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第三章光和眼睛3 3探究平面鏡成像特點 平面鏡成像的特點 平面鏡成的像大小與物體大小相等 說明 在探究平面鏡成像時用玻璃板代替平面鏡的原因是平面鏡是不透明的 用平面鏡做實驗無法找到像的位置 所以用玻璃板來代替 在探究平面鏡成像時取兩支相同的蠟燭的目的是探究平面鏡所成的像與物體的大小關(guān)系 玻璃板要豎立放置是為了蠟燭與像重合 使用光屏的目的是探究平面鏡成的是虛像還是實像 由于玻璃板有一定的厚度 測量物與像到鏡面的距離時應(yīng)選取點燃蠟燭這側(cè)的鏡面 1平面鏡成像的特點 例1如圖3 3 1所示是利用透明玻璃探究平面鏡成像特點的實驗示意圖 下列說法正確的是 A 蠟燭遠(yuǎn)離玻璃板的過程中 蠟燭的像始終等大B 像的大小與蠟燭到玻璃板的距離有關(guān)C 把光屏放在玻璃板后像所在的位置 像會成在光屏上D 用玻璃板代替平面鏡是為了能在玻璃板后成一實像 圖3 3 1 解析 蠟燭通過玻璃板成的像是等大 正立的虛像 只要蠟燭的大小不變 像的大小就不變 像的大小只與蠟燭本身有關(guān) 故A正確 B錯誤 因平面鏡成的像是虛像 所以不能在光屏上呈現(xiàn) 故C錯誤 用玻璃板代替平面鏡 目的是確定像的位置與大小 并不會成實像 故D錯誤 答案 A 平面鏡成像的特點 像與物的大小相同 像與物到鏡面的距離相等 像與物的對應(yīng)點連線與鏡面垂直 成虛像 在探究平面鏡成像特點時 用玻璃板代替平面鏡 是為了確定像的位置與大小 平面鏡成像的原理 平面鏡所成的像為虛像 不能用光屏承接 關(guān)于平面鏡成像 無論鏡子大小 只要發(fā)生了光的反射就能形成物體完整的像 鏡子的大小只會影響觀察到像的范圍的大小 鏡子大 能觀察到的像的范圍就大 反之 范圍就小 例2 濰坊中考 如圖3 3 2所示 小明同學(xué)身高1 8m 家里裝修時要在墻上安裝一個豎直的平面鏡 為了能從平面鏡中看到自己的全身像 平面鏡的最小長度應(yīng)為 A 30cmB 60cmC 90cmD 120cm 圖3 3 2 解析 如圖3 3 3所示 A C B分別表示人的頭頂 眼睛和腳的位置 EF為平面鏡的位置 由平面鏡成像特點可確定A C B 為A C B的像 因為OC OC 所以O(shè)C CC 根據(jù)三角形中位線的性質(zhì)可知 EF A B AB EF為平面鏡的最小長度 AB為小明的身高 所以鏡的長度應(yīng)為小明身高的一半 小明身高1 8m 則平面鏡的最小長度為0 9m 故選C 答案 C 圖3 3 3 根據(jù)平面鏡成像特點可知 物體與像關(guān)于平面鏡對稱 分別找出小明的頭頂 眼睛和腳在平面鏡中的像 根據(jù)平面鏡成像的特點畫圖 結(jié)合三角形中位線可計算得平面鏡的長應(yīng)為人身高的一半 鏡的上端應(yīng)在人的頭頂和眼睛之間距離的中點位置 利用平面鏡成像作圖 例3如圖3 3 4所示 AB CD是發(fā)光點S發(fā)出光線的兩條反射光線 在圖中畫出發(fā)光點S和它在平面鏡中的像S 圖3 3 4圖3 3 5解析 先將兩條反射光線AB CD反向延長交于一點S 再通過平面鏡作出S 的對稱點S S即為發(fā)光點 如圖3 3 5所示 答案 如圖3 3 5所示 本題的另一種作圖方法 反射光線 入射光線 法線在同一個平面內(nèi) 反射光線與入射光線分居法線兩側(cè) 反射角等于入射角 由此作出兩條反射光線的入射光線 兩條入射光線的交點即為發(fā)光點 再作發(fā)光點關(guān)于平面鏡的對稱點即為像點 平面鏡的應(yīng)用 例4如圖3 3 6所示為潛望鏡的結(jié)構(gòu)示意圖 通過這樣的潛望鏡看到物體AB的像是 A 倒立 放大的虛像B 正立 等大的虛像C 倒立 放大的實像D 正立 縮小的實像 圖3 3 6 B 潛望鏡的原理是地面上的 遠(yuǎn)處的景物反射的光照射到潛望鏡上的平面鏡上 