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第三章 光和眼睛 3.3探究平面镜成像特点 平面镜成像的特点 内容 实验 器材 玻璃板、玻璃支架、白纸、两支同样的蜡烛、刻度尺 实验 步骤 (1)如右图所示,在桌面上铺一张大纸,在纸上竖立 一块玻璃板,作为平面镜,在纸上记下平面镜的位置.把 一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,再拿一支没有点燃 的同样的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去 它跟前面那支蜡烛的像完全重合,在纸上记下这两个位 置.实验时注意观察蜡烛的大小和它像的大小是否相同. 内容 实 验 步 骤 (2)移动点燃的蜡烛,重做实验. (3)用直线把每次实验中蜡 烛和它的像的位置连接起来, 用刻度尺测量它们到平面镜 的距离. (4)拿一个光屏放在像的位置,从侧面观察 在光屏上会不会出现一个像. 平面镜成的像 大小与物体大 小相等. 内容 实验 结论 像与物大小相等,像与物的连线与镜面垂直,像和物到镜面 的距离相等,平面镜所成的像是虚像,像与物关于镜面对称 知识 解读 (1)虚像与实像:物理学中,把能够呈现在光屏上的像叫实 像,把不能呈现在光屏上,只能用肉眼观察到的像叫虚像. (2)平面镜成像的特点可简记为“等大、等距、垂直、虚像 ”. (3)平面镜成像的原理是光的反射. (4)像的大小由物体的大小决定,与物体到平面镜的距离 无关.无论镜子多小,都能使物体形成一个完整、与物体等 大的像,镜子的大小只会影响观察到像的范围的大小 说明:在探究平面镜成像时用玻璃板代替平面镜的 原因是平面镜是不透明的,用平面镜做实验无法找到像的 位置,所以用玻璃板来代替.在探究平面镜成像时取两支 相同的蜡烛的目的是探究平面镜所成的像与物体的大小关 系.玻璃板要竖立放置是为了蜡烛与像重合.使用光屏的 目的是探究平面镜成的是虚像还是实像.由于玻璃板有一 定的厚度,测量物与像到镜面的距离时应选取点燃蜡烛这 侧的镜面.1平面镜成像的特点 例1 如图3-3-1所示是利用透明玻璃探究平面镜成像特点 的实验示意图,下列说法正确的是( ) A.蜡烛远离玻璃板的过程中,蜡烛的像始终等大 B.像的大小与蜡烛到玻璃板的距离有关 C.把光屏放在玻璃板后像所在的位置,像会成在光屏上 D.用玻璃板代替平面镜是为了能在玻璃板后成一实像 图3-3-1 解析:蜡烛通过玻璃板成的像是等大、正立的虚像, 只要蜡烛的大小不变,像的大小就不变,像的大小只与蜡 烛本身有关,故A正确,B错误;因平面镜成的像是虚像 ,所以不能在光屏上呈现,故C错误;用玻璃板代替平面 镜,目的是确定像的位置与大小,并不会成实像,故D错 误. 答案:A 平面镜成像的特点:像与物的大小相同,像与物到镜面的 距离相等,像与物的对应点连线与镜面垂直,成虚像;在 探究平面镜成像特点时,用玻璃板代替平面镜,是为了确 定像的位置与大小 平面镜成像的原理 内容图示说明 原 理 光的反 射现象 平面镜所成的 像是由经平面 镜反射后的光 线的反向延长 线会聚而成的 ,是虚像 平面镜所成的 像为虚像,不 能用光屏承接. 知识 解读 平面镜成像的原理是光的反射现象,镜前的物体射 向平面镜的光线,遇到平面镜就会发生反射,反射 光线进入人的眼睛,人的眼睛会感觉到物体的存 在,反射光线的反向延长线的交点就形成了物体在 平面镜中的像 关于平面镜成像,无论镜子大小,只要发生了光的反 射就能形成物体完整的像.镜子的大小只会影响观察到像的 范围的大小,镜子大,能观察到的像的范围就大,反之, 范围就小. 