实验04探究平面镜成像特点实验解析版.docx

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实验04探究平面镜成像特点实验解析版

实验四、探究平面镜成像的特点

【实验目的】：

探究平面镜成像特点

【实验器材】：

两支完全一样的蜡烛、一块玻璃板、一个光屏、火柴、刻度尺

【实验步骤】：

1将玻璃板垂直置于桌面，在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛，透过玻璃板观察其另一侧面的蜡烛的像。

2将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像。

3将相同的未点燃的蜡烛放在像的位置，观察像与蜡烛的大小关系。

4移到蜡烛的位置，观察其像的大小有无变化。

5量出蜡烛和像到玻璃板的距离。

实验数据】

像与物的大

小关系

物体与玻璃的距离（cm）

像与玻璃的

距离（cm）

物像连线与

镜面的关系

实像或虚像

位置1

位置2

位置3

【实验结论】：

平面镜成像特点：

1.像和物大小相等；

2.像到镜面的距离和物到镜面的距离相等

3.像和物的连线与镜面互相垂直；

4.平面镜所成像是虚像。

【考点方向】：

1、平面镜成像的原理是：

光的反射。

2、镜面的选择与放置：

用薄的茶色透明玻璃代替平面镜的目的是便于确定像的位置；由于玻璃板的前后表面均能反射成像，为了减小两个像之间的干扰，玻璃板要薄一些较好。

放置时玻璃板要和纸面垂直，否则玻璃板后的蜡烛无法与像完全重合。

3、像的位置与大小：

选取两段完全相同的蜡烛的目的是为了比较像与物的大小关系，拿一支没有点燃的相同蜡烛在玻璃板后寻找蜡烛像的位置时，眼睛应在玻璃板前侧从不同角度观察，同时移动玻璃板后面的蜡烛，直到跟前面那支蜡烛的像完全重合，说明：

像和物的大小相等。

（1）镜前蜡烛点燃，目的是成像清晰；镜后蜡烛不点燃，替代镜前蜡烛的像，用到了“等效替代法”。

（2）平面镜成像是光的反射现象，在镜前反射光线所在的区域可以观察到物体的像，在镜后无法观察到

物体的像，因为镜后没有反射光线进入人眼。

即“镜前观察，镜后成像”。

4、多次测量探求规律：

要分析像距和物距的关系，就要改变物距并用刻度尺多次测量记录像距和物距，比较得出像距等于物距的结论，多次测量的目的是得出普遍结论。

使用有刻度的方格纸，其目的是便于比较像距与物距的关系。

5、虚像的理解和应用：

人眼逆着反射光线看到镜后的像点，是反射光线反向延长线的交点，没有实际光线的会聚，是虚像，光屏不能承接。

6、像的亮度：

像的亮度取决于物体和环境的光线亮度关系。

可以在较暗的环境中观察蜡烛的像；若用棋子或圆斑小人代替蜡烛时，若像不清晰，可以用激光灯照亮棋子或小人，注意要照亮朝向镜面的一侧。

7、如果在实验过程中，垂直于桌面的玻璃板向蜡烛方向倾斜，那么看到玻璃板另一侧的像会怎么变化：

像的大小不变，像的位置会升高，与未点燃的蜡烛不在重合。

8、评估：

（1）像无法和蜡烛重合，可能是因为平面镜放置时与纸面不垂直。

（2）分析像距与物距关系时，一组数据太少，结论没有普遍性。

9、结论：

平面镜成像时，像的大小取决于物的大小，像距取决于物距。

【经典例题】：

【母题】：

在学习了“探究平面镜成像特点”的实验后，聪明的小明也在家里也独自完成了实验，小明的实验步骤如下：

是：

3）聪明的小明认为不用玻璃板也能完成实验探究。

他利用生活中梳洗用的两块小镜子，如图甲所示，将

是：

是：

B的目的

4）小明用与铅笔A完全一样的铅笔B找到了铅笔A像的位置，选择完全一样的铅笔

，他具体的操作是：

6）为了消除平面镜厚度对物距和像距测量的影响，小明用图乙的方法测出了物距和像距，图丙为图乙的

填“变大”、“不变”变“小”）

答案】：

1）即能看到像，也能透过玻璃板看到另一侧的物体，便于确定像的位置；

2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，影响实验探究。

3）虚；清晰；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；

4）便于比较像和物的大小关系；将铅笔B放在平面镜后，使B与A的像看起来是一个完整的铅笔；

5）相等；相等；

6）BD。

7）远离；不变。

解析】：

1）我们一般选用玻璃板代替平面镜，这样既能看见物体的像，也能透过玻璃板看见另一侧的物体，便于确定物体像的位置；

（2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，在实验测量研究是成像特点规律时形成的误差较大，影响实验探究的结果。

