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;由于玻璃板的实验剖析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。
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:(1)实验前选用玻璃板代替平面镜目的是:。
经典母题(2)选择玻璃板时,应该选用(选填“较薄的”或“较厚的”),请说出其中的理由是:。
(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,将两块平面镜分开一定距离固定于不锈钢框架上,将铅笔A放在平面镜前,可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的像(选填“虚”或“实”),此像虽然不完整,但比玻璃板成像要,理由是:。
(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B的目的是:,他具体的操作是:。
(5)小明经过测量和比较得出:像与物的大小________;像与物到镜面的距离________。
(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,图丙为图乙的简化图,图丙中表示像距(选填“BD”或“BC“)。
(7)如果把铅笔A远离平面镜,你看到的像会(选填“远离/靠近”),像的大小会变(选填“变大”、“不变”“变小”)。
(8)在暗室进行实验时,发现另一侧的像比较暗,为了使像变亮,可以用手电筒照射(选填“物体”、“平面镜”或“像”。
【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。
(8)物体。
【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。
(8)由于物体在平面镜中所成的像是由物体发出的光经过反射所形成的,像的亮度是由物体的光线强弱所造成的,因此可以增强物体发出的光线来使得像变亮。
练习1:(2020·东营)如图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的装置。在水平桌面上铺一张白纸,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,一支完全相同但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后面移动,直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。移动点燃的蜡烛,多做几次实验。(1)在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,此操作目的是______。
(2)在寻找蜡烛像的位置时,眼睛应该在蜡烛______ (选填“A”或“B”)这一侧观察。某同学无论怎样调节蜡烛B,发现都不能与蜡烛A的像重合,发生这种现象的原因可能是。(3)实验中,如果把蜡烛A远离平面镜,看到的像会______(选填“远离”或“靠近”),像的大小______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。(4)若要确认平面镜所成的像是虚像还是实像,进一步的操作是。【答案】 (1) 便于比较像与物的大小;(2)A;(3)平面镜未与桌面垂直;(4)远离;(5) 不变;(6)在蜡烛B 处放置光屏,观察光屏上是否能承接到像,确定像的虚实。
真题演练【解析】(1)探究平面镜成像时像与物的关系中,在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛,这是为了比较像与物的大小。
(2)平面镜成虚像,在观察像的时候要在物体同侧,即A侧;当平面镜与桌面不垂直时,平面镜成的像与水平桌面不在同一水平面上,此时无论怎样调节蜡烛B,发现都不能与蜡烛A的像重合。
(3)平面镜成像是等大、等距的,因此蜡烛A远离平面镜时,像也会远离平面镜,像的大小不变。
(4)实像可以用光屏承接,而虚像不能用光屏承接,若要确认平面镜所成的像是虚像还是实像,进一步的操作是在蜡烛B处放置光屏,观察光屏上是否能承接到像,确定像的虚实。
练习2:(2020·泰州)如图是小明在水平桌面上“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,利用了玻璃透明的特点,便于确定_______,玻璃板应_______放置;(2)在玻璃板前面放一只棋子A,再拿一只相同棋子B在玻璃板后面移动,直至与棋子A的像重合,这样做是为了比较_______的关系;若将光屏放在棋子B所在的位置,直接观察光屏,不能看到棋子A的像,说明平面镜所成的像是_______(选填“实”或“虚”)像;(3)实验时小明发现棋子A的像较暗,很难使棋子B与之重合,用手电筒对着玻璃照射棋子A的像,_______(选填“能”或“不能”)使像变亮。
【答案】 (1)像的位置;(2)竖直;(3) 像与物大小;(4)虚;(5)不能;【解析】(1)平面镜不能透光,不容易确定像的位置,玻璃既能成像又能透光,成像虽没有平面镜清晰,但能观察到玻璃板后面的像,便于确定像的位置。
玻璃板必须与水平桌面垂直,即保证玻璃板竖直放置,另一支完全相同的蜡烛才能与所成的像重合,才可以比较物像大小。
(2)拿相同棋子B与棋子A的像重合,这样做是为了比较像与物大小的关系。
平面镜成像实验时,把光屏放在像的位置,发现光屏上并没有像,说明平面镜成的像是虚像。
(3)为了使成的像更明亮,小明应该用手电筒照射棋子A;所以用手电筒对着玻璃照射棋子A的像,不能使像变亮。
练习3:(2020·苏州)用如图所示的装置探究平面镜成像特点。
(1)组装器材时,要使玻璃板与水平桌面相互。
实验中选用两只完全相同的棋子A、B,其目的是为了比较像与物的关系;(2)若在棋子A的像的位置上放一光屏,光屏上(能/不能)呈现出像;(3)若将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°,则在此过程中,棋子A的像大小变化情况是。
棋子A顶端与其像之间的距离变化情况是。
【答案】(1)垂直;大小;(2)不能;(3)不变;先变大后变小。
【解析】(1)为了比较物像大小和确定像的位置,实验时玻璃板应该垂直放置;根据实验要求,选择两棋子的规格是完全相同的,目的是通过比较看出像与物大小的关系;(2)平面镜成的是虚像,是由反射光线的反向延长线会聚而成的,所以不能成在光屏上;(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。
所以将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°,则在此过程中,棋子A的像大小变化情况是不变。
将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°,则在此过程中,像与物关于镜面是对称的,棋子A顶端与其像之间的距离变化情况是先变大后变小。
故答案为:(1)垂直;大小;(2)不能;(3)不变;先变大后变小。
练习4:(2020·武汉)在探究平面镜成像特点的实验中:(1)如图甲所示,在水平桌面上铺张大纸,将玻璃板竖立在纸上,沿着玻璃板在纸上画条直线,这条直线代表__________的位置;(2)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,可以看到它在玻璃板后面的像,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合。