探究平面镜成像的特点

刘荣刚

“探究平面镜成像特点”实验是光学的重要考点，本实验简单易操作，但其中蕴含了丰富的物理方法和思想.由于本实验细节问题很多，稍不留心，就会出现错误.同学们必须亲自动手，认真思考，才能牢固掌握.下面结合例题，就平面镜成像特点进行科学探究.

例 某实验小组做“探究平面镜成像的特点”实验.关于这个实验.请结合相关情景回答下列问题：

1.根据本实验的内容.请你提出一个适合探究的问题.

解析：本实验探究的主题是平面镜成像的特点.所以，可以提出：平面镜成像有什么特点？主要从物体和像的关系论述，如像的虚实、大小、位置特点等.

2.根据生活中的经验.请你提出一个关于平面镜成像的猜想.

解析：本实验可以根据生活经验和物理知识作出合理的猜想，猜想正确与否不重要.可以通过后面的实验验证，得出正确结论.本实验可以猜想：平面镜所成的像和物体大小相等.平面镜所成的像是虚像.像和物体到平面镜的距离相等.等.

3.实验时，将一块玻璃板竖直架在水平台上.再取两段完全相同的蜡烛A和B.点燃玻璃板前的蜡烛A，如图1所示，进行观察.在此实验中：

（1）选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是_________.

（2）所用刻度尺的作用是便于比较像与物___________关系.

（3）选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的_________关系.

（4）移去蜡烛B，并在它所在位置上放一光屏，则光屏上______（填“能”或“不能”）接收到蜡烛烛焰的像，所以平面镜成的是______（填“实”或“虚”）像.

（5）如果将蜡烛向靠近镜面的方向移动。那么像的大小将_______（填“变大”“变小”或“不变”）.

解析：实验的设计要考虑仪器和效果.观察到的实验现象要能验证猜想是否正确.实验方案要可行.用玻璃板代替平面镜。是等效替代法的巧妙运用.主要是因为玻璃板半透明.可以观察确定像的位置.玻璃板固定后.物体和像离镜面的距离可以通过刻度尺测出.实验中，选用高度、粗细相同的蜡烛B替代蜡烛A所成的像.目的是观察像与物是否大小相同.更直观地得出像和物的大小关系.通过实验可知.平面镜所成的像为虚像，虚像不能用光屏承接；像与物大小相等，无论怎样移动蜡烛A。它在平面镜中的像与蜡烛B都是相同的.综上所述，本题答案为：（1）能准确找到像的位置；（2）到平面镜的距离；（3）大小；（4）不能，虚；（5）不变.

4.该实验小组的同学在探究平面镜成像特点时.是按如下实验步骤进行的：

a.将点燃的蜡烛放在竖直放置的玻璃板前，如图2所示；

b.将光屏放到像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像；

c.将另一支完全一样的蜡烛点燃放到像的位置.观察像与蜡烛的大小关系；

d.用刻度尺测量出蜡烛和像到玻璃板的距离.

该实验操作中有一处明显错误.请你指出来并说明正确做法__________.

解析：实验步骤合理与否将决定实验的可信度.本实验要注意区分物体（点燃的蜡烛）和像（没点燃的蜡烛），不然会相互干扰.因此，步骤e中“将另一支完全一样的蜡烛点燃放到像的位置”是错误的.应改为“不点燃”.

5.在实验中.出现下列现象.请你思考分析并解释原因.

（1）观察像时，会发现两个几乎重叠的像，这是________造成的.

（2）为便于观察，该实验最好在_______（填“较明亮”或“较黑暗”）环境中进行.

解析：分析论证就是针对实验中出现的现象和记录的数据进行观察分析，去伪存真。找出其中存在的规律或得出正确结论.本题中.观察发现两个几乎重叠的像，是因为平板玻璃有一定厚度，有两个反射面，会有两个像，所以应尽量选取厚度较小的平板玻璃.由于用平板玻璃代替平面镜，有许多光透过玻璃。反射光少，所成的虚像不太明亮，所以，在暗的环境中点燃蜡烛观察效果更好.

6.实验时。同学们记录了实验数据。如表1所示.

（1）实验表明，像与物体的大小________，像到平面镜的距离_________物体到平面镜的距离.

（2）为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取的操作是（ ）.

A.保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置进行观察

B.保持玻璃板位置不变.多次改变蜡烛A的位置.进行上述相同的操作

解析：实验结论的得出必须有数据支撑.分析表1可知：像的大小总和物体大小相等，与物体离平面镜的距离无关.要找出规律，仅一两次测量是不够的.应该进行多次测量.因此，本实验中应保持玻璃板位置不变，多次改变蜡烛A的位置.测出蜡烛A与像到平面镜的距离.得出相应规律.

7.实验反思时，同学们提出如下问题，请你给出合理解释：

（1）在探究活动中对玻璃板放置的要求是__________.

（2）选择蜡烛A和B的要求是__________.

（3）点燃竖直放置在水平桌面上的蜡烛A，晓兰同学在桌面上无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛B.都无法与蜡烛A的像完全重合，请你推断其原因是：_________.

（4）如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板。应选择_______mm厚的玻璃板做实验.

解析：实验后要对实验进行总结和评估.做到把握实验本质，理解物理原理.（1）本实验中玻璃板要求竖直放置，否则蜡烛B无法与蜡烛A的像重合.（2）为探究物与像的关系。两支蜡烛的形状必须完全相同.（3）如果点燃竖直放置的蜡烛A，在平面镜后无论如何移动蜡烛B，都无法与蜡烛A的像重合.说明玻璃板没有竖直放置.（4）为保证实验效果，应选择较薄的平板玻璃做实验。若玻璃板太厚。测量距离时产生的误差较大，还可能会产生两个虚像（玻璃板有前后两个反射面）。影响实验效果.

责任编辑 程哲endprint