平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的成像特點(diǎn)與生活實(shí)例

張小魁

【摘要】物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)生活中自然現(xiàn)象的探索與總結(jié)，一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的好奇心；另一方面可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，既豐富了學(xué)習(xí)生活，也探索了自然世界的奧秘.平面鏡成像實(shí)驗(yàn)是初中物理學(xué)習(xí)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在考查平面鏡成像中像與物關(guān)系的同時(shí)，更是考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原理，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論有深刻且全面的認(rèn)識(shí).本文詳細(xì)講解平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的過(guò)程與細(xì)節(jié)，對(duì)成像的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn)進(jìn)行解析匯總，并列舉四道典型例題，給出詳細(xì)解題思路，希望幫助學(xué)生對(duì)平面鏡成像實(shí)驗(yàn)有更全面地掌握.

【關(guān)鍵詞】初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；平面鏡成像

1 平面鏡成像的特點(diǎn)

平面鏡成像的特點(diǎn)可以總結(jié)為六個(gè)字：等大、等距、垂直.等大：即平面鏡所成像的大小和原物體的大小是相等的；等距：平面鏡所成像到平面鏡的距離和物體到平面鏡的距離是相等的；垂直：平面鏡所成像與物體的連線(xiàn)和鏡面是垂直的.

2 探究平面鏡成像的特點(diǎn)

2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）如圖1，準(zhǔn)備一張白紙，一塊透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板，兩根外形完全相同的蠟燭A和B；

（2）選定一個(gè)水平的臺(tái)面，將白紙放置在臺(tái)面上，然后將透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板豎直放置在白紙上，作為平面鏡，記錄下玻璃板在紙上的位置；

（3）將點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板前方；

（4）蠟燭B不點(diǎn)燃，放在透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板的后方，移動(dòng)蠟燭B，直到從玻璃板前方看去蠟燭B與蠟燭A的像完全重合；

（5）觀(guān)察兩根蠟燭的位置并記錄；

（6）改變蠟燭A的位置，在此過(guò)程中保證蠟燭A始終是點(diǎn)燃狀態(tài)，重復(fù)步驟（4）和（5）.移走玻璃板，然后將每次實(shí)驗(yàn)中兩根蠟燭在紙上的位置用直線(xiàn)連起來(lái)，分別測(cè)量出每次實(shí)驗(yàn)兩根蠟燭到玻璃板的距離，比較它們的大小和位置關(guān)系；

（7）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找出平面鏡成像的特點(diǎn)及像與物和平面鏡的位置關(guān)系.

2.2 平面鏡成像實(shí)驗(yàn)解析

（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

平面鏡所成的像是虛像.驗(yàn)證方法：在做“探究平面鏡成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以拿一個(gè)光屏放在薄玻璃板后方蠟燭所成像的位置，不透過(guò)薄玻璃板看光屏，而是直接看光屏表面，在光屏上是看不到物體的像的，所以可以證明平面鏡所成的像是虛像.

（2）理論分析

如圖2所示，平面鏡前燭焰上的點(diǎn)S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入人的眼睛，人由于人有光沿直線(xiàn)傳播的經(jīng)驗(yàn)，所以會(huì)感覺(jué)這些光好像是從進(jìn)入人眼光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)S1處發(fā)出的，S1就是S在平面鏡中所成的像.但其實(shí)，S1并不是實(shí)際光線(xiàn)交匯形成的，而是從平面鏡中反射進(jìn)入人眼的那部分光，它們的反向延長(zhǎng)線(xiàn)相交形成的，故不能用光屏承接，為虛像.

（3）平面鏡成像原理

由（2）中平面鏡成虛像的理論解釋可知，光在鏡面的反射，是平面鏡成像的基礎(chǔ)原理.

