视频简介：

《平面镜成像》教学设计
 

教材版本  章节

人教版《物理》八年级（上）“第四章 光现象、第 3 节 平面镜成像”

教学目标 （一）物理观念：
1.知道虚像的概念以及与实像的区别；
2.理解平面镜成像的特点，并能够运用它解释日常生活中的现象。 （二）科学思维：
 1.通过类比数学轴对称，建构平面镜成像特点的物理模型；
 2.通过三次运用替代法，去进行科学推理，解决探究过程中遇到的三个
困难，形成科学的实验设计方案；
3.通过分组实验获得的大量数据，运用归纳法进行科学论证，检验假说， 得出平面镜成像的特点。
（三）科学探究：
 1.让学生经历“探究平面镜成像特点”的完整过程（提出问题-形成猜想-确
定方法-设计实验-进行实验-归纳分析-得出结论）。包括：
 （1）根据实际问题（穿衣镜问题）提出物理问题（研究平面镜成像特
点）；
 （2）根据类比数学知识形成猜想，建立物理模型；
 （3）根据世界十大悖论之一的“忒修斯之船悖论”，找到探究主要方法
——替代法；
 （4）三次运用替代法，进行科学推理，解决困难，形成实验方案；
 （5）分组实验，获取信息数据，归纳分析，验证了猜想的正确，得出
结论。
2.让学生经历“虚像”概念的建构过程：通过“并列-比较法”，在与小孔成 像的并列比较过程中，发现不同，由此建构虚像概念。
 3.本节课在探究过程中，还运用了如下的科学方法，去配合连续替代法
的实施：劳丹问题解决法、拉卡托斯问题转换法、比较法、类比法、移植法、建
模法、缺点列举法、溯因推理法、演绎法、图示法、双重印证法、对应法等。
 4.在探究过程中，还运用了如下的心理学效应，以打造人文化的探究过
程：蔡加尼克效应、椰壳效应、吉宁定理、雁行理论、怀旧效应、帕金森定律、贝
尔纳效应、拜伦法则、灯塔效应、沉锚效应、暗示效应等。
（四）科学态度与责任：
 1.通过探究过程，培养实事求是的科学态度，养成与他人合作的意识。
 2.通过平面镜成像特点的学习和运用，形成运用科学知识去解决日常生
活问题的意识。
教学重点 学生在教师的带领下、启发下，运用三次替代法进行科学推理，解决困
难，经历形成一个完整的科学实验方案的过程，初步掌握科学探究的基本要
素。
教学难点 将平面镜替代为玻璃板、将虚像替代为等大物体的科学推理过程。
教学资源 1.多媒体课件；
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 2.教师演示：平面镜、透明玻璃板、刻度尺；
 3.学生分组：透明茶色薄玻璃板（带支架）、自制棋子 4 个（其中 2 个等
大）、刻度尺、三角板、光屏、白纸等。

教学设计 思路

本节课是人教版初中物理“第四章 光现象、第 3 节 平面镜成像”。首先让学 生了解生活中的平面镜，接下来主要内容是“探究：平面镜成像特点”的完整 探究过程。设计思路如下：  首先，从希腊神话故事“忒修斯之船”入手，既打造兴趣教学、文化教学， 又为本节解决问题的主要方法——“替代法”的自然出现打下伏笔。  然后，通过让学生解决“穿衣镜问题”未果，由此形成学习驱动力，引入 本研究课题——研究平面镜成像特点。也体现了从生活到物理的课程观念。  通过日常经验和与数学知识类比，形成科学的猜想——轴对称模型，并 进一步类比数学轴对称知识形成具体的假说。 首先，让学生直接运用平面镜和人进行实验，发现两个困难——人太大、像 无法测量，于是，由刚才的希腊神故事引出解决问题的主要方法——替代法， 经过科学推理进行两次替代，解决了两个困难。然后，发现该像与小孔成像 的不同，无法用光屏承接，从而引出“虚像”的概念，并由此发现第三个困难 ——无法测量虚像的位置和大小，于是第三次运用替代法进行科学推理，最 终用等大实物替代虚像。由此，所有困难和障碍得以解决，引导学生设计出 实验方案，包括器材、步骤和表格，以及进行分工。 并验证了前面的假说。加入虚像问题，合并得到完整的“平面镜成像的特点”。 由此，探究过程结束。  教师引导学生回顾反思探究过程，总结知识和方法，进一步提升自己。  最后，回到前面解决未果的“穿衣镜问题”，让学生运用刚刚获得的“平 面镜成像特点”和“替代法”，将其建构为一个平面几何数学模型，运用数学 方法解决了该问题。由此，整个探究完成了一个“生活——物理——生活”的 完整循环过程。  接下来学习平面镜成像原理的环节让学生运用光的反射定律和光路作图 法进行平面镜成像作图（分步展示），与实验结论进行双重印证——印证了 “平面镜成像的特点”（4 条），进一步说明了实验探究的正确性，从而也找 到了其成虚像的原因。  最后布置相应的课后作业，运用本节知识的创造性问题，如：模拟潜望 镜或如何实现在某个尺度的小空间检查视力？第二天进行交流展示，来一个 类似 steam 的学习过程。 教 学 过 程

