探究平面镜成像特点的实验器材(巧学物理10分钟-43平面镜成像)

Posted 2023-05-27

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探究平面镜成像特点的实验器材(巧学物理10分钟-43平面镜成像)

一、平面镜成像

图1

平面镜成像并不是概念，而是对光学现象的描述。当你照镜子时可以在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的“人”就是你的“像”。

平面镜成像：物体经平面镜，可成与物体大小相等的虚像。

二、平面镜成像特点

图2

1、平面镜成正立等大虚像，不能用光屏承接。

2、像和物的连线垂直于平面镜。

3、像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离。

4、像和物关于平面镜对称。

5、像的大小相等，但是左右相反。

6、像的上下不变，左右互换。

三、平面镜成虚像

图3

平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的，所以平面镜中的像是虚像。人眼所看到的虚像过程，其光路图如图3所示。我们可以看到，蜡烛或一朵花等，都在平面镜背侧成像。可实际上这个像不存在，是虚构出来的（平面镜的背后并没有这样的光源），这样的像我们称之为虚像。

四、平面镜的应用

古人用磨平的铜做镜子，现在用玻璃做镜子，这些镜子都是平面镜。医生检查牙齿用的小镜子，就是平面镜。军事上的潜望镜，是由两块平面镜组成的。具体潜望镜的光路图如图4所示。

图4

五、活学活用

1、在“探究平面镜成像的特点”时，下列说法正确的是（　　）

A．物体在平面镜中所成的像是虚像

B．当物体远离平面镜时，它在镜中的像将变小

C．如果物体比平面镜大，则物体在镜中的像不是完整的像

D．用一块不透明的木板挡在平面镜与像之间，像就会被遮挡住

【解析】根据平面镜成像的特点物体在平面镜中所成的像是虚像，故A正确；物体在平面镜中所成的像与物体的大小一样大，所以把点燃的蜡烛远离玻璃板时，它在镜中的像将不变，故B错误；如果物体比平面镜大，此时物体在平面镜中所成的像仍然是完整的，故C错误；平面镜成的是虚像，像是反射光线的反向延长线会聚形成的，不是实际光线照到像点，所以镜子背面放什么物体都不会影响成像；所以如果用一块不透明的挡光板挡在像的前面，是不会影响成像的，故D错误。

【答案】A

2、某同学站在平面镜前1m处，当他向镜子靠近0.5m时，他和像之间的距离改变了______m，像的大小______（选填“变大”“变小”或“不变”），平面镜所成的像是______（选填“实像”或“虚像”）。

【解析】根据物像到平面镜的距离相等可知，则她的像靠近平面镜0.5m，此过程中物距变为1m-0.5m=0.5m，则像距也改变为0.5m，则像和她的距离改变：0.5m+0.5m=1m；若他向平面镜靠近了0.5m，根据物像大小相等可知，像大小不变。某同学站在平面镜前1m处照镜子，根据物体在平面镜中成虚像，可知他看到在平面镜中的像是虚像。

【答案】1；不变；虚像。

3、如图5所示小轿车前挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的像位于小车的________（选填“正前方”或“斜上方”），避免干扰驾驶员。夜间行车时，为了安全起见应________（选填“关闭”或“打开”）车内灯光。大卡车的驾驶员位置较高，司机视线是向斜下方观察，所以前挡风玻璃________（选填“可以”或“不可以”）是竖直的。

图5

【解析】小汽车前面的挡风玻璃相当于平面镜，平面镜成像的特点是像与物关于镜面对称，如果竖直安装，成的虚像会在正前方，干扰司机观察路况，倾斜安装可以使像成在斜上方，不干扰司机观察路况；如果汽车夜间行驶时车内开灯，则前面的挡风玻璃会反射灯光，玻璃前方有灯和车内物体的像，会影响驾驶员的视线，容易发生交通事故，因此夜间行车时，为了安全起见应关闭车内灯光；大卡车前方玻璃不太倾斜，车内物体的像在司机的正前方，但是大卡车车比较高，司机座椅离地面高，司机看前方道路时要俯视，物体的像不会影响司机的视线，所以大卡车的前挡风玻璃可以是竖直的。