（3）铅笔射线平面镜的光经平面镜反射后不能会聚成像，而反射光线的反向延长线会聚在一起形成虚像；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；

（4），选择一样大小的铅笔B便于比较实验中直接比较出像和物的大小关系；为了确定像的位置，小明将铅笔B放在平面镜后，使B与A的像看起来是一个完整的铅笔；

（5）根据平面镜成像特点可知，像与物的大小相等；像与物到镜面的距离相等；

（6）AD是物体到平面镜的距离即物距，根据物体到平面镜的距离等于像到平面镜的距离知，BD是像到平

面镜的距离即像距。

（7）根据平面镜成像特点，像和物是等大的，像的大小取决于物的大小，A铅笔远离平面镜时，大小没有

发生变化，因此像不会变化；像距和物距也是相等的，物体远离平面镜，物距变大，那么像距也会随之变大，因此像是远离平面镜。

练习1：

（2019枣庄）如图甲是探究“平面镜成像特点“的实验装置图。

（1）实验时，不采用平面镜面采用透明薄玻璃板，不仅能观察到蜡烛的像，也便于

（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛

B在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。

在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代的是（选填“蜡烛A的像”或“蜡烛B的像”），看到蜡烛是由光的（填“反射”或“折射”）形成的。

（3）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上（选填“能”或“不能）呈现蜡烛A的像。

（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图乙所示倾斜，蜡烛A的像应是图中的

选填“A1”、“A2”或“A3”）。

答案】：

1）确定像的位置；

（2）蜡烛A的像；反射；（3）不能；（4）A1。

解析】：

（1）该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜，玻璃板是透明的，观察到A蜡烛像的同时，也能观

察到蜡烛B，当蜡烛B和蜡烛A的像重合时，蜡烛B的位置便是蜡烛A的像的位置；

（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧

观察，直至它与蜡烛A的像完全重合；在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代的是蜡烛A的像；看到蜡烛是由光的反射形成的；

（3）移去后面的蜡烛，并在所在位置上放一光屏，则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像。

所以平面镜所成的像是虚像；

（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图所示倾斜，物与像关于镜面对称，蜡烛A的像应

是图中的A1；练习2：

（2019德州）利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”：

在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛B竖立在玻璃板

后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。

1）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是像。

2）图乙是小强某次测量蜡烛A到平面镜的距离L为cm；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将

选填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A的像的大致位置在图中的（选填“①”或“②”）

处。

答案】：

（1）虚；

（2）3.50；不变；（3）②。

【解析】：

（1）光屏不能承接虚像,只能承接到实像,光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是虚像。

（2）由图知:

此刻度尺的分度值为1mm,物体左侧与0刻度线对齐,右侧与3.50cm对齐,则长度为3.50cm。

平面镜所成的像与物的大小相同,将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板,它的像将大小不变。

（3）如图所示,作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点,可知在实验中如果把玻璃板向左倾斜,观察到蜡烛的像的大

致位置在图中的②处。

练习3：

（2019绥化）某兴趣小组用如图所示的器材“探究平面镜成像的特点”。

实验中蜡烛放在水平面上，玻璃板竖直放置。

请回答下列问题。

（1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是。

应选择（选填“薄”或“厚”）玻璃板进行实验。

（2）将点燃的蜡烛A放在玻璃板前5cm处，小丽沿垂直板面方向将A以5cm/s的速度远离玻璃板，2s后放稳。

则未点燃的蜡烛B与A相距cm才能与A的像完全重合。

（3）将光屏放到像的位置，光屏上（选填“能”或“不能”）承接到像。

（4）若玻璃板上端向左倾斜（如图），蜡烛A在玻璃板中成像的位置会（选填“偏高”或“偏低”）

【答案】：

（1）便于确定像的位置；薄；

（2）30；（3）不能；（4）偏高。

【解析】：

（1）玻璃板透明，来代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时，也能观察

到哦B蜡烛，便于确定像的位置，这是等效替代法。

实验中为了减小误差，防止出现明显的重影，所以用薄的玻璃板进行实验。

平面镜的距离为5+10=15cm；根据平面镜成像特点可得：

B蜡烛应与A相距15+15=30cm，这样才能与A的像完全重合；

（3）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以移去蜡烛B，并在其所在位置放一光屏，光屏不能接收

