3.2 探究：平面镜成像的特点---2024-2025学年沪科版八年级全一册物理

第二节 探究：平面镜成像的特点 基础知识 平面镜 成像原理 由实际光线会聚形成的像叫做实像，如小孔成的像。由实际光线的反向延长线会聚形成的像叫做虚像。实像能在光屏上呈现，虚像则不能。 平面镜成像的原理是光的反射，如下图，物体发出的光经过平面镜的反射，进入人的眼睛，光线的反向延长线会聚成虚像。 成像特点 1. 大小相同：像的大小和物体的大小相同。 2. 距离相等：像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等。 3. 物像对称：像与物体关于平面镜对称。 4. 正立虚像：平面镜成正立的虚像，不能呈现在光屏上。 应用 成像 如图，检查视力时要求人与视力表之间的距离为5m。但房间的宽度不够，可以让被检查者背对视力表看向平面镜。因为像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等，只需要他坐在镜子前1.8m处。 改变光路 潜望镜 凸面镜与凹面镜 凸面镜 凸面镜对光线有发散作用，生活中可以做成拐弯镜，扩大视野。 凹面镜 凹面镜对光线有会聚作用，生活中可以用它集中热量，做成点火器。 实验总结：探究平面镜的成像特点 实验设计与操作 实验 装置 方法 原理 1. 实验原理：光的反射 2. 实验方法：等效替代法 器材 作用 1. 刻度尺：测量物体和像到平面镜的距离。 2. 两支完全相同的的蜡烛A B：便于比较像与物体的大小。 3. 用玻璃板替代平面镜：便于确定像的位置。 注意 事项 1. 实验要在较暗的环境先进行，目的是使实验现象更明显。 2. 玻璃板要与水平桌面垂直放置，目的是确保像与蜡烛能够完全重合。 3. 观察像的大小时，应该在点燃的蜡烛A的一侧透过玻璃板观察。 实验 操作 1. 探究像与物体的大小关系：拿一支完全相同的未点燃的蜡烛B，在玻璃板的另一侧移动，观察像与物体是否能重合。 2. 探究像的虚实：将光屏放在未点燃蜡烛B的位置，直接观察光平时是否有像。 3. 探究像与物体到平面镜距离的关系：用刻度尺测量出蜡烛和像到平面镜的距离进行比较。 实验结论 1. 大小相同：像的大小和物体的大小相同。 2. 距离相等：像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等。 3. 物像对称：像与物体关于平面镜对称。 4. 正立虚像：平面镜成正立的虚像，不能呈现在光屏上。 交流与反思 1. 为了避免重影，选较薄的玻璃板；为了使成像更加清晰，选颜色较深的玻璃板。 2. 在探究距离相等时可以多次移动蜡烛，记录数据，进行重复实验，可以避免结论具有偶然性。 3. 无论怎样移动蜡烛像都无法与蜡烛重合：原因是玻璃板没有和桌面垂直放置。 4. 用一张白纸放在玻璃板和像之间，依然能看到像，因为平面镜利用光的反射成虚像。 平面镜作图指导 【题型1】画出平面镜成的像 1.如图所示，作出图中物体AB的像（保留画图痕迹）。    【答案】   a) 利用平面镜成的像与物体对称，作出物体A、B端点关于平面镜的对称点A′、B′ b) 用虚线连接A′、B′即为AB在平面镜中的像。 【题型2】画平面镜成像的光路图 2.在图示中作出从S发出的一条光线经平面镜反射后过A点的光路图 【答案】 【详解】 a) 过镜面作出点S的对称点S′,即为点光源S在平面镜中的像。 b) 连接S′A与镜面交于O点，即为入射点，连接SO就得到入射光线，连接AO即为反射光线，画上箭头。 题型通关 【题型1】探究平面镜成像特点实验 1．小明同学“探究平面镜成像的特点”的实验情景如图所示，则（　　） A．用平面镜做实验比用玻璃板要好 B．将光屏竖立在像的位置（与玻璃板平行），光屏上能够呈现蜡烛A的像 C．如果蜡烛A以的速度朝平面镜的方向移动，则其像相对蜡烛A的速度为 D．在移动的过程中，蜡烛A的像大小不变 2．如图是探究“平面镜成像特点”的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．实验中，蜡烛A、B都要点燃 B．当蜡烛A远离玻璃板时，它的像将变小 C．选择两支完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系 D．实验过程中为了让蜡烛A成像清晰，可以用平面镜代替玻璃板 3．如图是小明“探究平面镜成像特点”的实验装置。 （1）实验室提供四块玻璃板供小明选择： A．较薄茶色 B．较厚茶色 C．较薄无色 D．