图6

【答案】斜上方；关闭；可以。

4、从A点出发的一条光线，经平面镜反射后，其反射光线恰好经过B点，请作出这条入射光线并完成光路图。

图7

【解析】解：过镜面作出点A的对称点A′，即为点光源A在平面镜中的像，连接A′B与镜面交于O点，即为入射点（反射点），连接AO就得到入射光线，OB为反射光线，如下图8所示：

图8

5、如图9所示，A、B是镜前一点光源S发出的光线经平面镜MN反射后的两条反射光线，请在图中画出点光源S的位置。

图9

【解析】解：先将两条反射光线反向延长交于一点S′，在通过平面镜作出S′的对称点S，即为发光点的位置，并联接S与两个反射点画出入射光线，如图10所示：

图10

6、如图11所示，物体AO放置在水平面上，A'O是AO在平面镜中的像，且A'O垂直于AO。请在图中画出平面镜的位置，并标出镜面与水平面夹角的大小。

图11

【解析】解：平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形，连接AA′，做这两条线段的垂直平分线即可，如图12所示：

图12

7、小彤同学在“探究平面镜成像的特点”的实验情景如图12所示：

图12

（1）用玻璃板代替平面镜做实验时，会看到两个不重合的像，分别是玻璃板前后两个面反射形成的，为消除此现象可选用______（选填“厚”或“薄”）一些的玻璃板代替平面镜。玻璃板不仅可以成像，还便于确定像的______。为了便于比较像与物的大小关系，蜡烛A、B应选择外形______（选填“相同”或“不相同”）的。为了便于观察，实验应该在______（选填“较亮”或“较暗”）环境中进行。

（2）将点燃的蜡烛A竖立在玻璃板的前面，将______（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立在玻璃板后面并移动，直到看上去蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合。

（3）标记蜡烛A、B的位置，测得蜡烛B到玻璃板的距离______（选填“大于”“小于”或“等于”）蜡烛A到玻璃板的距离。

（4）当蜡烛A远离玻璃板时，像的大小______（选填“变大”“变小”或“不变”）。

（5）将光屏竖立在像的位置（与玻璃板平行），光屏上无法呈现蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是______（选填“虚”或“实”）像。

（6）实验中，发现在桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能是__________________________。

【解析】（1）因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板；将玻璃板垂直放置在水平桌面上，这样能透过玻璃板观察到像，便于确定像的位置；为了比较像与物的大小关系，实验中应选择两支完全相同的蜡烛；平面镜成像时，环境越黑暗，物体和环境的对比度越大，物体越亮，物体在平面镜中成像越清晰。（2）如果点燃玻璃板后方的蜡烛B，平面镜则因为光太亮而几乎无法分清镜中的烛焰是像的烛焰还是对面B的烛焰，难以确定像的位置，从而对实验造成影响，所以实验过程中蜡烛B不需要点燃。（3）标记蜡烛A、B的位置，通过测量可知，B到镜面的距离等于蜡烛A到镜面的距离。（4）物与像到平面镜的距离相等，因此若将蜡烛A远离玻璃板时，则像将远离玻璃板移动；平面镜中的像的大小跟物体大小有关，跟物体到平面镜的距离无关，所以物体远离平面镜，像也远离平面镜，像的大小不变。（5）将光屏竖立在像的位置（与玻璃板平行），光屏上无法呈现蜡烛的像，由于虚像不能承在光屏上，所以平面镜成的是虚像。（6）由于平面镜成像时像和物体各对应点的连线与平面镜垂直，所以，当玻璃板与桌面不垂直时，蜡烛透过玻璃板在另一侧成的蜡烛A的像会偏向上方或下方，移动B蜡烛时，始终无法与蜡烛A的像重合。

【答案】（1）薄；位置；相同；较暗；（2）未点燃；（3）等于；（4）不变；（5）虚；（6）玻璃板未与桌面垂直。