到蜡烛的像，从而说明平面镜成的是虚像；由平面镜成像特点，物与像关于镜面对称可知：

玻璃板如果不竖直放置，蜡烛A的像会偏高。

练习4：

（2019阜新）在“探究平面镜成像特点”实验中：

（1）平面镜成像原理是。

（2）实验中用玻璃板代替平面镜的原因。

（3）为了比较像与物大小关系，选取两支_____的蜡烛。

（4）无论怎样水平移动蜡烛B，都不能与蜡烛A的像重合，原因是。

（5）判断平面镜成虚像的方法是。

（6）平面镜成像时像和物到平面镜的距离。

【答案】

（1）光的反射

（2）便于准确确定像的位置

（3）完全相同

（4）玻璃板与桌面不垂直

（5）在B处放一个光屏，眼睛在B侧观察，如果光屏上没有像，那么，所成像为虚像

（6）相等

【解析】

（1）平面镜的成像原理是利用光的反射。

（2）用透明的玻璃板代替平面镜，能够同时观察到原物体和用来代替像位置的物体，便于准确确定像的位置。

（3）为了比较物体与像的大小关系，实验时需要用两个完全相同的蜡烛。

（4）像与物体不能重合，可能是由于玻璃板与桌面不垂直，导致蜡烛A所成的像可能偏高或偏低，无法与

蜡烛B重合。

（5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛A的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，故为了判

断所成的像是虚像还是实像，应在B处放一个光屏，眼睛在B侧观察，如果光屏上没有像，那么所成像为虚像。

（6）平面镜成像时，像和物到平面镜的距离相等。

练习5：

（2019荆州）如图1所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置．实验步骤如下：

把一支点燃的蜡

A的像完

烛A放在玻璃板前面，再拿一只完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，直到看上去跟蜡烛全重合，此时在白纸上记下蜡烛A和蜡烛B的位置．移动点燃的蜡烛，多做几次实验．

2）选取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的______关系．

A的像，

3）实验中若移开蜡烛B，将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏，看不到蜡烛

说明平面镜成的是．（选填“虚像”或“实像”）

4）如图2所示，玻璃板原来沿直线BC竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度θ（θ

<90o）后，蜡烛A成的像移动到点A1处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则θ=．

【答案】

（1）不需要；

（2）大小；（3）虚像；（4）45°；

【解析】

1）实验中蜡烛B的作用是确定像的位置以及比较物与像的大小关系，故不需要点燃；

2）选择大小完全相同的蜡烛是为了比较所成像与物的大小关系；

3）光屏所能承接的像是实像，平面镜所成的像光屏无法承接，故为虚像；

4）由于平面镜的成像特点，物与像的连线与平面镜垂直且到平面镜距离相等，可作图如下图，因此θ=45°。

练习6：

（2019江西）公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏，殊不知手机中还有很多其它功能。

爱好物理的“620“创新小组的同学们，发现手机有一种“镜子“功能。

于是，激起了他们探究平面镜成像

特点的兴趣。

【设计实验】由于用手机中的“镜子”作平面镜进行实验，无法找到像的位置.于是他们选用了玻璃板、规格相同的两个棋

子、白纸等，组装成如图所示的实验装置。

【进行实验与收集证据】

（1）小华同学将棋子A移到玻璃板前某位置不动，小普同学在板一领帮忙移动棋子B，无能小普在水平桌面

上怎样移动棋子B，小华都看不到棋子B与棋子A的像重合。

善于观察的小林同学发现这是因为玻璃板与

桌面，调整后，小华便能看到棋子B与棋子A的像完全重合。

（2）把棋子A在玻璃板前移动多次，同时调整玻璃板后棋子B的位置，每次都使得棋子B与棋子A的像的位置重合，这不仅可以找到像的位置，还可以比较出像与物的关系。

（3）实验中还需要，用来测量像与物到玻璃板的。

【分析与论证】

平面镜成像的特点是:

