探究平面鏡成像的特點

劉榮剛

“探究平面鏡成像特點”實驗是光學的重要考點，本實驗簡單易操作，但其中蘊含了豐富的物理方法和思想.由于本實驗細節(jié)問題很多，稍不留心，就會出現(xiàn)錯誤.同學們必須親自動手，認真思考，才能牢固掌握.下面結合例題，就平面鏡成像特點進行科學探究.

例 某實驗小組做“探究平面鏡成像的特點”實驗.關于這個實驗.請結合相關情景回答下列問題：

1.根據(jù)本實驗的內容.請你提出一個適合探究的問題.

解析：本實驗探究的主題是平面鏡成像的特點.所以，可以提出：平面鏡成像有什么特點？主要從物體和像的關系論述，如像的虛實、大小、位置特點等.

2.根據(jù)生活中的經(jīng)驗.請你提出一個關于平面鏡成像的猜想.

解析：本實驗可以根據(jù)生活經(jīng)驗和物理知識作出合理的猜想，猜想正確與否不重要.可以通過后面的實驗驗證，得出正確結論.本實驗可以猜想：平面鏡所成的像和物體大小相等.平面鏡所成的像是虛像.像和物體到平面鏡的距離相等.等.

3.實驗時，將一塊玻璃板豎直架在水平臺上.再取兩段完全相同的蠟燭A和B.點燃玻璃板前的蠟燭A，如圖1所示，進行觀察.在此實驗中：

（1）選擇玻璃板代替平面鏡進行實驗的目的是_________.

（2）所用刻度尺的作用是便于比較像與物___________關系.

（3）選取兩段完全相同的蠟燭是為了比較像與物的_________關系.

（4）移去蠟燭B，并在它所在位置上放一光屏，則光屏上______（填“能”或“不能”）接收到蠟燭燭焰的像，所以平面鏡成的是______（填“實”或“虛”）像.

（5）如果將蠟燭向靠近鏡面的方向移動。那么像的大小將_______（填“變大”“變小”或“不變”）.

解析：實驗的設計要考慮儀器和效果.觀察到的實驗現(xiàn)象要能驗證猜想是否正確.實驗方案要可行.用玻璃板代替平面鏡。是等效替代法的巧妙運用.主要是因為玻璃板半透明.可以觀察確定像的位置.玻璃板固定后.物體和像離鏡面的距離可以通過刻度尺測出.實驗中，選用高度、粗細相同的蠟燭B替代蠟燭A所成的像.目的是觀察像與物是否大小相同.更直觀地得出像和物的大小關系.通過實驗可知.平面鏡所成的像為虛像，虛像不能用光屏承接；像與物大小相等，無論怎樣移動蠟燭A。它在平面鏡中的像與蠟燭B都是相同的.綜上所述，本題答案為：（1）能準確找到像的位置；（2）到平面鏡的距離；（3）大?。唬?）不能，虛；（5）不變.

4.該實驗小組的同學在探究平面鏡成像特點時.是按如下實驗步驟進行的：

a.將點燃的蠟燭放在豎直放置的玻璃板前，如圖2所示；

b.將光屏放到像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏上有無像；

c.將另一支完全一樣的蠟燭點燃放到像的位置.觀察像與蠟燭的大小關系；

d.用刻度尺測量出蠟燭和像到玻璃板的距離.

該實驗操作中有一處明顯錯誤.請你指出來并說明正確做法__________.

解析：實驗步驟合理與否將決定實驗的可信度.本實驗要注意區(qū)分物體（點燃的蠟燭）和像（沒點燃的蠟燭），不然會相互干擾.因此，步驟e中“將另一支完全一樣的蠟燭點燃放到像的位置”是錯誤的.應改為“不點燃”.

5.在實驗中.出現(xiàn)下列現(xiàn)象.請你思考分析并解釋原因.

（1）觀察像時，會發(fā)現(xiàn)兩個幾乎重疊的像，這是________造成的.

（2）為便于觀察，該實驗最好在_______（填“較明亮”或“較黑暗”）環(huán)境中進行.

解析：分析論證就是針對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)進行觀察分析，去偽存真。找出其中存在的規(guī)律或得出正確結論.本題中.觀察發(fā)現(xiàn)兩個幾乎重疊的像，是因為平板玻璃有一定厚度，有兩個反射面，會有兩個像，所以應盡量選取厚度較小的平板玻璃.由于用平板玻璃代替平面鏡，有許多光透過玻璃。反射光少，所成的虛像不太明亮，所以，在暗的環(huán)境中點燃蠟燭觀察效果更好.

6.實驗時。同學們記錄了實驗數(shù)據(jù)。如表1所示.

（1）實驗表明，像與物體的大小________，像到平面鏡的距離_________物體到平面鏡的距離.

（2）為證實上述有關成像特點是否可靠，你認為應采取的操作是（ ）.

A.保持A、B兩支蠟燭的位置不變，多次改變玻璃板的位置進行觀察

B.保持玻璃板位置不變.多次改變蠟燭A的位置.進行上述相同的操作

解析：實驗結論的得出必須有數(shù)據(jù)支撐.分析表1可知：像的大小總和物體大小相等，與物體離平面鏡的距離無關.要找出規(guī)律，僅一兩次測量是不夠的.應該進行多次測量.因此，本實驗中應保持玻璃板位置不變，多次改變蠟燭A的位置.測出蠟燭A與像到平面鏡的距離.得出相應規(guī)律.

7.實驗反思時，同學們提出如下問題，請你給出合理解釋：

（1）在探究活動中對玻璃板放置的要求是__________.

（2）選擇蠟燭A和B的要求是__________.

（3）點燃豎直放置在水平桌面上的蠟燭A，曉蘭同學在桌面上無論怎樣移動玻璃板后面的蠟燭B.都無法與蠟燭A的像完全重合，請你推斷其原因是：_________.

（4）如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板。應選擇_______mm厚的玻璃板做實驗.

解析：實驗后要對實驗進行總結和評估.做到把握實驗本質，理解物理原理.（1）本實驗中玻璃板要求豎直放置，否則蠟燭B無法與蠟燭A的像重合.（2）為探究物與像的關系。兩支蠟燭的形狀必須完全相同.（3）如果點燃豎直放置的蠟燭A，在平面鏡后無論如何移動蠟燭B，都無法與蠟燭A的像重合.說明玻璃板沒有豎直放置.（4）為保證實驗效果，應選擇較薄的平板玻璃做實驗。若玻璃板太厚。測量距離時產(chǎn)生的誤差較大，還可能會產(chǎn)生兩個虛像（玻璃板有前后兩個反射面）。影響實驗效果.

責任編輯 程哲endprint