2.3 實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)匯總

（1）平面鏡成的像是虛像：平面鏡所成的像與物體分別在平面鏡的兩側(cè)，而且像的大小、像到平面鏡的距離與物體的大小、物體到平面鏡的距離都是相等的；

（2）玻璃板的放置要求：豎直放置在水平桌面的白紙上，否則未點(diǎn)燃的蠟燭始終不能與點(diǎn)燃的蠟燭的像重合；

（3）觀(guān)察像時(shí)眼睛的位置：從點(diǎn)燃的蠟燭一側(cè)進(jìn)行觀(guān)察；

（4）判斷平面鏡成虛像還是實(shí)像的方法：看像能否呈現(xiàn)在光屏上；

（5）選用兩根完全相同的蠟燭的原因：便于比較像與物的大小關(guān)系；

（6）用薄玻璃板代替平面鏡的原因：玻璃板既可以反射光，也可以透過(guò)光，因此可以透過(guò)玻璃板看到蠟燭B是否與蠟燭A重合，便于確定像的位置；

（7）選擇薄玻璃板的原因：厚玻璃板的前后表面都會(huì)成像，會(huì)產(chǎn)生重影；

（8）選擇茶色玻璃板的原因：實(shí)驗(yàn)要求玻璃板既要透光又要反光，茶色玻璃板的反光性能更好；

（9）為減小其他光線(xiàn)的影響，實(shí)驗(yàn)最好在較暗條件下進(jìn)行；

（10）用方格紙?zhí)娲准埖暮锰幨牵嚎梢愿苯拥乇容^像與物的位置關(guān)系；

（11）多次改變點(diǎn)燃的蠟燭與玻璃板的距離進(jìn)行測(cè)量的目的是：使結(jié)論具有普遍性；

（12）刻度尺的作用：測(cè)量物距和像距.

3 經(jīng)典例題解析

例1 一個(gè)舞蹈演員為能夠?qū)崟r(shí)糾正自己的舞姿，于是在舞蹈室的墻壁上裝滿(mǎn)平面鏡，通過(guò)對(duì)著鏡子跳舞來(lái)觀(guān)看自己的舞蹈動(dòng)作.當(dāng)她在鏡子前練習(xí)時(shí)，緩慢向鏡子靠近的過(guò)程中，她的像是如何變化的（? ）

（A）像慢慢靠近平面鏡，并且不斷變大.

（B）像慢慢遠(yuǎn)離平面鏡，并且不斷變大.

（C）像慢慢靠近平面鏡，但是大小不變.

（D）像的大小不變，但是慢慢遠(yuǎn)離平面鏡.

解析 兩個(gè)“相等”原理：①=1＼*GB3平面鏡所成像的大小與鏡面的大小或物體離鏡面的距離是無(wú)關(guān)的，始終只與物體本身的大小有關(guān)，像與物體的大小始終相等；②=2＼*GB3平面鏡成像中像與物到鏡面的距離相等，且不受鏡子的“厚度”等因素的干擾.因此，由平面鏡成像特點(diǎn)可知，在演員靠近平面鏡的過(guò)程中，演員的身形大小是不變的，所以演員在平面鏡中所成像的大小也是不變的；而當(dāng)演員緩慢靠近平面鏡時(shí)，演員到平面鏡的距離減小，所以演員所成的像到平面鏡的距離也緩慢減小，即像逐漸靠近平面鏡.因此（C）正確.

答案：（C）.

例2 如圖3所示，一輛汽車(chē)在路上以2m/s的速度緩慢行駛，在其前方有一塊與豎直方向成45°角的平面鏡.當(dāng)汽車(chē)沿水平方向向右行駛時(shí)，它在平面鏡中的像的運(yùn)動(dòng)速度，以及運(yùn)動(dòng)方向分別是怎樣的（? ）

（A）水平向右，4m/s.

（B）水平向左，2m/s.

（C）豎直向上，4m/s.

（D）豎直向下，2m/s.

解析 根據(jù)平面鏡的成像規(guī)則，像和物關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng)，則像的運(yùn)動(dòng)軌跡與物體的運(yùn)動(dòng)軌跡也關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng).因此，如圖4所示，汽車(chē)沿水平方向向右勻速運(yùn)動(dòng)，像必然會(huì)和汽車(chē)關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng)，像的運(yùn)動(dòng)軌跡也會(huì)與汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng)，因此平面鏡中汽車(chē)的像的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向下的，速度大小為2m/s.

答案：（D）.