探究平面鏡成像的特點(diǎn)

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

1. 實(shí)驗(yàn)中各器材的目的或作用。

（1）用玻璃板代替平面鏡：玻璃板既透光又反射光，人眼在玻璃板前既能看到像，也能看到玻璃板后的物體，從而便于確定像的位置。

（2）選擇薄玻璃板的原因：避免產(chǎn)生重影。

（3）茶色（鍍膜）玻璃：透過光較少，反射光較多，成像更清楚。

（4）選用兩支完全相同蠟燭的原因：便于比較像和物的大小關(guān)系。

（5）刻度尺的作用：測(cè)量像與物到平面鏡的距離。

2. 探究像與物大小關(guān)系的操作：將另一支外形相同但未點(diǎn)燃的蠟燭放到玻璃板后像的位置。改變點(diǎn)燃的蠟燭與玻璃板的距離，比較得出像的大小始終不變。

3. 人眼觀察的位置：確定像和物的大小關(guān)系時(shí)，人眼應(yīng)在玻璃板的前方觀察；確定平面鏡成像的虛實(shí)時(shí)，人眼應(yīng)在玻璃板的后方觀察光屏上是否有像。

4. 實(shí)驗(yàn)中多次改變點(diǎn)燃的蠟燭的位置目的是尋找普遍規(guī)律。在白紙上記錄像與蠟燭對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置，接下來的操作：

（1）連接像與蠟燭的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，判斷連線與鏡面是否垂直；

（2）分別測(cè)量像點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的物點(diǎn)到平面鏡的距離，判斷是否等距；

（3）將紙沿鏡面所在的位置對(duì)折，判斷對(duì)應(yīng)像點(diǎn)與物點(diǎn)是否關(guān)于鏡面對(duì)稱。

5. 像和蠟燭到鏡面不等距的原因是：玻璃板有一定厚度，產(chǎn)生重影，不易找準(zhǔn)像的位置。減小誤差的措施：（1）采用較薄的玻璃板，若用普通玻璃板，在觀察到的兩個(gè)像點(diǎn)中，應(yīng)選用靠近玻璃板的像點(diǎn)；（2）采用鍍膜（增強(qiáng)反射）玻璃板，且將鍍膜面面向?qū)嶒?yàn)者，避免操作錯(cuò)誤。

[能力提升]

例1 （2024·江西）某同學(xué)的爺爺跟著電視節(jié)目學(xué)習(xí)太極拳時(shí)，因教練面向觀眾授課，爺爺總是把左右動(dòng)作做反。在該同學(xué)的建議下，爺爺向后轉(zhuǎn)身，面對(duì)墻上鏡中的電視畫面學(xué)習(xí)，有效地矯正了動(dòng)作。為了幫助爺爺明白其中的道理，他利用如圖1所示的裝置完成了探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)過程。

【證據(jù)】（1）將方格紙平鋪在水平桌面上，用鍍膜玻璃板作為平面鏡__________放置在方格紙上。

（2）將一枚棋子作為物放在鏡前兩格處，取另一枚棋子在鏡后移動(dòng)，直到它與物的像完全重合，從而確定像的位置，記錄此時(shí)像與物到鏡面的格數(shù)。

（3）改變物到鏡面的格數(shù)，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；根據(jù)像與物到鏡面的格數(shù)關(guān)系，判斷像與物到鏡面的__________關(guān)系。

（4）請(qǐng)你畫出記錄上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。

（5）如圖2所示為兩枚疊放的棋子，將其放在鏡前，取數(shù)量適當(dāng)?shù)钠遄盈B放在鏡后并移動(dòng)位置，直到與鏡前棋子的像完全重合，記錄此時(shí)鏡前與鏡后棋子的數(shù)量。

（6）改變疊放的棋子數(shù)量，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果如表1。

【解釋】（1）根據(jù)表1，每次實(shí)驗(yàn)中鏡后棋子與鏡前棋子的數(shù)量相等，且與鏡前棋子的像完全重合，可得結(jié)論：像與物的大小__________。

（2）借助方格紙可發(fā)現(xiàn)，像和物的連線與鏡面__________。

【交流】分享完上述實(shí)驗(yàn)過程后，根據(jù)“像與物關(guān)于鏡面對(duì)稱”的特點(diǎn)，該同學(xué)與爺爺面對(duì)面玩起了“照鏡子”的游戲。該同學(xué)扮演物舉起左手，爺爺扮演鏡中的像應(yīng)舉起 手。通過實(shí)驗(yàn)和游戲，爺爺明白了用鏡子矯正動(dòng)作的原理。

答案：【證據(jù)】（1）豎直 （3）距離 （4）如表2 【解釋】（1）相等 （2）垂直 【交流】右

[綜合實(shí)踐]

例2 （2024·遼寧·沈陽(yáng)二模）在準(zhǔn)備物理實(shí)驗(yàn)操作考試過程中，某同學(xué)利用玻璃板代替平面鏡進(jìn)行了“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)，如圖3甲所示。

（1）在水平桌面上鋪一張白紙，將玻璃板_______放置在白紙上，沿著玻璃板M面在紙上畫一條直線OO′，代表平面鏡的位置。

（2）把點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板前，拿另一支與蠟燭A外形相同但未點(diǎn)燃的蠟燭B，在玻璃板后移動(dòng)至某位置時(shí)，觀察到其與蠟燭A的像完全重合，說明平面鏡所成的像與物大小_______，此時(shí)蠟燭B的位置視作蠟燭A的像的位置。

（3）移動(dòng)蠟燭A，多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上標(biāo)記下每次蠟燭A、B的位置，并用刻度尺測(cè)量它們到OO′的距離，如圖３乙所示。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)像與物的位置并沒有關(guān)于平面鏡對(duì)稱。

①該同學(xué)猜想是因?yàn)椴ＡО遢^厚，蠟燭A在玻璃板的兩個(gè)表面分別成像，實(shí)驗(yàn)中每次確定像的位置時(shí)，錯(cuò)誤地將蠟燭B與距離玻璃板_______（填“較遠(yuǎn)”或“較近”）的像重合，從而造成了不對(duì)稱的結(jié)果。

②為了驗(yàn)證該想法是否正確，該同學(xué)在玻璃板M面上貼一層半透明薄膜，這樣只能看到一個(gè)蠟燭A的清晰的像，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)像與物仍不對(duì)稱。

③該同學(xué)分析該現(xiàn)象的產(chǎn)生可能與光的折射有關(guān)。請(qǐng)?jiān)趫D３丙中補(bǔ)全該同學(xué)透過玻璃板觀察蠟燭B的光路，并標(biāo)出看到的蠟燭B的位置B′。

④綜合上面的現(xiàn)象及分析過程，在實(shí)驗(yàn)中確定蠟燭A的像的位置時(shí)，由于光的折射，實(shí)際是______________完全重合，造成確定像的位置時(shí)出現(xiàn)偏差。

答案：（1）豎直 （2）相同 （3）①較遠(yuǎn) ③如圖4 ④蠟燭B的像與蠟燭A的像

（作者單位：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)）