例2 (潍坊中考) 如图3-3-2所示,小明同学身高1.8 m, 家里装修时要在墙上安装一个竖直的平面镜,为了能从平 面镜中看到自己的全身像,平面镜的最小长度应为( ) A.30 cm B.60 cm C.90 cm D.120 cm 图3-3-2 解析:如图3-3-3所示,A、C、B分别表示人的头顶、 眼睛和脚的位置.EF为平面镜的位置,由平面镜成像特点可 确定A、C、B为A、C、B的像,因为OC=OC,所以OC= CC,根据三角形中位线的性质可知,EF AB AB ,EF为平面镜的最小长度,AB为小明的身高,所以镜的长 度应为小明身高的一半,小明身高1.8 m,则平面镜的最小 长度为0.9 m.故选C. 答案:C 图3-3-3 根据平面镜成像特点可知,物体与像关于平面镜对称.分别 找出小明的头顶、眼睛和脚在平面镜中的像,根据平面镜 成像的特点画图,结合三角形中位线可计算得平面镜的长 应为人身高的一半,镜的上端应在人的头顶和眼睛之间距 离的中点位置. 利用平面镜成像作图 步骤 根据 反射 定律 作图 (1)从发光点S向平面镜引出两条 入射光线; (2)根据光的反射定律,反射角 等于入射角,作出反射光线; (3)作两条反射光线的反射延长 线,找出交点S,S即是S的 像,如右图所示 步骤 根据平 面镜成 像特点 作图 (1)过S点作平面镜的垂线,交平 面镜于O点; (2)在另一侧截取SO=OS, S即为S的像,如右图所示 知识 解读 法线、像与物连线、虚像及反射 光线的反向延长线要用虚线;像 与物要对称;实际光线要标上箭头 例3 如图3-3-4所示,AB、CD是发光点S发出光线的两 条反射光线,在图中画出发光点S和它在平面镜中的像S. 图3-3-4 图3-3-5 解析:先将两条反射光线AB、CD反向延长交于一点S ,再通过平面镜作出S的对称点S,S即为发光点,如图3-3-5 所示. 答案:如图3-3-5所示 本题的另一种作图方法:反射光线、入射光线、法线在同 一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角 等于入射角,由此作出两条反射光线的入射光线,两条入 射光线的交点即为发光点.再作发光点关于平面镜的对称点 即为像点. 平面镜的应用 内容 生活 中的 平面镜 利用平面镜成像:舞蹈演员利用平面镜可以观察 和纠正自己的动作 利用平面镜改变光路:潜望镜利用平面镜改变光 路,在水下观察水面的情况 知识 解读 (1)平面镜能成正立、等大的虚像.如利用平面镜进 行梳妆、试衣、试鞋,利用平面镜检查舞蹈演员的 动作是否规范等;平静的水面、光滑的金属面都具 有平面镜的作用. (2)平面镜可以改变光路,如掘山洞时,将太阳光反 射到作业面照明;修建体育场或高大建筑物时,利 用平面把太阳光反射到场地室内改善光照条件等 例4 如图3-3-6所示为潜望镜的结构示意图,通过这样 的潜望镜看到物体AB的像是( ) A.倒立、放大的虚像 B.正立、等大的虚像 C.倒立、放大的实像 D.正立、缩小的实像 图3-3-6 B 潜望镜的原理是地面上的、远处的景物反射的光照射到潜 望镜上的平面镜上,再反射到下面的平面镜上,再反射到 人的眼里,人就能从低处看见地上面的以及远处的景物. 解析:通过潜望镜观察到的物体是经平面镜两次反射所成 的像,实质还是平面镜成像,所以所成的像仍然是等大的虚 像,故选B. 凸面镜和凹面镜 定义图示举例 凸面 镜 利用球面外表面 做反射面的镜子 叫作凸面镜 汽车的后视 镜 凹面 镜 利用球面内表面 做反射面的镜子 叫作凹面镜 太阳灶、医 生用的反光 镜、手电筒 的反光罩等 知识 解读 (1)凸面镜对光线有发散作用; (2)凹面镜对光线有会聚作用 凸面镜成的 像比实际物 体小,凹面 镜成的像比 实际物体大. 没有正确理解平面镜成像特点 例5 某同学从远处走向一面穿衣镜,他在镜中像的大 小及像和人之间距离的变化正确的是( ) A.像大小不变,像和人之间的距离变小 B.像变大,像和人之间的距离变大 C.像变大,像和人之间的距离变小 D.