實驗四、探究平面鏡的成像特性 【實驗目的】：探究平面鏡的成像特性 【實驗設備】：兩根一模一樣的蠟燭、一塊玻璃板、一塊光幕、火柴、一個秤 【實驗步驟】：①將玻璃板垂直放在桌子上，在玻璃板的兩側立一根點燃的蠟燭，通過玻璃板觀察另一側蠟燭的圖像。 ②將光幕置于圖像位置，無需透過玻璃板，直接觀察光幕上是否有圖像。 ③將同一支未點燃的蠟燭放在圖像的位置，觀察圖像與蠟燭的大小關系。 ④移動到蠟燭的位置，觀察其圖像的大小是否發生變化。 ⑤ 測量蠟燭和圖像到玻璃板的距離。 【實驗數據】： 圖像與物體大小的關系 物體與玻璃的距離[cm] 圖像與玻璃的距離（cm） 物體圖像與鏡子之間的直線關系表面虛像或實像位置1位置2位置3【實驗推論】：平面鏡成像特性：相等； 平等的; 彼此垂直； 真實圖像。 【測試方向】： 1、平面鏡成像的原理是：光的反射。 2、鏡面的選擇和放置：用薄的白色透明玻璃代替平面鏡的目的是為了確定圖像的位置； 由于玻璃板的正面和背面都可以反射圖像，為了減少兩個圖像之間的干擾，玻璃板應該更薄一些更好。 放置時玻璃板應與紙面垂直，否則玻璃板后面的蠟燭不能與圖像完全重合。 3、圖像的位置和大小：選擇兩根相同的蠟燭的目的是為了比較圖像與物體的大小關系。 拿一根未點燃的蠟燭尋找玻璃板后面蠟燭圖像的位置時，眼睛要從玻璃板兩側不同角度觀察，同時與玻璃板前面的蠟燭進行交流，直到它與上面蠟燭的圖像完全重合，說明圖像和物體的大小是相等的。
〔1〕在鏡子前點燃蠟燭，目的是使影像清晰； 鏡子后面的蠟燭不亮，鏡子前面的蠟燭的圖像被替換，采用“等價替換法”。 〔2〕平面鏡成像是光的反射現象。 在鏡子前面反射光所在的區域可以觀察到物體的圖像，但在鏡子后面則無法觀察到物體的圖像，因為鏡子后面沒有反射光進入人眼。 即“鏡前觀察，鏡后成像”。 4、重復檢測探索規律：要分析像距和物距的關系，需要改變物距，用標尺反復檢測記錄像距和物距，并進行比較像距等于物距的推論。 反復檢測的目的是舉一反三。 使用刻度紙的目的是為了方便比較像距和物距的關系。 5、虛像的理解與應用：人眼對著反射光看到鏡子后面的像點，就是反射光反向延長線的交點。 沒有實際光線的會聚，是真實的圖像，光幕無法接受。 6、圖像的色溫：圖像的色溫取決于物體的光色溫與環境的關系。 您可以在較暗的環境中觀察蠟燭的圖像； 如果蠟燭換成棋子或圓點小人，如果圖像不清晰，可以用激光燈照射棋子或小人，注意照亮左側面向鏡子的一面。 7、如果實驗時，垂直于桌面的玻璃板向蠟燭的方向傾斜，玻璃板左側的圖像會發生怎樣的變化：圖像的大小保持不變，但位置發生了變化。圖像會減小，這與未點燃的蠟燭不同，蠟燭不再重合。 8.評價：（1）圖像未能與蠟燭重合，可能是因為平面鏡放置時與紙張不垂直。 [2]在分析像距與物距關系時，一組數據太少，推論不具有普適性。