较厚无色 为了保证实验效果，小明应该选择 （填序号）玻璃板； （2）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上 （选填“能”或“不能”）呈现蜡烛的像； （3）在探究实验的过程中，把蜡烛A放在距玻璃板30cm处，蜡烛A在玻璃板中所成的像到蜡烛A的距离是 cm；为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，小明只将玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置 （选填“向右移动”“向左运动”或“不变”）； （4）点燃玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板里的像完全重合，实验时人应该在蜡烛 （选填“A”或“B”）侧观察。 4．小明同学利用如图所示装置进行“探究平面镜成像的特点”的实验： （1）实验中用玻璃板代替平面镜的目的是便于 ； （2）实验时，小明在玻璃板前放一支点燃的蜡烛甲，还要在玻璃板后面放一支未点燃的蜡烛乙；对这两只蜡烛的要求是 ，这是为了便于比较像与物的 关系； （3）小明在寻找蜡烛甲的像的位置时，眼睛应在玻璃板放有蜡烛 （选填“甲”或“乙”）的一侧观察； （4）如果小明在寻找蜡烛甲的像的位置时，无论怎样沿水平桌面移动蜡烛乙，都不能使它与蜡烛甲的像重合，可能的原因是 ； （5）如果移去蜡烛乙，并在此位置放一光屏，则光屏上 出现蜡烛甲的像（填“会”或“不会”），说明平面镜成的是 像（选填“实”或“虚”）。 5．小汽车的挡风玻璃是倾斜的，这是为了让车内物体的像与车外景物分隔开，保证司机安全驾驶。物体在平面镜中所成像有什么特点？为此，小宇和晓霞展开探究活动。 （1）如图甲，晓霞将一块薄玻璃板垂直放在水平桌面上，在玻璃板前方竖立一支点燃的蜡烛A，透过玻璃板可以看到另一侧蜡烛A的像。将光屏放到像的位置，光屏上 （选填“有”或“没有”）像； （2）将另一支完全相同的未点燃的蜡烛A放到玻璃板后，调整位置，可使其与蜡烛A的像 ，说明像与物的大小相等。调皮的小宇把甲装置中玻璃板水平向右平移了一段距离，蜡烛A在玻璃板中的像的位置将 （选填“改变”或“不改变”）； （3）模仿小汽车挡风玻璃，晓霞将玻璃板倾斜，如图乙所示。蜡烛A的像应是图中的 （选填“”“”或“”），可知小汽车倾斜的挡风玻璃可以将车内物体的像呈现在司机视线的 （选填“上方”或“下方”）； （4）平面镜成像在生活中有很多应用，请列举一例： 。 6．小明为探究“平面镜成像的特点”作了以下实验。 （1）如图甲，他用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ； （2）如图丙所示，接着将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面，观察到两个像，我们应该选择看 （“较亮的像”或“较暗的像”），然后将蜡烛B放置在玻璃板后面与观察到的像重合，多次改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了对应数据：根据实验数据分析得出：像距与物距不相等。这个结论与平面镜成像特点不相符，主要是 （“物距”或“像距”）测量不正确；根据上面数据推算玻璃板的厚度为 mm；若在图丙中的两个像之间放置一块不透明薄挡板，则在A这一侧透过玻璃板能看到 （“只有A'”“只有A''”或“A'和A''”）。 实验序号 1 2 3 4 物距u/cm 4.2 5.0 6.8 10.0 像距v/cm 3.7 4.5 6.3 9.5 （3）为了解决玻璃板成两个像的问题，小颖同学用两块平面镜制成如图丁的实验装置（两平面镜之间是空的），来探究平面镜成像规律。平面镜一般为后镀膜，即后镜面为主要反射面。具体操作如下： ①在水平桌面上铺一张白纸，再在白纸上放置该装置，并在白纸上记录镜面的 （“前表面”或“后表面”）位置； ②取两支完全相同的铅笔A、B，将A铅笔置于平面镜前某一点上，并做上记号； ③再将B铅笔竖立着在平面镜后面移动，直至看上去与A的像 为止，并做上记号； ④改变A铅笔的位置，重复第2、3两步； ⑤连接对应的物点和像点，测出物距和像距，得出结论。 请将步骤①③补充完整。 【题型2】平面镜成像原理、特点、现象与应用 7．如图，水平桌面上放置一平面镜，镜面和桌面成45度角，一小球沿水平桌面向右滚动，那么镜中小球的像将（　　） A．向下运动 B．向上运动 C．向左运动 D．向右运动 8．测量视力时，利用平面镜成像特点可以节省空间。