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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，我们觉得反射光束是从哪里射出的
2、？(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SO1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，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
3、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4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：i1=i1，i2=i2入射光线AB在平面镜M上反射后，反射光线BC偏转角=-2i1；反射光线BC在平面镜N上反射后，出射光线CD偏转角=-2i2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
4、图法可作出S1在平面镜M中的虚像S2，将S2看作点光源，S2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，S2O=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作图过程：(1
5、)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
6、，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、S1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1