9、結論：平面鏡成像時，像的大小取決于物體的大小，像距取決于物距。 【經典范例】： 【主題】：學習了“探索平面鏡成像特性”的實驗后，聰明的小明也獨自在家完成了實驗。 小明的實驗步驟如下： 平面鏡的目的是：。 〔2〕選擇玻璃板時，應選擇【選擇“更薄”或“更厚”】，請說明理由：。 〔3〕聰明的小明認為不用玻璃板也能做實驗。 借助日常生活穿衣時使用的兩面小全身鏡，如圖A所示，他將兩面平面鏡以一定距離固定在碳鋼框架上，并將筆A放在平面的前面。鏡子。 可以看到筆穿過平面鏡分為上下兩部分。 不完整的圖像[選擇“虛擬”或“真實”]，這個圖像看似不完整，但它比玻璃板圖像要好，原因是：。 〔4〕小明發現A筆與B筆的圖像位置與A筆一模一樣。選擇與A筆一模一樣的B筆的目的是：他的具體操作是：。 〔5〕小明通過測試對比得到：圖像與物體的大??； 像與物體和鏡面之間的距離。 〔6〕為了消除平面鏡長度對物距和像距檢測的影響，小明借助圖B測量了物距和像距。圖C是圖B的簡化圖，圖C表示像距[可選“BD”或“BC”]。 〔7〕如果將A筆遠離平面鏡，您看到的圖像會【選擇“遠離/接近”】，并且圖像的大小會發生變化【選擇“增大”、“不變”， 【減少】【解答】：【1】可以看到圖像，也可以透過玻璃板看到另一邊左邊的物體，從而確定圖像的位置； [2] 由于玻璃板兩面均可成像，因此會出現拖影，玻璃板越厚產生的拖影越明顯，影響實驗探索。
〔3〕虛擬； 清除; 玻璃板既能透光又能反射光，而平面鏡只能反射光，因此平面鏡反射的光較多，圖像清晰。 〔4〕便于比較圖像與物體的尺寸關系； 放在平面鏡后面，使B和A的圖像看起來像一支完整的筆； (5) 平等； 平等的; (6)BD。 [7] 遠離； 不變。 【分析】：（1）我們通常選擇玻璃板而不是平面鏡，這樣既可以看到物體的圖像，也可以透過玻璃板看到另一邊左邊的物體，從而確定位置物體圖像； 板材的正面和背面均可成像，并且會出現拖影。 玻璃板越厚，產生的拖影越明顯。 當實驗探測研究的是成像特征規律時，偏差比較大，影響實驗探測的結果。 〔3〕鉛筆射線平面鏡的光線經平面鏡反射后不能會聚成像，而是反射光的反向延長線會聚在一起形成實像； 玻璃板可以透射光和反射光，而平面鏡只能反射光，所以平面鏡的反射光很多，圖像清晰； [4]、在對比實驗中選擇相同尺寸的筆B直接比較圖像與物體的尺寸關系； 為了確定圖像的位置，小明將筆B放在平面鏡后面，使B與物體A的圖像看起來像一支完整的筆； (5)根據平面鏡的成像特性，像的大小與物體的大小相等； 像與物體及鏡面的距離相等； 根據物體到平面鏡的距離等于像到平面鏡的距離，BD為像到平面鏡的距離，即像距。
〔7〕根據平面鏡的成像特性，像和物體大小相等，像的大小取決于物體的大小。 當A筆遠離平面鏡時，大小不變，因此圖像也不會改變； 像距和物距也相等，物體遠離平面鏡，物距變大，所以像距也會急劇增大，所以看起來離平面鏡很遠。 練習1：【2021?新鄉】圖A是探索“平面鏡成像特性”的實驗裝置示意圖。 〔1〕實驗時，沒有使用平面鏡，而是使用了透明的薄玻璃板，這樣不僅便于觀察蠟燭的圖像。 〔2〕在立著的玻璃板前點燃蠟燭A，可以在玻璃板前看到蠟燭A的圖像，取一根外觀相同但未點燃的蠟燭B，將其連接在玻璃板前玻璃板直到看起來像蠟燭A的圖像一樣完全重疊。 比較物體與圖像的大小關系時，用蠟燭B代替【選擇填寫“蠟燭A的圖像”或“蠟燭B的圖像”】，看到蠟燭是由光構成的【填寫“反射” ”或“折射”] 成型。 