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
实验剖析
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】:
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。
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。
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。
移到蜡烛的位置,观察其像的大小有无变化。
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:
(1)实验前选用玻璃板代替平面镜目的是:
。
(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。
真题演练
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。
【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。
若在蜡烛B和玻璃板之间竖直放置一张不透明的白纸,则从C处一定能看到的是____(填“蜡烛B”、“蜡烛A的像”、“蜡烛B的像”或“蜡烛A的像和蜡烛B”);
(3)一束光从空气斜射向这块玻璃,并穿过玻璃进入空气中。
请在图乙中画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
(要求标出法线)()
【答案】
(1)平面镜;
(2)蜡烛A的像;(3)如下图;
【解析】
(1)在水平桌面上铺张大纸,由于玻璃的透光性,便于确定像的位置,将玻璃板竖立在纸上,沿着玻璃板在纸上画条直线,这条直线代表平面镜的位置。
(2)平面镜成像的原理是:
光的反射,蜡烛A发出的光,经平面镜反射后,反射光线达到人的眼睛内,逆着反射光线看去,感觉光是由蜡烛A的像发出的,故在C一定能看见蜡烛A的像。
(3)过O点做法线,当光从空气中斜射入玻璃中时,入射角小于折射角,再过
点做法线,光线玻璃中斜射入空气中,此时,折射角大于入射角,如下图所示。
练习5:
(2020·青海)学生用如图所示的器材“探究平面镜成像的特点”。
在此实验中:
(1)我们选用______(填“平面镜”、“5mm厚的透明玻璃板”或“2mm厚的透明玻璃板”)的目的是便于确定像的位置;
(2)取两支完全相同
蜡烛A和B,将蜡烛A点燃后放在玻璃板前10cm处,未点燃的蜡烛B放在玻璃板后且与玻璃板相距______cm才能与蜡烛A的像完全重合;
(3)实验时应在______(填“A”或“B”)侧观察蜡烛A经玻璃板所成的像;
(4)当蜡烛A远离玻璃板时,蜡烛A的像的大小______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】
(1)2mm厚的透明玻璃板;
(2)10cm;(3)A;(4)不变;
【解析】
(1)为了确定像的位置,让蜡烛A的像和蜡烛B重合,既能观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,实验中要使用透明的玻璃板,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,用薄的。
(2)平面镜成像时,像距等于物距。
蜡烛B放在玻璃板后且与玻璃板相距10cm才能与蜡烛A的像完全重合;
(3)寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在蜡烛A一侧观察,在蜡烛B的一侧不能看到蜡烛A的像。
(4)根据平面镜成像特点:
像与物到镜面的距离相等,像与物大小相同;实验中,将蜡烛A向远离玻璃板的一侧移动一些,则蜡烛A的像的大小将不变。
练习6:
(2020·齐齐哈尔)小彤同学在“探究平面镜成像特点”实验时:
(1)用玻璃板代替平面镜实验时,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,为消除此影响可选用 (选填“厚”或“薄”)一些的玻璃板代替平面镜。
将玻璃板垂直放置在水平桌面上,这样做是为了便于确定像的 。
为了便于比较像与物的大小关系,所用的两只蜡烛A、B,应选择外形 (选填“相同”或“不相同”)的。
(2)将点燃的蜡烛A竖立在玻璃板的前面,将 (选填“点燃”或“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。
(3)标记蜡烛A、B的位置,测得蜡烛B到镜面的距离 (选填“小于”、“等于”或“大于”)蜡烛A到镜面的距离。
(4)当蜡烛A远离玻璃板时,像会 (选填“靠近”或“远离”)玻璃板,像的大小 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
(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,说明平面镜所成的像是 (选填“虚”或“实”)像。
【答案】
(1)薄;位置;相同;
(2)不点燃;(3)等于;(4)远离;不变;(5)虚。
【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,实验中应选择两只完全相同的蜡烛;
(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,所以物体靠近平面镜,像也靠近平面镜,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,由于虚像不能成在光屏上,所以平面镜成的是虚像。
故答案为:
(1)薄;位置;相同;
(2)不点燃;(3)等于;(4)远离;不变;(5)虚。
练习7:
(2020·安顺)在探究“平面镜成像特点“的实验中,器材如下:
方格纸、带支架的玻璃板、光屏、两个完全相同的物块。
方格纸铺于水平桌面。
请回答下列问题:
(1)如图所示,以方格纸的某条线段来确定 底边所在的位置,再将其垂直于方格纸放置。
当物块放在玻璃板前,能观察到物块的像,这是光在玻璃表面 形成的;
(2)将光屏放在像的位置,光屏上接收不到像,因此判断平面镜成的是 像(选填:
“虚”或“实”);
(3)不断改变物块的位置,另一个相同的物块都能放在玻璃板后相应位置与像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小 ;
(4)实验中,使用方格纸可以直接比较像与物到镜面的 关系。
【答案】
(1)玻璃板;反射;
(2)虚;(3)相等;(4)距离。
【解析】
(1)以方格纸的某条线段来确定玻璃板底边所在的位置,再将其垂直于方格纸放置。
当物块放在玻璃板前,能观察到物块的像,这是光在玻璃表面反射形成的;
(2)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。
(3)不断改变物块的位置,另一个相同的物块都能放在玻璃板后相应位置与像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小相等;
(4)实验中,使用方格纸可以直接比较像与物到镜面的距离关系。
故答案为:
(1)玻璃板;反射;
(2)虚;(3)相等;(4)距离。
练习8:
(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9:
(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。
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