实验5 探究平面镜成像时像与物的关系(解析版)

实验5 探究平面镜成像时像与物的关系

基础考点梳理

1. 实验原理：光的反射

2. 实验装置图

3. 实验器材：透明薄玻璃板、刻度尺、光屏、两支完全相同的蜡烛、火柴、白纸（或方格纸）、笔

（1）用玻璃板替代平面镜的目的：利用玻璃的透光性，便于确定像的位置

（2）选择较薄玻璃板的目的：避免出现重影，方便找到像的位置

（3）选用两支完全相同的蜡烛的目的：便于比较像与物的大小关系

（4）刻度尺的作用：测量两支蜡烛到玻璃板的距离

（5）光屏的作用：检验是否能承接到像

（6）白纸的作用：便于记录像、物、平面镜的位置，从而确定像与物到玻璃板的距离关系及像、物的连线与镜面的关系

4. 实验方法：等效替代法：①用较薄玻璃板代替平面镜；①比较物与像的大小关系时，用未点燃的蜡烛等效代替点燃的蜡烛的像

5. 实验环境：实验应在较暗的环境中进行的目的：使实验现象更明显

6. 实验过程

（1）玻璃板要与水平桌面垂直放置的原因：若玻璃板倾斜一定角度，物体的像会上升到水平桌面的上方或下降到水平桌面的下方，不能使蜡烛的像和玻璃板后面的蜡烛完全重合，如下图所示

（2）代替像的蜡烛不能点燃的原因：若点燃，将会再产生一个像，不利于观察蜡烛像的准确位置（3）平面镜成虚像的判断：用光屏在像的位置承接不到点燃蜡烛的像，说明平面镜成虚像

（4）实验中应该在物的同侧位置透过玻璃板观察像的原因：平面镜所成的像是反射光线的反向延长线会聚成的虚像

（5）改变点燃蜡烛的位置进行多次实验的目的：使实验结论具有普遍性

7. 实验结论

像和物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等；像和物体的连线与镜面垂直；平面镜成虚像.

8. 实验评价

（1）测得的像距和物距不相等的原因：①玻璃板与桌面不垂直；①玻璃板太厚；①测量误差；①未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像没有完全重合

（2）实验中无论怎样移动蜡烛，都无法使像与物完全重合的原因：玻璃板没有与水平桌面垂直放置

9. 实验改进

（1）选择透光性差一点的玻璃板（如茶色玻璃）的原因：使像更清晰

（2）用LED灯代替蜡烛的原因：①亮度大，成像稳定且明显；①可避免蜡烛因燃烧变短而无法比较像与物的关系；①更环保

（3）用方格纸比白纸更好的原因：能更方便、更准确地确定像与物的位置

典型例题赏析

实验结论：

（1）物体通过平面镜成的是虚像；（2）像与物体的大小相同；

（3）像与物体到平面镜的距离相等；（4）像与物的连线与镜面垂直；

总述：像与物体关于平面镜对称．

1.在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明用到了带底座的玻璃板（薄厚不同的两块玻璃板）、白纸、两支蜡烛A和B、笔、光屏，请回答下列问题．

（1）除图甲中所示的器材外，实验还需要的测量工具是刻度尺；小勇选择的两支蜡烛应满足的条件是完全相同。

（2）用透明玻璃板替代平面镜是便于确定像的位置和比较像与物的大小关系，为了更好地完成实验，最好选用茶色（选填“茶色”或“无色”）玻璃板．

（3）如图甲先将一张白纸铺在水平桌面上，在白纸中间画一条直线MN，把带支架的薄（选填“厚”或“薄”）玻璃板沿直线MN垂直放置在白纸上．若要检验玻璃板的放置是否符合要求，你的方法是：用直角三角板的一条直角边水平放置，将另外一条直角边贴近玻璃板，若三角板的竖直直角边和玻璃板贴合，则说明玻璃板是垂直的。

要点 1.玻璃板的选取要求：实验时，玻璃板的前后两个面会形成两个不重合的像，玻璃板越薄，两个像越接近重合，更容易确定像的位置．

（4）实验时将未点燃（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，在蜡烛B （选填“A”或“B”）一侧从多个方向观察，直到蜡烛B看上去与蜡烛A的像完全重合，这说明物与像的等大，此位置即为像的位置，记录两支蜡烛的位置，将对应点连接，并测量点到平面镜的距离．

要点2.等效替代法的应用：

（1）比较像与物的大小关系：用外形相同、未点燃的蜡烛B替代点燃的蜡烛A.

（2）确定像的位置：用未点燃的蜡烛B代替点燃蜡烛A的像．

（5）在完成上述步骤后小明发现，像和蜡烛位置的连线垂直于玻璃板，小明认为自己已经发现了平面镜成像的规律：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。你认为小明对这一规律的总结过程是否科学合理？不合理，原因是实验次数太少，结论不具普遍性。

（6）小王提议改变蜡烛A到平面镜的距离，仿照（4）问步骤多次实验，每次物和像的位置记录在白纸上，连接物点和对应的像点如图乙所示，由此可得出的结论是：像与物到平面镜的距离相等，且它们的连线垂直玻璃板．若实验中没有尺子，为了探究物、像与镜面MN′的位置关系，接下来的操作是将每一组对应点沿着MN边对折，观察每一组对应点是否重合。

（7）想要判断蜡烛A的像是实像还是虚像，你的办法是将玻璃板后方放置一块光屏，此时应从蜡烛B （选填“A”或“B”）的这一侧观察成像情况．

要点3.实像和虚像的区别：实像能在光屏上呈现；虚像不能在光屏上呈现，只能透过玻璃板看到．

（8）（玻璃板平移、倾斜）（2021荆州）小明和同组小芳还进行了下列的操作：

①小明仅将玻璃板从图丙的1位置向右平移至2位置时，蜡烛A的成像情况是A （填字母）.

A. 蜡烛成像仍在B处

B. 蜡烛成像在B处右侧

C. 蜡烛无法通过玻璃板成像

要点 4.像的位置与镜面位置的关系：平面镜成像时，像与物体关于平面镜对称，找出物体关于镜面的对称点即可判断像的位置．

①（2020苏州改编）小芳将玻璃板绕底边向蜡烛A一侧倾斜如图丁，此时蜡烛A的像应是A2 （选填“A1”“A2”或“A3”），大小变化情况是______.

（9）（厚玻璃板）（2022扬州）另一小组用5 mm的厚玻璃板进行实验，将蜡烛A放在玻璃板前方，观察到A有两个像，在玻璃板后方放置蜡烛B，使之与蜡烛A较亮的像重合，在白纸上记下蜡烛A和B的位置如图戊所示，此时物到镜面的距离为AC （选填“AC”或“AD”），像到镜面的距离为BC （选填“BD”或“BC”）．可沿MN （选填“MN”或“PQ”）方向移动蜡烛A多次实验，寻找普遍规律．