镜面反射及漫反射

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镜面反射与漫反射
对于漫反射,学生理解起来比较困难,建议首先通过实验观察,让学生感性熟悉镜面反射和漫反射;然后通过作图分析,理解镜面反射和漫反射的成因。
教学时,教师可当场取材进行实验,如把平面镜放在从窗口(或门口)射进来的太阳光下,反射光照在天花板上,形成一个敞亮的光斑;然后顺手将一张白纸放在阳光下,让学生观察天花板上是不是还有反射光斑。观察后问学生:此时还有反射光吗?反射光哪儿去了?(既然每位同窗都看到了这张纸,说明反射光进入了大家的眼中,反射光射向了四面八方。也可以做做下面的趣味实验:准备几张编织稀疏程度不同的纱布,一面大镜子,一个投影仪。演示时先将镜子放在教室前面,镜面略微向着教室的天花板倾斜,然后在镜面上铺几层纱布,用投影仪把一幅漂亮的向日葵画投影到纱布上,因为纱布表面粗糙,发生的是漫反射,所以教室里各个角落的同窗都能看见,而且画面很清楚。接着把纱布一层一层地取下来,原来清楚的向日葵再也不清楚,变得愈来愈模糊,当把最后一层纱布取下来后,整个向日葵都不见了(如图所示)


咦!这是怎么回事呢?“向日葵”跑到哪里去了呢?当学生疑惑儿时,教师指向天花板,学生发现适才纱布上的向日葵跑到天花板上去了。接着教师将取下的纱布又一张一张地放回镜面上,结果向日葵又出此刻纱布上,而且愈来愈清楚。学生超级兴奋和好奇,急切地想知道原因。
在上述实验的基础上,教师运用光路图说明镜面反射和漫反射。可以参考教材图3-15和图3-16所示的光路图,制作多媒体动画课件:画面先出现两种不同的反射面,再依次播放出每一条光线的反射进程。播放完毕,让学生比较镜面反射和漫反射的异同点;并回扣上面的实验,让学生解释其中的原因。
最后,可让学生列举生活和生产中应用镜面反射和漫反射的实例,或播放一些相关的录像资料,以丰硕学生的熟悉。光反射的应用
本部份教材意在对学生进行STS教育,丰硕学生对光的反射的熟悉。教学时没必要拘泥于教材,要开放课堂空间,可让学生课后通过互联网或查阅图书报刊等获取信息,普遍搜集相关资料;能联系本地实际进行教学效果更好,如让学生在自己社区、市区和学校周围开展调查,用鲜活的事例来讲明光反射的应用和光污染的危害及避免。建议学生把搜集的资料制成课件,或拍摄成录像、照片等,在课堂上或校园网上发布交流。
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4.教学评价
课堂测评
1.在探讨光的反射定律时,你是如何发现“反射光线跟入射光线、法线在同一平面内”的?
2.一条入射光线与镜面的夹角是20°,则入射角是,反射角是。若是使入射光线逐渐靠拢法线,反射光线将
3.下列哪一种材料适合做放电影的银幕(
A.滑腻的白布B.粗糙的白布C.平面镜D.玻璃板4.如图所示,一束光照在竖直放置的平面镜上,与镜面的夹角是30°。请在图中画出法线和反射光线。

A

o30



5.有人假想在高空放置一面庞大的反光镜,在夜间把太阳光反射到地面,为城市和野
外活动提供照明。199324日,俄罗斯曾利用“进步M15”号货运飞船做过实验,用直径为20m的反射镜,将宽4km、亮度相当于2~3倍满月的光带扫过欧洲好几个国家。
⑴如图所示,要使太阳光经平面镜反射后能照亮地球背面的B点,应如何放置平面镜?在图中A处画出平面镜。
⑵请你对这种做法作出评价。
参考答案
1.略。270°70°逐渐靠拢法线3B4.如图所示。A

30

5.⑴如图所示。先连反射光线AB;再作法线(入射光线和反射光线的角平分线);最后画平面镜(过入射点、与法线垂直)⑵这样做的益处:可节省路灯照明等所消耗的电能,为夜晚出行或工作的人们提供方便;短处:有可能形成光污染,扰乱人和其他动植物的生物钟,对生态造成不利影响。

“自我评价与作业”指导
55°
35°
°如图所示。2

o


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3.如图所示。


4.如图所示。
5.月光照在水面上发生镜面反射,照在路面上发生漫反射。甲同窗迎着月光走,水面反射的光线恰能射入眼中,而路面反射的光线射向四面八方,所以甲同窗看起来水面比路面亮。乙同窗背着月光走,水面反射的光线大体没有射入眼中,而路面反射的部份光线进入眼中,所以乙同窗看起来路面比水面亮。