针对假说，设计实验方案，准备进行实验检验，这是本节课的重点内容：
学生分组合作进行实验，通过收集全班各组数据，进行归纳，得出结论，
探究环节 探究过程及思维方法 学生经历
小问题串
科学探究过程 科学思维
（科学方法、
心理学效
 应）
提出问题 故事：讲述希腊神话故事——《忒修斯杀死米 沉锚-暗示法 T1
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			诺牛》的故事。 椰壳效应  雅典王子忒修斯去克里特岛杀死米诺牛之后，文化教学 乘船回到了雅典，最终成为雅典的国王。他乘坐 的船只被当做纪念碑一样保留在了海边，供后人 凭吊。  神话故事可以激发我们的想象力和创造力。 劳 丹 问 题 解 现在，运用你的想象力和创造力来帮助老师解决 决 一个实际问题吧！ 蔡 加 尼 克 效  提出实际问题——最短穿衣镜问题：对你的 应 — — 半 途 身高来说，最短的穿衣镜应该多长？ 而废  学生思考、讨论未果（各种观点：任意大， 吉宁定理 与身高相同……），由此形成学习驱动力，若要 拉 卡 托 斯 问 解决这个问题，就必须搞清楚平面镜成像的特点 题转换 才行。由此，引入研究课题——探究：平面镜成 灯塔效应 像的特点。					T2 T3 T4
	类比- 猜想		提出问题：通过日常经验，你认为物体与它 在平面镜里成的像应该符合如下的哪一种数学上 的图象对应关系？  运用欧费斯托原则设置选择题——每个选项 都是一对数学关系图形（包括轴对称、中心对称、 其他）。  学生抢答猜想，在一对对不同的数学关系图 形中进行选择。学生可能大都选择轴对称关系。  教师介绍数学轴对称图象（如：两个轴对称 三角形）之间的几何关系，引导学生进行类比， 由此将猜想对应具体化为 3 条： （1）像与物大小相等； （2）像与物到镜面的距离相等；		问题转换 物理建模 焦点法 欧 费 斯 托 原 则、暗示效应 类比法 借用法 类比法 对应-建构法 等价变换法

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		（3）像与物的连线与镜面垂直。 下面的工作就是要通过实验验证上述 3 条猜 想是否正确了！		灯塔效应 问题转换
尝试性  解决- 缺点列举		问题解决：给学生一把刻度尺、平面镜，将自 己当做物体，分组进行研究（或教师与一组同学 演示研究），去验证上述 3 条猜想的正确性。  小组操作，然后汇报。  通过某个小组展示 3 条猜想检验过程，学生 发现研究起来很困难。  通过缺点列举，发现困难主要体现在 2 点：  （1）人体太大了，用刻度尺测量不方便， 成的像也看不全； （2）无法在平面镜中确定像的位置。 从而，让研究工作无法继续进行下去。		帕金森定律 问题解决 尝试解决 缺点列举法 吉宁定理			T9 T10 T11