〔3〕取下蠟燭B，在原來的位置放置一個光幕，光幕上就會出現蠟燭A的圖像【可選填“可以”或“不能”）。 在紙上，但如圖B所示傾斜，蠟燭A的圖像應為圖中的[選擇“A1”、“A2”或“A3”]。 【解答】：【1】確定圖像的位置； 〔2〕蠟燭A的圖像； 反射; 〔3〕沒有； 在觀察圖像的同時，還可以觀察到蠟燭 B。 當蠟燭B和蠟燭A的圖像重疊時，蠟燭B的位置就是蠟燭A的圖像的位置； 點燃的蠟燭B在玻璃板前面垂直相通，人眼仍在玻璃板兩側觀察，直至與蠟燭A的圖像完全重合； 當比較物體與圖像的大小關系時，蠟燭B代替蠟燭A的圖像； 看到蠟燭是由光的反射產生的； (3)移開附近的蠟燭，并在其位置放置一個光幕，使光幕上接收不到蠟燭火焰的圖像。
因此，平面鏡所成的像是實像； [4]如果實驗時玻璃板不是垂直放置在紙上，而是如右圖所示傾斜，則物像關于鏡子對稱，則蠟燭A的像應為圖中的A1；練習2：〔2021?泰安〕利用土家裝置探索“平面鏡成像的特性”：在水平桌子上鋪一張白紙，然后將玻璃板立在白紙上，放一根點燃的蠟燭A在玻璃板上，取另一根形狀一模一樣但不發光的蠟燭B，站在玻璃板前，直至看起來與蠟燭A的圖像完全重合。 〔1〕放上光幕在玻璃板后面，無論如何連接，都接收不到蠟燭A的圖像，即平面鏡形成的圖像。 〔2〕圖B為小強測量的蠟燭A與平面鏡之間的距離L，單位為cm； 當蠟燭靠近玻璃板放置時，圖像的大小將為 。 [可選填“增加”、“減少”或“不變”] [3]假設玻璃板向左傾斜，如圖C所示，觀察蠟燭A的圖像的大致位置在[選擇填寫“①”或“②”]。 【答案】：〔1〕空； 〔2〕3.50； 不變； 〔3〕②。 【分析】：（1）光屏接收不到實像，只能接收到虛像。 光幕置于玻璃板后面，無論如何連接，都無法接收到蠟燭A的圖像，這意味著平面鏡形成的圖像是實像。 （2）由圖可知，該刻度的分度值為1mm，物體的一側對準0刻度線，兩側對準3.50cm，因此寬度為3.50cm。 平面鏡所形成的像的大小與物體的大小相同，點燃的蠟燭會逐漸靠近玻璃板，其像將保持大小不變??。
(3) 如右圖所示，畫出蠟燭火焰相對于平面鏡的對稱點。 可以看出，如果實驗中將玻璃板向左傾斜，則觀察到的蠟燭圖像的大致位置在圖中的②處。 練習3：【2021?尚志】一個興趣小組使用右圖所示的設備“探索平面鏡成像的特性”。 實驗中，蠟燭放置在水平面上，玻璃板垂直放置。 請回答以下問題。 [1]用透明玻璃板代替平面鏡的目的是。 應選擇[選擇“薄”或“厚”]玻璃板進行實驗。 〔2〕將點燃的蠟燭A放在玻璃板前5cm處，小麗沿烹飪面垂直方向以5cm/s的速度將A移離玻璃板，2s后放下。 這樣，未點燃的蠟燭B與A的距離為cm，可以與A的圖像完全重合。 〔3〕將光幕放在圖像的位置，光幕【可選填“可以” " 或 ""] 連接到圖像。 〔4〕假設玻璃板下端向左傾斜（如圖），則蠟燭A在玻璃板中的圖像位置將【選擇“較高”或“較低”】【答案】： 〔1〕方便確定圖像位置； 薄的; [2] 30； [3] 不能； [4] 高. 【分析】：【1】用玻璃板透明代替平面鏡。 雖然成像不如平面鏡清晰，但可以同時觀察A的蠟燭圖像和B的蠟燭圖像，從而確定圖像的位置。 