6.如图所示。尾灯反射出的光线老是与射来的入射光线平行。在夜间,汽车灯光照到自行车的尾灯上,不论入射光的方向如何,反射光都能反回到汽车上,强烈的反射光线足以让司机观察到。

探讨平面镜成像特点
1.教学目标
知识与技术
⑴知道平面镜成像的特点,会应用平面镜成像的特点分析解释简单的现象。⑵知道什么是凹面镜和凸面镜和它们对光线的作用。
进程与方式
⑶经历用实验探讨平面镜成像特点的进程,重点培育设计实验和观察比较得出结论的能3

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力。
⑷学习用“等效替代”的方式肯定虚像的位置、比较像与物的大小。
情感态度与价值观
⑸虽然平面镜所成的像是虚像,咱们却可以用实验的方式研究它的特点,从中体会到成功的喜悦和科学方式的神奇。
⑹平面镜和球面镜在生活中应用很普通,可以解决生活中的许多实际问题,从而激发学生学习物理知识的兴趣。
2.教材说明
本节主要内容有:探讨平面镜成像的特点,了解平面镜成像特点的应用,熟悉凹面镜和凸面镜。
关于平面镜成像,学生既熟悉又好奇,对平面镜成像特点怀有强烈的探讨愿望,这是学生学好本节的基础。从知识体系上来看,平面镜和球面镜是上一节光的反射现象的重要应用;另外通过本节课的学习,学生初步成立“像”的概念,为进一步学习凸面镜成像奠定基础。
本节的编写思路是:开头用几幅画面,从生活现象入手,引入平面镜,感性熟悉平面镜成像。“活动1”引发学生进一步思考平面镜成像:平面镜所成的像与物体之间有什么关系呢?于是接下来安排了“活动2,实验探讨像与物到平面镜的距离、像与物的大小之间的关系,归纳总结出平面镜成像的特点。知道了平面镜成像的特点,再介绍平面镜在生活、生产、科技方面的应用,并进一步学习球面球及其应用。与传统教材相较,本教材在探讨平面镜成像特点之前,增设了问题情境(活动1,激发学生探讨平面镜成像特点的心理动因。本教材删去了平面镜成像的原理及球面镜对光线作用的有关光路图,原因是这些内容抽象难懂,学生掌握起来比较困难,实用价值又不是太大;而用较多的篇幅介绍平面镜和球面镜的应用,密切教材内容与生活实际的联系,有利于增强学生的学习兴趣。
本节教学重点:学生对平面镜成像怀着浓厚的兴趣,探讨平面镜成像特点的实验方式超级巧妙,让学生经历“探讨平面镜成像特点”的进程,能够很好地培育学生的探讨能力,使学生领悟其中的科学方式,增强学生对科学实验的兴趣。所以平面镜成像特点的探讨进程,是本节教学的重点。
本节教学难点:在探讨平面镜成像特点的进程中,实验的设计方式学生难以想到,对于初学者来讲也不易理解,实际操作起来又较为复杂,所以该实验的设计与操作是本节教学的难点。
3.教学建议
本节课应把主要精力放在“探讨平面镜成像特点”的进程中,让学生充分经历探讨进程,感悟科学方式,体会到在习以为常的日常现象中包含着重要的科学规律,“进程与方式”“情感态度与价值观”目标真正落到实处。
本节课的引入,既可让学生观看教材中的图片(教材图3-25;教师也可以事前从网上下载一些有关平面镜成像的有趣、有效、美丽的图片,课上用多媒体投在大屏幕上,激发学生的兴趣;还可以给学生每人发一块平面镜,让学生把玩,观察平面镜和自己的像。
对于什么是“平面镜”,要让学生知道它实质是一个表面滑腻的反射平面,由于光的反射而成像。至于什么是“像”,可利用学生的生活经验,结合具体实例,把学生头脑中的前概念迁移过来,予以明确即可,例如:镜子里的那个“你”,就是你的像。没必要探讨像的成因、像的概念等。探讨平面镜成像规律
活动1镜前观像4

