探究平面镜成像的特点

[实验要点]

1. 实验中各器材的目的或作用。

（1）用玻璃板代替平面镜：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体，从而便于确定像的位置。

（2）选择薄玻璃板的原因：避免产生重影。

（3）茶色（镀膜）玻璃：透过光较少，反射光较多，成像更清楚。

（4）选用两支完全相同蜡烛的原因：便于比较像和物的大小关系。

（5）刻度尺的作用：测量像与物到平面镜的距离。

2. 探究像与物大小关系的操作：将另一支外形相同但未点燃的蜡烛放到玻璃板后像的位置。改变点燃的蜡烛与玻璃板的距离，比较得出像的大小始终不变。

3. 人眼观察的位置：确定像和物的大小关系时，人眼应在玻璃板的前方观察；确定平面镜成像的虚实时，人眼应在玻璃板的后方观察光屏上是否有像。

4. 实验中多次改变点燃的蜡烛的位置目的是寻找普遍规律。在白纸上记录像与蜡烛对应点的位置，接下来的操作：

（1）连接像与蜡烛的对应点，判断连线与镜面是否垂直；

（2）分别测量像点和对应的物点到平面镜的距离，判断是否等距；

（3）将纸沿镜面所在的位置对折，判断对应像点与物点是否关于镜面对称。

5. 像和蜡烛到镜面不等距的原因是：玻璃板有一定厚度，产生重影，不易找准像的位置。减小误差的措施：（1）采用较薄的玻璃板，若用普通玻璃板，在观察到的两个像点中，应选用靠近玻璃板的像点；（2）采用镀膜（增强反射）玻璃板，且将镀膜面面向实验者，避免操作错误。

[能力提升]

例1 （2024·江西）某同学的爷爷跟着电视节目学习太极拳时，因教练面向观众授课，爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建议下，爷爷向后转身，面对墙上镜中的电视画面学习，有效地矫正了动作。为了帮助爷爷明白其中的道理，他利用如图1所示的装置完成了探究平面镜成像特点的实验过程。

【证据】（1）将方格纸平铺在水平桌面上，用镀膜玻璃板作为平面镜__________放置在方格纸上。

（2）将一枚棋子作为物放在镜前两格处，取另一枚棋子在镜后移动，直到它与物的像完全重合，从而确定像的位置，记录此时像与物到镜面的格数。

（3）改变物到镜面的格数，进行多次实验；根据像与物到镜面的格数关系，判断像与物到镜面的__________关系。

（4）请你画出记录上述实验数据的表格。

（5）如图2所示为两枚叠放的棋子，将其放在镜前，取数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置，直到与镜前棋子的像完全重合，记录此时镜前与镜后棋子的数量。

（6）改变叠放的棋子数量，进行多次实验，记录结果如表1。

【解释】（1）根据表1，每次实验中镜后棋子与镜前棋子的数量相等，且与镜前棋子的像完全重合，可得结论：像与物的大小__________。

（2）借助方格纸可发现，像和物的连线与镜面__________。

【交流】分享完上述实验过程后，根据“像与物关于镜面对称”的特点，该同学与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。该同学扮演物举起左手，爷爷扮演镜中的像应举起 手。通过实验和游戏，爷爷明白了用镜子矫正动作的原理。

答案：【证据】（1）竖直 （3）距离 （4）如表2 【解释】（1）相等 （2）垂直 【交流】右

[综合实践]

例2 （2024·辽宁·沈阳二模）在准备物理实验操作考试过程中，某同学利用玻璃板代替平面镜进行了“探究平面镜成像的特点”实验，如图3甲所示。

（1）在水平桌面上铺一张白纸，将玻璃板_______放置在白纸上，沿着玻璃板M面在纸上画一条直线OO′，代表平面镜的位置。

（2）把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，拿另一支与蜡烛A外形相同但未点燃的蜡烛B，在玻璃板后移动至某位置时，观察到其与蜡烛A的像完全重合，说明平面镜所成的像与物大小_______，此时蜡烛B的位置视作蜡烛A的像的位置。

（3）移动蜡烛A，多次实验，在白纸上标记下每次蜡烛A、B的位置，并用刻度尺测量它们到OO′的距离，如图３乙所示。该同学发现像与物的位置并没有关于平面镜对称。

①该同学猜想是因为玻璃板较厚，蜡烛A在玻璃板的两个表面分别成像，实验中每次确定像的位置时，错误地将蜡烛B与距离玻璃板_______（填“较远”或“较近”）的像重合，从而造成了不对称的结果。

②为了验证该想法是否正确，该同学在玻璃板M面上贴一层半透明薄膜，这样只能看到一个蜡烛A的清晰的像，重复实验，结果发现像与物仍不对称。

③该同学分析该现象的产生可能与光的折射有关。请在图３丙中补全该同学透过玻璃板观察蜡烛B的光路，并标出看到的蜡烛B的位置B′。

④综合上面的现象及分析过程，在实验中确定蜡烛A的像的位置时，由于光的折射，实际是______________完全重合，造成确定像的位置时出现偏差。

答案：（1）竖直 （2）相同 （3）①较远 ③如图4 ④蜡烛B的像与蜡烛A的像

（作者单位：沈阳农业大学附属中学）