這就是等有效替代。 為了減少偏差，避免實驗中出現明顯拖影，采用薄玻璃板進行實驗。 〔2〕當遠離玻璃板時，像的大小保持不變，由速度公式可以估算出A蠟燭與平面鏡之間的距離s=vt=10cm。 此時A蠟燭與平面鏡的距離為5+10=15cm； 根據平面鏡的成像特性可得：蠟燭B距離A應為15+15=30cm，這樣才能與A的像完全重合； [3]由于光幕只能接收到虛像，而不能接收到實像，所以將蠟燭B取下，放置在該位置上放置一個光幕，光幕無法接收到蠟燭的圖像，也就是說形成的圖像平面鏡所見是實像； 從平面鏡的成像特性來看，物體和圖像關于鏡面對稱，我們可以知道，如果玻璃板不垂直放置，蠟燭A的圖像就會偏低。
練習4：【2021?Nehe】《探索平面鏡成像特性》實驗中：[1]平面鏡成像原理是。 〔2〕實驗中??使用玻璃板而不是平面鏡的原因。 〔3〕為了比較圖像與物體大小之間的關系，選擇了兩根_____蠟燭。 [4]無論蠟燭B如何水平連接，都無法與蠟燭A的圖像重合。原因是。 〔5〕判斷平面鏡成實像的方法是。 〔6〕平面鏡成像時，像和物體到平面鏡的距離。 【答】〔1〕光的反射〔2〕便于確定圖像的準確位置〔3〕一模一樣光幕上沒有圖像，所以形成的圖像等于真實的圖像圖片 [6] [分析] [1] 平面鏡的成像原理是光的反射。 〔2〕用透明玻璃板代替平面鏡，可以同時觀察原始物體和用來代替圖像位置的物體，從而準確確定圖像的位置。 [3]為了比較物體與圖像的大小關系，實驗中需要兩根相同的蠟燭。 〔4〕圖像和物體無法重疊，可能是因為玻璃板與桌面不垂直，所以蠟燭A形成的圖像可能太低或太低而無法與蠟燭B重疊。 〔5〕形成的圖像平面鏡是由光的反射產生的。 蠟燭A的光經玻璃板反射，被人眼接收，可聽到圖像。 因此，為了判斷所形成的圖像是實像還是虛像，應在B處放置A光幕，將耳朵在B面觀察，如果光幕上沒有圖像，則所形成的圖像是實像。 〔6〕平面鏡成像時，圖像和物體距平面鏡的距離相同。
練習5：〔2021?揚州〕如圖1所示，是探索“平面鏡成像特性”的實驗裝置。 實驗步驟如下：將一根點燃的蠟燭A放在玻璃板上，然后拿一根一模一樣的蠟燭B站在玻璃板后面，直到看起來與蠟燭A的圖像完全重合，此時在白紙上寫下向下蠟燭 A 和蠟燭 B 的位置。 聯通點燃蠟燭，多做幾個實驗。 〔1〕實驗過程中，蠟燭B[選擇“需要”或“不需要”]被點燃。 〔2〕選擇兩根相同的蠟燭的目的是為了比較圖像與物體之間的關系。 〔3〕實驗中，假設蠟燭B移開，將光幕置于圖像位置，不透過玻璃板直接觀察光幕。 看不到蠟燭A的像，說明平面鏡形成了。 【可選填“虛像”或“實像”】【4】如圖2所示，玻璃板最初沿直線BC垂直放置，假設玻璃板順時針旋轉一定角度θ[實驗中θ<90°] 之后，蠟燭A形成的圖像與A1點相連，圖中的正方形都是周長相同的正圓，所以θ=。 【答】〔1〕不需要； 〔2〕尺寸； 〔3〕虛擬圖像； ，所以不需要點亮它； (2)選擇尺寸完全相同的蠟燭，比較圖像與物體的大小關系； (3)光幕所成的像可以承載虛像，而平面鏡所成的像不能被光幕承載，所以是實像； 〔4〕由于平面鏡的成像特性，物與像的連線垂直于平面鏡且到平面鏡的距離相等，可畫出如右圖所示，故θ =45°。