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“活动1”的目的是让学生由生活中无心识地照镜子,到成心识地研究照镜子,引导学生思考像与物的关系。
教学时让学生观察教材图3-26,针对教材中的问题“哪个是该同窗的像”让学生充分讨论、猜想,乃至争辩,并让学生说出判断的理由。学生可能从像与物的对应点离镜面的远近、左右位置关系等方面进行判断,教师不置可否,留有悬念,以激发学生进一步探讨平面镜成像的特点。
活动2探讨平面镜成像的特点
“活动2的目的是探讨平面镜成像的特点:一是探讨像的位置,即像到平面镜的距离与物到平面镜的距离有什么关系?二是探讨像的大小,即像跟物的大小有什么关系?三是探讨像的虚实,即平面镜所成的像可否呈此刻光屏上?
对于活动2,建议从以下4个方面进行教学。明确实验目的
结合“活动1”中学生的讨论发言,教师总结、引导:同窗们在讨论中都以为平面镜中的像与镜前的物体有关系,而且对像与物的关系做出了各种猜想。其实要研究像与物的关系,首先要弄清楚两点:①像的位置问题,即像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系?②像的大小问题,即像的大小与物体的大小是不是相等?
教师可把以上两个问题板书下来,以明确活动目的。对于“平面镜所成的像可否呈此刻光屏上”,不是下一步设计实验的重点和难点,所以这里可以暂且不提,以避免冲淡重点,等到安排学生进行实验时,教师直接告知学生即可。
设计和进行实验
这个实验若让学生独立设计,将是超级困难的。教学时可让学生阅读教材,依照教材中的步骤进行实验,不过这样处置,学生往往熟悉不到用玻璃板做实验的益处,对于“等效替代”这一巧妙的方式体会不够深刻,也无益于培育学生设计实验的能力。建议采取以下两种教学方式:
方式1:教师点拨、引导,师生一路设计实验。关于像在哪里先不给学生玻璃板,让学生用普通平面镜做实验,尝试肯定像的位置,学生碰了钉子、有了体验后,教师问学生:有什么困难?学生摆出了困难,然后教师出示玻璃板和另一支蜡烛,让学生利用它们想办法、出主意,肯定像的位置。在学生充分思考、讨论、回答的基础上,教师总结(若是有学生能够总结固然更好),明确具体的实验方式:拿一支与前面蜡烛等大的蜡烛,放在玻璃板后面并移动,左右移动头部,直到看上去它跟前面蜡烛的像位置重合,则后面这支蜡烛的位置就是像的位置。教师(或发言的学生)边说明边演示具体做法,让全部学生真正弄懂实验方式,并体会其中蕴涵的科学方式。
关于像与物体的大小是不是相等让学生接着上面的思路继续讨论:如何比较像与物的大小呢?教师视情况学生回答的情况点拨,如:像与镜前的蜡烛相距较远,容易比较它们的大小吗?……对玻璃板后面放置的蜡烛大小有什么要求?
方式2让学生自选器材,合作探讨。
提供的器材:平面镜、玻璃板、两支相同的蜡烛、火柴、刻度尺。可以用下面的问题提示、引导:
①把点燃的蜡烛放在平面镜前,观察镜中的像,你能找到镜后像的确切位置吗?②换用玻璃板做上面的实验,再借助另一支蜡烛,你能找到镜后像的确切位置吗?③你如何比较像与物的大小及像与物到镜面的距离?④将一张纸放在像的位置上,在纸上能呈现出像吗?
学生在上面问题的启发引导下,讨论实验,进行自主探讨。为保证明验取得良好的效果,实验要注意以下几点:
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①玻璃板宜选用薄一些的,因为用厚玻璃板做实验,可能会看到两个不重合的虚像;②为了准确地标记物、像、镜的位置,实验前在桌面上铺一张颜色较深的纸;③玻璃板的放置必然要与桌面垂直;
④点燃玻璃板前的蜡烛,但不要点燃玻璃板后面的蜡烛。实验结论——平面镜成像的特点
平面镜成像的特点是:像与物到镜面的距离相等,像与物的大小相等,像与物关于镜面对称,平面镜所成的像不能呈此刻光屏上。
得出平面镜成像的特点后,可结合具体实例介绍什么是“实像”和“虚像”:平面镜所成的像不能呈此刻光屏上、只能用眼观察到,是虚像;放电影时,银幕上的像是实际光线照射形成的,能呈此刻银幕上,是实像。
另外,为便于学生记忆平面镜成像的特点,可以将其归纳为八字口诀:“等距、等大、对称、虚像”
学了平面镜成像的特点,可适当安排一些例题和练习。例题:如图所示,作出AB在平面镜中的像。AA
BBMNB
A
解析:由A向镜面作垂线AM,延长AMA,使AMAM,则A即为A点在平面镜中的像。同理作出B点的像B。连接AB,就取得ABA的像,如图所示。
练习:
①小明身高,站在平面镜前1m处,他在镜中的像多C高?他与像间的距离多远?当他走近平面镜时,像的B大小和位置是不是转变?如何转变?
②如图所示,作出⊿ABC在平面镜中的像。