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寻找方法 怎么办，找方法——“忒修斯之船”。  接着前面的希腊神话故事继续讲：随着时间的  流逝，忒修斯之船上的第一块木板开始腐烂，人  们为了能够永远保留这一纪念物，就用新木板将  其替换。当第二块木板开始腐烂时，人们又用新  木板将其替换……最终，经过多年之后，这艘船  所有部分都已经被完全替换了！  让学生讨论：你说，它还是忒修斯之船吗？这 就是世界著名的“忒修斯之船悖论”。  显然，虽然所有部件都已替换，但作为纪念物 功能，它的作用完全没有变化。  因此，忒修斯之船告诉了我们一种解决困难问 题的方法——替代或替换。				避雷针效应 文化教学 椰壳效应 问题解决 提炼方法					T12 T13 T14
运用方法 找到思路		（一）方法运用——解决两块烂船板：  现在，我们把刚才的问题，能否也看作是一 艘忒修斯之船？刚才的困难主要是：  （1）人体太大了，用刻度尺测量不方便， 成的像也看不全；		类比法 缺点列举					T15
		（2）无法在平面镜中确定像的位置。  显然，在这里，人体、平面镜如同忒修斯之 船上的两块“烂船板”，要研究我们的问题，必须 要将它们替换成方便我们研究的东西。 大家想办法将这两个因素：人、镜子进行一一		等效替代法 问题解决
		替换吧。 学生合作讨论，一一找到解决办法：  （1）第一块烂船板（方法：大→小）：  让学生抢答：为了简化、缩小，学生用棋子 （或蜡烛）代替人。  （2）第二块烂船板（方法：不透明→透 明）：  引领学生溯因推理：无法在平面镜中确定像 的位置→原因在于无法确定像在镜子后面什么位 置→原因在于无法看到镜子后面景象→原因在于 平面镜不透明。  合作研究：因此，我们应该找一个既能成像 又透明的物体代替平面镜。  什么东西可以兼顾这两个方面？——用平面 玻璃代替平面镜。 （二）派生问题——虚像：  替换了上述两块“烂船板”，有了棋子、平面 玻璃，可以看到像在镜子后面的大致位置了，就 可以研究这个像了。但是，为了能够准确地测量 出像的位置和大小，我们应该考虑如何把像给承		替代法 简化法 缩小法 卡贝效应 溯因法 派生法 套裁效应 问题解决 怀旧效应			T15-1 T15-2 T16

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接下来。 按照前面“小孔成像”的研究，我们应该用硬 纸板当做光屏去把像承接下来，然后再用刻度尺 问题解决 研究光屏上的像的大小和位置即可。 帕金森定律  问题解决：  那么，现在，老师就给你一个光屏，大家类 比小孔成像的研究，将平面镜成的像承接下来， 类比法 并测出它的大小和位置吧。现在完成这个任务吧。  学生实验操作，发现无法完成像的承接，因 为当你转到镜子后面时，根本就没有这个像了！ 当然也就更无法完成大小和位置的测量。 吉宁定理  显然，这个像“虚无缥缈”！ 比较法  失败引领：  由此，在原有的实像（小孔成像）概念基础 上，通过并列-比较这两种像的不同点，引出虚 像的概念。 得出结论： 派生法 平面镜成的像是虚像。  （三）派生问题——第三块烂船板（方法： 缺点列举法 虚→实）： 贝尔纳效应  但由此学生又有新的困难，既然虚像无法用 拜伦法则 光屏承接，那么，怎样才能准确地研究这个虚像 吉宁定理 的位置和大小？显然，这又是一块“烂船板”，必 须将这个虚无缥缈的“虚像”找实实在在的东西进 问题解决 行替代。大家现在完成这个任务吧。 替代法  学生小组合作，研究找到办法：  既然虚像太“虚”不好把控，容易“丢失”，我 们就应该将其“实”化。也即，用一个实物去代替 它，这样，它就跑不了了！  因此，可以用另一只与虚像大小完全相同的 棋子放在像的位置上来替代像，从而使虚像变得 “实实在在”。这样，当我们转到玻璃后面，这个 替代物还老老实实地待在那里！我们就不会因为 找不到像而无法研究像的大小和位置了。 类比法  （四）总结：  类比忒修斯之船替代过程，回顾上述 3 次替 并列-比较法 代过程： 总 结 连 续 替  由此，研究平面镜成像问题的 3 个因素：人、代过程 镜子、像，被我们一一替代为：棋子、玻璃、另一 个与像完全重合的棋子。 人（物）：大→小； 平面镜：不透明→透明； 像：虚像→实物。