練習六：【2021?山東】在公共場所經常聽到人們饒有興致地低著頭玩手機游戲，卻不知道手機還有很多其他的功能。 “620”創新團隊熱愛數學的朋友發現手機有“鏡子”功能。 因此，引起了他們探索平面鏡成像特性的興趣。 【設計實驗】由于手機中的“鏡子”是作為平面鏡來進行實驗的，所以很難找到圖像的位置。 于是他們選擇了玻璃板、兩塊相同規格的棋子、白紙等，將它們組裝成如右圖所示的實驗裝置。 【進展實驗及取證】（1）小花將棋子A移動到玻璃板前的某個位置，不動。 小普幫助連接了棋盤頂部的B棋子。 小普怎么可能和平桌上的B棋子連上呢？ 花都看不到棋子B和棋子A的圖像重疊。 善于觀察的小林發現這是玻璃板和桌面的原因。 經過調整，小花可以看到B棋子和A棋子的圖像完全重合了。 (2)將棋子A在玻璃板前面連接幾次，同時調整棋子B在玻璃板后面的位置，使棋子B和棋子A的圖像位置各自重合時間。 這樣不僅可以找到圖像的位置，還可以比較圖像與事物的關系。 (3)實驗中還需要對玻璃板進行圖像和物體的檢測。 【分析論證】平面鏡成像的特點是：像和物體的大?。?像與物體和鏡面之間的距離。 借助于物理學知識，平面鏡成像的規律也可以描述為：像和物體都是關于鏡面的。
【答案】：（1）。 垂直 (2)。 尺寸 (3)。 規模 (4)。 距離 (5)。 等于（6）。 相等（7）。 軸對稱【分析】：（1）研究平面鏡成像，將棋子A放在玻璃板上，透過玻璃板可以看到棋子A產生的實像。 真實圖像只能垂直于桌面。 小華聯通棋子B，但是他看不到棋子B和棋子A的圖像重合。 這說明棋子A的圖像不垂直于桌面，玻璃板也不垂直于桌面。 (2)選擇相同的棋子A和B，將棋子A在玻璃板前連接幾次，只是為了比較A在玻璃板中看到的圖像是否與棋子B大小相同，并比較物體與圖像大小的關系。 (3)使用相同的兩個棋子A和B可以比較物體與圖像之間的大小關系，但物體與圖像與玻璃板之間的距離關系需要用標尺來測試。 【分析演示】通過反復實驗，不斷改變棋子A和棋子B的位置，檢測并記錄物體與圖像以及玻璃板之間的距離。 經過對實驗現象和數據的分析，會發現像和物體的大小是相等的，像和物體到鏡子的距離也相等，并且像和物體的連線是垂直的到鏡子，所以像和物體關于鏡子對稱。 練習7：【2021?南京】“探索平面鏡成像特性”實驗中。 〔1〕實驗時，應將相對【選擇“厚”或“薄”】的玻璃板垂直放置在水平桌面上。 （2）將棋子A放在玻璃板后面，觀察A穿過玻璃板在玻璃板上形成的圖像【選擇“正面”或“背面”】。
〔3〕當棋子A遠離玻璃板時，圖像的大小。 〔4〕將光幕放在圖像的位置，很難直接觀察光幕上的圖像，這意味著形成的圖像就像圖像一樣。 （5）用一塊靠近玻璃板背面的木板擋住玻璃板前面的光線，使人眼可以看到玻璃板前面棋子A的圖像【選擇“可以”或“不能”]。 【答】：〔1〕??； 〔2〕正面； 〔3〕無變化； 〔4〕空； 【分析】：【1】玻璃板越薄，兩個反射面之間的像距越近，可以使確定圖像的位置更加準確，而玻璃板越厚，會產生兩個圖像，從而影響實驗結果。 