平面鏡成像特點學(xué)習(xí)要略

平面鏡成像是光的反射規(guī)律的應(yīng)用.這一章節(jié)重點要求掌握平面鏡成像的特點，并能根據(jù)平面鏡成像特點解釋生活中的問題，了解平面鏡的作用，了解大自然的美妙和諧的同時，知道事物的另一面——“光污染”.新的課程標(biāo)準(zhǔn)更注重能力要求，主要涉及平面鏡成像規(guī)律的實驗設(shè)計和探究等，通過對平面鏡成像特點的探究，體驗科學(xué)探究的樂趣，培養(yǎng)尊重事實、崇尚科學(xué)的態(tài)度.

一、生活中注重平面鏡成像的判斷、識別和環(huán)保意識

例1 生活中的平面鏡應(yīng)用廣泛，如圖1平面鏡成像的四種應(yīng)用，屬于防止平面鏡成像的是（ ）.

解析 本題是平面鏡成像的幾種常見的應(yīng)用，A是杭州灣大橋在水中的倒影，使得夜景美麗壯觀；B是店老板利用平面鏡裝飾店面使店面寬敞明亮；D是眼科醫(yī)生檢查視力的視力表，利用平面鏡擴(kuò)大視野空間.只有C屬于眩目現(xiàn)象，干擾了司機(jī)的視線.夜間行車時司機(jī)不許車內(nèi)開燈就是這個道理.答案選C .

例2 如圖2，北宋詩人辛棄疾有一首詩：溪邊照影行，天在清溪底.天上有行云，人在行云里.請寫出詩中包含的兩個物理知識點：

（1）__________________________；

（2）__________________________.

解析 （1）碧水藍(lán)天，環(huán)境優(yōu)美，天上行云在水中形成倒影，屬于平面鏡成像；

（2）人在云里行又是以行云為參照物.

例3 平面鏡帶來的光污染是指因光輻射過量而對生活、生產(chǎn)環(huán)境以及人體健康產(chǎn)生的不良影響（如圖3）.最常見的光污染是眩光.都市中的賓館、飯店、寫字樓等地方常用玻璃幕墻，使人宛如生活在鏡子世界之中，將同樓房間的一舉一動看得清清楚楚，暴露個人隱私.同時強(qiáng)烈反射太陽光使人無法正常休息.有時還能使局部溫度升高，造成火災(zāi)隱患……

①從文中找出一個光學(xué)方面的物理知識填入橫線：_____________________________；

②從上文中找出一個玻璃幕墻給居民生活帶來的不便或危害的實例：_________________；

③如何預(yù)防光污染？請你提出一條合理的建議：__________________________.

解析 ①“使人宛如生活在鏡子世界之中”是平面鏡成像；②暴露個人隱私，強(qiáng)光使人無法休息，有時能使局部溫度升高引起火災(zāi)；③減少使用玻璃幕墻等材料，或改變玻璃幕墻安裝的角度.

點評 （1）現(xiàn)代生活中平面鏡的使用越來越多，利用平面鏡改變光的傳播方向，控制光路，如潛望鏡、高大建筑物把太陽光照射到屋內(nèi)，改善照明條件；（2）裝飾環(huán)境，增強(qiáng)明亮的空間效果，使環(huán)境如詩如畫，如山水在湖面形成倒影；（3）利用平面鏡反射來使微小變大，以便觀測；（4）不合理利用也會給環(huán)境造成負(fù)面影響，帶來光污染，主要表現(xiàn)在“白亮”污染，暴露個人隱私、夜間駕駛車內(nèi)開燈，車前擋風(fēng)玻璃成像影響駕駛員的視線等.

二、討論中加深對平面鏡成像特點的理解

1.掌握平面鏡成像特點，解決實際問題

例4 圖中小丑在平面鏡中的像，正確的是（ ）.

解析 平面鏡成像特點主要表現(xiàn)為物、像的大小相等，像距和物距相等，并關(guān)于平面鏡對稱，本題應(yīng)選A.

例5 關(guān)于平面鏡成像，下列說法中正確的是 ().

A．本身不發(fā)光的物體在平面鏡中不能成像

B．從平面鏡中可以看到物體的實像

C．人離平面鏡越遠(yuǎn)，在鏡中成的像越小

D．物與像到鏡面的距離總是相等的

解析 只要有光線射向平面鏡，發(fā)光或反光的物體均可成像，平面鏡成等大的虛像，與物體距平面鏡的距離遠(yuǎn)近無關(guān)，物與像到鏡面距離相等.因此選D.

例6 如圖5所示，是汽車司機(jī)從觀后鏡中看到一輛汽車徐徐駛來，那輛汽車的車牌號是（ ）.

解析 平面鏡成像除大小相等、對稱之外，應(yīng)該認(rèn)清“左右顛倒”的現(xiàn)象，所以本題應(yīng)選B.

2．動態(tài)的平面鏡成像問題

例7 一平面鏡與水平桌面成45°角，一小球以0.5m/s的速度沿桌面向平面鏡勻速滾去（如圖6），則小球在平面鏡里的像（ ）.