像大小不变,像和人之间的距离不变 解析:物体在平面镜中成的像的大小跟物体的大小有 关,跟其他因素无关;某同学从远处走向平面镜,人的大 小不变,像的大小不变;物、像到平面镜的距离相等,人 到平面镜的距离减小,像到平面镜的距也减小,所以像和 人之间的距离减小.故选A. 答案:A 错解:C 注意:根据错误的生活经验,当感觉到我们走向穿衣镜时, 会看到镜中的像逐渐变大,像和人之间的距离逐渐变小, 因而错选C. 题型一 探究平面镜成像规律 例6 (江苏常熟月考)小明在做“探究平面镜成像特点”的实验时 ,将一块玻璃板竖直架在水平台上,取两支完全相同的蜡烛A和B 进行实验,如图3-3-7甲所示. (1)为便于观察,该实验最好在较_(填“明亮”或“黑 暗”)的环境中进行. (2)小明点燃玻璃板前的蜡烛A,他应该在玻璃板_ ( 填“前”或“后”)观察,调整玻璃板后的蜡烛B的位置,直到看上去 B和A的像_,此时蜡烛B的位置即为蜡烛A的像所在的位置. 黑暗 前 重合 位置. (3)若将光屏放在玻璃板后像所在的位置,像_ (填“能”或“不能”)成在光屏上. (4)玻璃板的前后两面都可以反射成像,所以实验中 通常会选用较薄的玻璃板.当把笔尖触到较厚的玻璃板上时 (如图乙),看到笔尖的像与笔尖相距4 mm,则玻璃板的 厚度约为_ cm. 甲 乙 图3-3-7 0.2 不能 解析:(1)在较明亮的环境中,很多物体都在反射光线 ,干扰人的视线;在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射 向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多, 感觉蜡烛的像最亮,所以应在比较黑暗的环境中进行实验.(2 )点燃A蜡烛,在玻璃板前面通过玻璃观察,同时小心地移动 B蜡烛,直到与A蜡烛的像完全重合为止,此时蜡烛B的位置即 为蜡烛A的像所在的位置.(3)因为虚像不能用光屏承接,所 以光屏放在蜡烛B的位置上,发现光屏上不能承接到像.(4) 因为像距等于物距,所以4 mm等于物距与像距之和,故平面 镜的玻璃厚度是2 mm=0.2 cm. 题型二 利用平面镜成像作图 例7 根据平面镜成像的特点,画出图3-3-8中物体AB在 平面镜中所成的像.(保留作图辅助线) 图3-3-8 解析:平面镜成像的特点是像与物大小相等、到平面 镜的距离相等、像与物的连线与镜面垂直、左右互换,即 像与物关于平面镜对称,利用这一对称性作出AB的像.分别 作出物体AB的端点A、B关于平面镜的对称点A、B,用虚 线连接A、B,AB即为AB在平面镜中的像.如图3-3-9所示. 答案:如图3-3-9所示 图3-3-9 题型三 平面镜成像的应用 例8 如图3-3-10甲所示为一个反射式路灯,图乙中S为 灯泡位置,图中已画出灯泡射出的两条最边缘的出射光线 .MN是一个可以调节倾斜程度的平面镜.请在图乙中画出灯S 此时照亮路面的范围(保留作图中必要的辅助线);请提 出一种能够增大灯照亮范围的方法_. 甲 乙 图3-3-10 解析:根据平面镜成像特点作出灯S的像点S, 分别 延长灯泡射出的两条最边缘的出射光线交平面镜于O1、O2 ,连接SO1、SO2即可作出灯S照亮路面的范围AB;从作图 的过程中可以发现,当减小灯与平面镜的距离或改变平面 镜的倾斜程度时,都可以增大灯照亮范围. 答案:如图3-3-11AB所示减小灯与平面镜的距离(或 改变平面镜的倾斜度等) 图3-3-11 例9 小丽为小明表演了一个“水火相融”的小魔术.她先用一 块透明的薄玻璃板,将桌子分割成甲、乙两个区域后,用一块 不透明的挡板将乙区域分割成两部分.小丽在甲区域内放置了一 个盛满水的烧杯,且里面浸没着一支蜡烛A,并在乙区域挡板 后的指定位置放置蜡烛B.准备就绪后,小丽请小明坐在乙区域 一侧的某点P(如图3-3-12所示),并迅速将乙区域已准备好的 蜡烛B点燃,在小丽一只手麻利地在小明眼前绕过的同时,另
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