判斷; (2)由于平面鏡形成實像，將點燃的蠟燭A放在玻璃板前，耳朵應位于鏡前，觀察蠟燭A經玻璃板反射形成的圖像； (3)平面鏡成實像。 圖像與物體的大小相同，與物體到鏡子的距離無關。 人們感覺遠近是一種視覺效果，并不影響真實大小。 因此，如果蠟燭A逐漸遠離玻璃板，它的圖像不會改變。 〔4〕由于光幕上無法承載真實的圖像，因此當光幕放置在圖像的位置時，很難直接觀察到光幕上的圖像，這意味著得到的圖像就像真實的圖像一樣。圖像。 〔5〕平面鏡所形成的圖像是由光的反射產生的。 蠟燭發出的光經玻璃板反射，被人眼接收，可以聽到圖像。 因此，靠近玻璃板背面放置一塊木板，以阻擋玻璃板后面的光線。 眼睛可以看到玻璃板前面的棋子A的圖像。 練習8：【2021?廣州】在探索“平面鏡的成像特性”的實驗中，小明使用了以下設備：白紙、一塊玻璃板、兩個相同的物體a和b、一根細針。
請完成以下填空實驗步驟： (1) 將白紙如圖A所示鋪在水平桌面上，然后將玻璃板垂直放置在白紙上，確保玻璃板與白紙緊貼相互并在白紙上記錄玻璃板的位置。 〔2〕將塊a垂直放置在玻璃板前的白紙上，記錄塊頂部的位置CD，如圖B所示。此時，在一定的光照條件下，物體的直立圖像通過鏡頭可以觀察到a，連接時，小明將物體b放在玻璃板后面連接，直到b和a的圖像完全重疊，這表明 。 〔3〕小明記下物體b頂部的位置CˊDˊ，取出白紙，沿著玻璃板頂部的直線對折，用細針沿著玻璃板頂部的位置扎幾個眼睛。線段CD，掀起白紙，發現線段CˊDˊ上也布滿了針孔。 結合步驟(2)的推論分析可以看出，平面鏡形成的圖像與物體有關。 〔4〕為了得到普遍的推論，從圖B的角度來看，小明將木塊繞C點順時針旋轉一圈，到達圖B中實線所示的位置。為了再次確定圖像的位置，街區 b. 繞Cˊ點旋轉[可選填“順時針”或“逆時針”]，并記錄位置。 【答案】：（1）垂直； (2)玻璃板； 圖像的大小等于物體的大??； (3)關于鏡面對稱； (4)順時針方向。 【分析】：【1】實驗時玻璃板應垂直于紙面放置； 如果玻璃板與紙面不垂直，根據平面鏡所成的像與物體關于平面鏡的對稱性，蠟燭和蠟燭的像不在同一水平面上，所以圖片可能找不到； (2) 將塊a垂直放在玻璃板前的白紙上探究平面鏡成像的步驟，記錄塊頂部的位置CD，如圖B所示。
此時，在一定的光照條件下，通過玻璃板可以觀察到物體a的正立圖像。 連接完畢后，小明將物體b放在玻璃板后面進行連接，直到b和a的圖像完全重疊。 它表明圖像與物體的大小相等。 〔3〕小明記下物體b頂部的位置CˊDˊ，取出白紙，沿著玻璃板頂部的直線對折，用細針沿著玻璃板頂部的位置扎幾個眼睛。線段CD，掀起白紙，發現線段CˊDˊ上也布滿了針孔。 結合步驟[2]的推論分析可以看出，平面鏡所形成的圖像與物體呈鏡面對稱關系； [4]為了得到普遍的推論，從圖B的角度來看探究平面鏡成像的步驟，小明將物體a繞點C旋轉，順時針旋轉到圖B中實線所示的位置后，圖像與物體等距且對稱圖像相對于鏡面移動，圖像相對于物體移動。 In order to the of the image again, block b go point C′ , and note the .