再反射到下面的平面鏡上 再反射到人的眼里 人就能從低處看見地上面的以及遠(yuǎn)處的景物 解析 通過潛望鏡觀察到的物體是經(jīng)平面鏡兩次反射所成的像 實質(zhì)還是平面鏡成像 所以所成的像仍然是等大的虛像 故選B 凸面鏡和凹面鏡 凸面鏡成的像比實際物體小 凹面鏡成的像比實際物體大 沒有正確理解平面鏡成像特點 例5某同學(xué)從遠(yuǎn)處走向一面穿衣鏡 他在鏡中像的大小及像和人之間距離的變化正確的是 A 像大小不變 像和人之間的距離變小B 像變大 像和人之間的距離變大C 像變大 像和人之間的距離變小D 像大小不變 像和人之間的距離不變 解析 物體在平面鏡中成的像的大小跟物體的大小有關(guān) 跟其他因素?zé)o關(guān) 某同學(xué)從遠(yuǎn)處走向平面鏡 人的大小不變 像的大小不變 物 像到平面鏡的距離相等 人到平面鏡的距離減小 像到平面鏡的距也減小 所以像和人之間的距離減小 故選A 答案 A 錯解 C注意 根據(jù)錯誤的生活經(jīng)驗 當(dāng)感覺到我們走向穿衣鏡時 會看到鏡中的像逐漸變大 像和人之間的距離逐漸變小 因而錯選C 題型一探究平面鏡成像規(guī)律 例6 江蘇常熟月考 小明在做 探究平面鏡成像特點 的實驗時 將一塊玻璃板豎直架在水平臺上 取兩支完全相同的蠟燭A和B進(jìn)行實驗 如圖3 3 7甲所示 1 為便于觀察 該實驗最好在較 填 明亮 或 黑暗 的環(huán)境中進(jìn)行 2 小明點燃玻璃板前的蠟燭A 他應(yīng)該在玻璃板 填 前 或 后 觀察 調(diào)整玻璃板后的蠟燭B的位置 直到看上去B和A的像 此時蠟燭B的位置即為蠟燭A的像所在的位置 黑暗 前 重合 位置 3 若將光屏放在玻璃板后像所在的位置 像 填 能 或 不能 成在光屏上 4 玻璃板的前后兩面都可以反射成像 所以實驗中通常會選用較薄的玻璃板 當(dāng)把筆尖觸到較厚的玻璃板上時 如圖乙 看到筆尖的像與筆尖相距4mm 則玻璃板的厚度約為 cm 甲乙 圖3 3 7 0 2 不能 解析 1 在較明亮的環(huán)境中 很多物體都在反射光線 干擾人的視線 在較黑暗的環(huán)境中 蠟燭是最亮的 蠟燭射向平面鏡的光線最多 反射光線最多 進(jìn)入人眼的光線最多 感覺蠟燭的像最亮 所以應(yīng)在比較黑暗的環(huán)境中進(jìn)行實驗 2 點燃A蠟燭 在玻璃板前面通過玻璃觀察 同時小心地移動B蠟燭 直到與A蠟燭的像完全重合為止 此時蠟燭B的位置即為蠟燭A的像所在的位置 3 因為虛像不能用光屏承接 所以光屏放在蠟燭B的位置上 發(fā)現(xiàn)光屏上不能承接到像 4 因為像距等于物距 所以4mm等于物距與像距之和 故平面鏡的玻璃厚度是2mm 0 2cm 題型二利用平面鏡成像作圖 例7根據(jù)平面鏡成像的特點 畫出圖3 3 8中物體AB在平面鏡中所成的像 保留作圖輔助線 圖3 3 8 解析 平面鏡成像的特點是像與物大小相等 到平面鏡的距離相等 像與物的連線與鏡面垂直 左右互換 即像與物關(guān)于平面鏡對稱 利用這一對稱性作出AB的像 分別作出物體AB的端點A B關(guān)于平面鏡的對稱點A B 用虛線連接A B A B 即為AB在平面鏡中的像 如圖3 3 9所示 答案 如圖3 3 9所示 圖3 3 9 題型三平面鏡成像的應(yīng)用 例8如圖3 3 10甲所示為一個反射式路燈 圖乙中S為燈泡位置 圖中已畫出燈泡射出的兩條最邊緣的出射光線 MN是一個可以調(diào)節(jié)傾斜程度的平面鏡 請在圖乙中畫出燈S此時照亮路面的范圍 保留作圖中必要的輔助線 請?zhí)岢鲆环N能夠增大燈照亮范圍的方法 甲乙 圖3 3 10 解析 根據(jù)平面鏡成像特點作出燈S的像點S 分別延長燈泡射出的兩條最邊緣的出射光線交平面鏡于O1 O2 連接S O1 S O2即可作出燈S照亮路面的范圍AB 從作圖的過程中可以發(fā)現(xiàn) 當(dāng)減小燈與平面鏡的距離或改變平面鏡的傾斜程度時 