像与物的大小；像与物到镜面的距离。

利用数学中的知识，平面镜

成像的规律也可以表述为：

像与物关于镜面。

【答案】：

（1）.垂直

（2）.大小（3）.刻度尺（4）.距离（5）.相等（6）.相等（7）.轴对称

【解析】：

（1）研究平面镜成像,把棋子A放在玻璃板前面,我们透过玻璃板就可以看到棋子A所形成的虚像,虚像的位置与玻璃板摆放有关,只有当玻璃板与桌面垂直时,棋子A所形成的虚像才会与桌面垂直,小华移动棋子B,怎么

也看不到棋子B与棋子A的像重合,这说明棋子A的像与桌面不垂直,玻璃板与桌面不垂直。

（2）选用相同的棋子A、B,并把棋子A在玻璃板前移动多次,就是为了便于比较在玻璃板中看到的A的像,与棋

子B的大小是否一样,以便于比较出物与像的大小关系。

（3）采用相同的两个棋子A、B可以比较物与像的大小关系,但物、像分别到玻璃板的距离关系,需要用刻度尺来测量才能比较。

【分析与论证】通过多次实验不断改变棋子A和棋子B的位置,测量并记录物与像到玻璃板的距离,分析实验现象和数据会发现,像与物的大小是相等的,像与物到镜面的距离也相等,像与物的连线与镜面垂直,所以像与物关于镜面对称。

练习7：

（2018淮安）在“探究平面镜成像特点”的实验中。

（1）实验时应选较（选填“厚”或“薄”）的玻璃板垂直放置在水平桌面上。

（2）将棋子A放在玻璃板的前面，应在玻璃板（选填“前面”或“后面”）观察A经玻璃板所成的像。

（3）当棋子A远离玻璃板时，像的大小。

（4）将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是像。

（5）用木板紧贴在玻璃板背面，挡住玻璃板后面的光，人眼在玻璃板前（选填“能”或“不能”）看见

棋子A的像。

【答案】：

（1）薄；

（2）前面；（3）不变；（4）虚；（5）能。

【解析】：

（1）玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断；

（2）由于平面镜成的是虚像，故在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，眼睛应该在镜前才能观察到蜡烛A经玻

璃板反射所成的像；

3）平面镜成的像与物大小相同，和物到镜的距离无关，人们感觉到的近大远小是一种视觉效果，不影响

真实的大小。

所以将蜡烛A逐渐远离玻璃板，它的像不变。

（4）因为虚像不能在光屏上承接，所以将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是虚像。

（5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛发出的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，所以用木板紧贴玻璃板背面，挡住玻璃板后的光，人眼在玻璃板前能看见棋子A的像。

练习8：

（2018贵阳）在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明用到了如下器材：

白纸、玻璃板、完全相同

请完成下列各实验步骤的填空：

（1）如图甲所示将白纸铺于水平桌面上，再把玻璃板竖直置于白纸上，即保证玻璃板与白纸是相互的，并在白纸上记录下玻璃板所在位置。

（2）将物块a竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。

此时，在一定光

线条件下，便可透过观察到物块a正立的像，接下来，小明将物块b放在玻璃板后移动，直至b与a的像完全重合，这说明了。

（3）小明记录下物块b底部所在的位置CˊDˊ，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿线段CD扎数个眼，打开白纸，发现线段CˊDˊ上也布满了针眼。

结合步骤

（2）的结论分析可知：

平面镜所成的像与物是关系。

（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕C点顺时针旋转至乙图虚线所示的

位置后，为了再次确定像的位置，物块b应绕Cˊ点（选填“顺时针”或“逆时针”）旋转，并记录

下位置。

【答案】：

（1）垂直；

（2）玻璃板；像与物体的大小相等；（3）关于镜面对称；（4）顺时针。

解析】：

（1）实验时，玻璃板要与纸面垂直放置；如果玻璃板与纸面不垂直，根据平面镜所成的像和物体关于平面镜对称可知，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以有可能找不到像；

（2）将物块a竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。

此时，在一定光

线条件下，便可透过玻璃板观察到物块a正立的像，接下来，小明将物块b放在玻璃板后移动，直至b与a的像完全重合，这说明了像与物体的大小相等。

（3）小明记录下物块b底部所在的位置CˊDˊ，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿线段CD扎数个眼，打开白纸，发现线段CˊDˊ上也布满了针眼。

结合步骤

（2）的结论分析可知：

平面镜所成的像与物是关于镜面对称关系；

（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕C点顺时针旋转至乙图虚线所示的

位置后，像物等距，相对于镜面是对称的，像相对于物一起发生运动，为了再次确定像的位置，物块b应绕Cˊ点顺时针旋转，并记录下位置。