平面鏡成像特點實驗探究

張娜

探究平面鏡成像的特點實驗是光學(xué)中的一個重點實驗，也是中考的高頻考點。中考重在考察實驗過程和方法以及對實驗結(jié)論的分析歸納。同學(xué)們?nèi)绻苡H歷這一實驗過程，對解答此類問題大有裨益，現(xiàn)在就讓我們一同走進物理探究實驗室吧。

一、實驗要點

1. 實驗裝置：如圖1所示。

2. 實驗器材：同樣大小的蠟燭一對、平板玻璃一塊、支架一對、白紙（或坐標紙）一張、三角板一對、光屏一個、刻度尺一把、筆一支。

3. 實驗結(jié)論：（1）像與物的大小相等;（2）像與物到鏡面的距離相等;（3）像與物的連線與鏡面垂直;（4）平面鏡所成的像是虛像。

4. 注意事項：（1）實驗在較暗的環(huán)境中進行效果較好;（2）玻璃板要垂直水平桌面放置，以使像成在水平桌面上，便于確定像的位置及大小。

二、問題探究

1. 在實驗中，為什么用玻璃板代替平面鏡？

玻璃板不但能反射成像，而且透明，便于確定像的位置。

2. 實驗中為什么要用兩支完全相同的蠟燭？

實驗中用另一支完全相同但未點燃的蠟燭在玻璃板后面移動，直到和像完全重合，以此判斷像和物的大小和距離的關(guān)系。

3. 實驗中可能會觀察到蠟燭在玻璃板后面有兩個幾乎重疊的像，這是什么原因？如何避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象？

這是由于玻璃板較厚造成的。玻璃板的前后兩個表面都會成像，所以會看到兩個像。玻璃板越薄，兩個像的位置就越接近，因此，選用較薄的玻璃板，盡量使兩個像接近重合，可以避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

4. 實驗中，刻度尺、白紙的作用是什么？

在白紙上標注鏡面、物、像的位置，刻度尺便于測量像和物到平面鏡的距離。

5. 如何在實驗中增加像的亮度？

（1）調(diào)暗實驗環(huán)境光線;（2）增加所成像物體的亮度。

6. 在此實驗中，光屏的作用是什么？

觀察像是否能呈現(xiàn)在光屏上，用來驗證平面鏡所成的像是虛像。

7. 在此實驗中使用了什么重要的物理方法？多次進行實驗的目的是什么？

將一支未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭所成像的位置完全重合，這是使用了等效替代法。多次進行實驗是為了使實驗結(jié)論更具有普遍性。

三、典例解析

例 蔡同學(xué)為了探究“平面鏡成像時，像與物到平面鏡的距離關(guān)系”，所用的實驗器材有：單面鍍膜的玻璃板、支架、兩個相同的跳棋、白紙和刻度尺。實驗裝置如圖2甲所示。

（1）在白紙上畫一條直線，將玻璃板豎直立在白紙上，使玻璃板 （選填“有膜”或“無膜”）那一面的下邊線與直線重合。

（2）用鍍膜玻璃板和跳棋做實驗，實驗環(huán)境有：①幾乎無光的實驗室，②有陽光的實驗室，在 （選填“①”或“②”）中進行實驗效果好。

（3）在同樣的實驗環(huán)境下，用鍍膜玻璃板實驗比用普通玻璃板實驗成像更清楚，主要原因是：

（4）在白紙上沿跳棋A和B的邊緣畫圓，測出物距u和像距v的值如下表：

①如圖2乙所示，第1次實驗測量的物距是A的右端到直線的距離，則像距v= cm。

②該同學(xué)發(fā)現(xiàn)三次實驗的像距都比物距略大一些，原因是： （只有一個正確選項，將正確選項的字母填在橫線上）。

A. 刻度尺測量像距時存在誤差 B. 玻璃板有一定厚度

C. 物和像的標記點不對應(yīng) D. 玻璃板沒有豎直放置

解析：（1）在白紙上畫一條直線，將玻璃板豎直立在白紙上，有膜的一面作為反射面，使玻璃板有膜那一面的下邊線與直線重合。（2）用鍍膜玻璃板和跳棋做實驗，在有陽光的實驗環(huán)境下進行效果好，幾乎無光的實驗室不能完成實驗。（3）在同樣的實驗環(huán)境下，用鍍膜玻璃板實驗比用普通玻璃板實驗成像更清楚，主要原因是：鍍膜增強了對光的反射。（4）①由圖2乙可知，刻度尺上1 cm之間有10個小格，所以一個小格代表的長度是0.1 cm，刻度尺的分度值為1 mm。A的右端對應(yīng)B的左端，B的左端略偏過3.5 cm，估讀為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，有兩個反射面，測量時三次實驗的像距都比物距略大一些。

答案：（1）有膜 （2）② （3）鍍膜增強了對光的反射 （4）①3.50 ②B