平面镜成像特点实验探究

张娜

探究平面镜成像的特点实验是光学中的一个重点实验，也是中考的高频考点。中考重在考察实验过程和方法以及对实验结论的分析归纳。同学们如果能亲历这一实验过程，对解答此类问题大有裨益，现在就让我们一同走进物理探究实验室吧。

一、实验要点

1. 实验装置：如图1所示。

2. 实验器材：同样大小的蜡烛一对、平板玻璃一块、支架一对、白纸（或坐标纸）一张、三角板一对、光屏一个、刻度尺一把、笔一支。

3. 实验结论：（1）像与物的大小相等;（2）像与物到镜面的距离相等;（3）像与物的连线与镜面垂直;（4）平面镜所成的像是虚像。

4. 注意事项：（1）实验在较暗的环境中进行效果较好;（2）玻璃板要垂直水平桌面放置，以使像成在水平桌面上，便于确定像的位置及大小。

二、问题探究

1. 在实验中，为什么用玻璃板代替平面镜？

玻璃板不但能反射成像，而且透明，便于确定像的位置。

2. 实验中为什么要用两支完全相同的蜡烛？

实验中用另一支完全相同但未点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，直到和像完全重合，以此判断像和物的大小和距离的关系。

3. 实验中可能会观察到蜡烛在玻璃板后面有两个几乎重叠的像，这是什么原因？如何避免出现这种现象？

这是由于玻璃板较厚造成的。玻璃板的前后两个表面都会成像，所以会看到两个像。玻璃板越薄，两个像的位置就越接近，因此，选用较薄的玻璃板，尽量使两个像接近重合，可以避免出现这种现象。

4. 实验中，刻度尺、白纸的作用是什么？

在白纸上标注镜面、物、像的位置，刻度尺便于测量像和物到平面镜的距离。

5. 如何在实验中增加像的亮度？

（1）调暗实验环境光线;（2）增加所成像物体的亮度。

6. 在此实验中，光屏的作用是什么？

观察像是否能呈现在光屏上，用来验证平面镜所成的像是虚像。

7. 在此实验中使用了什么重要的物理方法？多次进行实验的目的是什么？

将一支未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛所成像的位置完全重合，这是使用了等效替代法。多次进行实验是为了使实验结论更具有普遍性。

三、典例解析

例 蔡同学为了探究“平面镜成像时，像与物到平面镜的距离关系”，所用的实验器材有：单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图2甲所示。

（1）在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立在白纸上，使玻璃板 （选填“有膜”或“无膜”）那一面的下边线与直线重合。

（2）用镀膜玻璃板和跳棋做实验，实验环境有：①几乎无光的实验室，②有阳光的实验室，在 （选填“①”或“②”）中进行实验效果好。

（3）在同样的实验环境下，用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚，主要原因是：

（4）在白纸上沿跳棋A和B的边缘画圆，测出物距u和像距v的值如下表：

①如图2乙所示，第1次实验测量的物距是A的右端到直线的距离，则像距v= cm。

②该同学发现三次实验的像距都比物距略大一些，原因是： （只有一个正确选项，将正确选项的字母填在横线上）。

A. 刻度尺測量像距时存在误差 B. 玻璃板有一定厚度

C. 物和像的标记点不对应 D. 玻璃板没有竖直放置

解析：（1）在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立在白纸上，有膜的一面作为反射面，使玻璃板有膜那一面的下边线与直线重合。（2）用镀膜玻璃板和跳棋做实验，在有阳光的实验环境下进行效果好，几乎无光的实验室不能完成实验。（3）在同样的实验环境下，用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚，主要原因是：镀膜增强了对光的反射。（4）①由图2乙可知，刻度尺上1 cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1 cm，刻度尺的分度值为1 mm。A的右端对应B的左端，B的左端略偏过3.5 cm，估读为0.00 cm，所以像距v = 3.50 cm - 0 cm = 3.50 cm;②玻璃板有一定厚度，有两个反射面，测量时三次实验的像距都比物距略大一些。

答案：（1）有膜 （2）② （3）镀膜增强了对光的反射 （4）①3.50 ②B