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1、1光学平面镜成像规律 平面镜成像作图法教案一、教学目标1在物理知识方面的要求(1)掌握平面镜成像规律，理解“虚像”的物理含义，并能正确运用“虚像”的概念解决问题；(2)掌握平面镜成像作图法2光路可逆原理在解决几何光学问题时是一条很重要的规律，在本节课中是贯穿始终的一条思路二、重点、难点分析1重点：平面镜成像规律和成像作图法2难点：观像原理和观像范围的确定三、主要教学过程(一)引入新课上节课复习了反射定律，如果点光源 S 发出的一束发散光入射到镜面 MN 上，反射光束性质如何？答：仍为发散光束那么，如果这束反射光射入眼 E 中(图 1)，能觉得光是从 S 点处射出的吗？答：不会那么，我们觉得反射
2、光束是从哪里射出的？(作反射光的反向延长线 O1S和 O2S交于 S点)答：S点为什么？因为我们认为光是直线传播的，认为反射光是从其反向延长线交点 S处发出的，S点就是S 在镜中的“虚像”(二)教学过程设计1平面镜成像规律用反射定律和几何知识可以证明，平面镜成像规律是：等大，正立，虚像，镜对称说明什么叫“镜对称”2平面镜成像作图法作 SOMN 延长至 S，使 SO=OS，得到虚像 S从点光源 S 向镜面 MN 作入射光线 SO1，连接 SO 1做反射光线 O1A，用同样方法可作入射光线 SO2和它的的射光线 O2B(图 2)例 1 如图 3 所示，两平面镜互成直角，入射光线 AB 经两次反射后
3、，出射光线为 CD今以两平面镜交线 O 为轴，将两镜转动 角而它们的夹角保持直角在入射光线 AB 保持不变的情况下，经两次反射后的出射光线为 CD那么，CD将 A与 CD 重合，同向平行B与 CD 不重合，同向平行C与 CD 交角为 2D与 CD 交角为 42分析：如图 4 所示，根据反射定律，光线在两个镜面上的入射角和反射角相等：i 1=i 1，i 2=i 2入射光线 AB 在平面镜 M 上反射后，反射光线 BC 偏转角 =-2i 1；反射光线 BC 在平面镜 N 上反射后，出射光线 CD 偏转角 =-2i 2那么，出射光线 CD 相对入射光线 AB 的偏转以 CD 光线与 AB 光线反向平
4、行但以上证明不能说明 CD光线与 CD 光线是否重合，利用平面镜成像规律和作图法便可解决这个问题如图 5 所示，在入射光线 AB 上找一点 S1，将 S1看作点光源，由平面镜成像作图法可作出 S1在平面镜 M中的虚像 S2，将 S2看作点光源，S 2在平面镜 N 中的虚像为 S3由平面镜成像规律和几何知识可得：S1O=S2O，S 2O=S3O，则 S1O=S3O，那么，平面镜转过 角后，由于 S1O 不变，则 S3O 也不会改变，即出射光路CD位置不会改变，仍沿原光路 CD 射出演示：几何画板：直交平面镜的反射光路旋转双平面镜，演示 CD 光路不变；打开几何证明界面，演示 CD 光路不变的原因
5、例 2 如图 6 所示，一人站在水坑 MN 旁边，设 E 点为人眼所在位置，试画出他从水面反光中看到树的范围解法 1：根据平面镜成像作图法，作树 AB 在水中的像 AB，从水面反射到眼 E 中的光束范围决定了人从水面反光中看到树的范围3作图过程：(1)根据平面镜物像对称，作树 AB 在水中的像 AB；(2)连接 M、E 和 N、E，作反射光线ME、NE；(3)将 ME、NE 反向延长，交树的像 AB于 C、D两点；(4)根据平面镜物像对称，作 C、D 两点，得到人从水面反光中看到树的范围 CD；(5)连接 C、M 和 D、N，作入射光线 CM 和 DN，完成光路图解法 2：根据平面镜成像规律和
6、光路可逆原理，作人眼 E 的像 E，直接找出从水面反光中看到树的范围作图过程：(1)根据平面镜物像对称，作 E 点的像 E；(2)连接 M、E和 N、E，作入射光线C、D，CD 之间即为人从水面反光中看到的范围；(3)连接 M、E 和 N、E，作反射光线，完成光路图(图 8)简评：显然，从此例可知，运用光路可逆原理，有时解决问题更为简便例 3 一人站在一堵墙后，通过在墙的正上方水平放置的一面镜子 MN 看墙外情景，设人眼位于 E 点(图9)试画出人从镜中看到墙外范围的光路图提示：1用光路可逆原理和平面镜成像作图法解题；2注意墙对光路的阻挡作用；3注意镜面大小对观察范围的限制作图过程：(1)根据
7、平面镜物像对称，作 E 点的像 E；(2)连接 E、N 两点，作反射光线 NE；(3)连接E、N 两点，作入射光线 AN；(4)连接 E、Q，交镜面于 C 点，作入射光线 BC；(5)连接 C、E 两点，作反射光线 CE这样 AN、BC 包括的入射光束范围就是可见墙外的范围(图 10)例 4 如图 11 所示，ABCD 为三面连接在一起的平面镜，S 为点光源，M 为不透光的挡板试画出从 S 点发出的光依次经 AB、BC、CD 三镜反射后通过点 P 的光路提示：依次做出光点 S 在三面镜中的像，各镜的反射光线好像是从这些像中射出的一样作图过程：(1)根据物像对称规律，依次作出 S 点在镜 AB 中的像 S1、S 1在镜 BC 中的像 S2和 S2在镜 CD中的像 S3；(2)连接 S3、P 两点交 CD 镜面于 c，作通过 P 点的反射光线 cP；(3)连接 S2、c 两点交 BC 镜面于b，连接 b、c 两点作 BC 镜的反射光线 bc；(4)连接 S1、b 两点交 AB 镜于 a，连接 a、b 两点作 AB 镜的反射光线 ab；(5)连接 S、a 两点，做入射光线 Sa注：1以上三个例题都让学生上台画光路，并说明各自的思路