A．以0.5m/s的速度做豎直向上運(yùn)動

B．以0.5m/s的速度做豎直向下運(yùn)動

C．以1m/s的速度做豎直向上運(yùn)動

D．以1m/s的速度做豎直向下運(yùn)動

解析 解題關(guān)鍵是判斷小球在平面鏡中的像是怎樣運(yùn)動的.如圖6所示，設(shè)小球從桌面A滾動到B，根據(jù)平面鏡成像特點，分別作出小球在平面鏡中的像A′和B′，可以知道A′和B′位于豎直方向，且有A′B′＝AB.所以小球在鏡中的像以0.5m/s的速度做豎直向下的運(yùn)動，應(yīng)選B.

點評 （1）平面鏡成像是光的反射現(xiàn)象，因此滿足光的反射定律，光源向周圍發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入眼睛，引起視覺，我們感覺好像從鏡后發(fā)出的，這就是像.

（2）分析平面鏡成像問題關(guān)鍵是抓住成像特點，具體可以從兩個方面來掌握：一是像的性質(zhì)；二是像的位置.物和像關(guān)于平面鏡對稱，對稱的含義有大小對稱、位置對稱，由于位置對稱還可以導(dǎo)出運(yùn)動對稱，當(dāng)平面鏡靜止時像運(yùn)動的速度與物運(yùn)動的速度大小相等，運(yùn)動方向與平面鏡的夾角相等.

（3）物體在平面鏡中能否成像跟物體是否在平面鏡正前方無關(guān)，跟平面鏡大小無關(guān)，只要有光線射向平面鏡就能成像.

（4） 人的眼睛觀察到的像的大小，不僅跟物體大小有關(guān)，還跟“視角”有關(guān)，不能因視角變化的影響，而誤判像的大小.

三、作圖中考查規(guī)律的應(yīng)用和技能

例8 如圖7所示，平面鏡前有一發(fā)光點S，通過平面鏡，人可以在哪個范圍內(nèi)觀察到此發(fā)光點的像?

解析 確定光源在鏡子邊緣的反射光線，就能確定人觀察發(fā)光點像的范圍.

方法一：如圖7甲所示，從光源S向鏡子邊緣分別作入射光線SA、SB，根據(jù)光的反射定律作出SA的反射光線 AC和SB的反射光線BD，則在C-A-B-D的范圍內(nèi)均可觀察到S的像.

方法二：如圖7乙所示.根據(jù)平面鏡成像的特點，像和物關(guān)于鏡面對稱，即可得到光源S的像S′.連接S′A，并延長到C；連接S′B并延長到D，則在C-A-B-D的范圍內(nèi)均可觀察到S的像.

點評 平面鏡成像作圖法是研究平面鏡成像的一種重要方法和技能，要比反射定律作圖直觀、簡單.關(guān)鍵是根據(jù)平面鏡成像的對稱性，即像與物體的連線與平面鏡垂直，像與物體到鏡面的距離相等，連接SS′并作其中垂線就是平面鏡的位置（如圖所示），其他問題迎刃而解.

四、實驗中彰顯實驗設(shè)計與科學(xué)探究能力

例9 如圖8是探究平面鏡成像特點的實驗裝置.

(1)用玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃板透明的特點，便于_____________ ；

（2）如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板，應(yīng)選擇_____________mm厚的玻璃板做實驗；

(3)如果玻璃板沒有放正，將對實驗產(chǎn)生什么影響？_____________ ；

（4）使點燃的蠟燭在兩個不同的位置，分別測出物距和像距相等的兩組數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論之一：“像距與物距相等”.你認(rèn)為這種方法是否正確_____________ ；理由是：_____________.

解析 平面鏡成像的實驗設(shè)計需要考慮：①怎樣比較像與物的大小？②怎樣測定像的位置？③如何判定像的性質(zhì).（1）用玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃板透明的特點，便于確定像的位置和比較像的大?。唬?）在做平面鏡成像的實驗中往往忽略玻璃板厚度對實驗的影響，但實際上如果玻璃板厚度過大會造成兩個面都成像，不利于觀察比較，同時也不利于測定像到平面鏡的距離；（3）如果玻璃板沒有放正，所成的像和物體不在一個平面上，不利于比較；（4）不正確.實驗現(xiàn)象能否支持結(jié)論，要具有科學(xué)性、普遍性，應(yīng)力避偶然性.使點燃的蠟燭在兩個不同的位置，分別測出物距和像距相等的兩組數(shù)據(jù)， 就得出結(jié)論易造成偶然性.觀察物、像到鏡面的距離關(guān)系和物像大小關(guān)系，應(yīng)改變點燃的蠟燭到鏡面的距離，重做幾次實驗，多次測量.

點評 本實驗探究有利于同學(xué)們科學(xué)思維方法的形成，特別是利用了“等效替代法”（注：“等效替代法”是指在效果相同的前提下，把抽象、復(fù)雜的物理過程或現(xiàn)象變換成理想、簡單的過程或現(xiàn)象來研究處理的方法）.實驗過程中利用玻璃替代平面鏡巧妙地解決了以上問題.同時實驗過程中重視對實驗方案的評估和評價的考查，都是近年來考試中重要的探究題型.