探究平面鏡成像的特點

[實驗要點]

1. 實驗中各器材的目的或作用。

（1）用玻璃板代替平面鏡：玻璃板既透光又反射光，人眼在玻璃板前既能看到像，也能看到玻璃板后的物體，從而便于確定像的位置。

（2）選擇薄玻璃板的原因：避免產生重影。

（3）茶色（鍍膜）玻璃：透過光較少，反射光較多，成像更清楚。

（4）選用兩支完全相同蠟燭的原因：便于比較像和物的大小關系。

（5）刻度尺的作用：測量像與物到平面鏡的距離。

2. 探究像與物大小關系的操作：將另一支外形相同但未點燃的蠟燭放到玻璃板后像的位置。改變點燃的蠟燭與玻璃板的距離，比較得出像的大小始終不變。

3. 人眼觀察的位置：確定像和物的大小關系時，人眼應在玻璃板的前方觀察；確定平面鏡成像的虛實時，人眼應在玻璃板的后方觀察光屏上是否有像。

4. 實驗中多次改變點燃的蠟燭的位置目的是尋找普遍規律。在白紙上記錄像與蠟燭對應點的位置，接下來的操作：

（1）連接像與蠟燭的對應點，判斷連線與鏡面是否垂直；

（2）分別測量像點和對應的物點到平面鏡的距離，判斷是否等距；

（3）將紙沿鏡面所在的位置對折，判斷對應像點與物點是否關于鏡面對稱。

5. 像和蠟燭到鏡面不等距的原因是：玻璃板有一定厚度，產生重影，不易找準像的位置。減小誤差的措施：（1）采用較薄的玻璃板，若用普通玻璃板，在觀察到的兩個像點中，應選用靠近玻璃板的像點；（2）采用鍍膜（增強反射）玻璃板，且將鍍膜面面向實驗者，避免操作錯誤。

[能力提升]

例1 （2024·江西）某同學的爺爺跟著電視節目學習太極拳時，因教練面向觀眾授課，爺爺總是把左右動作做反。在該同學的建議下，爺爺向后轉身，面對墻上鏡中的電視畫面學習，有效地矯正了動作。為了幫助爺爺明白其中的道理，他利用如圖1所示的裝置完成了探究平面鏡成像特點的實驗過程。

【證據】（1）將方格紙平鋪在水平桌面上，用鍍膜玻璃板作為平面鏡__________放置在方格紙上。

（2）將一枚棋子作為物放在鏡前兩格處，取另一枚棋子在鏡后移動，直到它與物的像完全重合，從而確定像的位置，記錄此時像與物到鏡面的格數。

（3）改變物到鏡面的格數，進行多次實驗；根據像與物到鏡面的格數關系，判斷像與物到鏡面的__________關系。

（4）請你畫出記錄上述實驗數據的表格。

（5）如圖2所示為兩枚疊放的棋子，將其放在鏡前，取數量適當的棋子疊放在鏡后并移動位置，直到與鏡前棋子的像完全重合，記錄此時鏡前與鏡后棋子的數量。

（6）改變疊放的棋子數量，進行多次實驗，記錄結果如表1。

【解釋】（1）根據表1，每次實驗中鏡后棋子與鏡前棋子的數量相等，且與鏡前棋子的像完全重合，可得結論：像與物的大小__________。

（2）借助方格紙可發現，像和物的連線與鏡面__________。

【交流】分享完上述實驗過程后，根據“像與物關于鏡面對稱”的特點，該同學與爺爺面對面玩起了“照鏡子”的游戲。該同學扮演物舉起左手，爺爺扮演鏡中的像應舉起 手。通過實驗和游戲，爺爺明白了用鏡子矯正動作的原理。

答案：【證據】（1）豎直 （3）距離 （4）如表2 【解釋】（1）相等 （2）垂直 【交流】右

[綜合實踐]

例2 （2024·遼寧·沈陽二模）在準備物理實驗操作考試過程中，某同學利用玻璃板代替平面鏡進行了“探究平面鏡成像的特點”實驗，如圖3甲所示。

（1）在水平桌面上鋪一張白紙，將玻璃板_______放置在白紙上，沿著玻璃板M面在紙上畫一條直線OO′，代表平面鏡的位置。

（2）把點燃的蠟燭A放在玻璃板前，拿另一支與蠟燭A外形相同但未點燃的蠟燭B，在玻璃板后移動至某位置時，觀察到其與蠟燭A的像完全重合，說明平面鏡所成的像與物大小_______，此時蠟燭B的位置視作蠟燭A的像的位置。

（3）移動蠟燭A，多次實驗，在白紙上標記下每次蠟燭A、B的位置，并用刻度尺測量它們到OO′的距離，如圖３乙所示。該同學發現像與物的位置并沒有關于平面鏡對稱。

①該同學猜想是因為玻璃板較厚，蠟燭A在玻璃板的兩個表面分別成像，實驗中每次確定像的位置時，錯誤地將蠟燭B與距離玻璃板_______（填“較遠”或“較近”）的像重合，從而造成了不對稱的結果。

②為了驗證該想法是否正確，該同學在玻璃板M面上貼一層半透明薄膜，這樣只能看到一個蠟燭A的清晰的像，重復實驗，結果發現像與物仍不對稱。

③該同學分析該現象的產生可能與光的折射有關。請在圖３丙中補全該同學透過玻璃板觀察蠟燭B的光路，并標出看到的蠟燭B的位置B′。

④綜合上面的現象及分析過程，在實驗中確定蠟燭A的像的位置時，由于光的折射，實際是______________完全重合，造成確定像的位置時出現偏差。

答案：（1）豎直 （2）相同 （3）①較遠 ③如圖4 ④蠟燭B的像與蠟燭A的像

（作者單位：沈陽農業大學附屬中學）