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上述三次替代是逐次进行的：将人变成棋子， 便于看全所成的像；将平面镜变成玻璃板，让我 们看到这个像的位置；再将像用等大的蜡烛代替， 让我们可以准确地测量像的位置和大小。由此， 该虚像已经被“锁定”！可以说，整个过程就是一 个“降服”虚像的过程，最后一步的锁定（实物替 代虚像）是成功标志。  从而，完成了忒修斯之船那样的一一替代过 灯塔效应 程。 问题转换  下面，我们就用这只全新的“忒修斯之船”来 研究我们的问题吧！——继续验证上述 3 条猜想：  （1）像与物大小相等； （2）像与物到镜面的距离相等； （3）像与物的连线与镜面垂直。 实验研究 （一）器材： 霍布森选择  给定器材：透明茶色薄玻璃板（带支架）、 自制棋子 4 个（其中 2 个等大）、刻度尺、三角板、 光屏、白纸等  教师介绍基本结构及作用：棋子 A 代表物体， 棋子 B1、B2、B3 用来替代虚像，支架固定玻璃板… …											T22 T23
	（二）设计实验方案： 1.表格：  关键在于“锁定虚像”——用与虚像等大的实 物（棋子 B）替代像。  然后，对应思考，如何一一检验上述 3 条假 说呢？（表格填空式“留白-配套”）：  （1）像与物大小相等——用选择的棋子 B 与棋子 A 比较即可，不必再用刻度尺测量了；  （2）像与物到镜面的距离相等（分别测出 棋子 A 和棋子 B 到镜面距离，比较）；  （3）像与物的连线与镜面垂直（画出棋子 A 和棋子 B 对应点连线，三角板验证）。  对应形成表格：								灯塔效应 贝尔纳效应 对应-建构法 留白-配套法		T24
		内 容 1 2 3		与像完全 重合的棋 子的 B 序  号 （1/2/3）		到镜面距离/cm 棋子 A 和 B  连线是否与 平面镜垂直 棋子 A 棋子 B

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	2.步骤： 根据表格，“留白-配套”，进行步骤设计填 写。 （三）进行实验： 小组合作，雁行分工，进行实验。 （四）汇报展示：  小组展示实验成果（各组表格汇总）（实物 投影至少并列 4 个小组的表格）。  （五）分析： 比较、归纳，对 3 条猜想进行一一验证。		留白-配套 缺点列举法 雁行理论 案例分析法 蚁球效应 归纳法				T25 T26 T27 T28
得到规律 1.得出结论： 归纳法  检验了 3 条猜想的正确性，由此进一步说明：等价变换法  平面镜成像确实是轴对称关系。							T29
	2.形成规律： 将成虚像的结论加入，由此形成完整的 4 条 成像特点。		组合法 祖 冲 之 ： 归 并-进化法				T30
反思过程 1.回顾探究全过程（课件分布展示）： 反思法  提出问题-困难 1-替代 1-困难 2-替代 2-困难 程序法  3-替代 3-解决问题。  2.提炼方法：忒修斯之船——替代法——连 续替代法。  一部分一部分替代，最终全部替代完所有 “腐烂”部件，从而形成全新的替代品去解决问题。  3.另一个方法：捉妖法（找到-罩住-打回原 类比法 形）。 椰壳效应  捉住虚像的方法（变小-变透明-变实物）： 大→小，不透明→透明，虚像→实物代替。  西游记中佛祖：看到假孙悟空-用紫金钵盂 罩住-孙悟空一棒打回六耳猕猴。							T31 T32 T33
问题解决 问题解决——回到“最短穿衣镜问题”。  运用上述“忒修斯之船”连续替代法和“平面  镜成像特点”去解决——一系列替代过程：  1.教师引导过程：  在教师小问题引导下，让学生一步一步找到 替代办法，教师随之一步步通过图示表示出来， 最终将该问题简化为一道平面几何题。这是一系 列小问题解决过程：  （1）运用刚刚学过的“平面镜成像特点”，将 人、镜子、像分别用同学、透明玻璃、高度相同的同 学代替，且二人以玻璃为轴对称站立。  （2）再将两个同学替代、简化为两个相同的 棋子。 （3）再将同学眼睛替代、简化为棋子顶端的			蔡 加 尼 克 效 应 — — 重 续 前缘 鲦鱼效应 忒 修 斯 之 船 替代法 无序-有序 小问题串 问题转换 登门槛效应 简化法 模拟法 图示法		T34 T35 T35-1 T35-2 T35-3

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