都可以增大燈照亮范圍 答案 如圖3 3 11AB所示減小燈與平面鏡的距離 或改變平面鏡的傾斜度等 圖3 3 11 例9小麗為小明表演了一個 水火相融 的小魔術(shù) 她先用一塊透明的薄玻璃板 將桌子分割成甲 乙兩個區(qū)域后 用一塊不透明的擋板將乙區(qū)域分割成兩部分 小麗在甲區(qū)域內(nèi)放置了一個盛滿水的燒杯 且里面浸沒著一支蠟燭A 并在乙區(qū)域擋板后的指定位置放置蠟燭B 準(zhǔn)備就緒后 小麗請小明坐在乙區(qū)域一側(cè)的某點P 如圖3 3 12所示 并迅速將乙區(qū)域已準(zhǔn)備好的蠟燭B點燃 在小麗一只手麻利地在小明眼前繞過的同時 另一只手悄悄地將擋板拉開一個縫隙MN 當(dāng)小明沿著小麗的手指望向蠟燭A時 奇跡出現(xiàn)了 蠟燭A竟然在水中燃燒了 圖3 3 12 1 請根據(jù)光學(xué)知識判定 小麗是怎樣選取和放置蠟燭的 選取蠟燭 使蠟燭A B滿足 的條件 確定位置 在蠟燭A的位置確定后 不借助刻度尺如何確定蠟燭B的位置 甲乙 點燃蠟燭B 并調(diào)節(jié)B的位置 使蠟燭B的像與蠟燭A完全重合 完全相同 2 請你依據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識解釋小麗悄悄地將擋板拉開的目的 讓蠟燭B發(fā)出的光通過縫隙MN射到玻璃板上 使其反射光線進(jìn)入小明的眼睛 或蠟燭B發(fā)出的光經(jīng)玻璃板反射后通過縫隙MN射入小明的眼中 使小明看到與蠟燭A重合的B的像 解析 1 選取蠟燭 兩支蠟燭長短或粗細(xì)不同時 會出現(xiàn)不能完全重合的現(xiàn)象 所以必須保證兩支蠟燭完全相同 這樣后面的蠟燭才能和前面蠟燭的像完全重合 確定位置 根據(jù)玻璃板的透光性 取兩個等大的蠟燭A和B 把A蠟燭擺在玻璃板前面 點燃蠟燭B 并調(diào)節(jié)B的位置 使蠟燭B的像與蠟燭A完全重合 即可確定蠟燭B的位置 小麗悄悄地將擋板拉開 讓蠟燭B發(fā)出的光通過縫隙MN射到玻璃板上 使其反射光線進(jìn)入小明的眼睛 或蠟燭B發(fā)出的光經(jīng)玻璃板反射后通過縫隙MN射入小明的眼中 使小明看到與蠟燭A重合的B的像 解讀中考 本節(jié)中考重點考查平面鏡成像的特點 要求能運用這些特點作光路圖解釋現(xiàn)象 且要對平面鏡成像特點的探究過程相當(dāng)熟悉 題型以選擇題 填空題和作圖題為主 考點一利用平面鏡成像作圖 教材第59頁 作業(yè)第2題 在平面鏡前有一光源S 圖3 34 請根據(jù)平面鏡成像的特點 畫出它在平面鏡后的像S 圖3 34 例10 湖北黃石中考 如圖3 3 13所示 點光源S置于平面鏡前 請畫出點光源S的成像光路圖 解析 從點光源S向鏡面任意發(fā)出兩條入射光線 入射點分別是O1 O2 根據(jù)光的反射定律 畫出這兩條入射光線的反射光線 將這兩條反射光線反向延長 相交于點S 點S 即為點光源S在平面鏡中所成的像 答案 如圖3 3 14所示 圖3 3 13 圖3 3 14 例11如圖3 3 15所示是一個魔術(shù)箱 箱頂部的中央有一條窄縫 一束光從左側(cè)的小孔射入 從右側(cè)的小孔射出 將一塊遮光板從頂部的窄縫插入箱中 可遮光板卻沒有遮住光束 請同學(xué)們試著解釋這一奇特的現(xiàn)象 核心素養(yǎng) 圖3 3 15 解析 此題通過人們喜歡的魔術(shù)考查光的反射知識 首先知道光束從左側(cè)的小孔射入 從右側(cè)小孔射出的特點 然后再根據(jù)平面鏡對光線的作用 即可解答 答案 解法一 光束從左側(cè)的小孔射入 從右側(cè)小孔射出 光線的方向沒有發(fā)生改變 其實就是三塊平面鏡的反射 如圖3 3 16所示 圖3 3 16 解法二 光束從左側(cè)的小孔射入 從右側(cè)小孔射出 光線的方向沒有發(fā)生改變 其實就是四塊平面鏡的反射 如圖3 3 17所示 圖3 3 17