最后回扣到“活动1:让学生按照平面镜成像的特点,从头回答“活动1”中的问题,并说明原因。对于人体上的每一点来讲,平面镜中的像点都与物点对称,物点距离平面镜越近,则对应的像点距离平面镜亦越近,通过观察比较可知,教材图3-26中的D图是该同窗在平面镜中的像。平面镜的应用
平面镜在生活及生产实践中有普遍的应用,除教材中提到的外,可以由学生或教师再列举一些,如:有些房间安装的装饰用平面镜,使房间显得更宽敞;牙医用的小平面镜,可以帮忙医生看清病人口腔内的牙齿;还有一些精密仪表,在指针后面的刻度盘上有一条平面镜,保证观察者的视线与刻度盘平面垂直,以减少读数误差等。还可让学生课下在网上搜集有关信息,与同窗交流。
关于潜望镜的道理,教师要引导学生理解它的光路:来自物体的光线经第一个平面镜反射后照到第二个平面镜上,再经第二个平面镜反射进入人的眼睛,于是人眼看到了物体。让学生利用两块平面镜,观察自己的后脑勺或后背,以加深理解。在此不要介绍二次成像问
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题。各类面镜
关于凹面镜和凸面镜,让学生常识性了解即可。为激发学生的学习兴趣,可以先让学生对着不锈钢勺子的凹面和凸面观看自己的像,学生提问题。然后教师介绍:什么是凹面镜和凸面镜;它们对光线各有如何的作用;在生活实际中各有哪些应用。
凹面镜对光线的集聚作用、凸面镜对光线的发散作用,可以用光具盘和配套仪器演示。若是没有专用仪器,可这样来做:在纸盒(一面开口,便于观察)上平行划三道间距相等的窄缝,把球面镜放在盒子里,盒中充些烟雾,然后让窄缝正对着太阳光(也可以用三只激光笔或投影仪做光源),调节球面镜的位置,就可以够清楚地看到凹面镜使光线集聚或凸面镜使光线发散的光路。关于太阳光的利用,可参考本章“课程资源”之“2.利用太阳光作平行光源”。需要指出的是,这里只让学生观察、体会球面镜对光线的作用,不要求画有关光路图。
4.教学评价
课堂测评
1.在探讨平面镜成像特点的实验中,为何用玻璃板代替平面镜?你是如何肯定像的位置的?你是如何比较像与物大小的?
2.一只小鸟在安静的湖面上方飞过,湖面映现出小鸟的(选填“实”或“虚”像,当小鸟距水面3m时,该像距小鸟m
3视力检查时要求被测人与视力表距离5m小明借助一块平面镜检查视力(如图所示)则他应坐在镜前m处。图中小明正在用手示意他所看到的“E”字朝向,其示意方向应与视力表中“E”字的实际朝向(选填“相同”或“相反”

4.张颖在探讨平面镜成像的特点时,将一块玻璃板竖直架在一把刻度尺的上面,如图所示,再取两段等大的蜡烛AB一前一后竖放在刻度尺上……
⑴刻度尺的作用是便于比较⑵取两段等大的蜡烛,是为了比较..⑶移去蜡烛B并在其所在位置放一光屏,则光屏上呈现出蜡烛A的像(选填“能”或“不能”,这表明
5如图所示,AB是物体,AB是它在平面镜中所成的像,请按照平面镜成像的特点画出平面镜。

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6.如图所示,医生检查病人的耳道时,所戴的面镜是凹面镜、仍是凸面镜?为何?参考答案
1.玻璃板既能像平面镜一样成像,又能透过它看到后面的物体,便于肯定像的位置。拿一支与前面蜡烛等大的蜡烛,放在玻璃板后面并移动,直到看上去它跟像的位置重合,后面这支蜡烛的位置就是像的位置。因为玻璃板后面的蜡烛与前面的蜡烛大小相同,所以通过比较后面蜡烛与像是不是完全重合,就可以知道像与物的大小是不是相等。
2.虚632相同4⑴像与物到镜面的距离⑵像与物的大小不能平面镜成的是虚像
5.连接AABB,作线段AA的垂直平分线为镜面的位置。如图所示。
6凹面镜。因为凹面镜对光线有集聚聚作用,可把向它的灯光集聚于病人的耳道内,照亮耳道道。
“自我评价与作业”指导
1.之所以用玻璃板代替平面镜,一是由于玻璃板能
到平面镜的成像作用,二是由于玻璃板能透光,透过它能看到后面的物体,便于肯定像的位置、比较像与物的大小。
2.运用平面镜成像的特点,作S的对称点:过S点向平面镜作垂线并延长,用刻度尺量S点到平面镜的距离,依此距离在其延长线上截取相同的长度,截取点即为像点S
3.按照平面镜成像的特点,尝试画出熊猫的像。4.25.6不变
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