探究平面鏡成像的特點(diǎn)

劉榮剛

“探究平面鏡成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)是光學(xué)的重要考點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，但其中蘊(yùn)含了豐富的物理方法和思想.由于本實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)問(wèn)題很多，稍不留心，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤.同學(xué)們必須親自動(dòng)手，認(rèn)真思考，才能牢固掌握.下面結(jié)合例題，就平面鏡成像特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)探究.

例 某實(shí)驗(yàn)小組做“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn).關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn).請(qǐng)結(jié)合相關(guān)情景回答下列問(wèn)題：

1.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容.請(qǐng)你提出一個(gè)適合探究的問(wèn)題.

解析：本實(shí)驗(yàn)探究的主題是平面鏡成像的特點(diǎn).所以，可以提出：平面鏡成像有什么特點(diǎn)？主要從物體和像的關(guān)系論述，如像的虛實(shí)、大小、位置特點(diǎn)等.

2.根據(jù)生活中的經(jīng)驗(yàn).請(qǐng)你提出一個(gè)關(guān)于平面鏡成像的猜想.

解析：本實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和物理知識(shí)作出合理的猜想，猜想正確與否不重要.可以通過(guò)后面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出正確結(jié)論.本實(shí)驗(yàn)可以猜想：平面鏡所成的像和物體大小相等.平面鏡所成的像是虛像.像和物體到平面鏡的距離相等.等.

3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一塊玻璃板豎直架在水平臺(tái)上.再取兩段完全相同的蠟燭A和B.點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭A，如圖1所示，進(jìn)行觀察.在此實(shí)驗(yàn)中：

（1）選擇玻璃板代替平面鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是_________.

（2）所用刻度尺的作用是便于比較像與物___________關(guān)系.

（3）選取兩段完全相同的蠟燭是為了比較像與物的_________關(guān)系.

（4）移去蠟燭B，并在它所在位置上放一光屏，則光屏上______（填“能”或“不能”）接收到蠟燭燭焰的像，所以平面鏡成的是______（填“實(shí)”或“虛”）像.

（5）如果將蠟燭向靠近鏡面的方向移動(dòng)。那么像的大小將_______（填“變大”“變小”或“不變”）.

解析：實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要考慮儀器和效果.觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要能驗(yàn)證猜想是否正確.實(shí)驗(yàn)方案要可行.用玻璃板代替平面鏡。是等效替代法的巧妙運(yùn)用.主要是因?yàn)椴ＡО灏胪该?可以觀察確定像的位置.玻璃板固定后.物體和像離鏡面的距離可以通過(guò)刻度尺測(cè)出.實(shí)驗(yàn)中，選用高度、粗細(xì)相同的蠟燭B替代蠟燭A所成的像.目的是觀察像與物是否大小相同.更直觀地得出像和物的大小關(guān)系.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知.平面鏡所成的像為虛像，虛像不能用光屏承接；像與物大小相等，無(wú)論怎樣移動(dòng)蠟燭A。它在平面鏡中的像與蠟燭B都是相同的.綜上所述，本題答案為：（1）能準(zhǔn)確找到像的位置；（2）到平面鏡的距離；（3）大小；（4）不能，虛；（5）不變.

4.該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在探究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí).是按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行的：

a.將點(diǎn)燃的蠟燭放在豎直放置的玻璃板前，如圖2所示；

b.將光屏放到像的位置，不透過(guò)玻璃板，直接觀察光屏上有無(wú)像；

c.將另一支完全一樣的蠟燭點(diǎn)燃放到像的位置.觀察像與蠟燭的大小關(guān)系；

d.用刻度尺測(cè)量出蠟燭和像到玻璃板的距離.

該實(shí)驗(yàn)操作中有一處明顯錯(cuò)誤.請(qǐng)你指出來(lái)并說(shuō)明正確做法__________.

解析：實(shí)驗(yàn)步驟合理與否將決定實(shí)驗(yàn)的可信度.本實(shí)驗(yàn)要注意區(qū)分物體（點(diǎn)燃的蠟燭）和像（沒(méi)點(diǎn)燃的蠟燭），不然會(huì)相互干擾.因此，步驟e中“將另一支完全一樣的蠟燭點(diǎn)燃放到像的位置”是錯(cuò)誤的.應(yīng)改為“不點(diǎn)燃”.

5.在實(shí)驗(yàn)中.出現(xiàn)下列現(xiàn)象.請(qǐng)你思考分析并解釋原因.

（1）觀察像時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)幾乎重疊的像，這是________造成的.

（2）為便于觀察，該實(shí)驗(yàn)最好在_______（填“較明亮”或“較黑暗”）環(huán)境中進(jìn)行.

解析：分析論證就是針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察分析，去偽存真。找出其中存在的規(guī)律或得出正確結(jié)論.本題中.觀察發(fā)現(xiàn)兩個(gè)幾乎重疊的像，是因?yàn)槠桨宀Ａв幸欢ê穸龋袃蓚€(gè)反射面，會(huì)有兩個(gè)像，所以應(yīng)盡量選取厚度較小的平板玻璃.由于用平板玻璃代替平面鏡，有許多光透過(guò)玻璃。反射光少，所成的虛像不太明亮，所以，在暗的環(huán)境中點(diǎn)燃蠟燭觀察效果更好.

6.實(shí)驗(yàn)時(shí)。同學(xué)們記錄了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如表1所示.

（1）實(shí)驗(yàn)表明，像與物體的大小________，像到平面鏡的距離_________物體到平面鏡的距離.

（2）為證實(shí)上述有關(guān)成像特點(diǎn)是否可靠，你認(rèn)為應(yīng)采取的操作是（ ）.

A.保持A、B兩支蠟燭的位置不變，多次改變玻璃板的位置進(jìn)行觀察

B.保持玻璃板位置不變.多次改變蠟燭A的位置.進(jìn)行上述相同的操作

解析：實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出必須有數(shù)據(jù)支撐.分析表1可知：像的大小總和物體大小相等，與物體離平面鏡的距離無(wú)關(guān).要找出規(guī)律，僅一兩次測(cè)量是不夠的.應(yīng)該進(jìn)行多次測(cè)量.因此，本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持玻璃板位置不變，多次改變蠟燭A的位置.測(cè)出蠟燭A與像到平面鏡的距離.得出相應(yīng)規(guī)律.

7.實(shí)驗(yàn)反思時(shí)，同學(xué)們提出如下問(wèn)題，請(qǐng)你給出合理解釋：

（1）在探究活動(dòng)中對(duì)玻璃板放置的要求是__________.

（2）選擇蠟燭A和B的要求是__________.

（3）點(diǎn)燃豎直放置在水平桌面上的蠟燭A，曉蘭同學(xué)在桌面上無(wú)論怎樣移動(dòng)玻璃板后面的蠟燭B.都無(wú)法與蠟燭A的像完全重合，請(qǐng)你推斷其原因是：_________.

（4）如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板。應(yīng)選擇_______mm厚的玻璃板做實(shí)驗(yàn).

解析：實(shí)驗(yàn)后要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和評(píng)估.做到把握實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，理解物理原理.（1）本實(shí)驗(yàn)中玻璃板要求豎直放置，否則蠟燭B無(wú)法與蠟燭A的像重合.（2）為探究物與像的關(guān)系。兩支蠟燭的形狀必須完全相同.（3）如果點(diǎn)燃豎直放置的蠟燭A，在平面鏡后無(wú)論如何移動(dòng)蠟燭B，都無(wú)法與蠟燭A的像重合.說(shuō)明玻璃板沒(méi)有豎直放置.（4）為保證實(shí)驗(yàn)效果，應(yīng)選擇較薄的平板玻璃做實(shí)驗(yàn)。若玻璃板太厚。測(cè)量距離時(shí)產(chǎn)生的誤差較大，還可能會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)虛像（玻璃板有前后兩個(gè)反射面）。影響實(shí)驗(yàn)效果.

責(zé)任編輯 程哲endprint