如图所示，让被测者面对镜子背对视力表,可知节省的空间距离为（　　） A．5.4m B．4.6m C．3.1m D．2.3m 9．如图所示为一时钟在平面镜中所成的像，那么此刻的实际时间是（　　） A．11点20分； B．2点35分     C．3点55分； D．12点40分 10．如图一只鸟在浅水区觅食，水面上出现它的两个“影”——黑影和倒影。则（　　） A．倒影是实像 B．黑影是光的反射形成的 C．鸟飞离水面时，它的倒影会变小 D．由于光的漫反射我们能从不同角度看见鸟 11．南通濠河水位缓慢上涨时，河面上方的“和平桥”在水中所成的像是（　　） A．实像，像的大小不变 B．实像，像的大小变大 C．虚像，像的大小不变 D．虚像，像的大小变大 12．水平过道上方有一盏灯(如图)。小明站在1号地砖上时，通过2号地砖看到灯的像；走到2号地砖上时，通过3号地砖看到灯的像。则小明通过两块地砖所看到的像(　　) A．大小相同、位置不同 B．大小相同、位置相同 C．大小不同、位置相同 D．大小不同、位置不同 13．如图，小明通过玻璃窗看见了房间里电灯的像，这是光的 现象，当他将玻璃窗左右推动时，通过玻璃窗看到灯的像 （选填“左右移动”或“不动”）。 14．若图中猫的头部位置保持不变，把镜子沿MN截成两半，并分别向两侧平移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子（　　） A．都不能成像 B．各成半个像，合起来成一个完整的像 C．都成完整的像，且两个像在同一位置 D．都成完整的像，且两个像在不同位置 15．距离镜子3m处站立着一个身高1.7m的人，他距离镜子中自己的像的距离是 m，像的高度是 m，若将一块木板放在镜子后，他 （选填“能”或“不能”）通过平面镜看到自己的像。 16．“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥”（[唐]张志和《渔歌子》）。图是白鹭在如镜的水面上飞行的情形。水中的“白鹭”是平面镜所成的 （选填“实”或“虚”）像。若水深3m，当白鹭距离水面5m时，它的像距离水面 m，它与像关于水面 。 【题型3】平面镜成像原理作图 17．物体 AB 在平面镜 MN 中所成的像为 A´B´，在图中画出物体 AB。 18．如图所示，作出物体AB 在平面镜中所成的像A'B'。 19．某同学站在湖边看日出，同时也看到了水中的太阳。请在图中画出他看到水中太阳的光路图。 20．如图是安保人员用车底检查镜（可视为一个平面镜）对车辆进行检查的示意图。设A点为安保人员的眼睛，请在图中画出安保人员通过检查镜看到车底盘B处的光路图。 【题型4】凸面镜与凹面镜 21．关于平面镜、凸面镜和凹面镜说法正确的是( ) A．三种面镜中只有平面镜可以成像 B．通过平面镜、凸面镜、凹面镜的光线都遵循光的反射定律 C．汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凹面镜，能起到扩大视野的作用 D．汽车前灯的反光装置（反光罩）相当于凸面镜，通过它可以反射出近似平行的光 22．1905年，英国车手多萝西菜维发明了汽车后视镜，以便于观察后方来车。目前，汽车两侧的后视镜用的是 镜，选用该光学元件的优势是 。 23．中华民族成就了诸多发明创造，为人类文明做出了巨大贡献。如图所示，“阳燧”是我国光学史上的一项重要发明，其作用相当于凹面镜，可以用来点火，俗称古代“打火机”。由此可知“阳燧”对光有 （填“发散”或“会聚”）作用。请你列举出生活中应用凹面镜的一个例子： 。 参考答案 1．【答案】D 【详解】A．利用玻璃板透明的特点，可以观察到玻璃板的另一侧，便于找到像的位置，所以用玻璃板做实验更好，故A不符合题意； B．平面镜成像成的是虚像，无法在光屏上呈现，故B不符合题意； C．如果蜡烛A以1cm/s的速度朝平面镜的方向移动，其像也会以1cm/s的速度朝平面镜的方向移动，则其像相对蜡烛A的速度为2m/s，故C不符合题意； D．平面镜成像成的是正立、等大的虚像，物体大小不变，像的大小就不变，所以在移动的过程中，蜡烛A的像大小不变，故D符合题意。 2．【答案】C 【详解】A．实验时，为了能够使像更加清晰，A点燃，不能点燃玻璃板后面的蜡烛B，故A错误； B．平面镜成的像和物体大小相等，当蜡烛A远离玻璃板时，它的像将不变，故B错误； C．实验中，为了比较像和物体大小的关系，需要选择两支完全相同的蜡烛，故C正确； D．因为玻璃板是透明的，能在观察到A蜡烛像的同时。还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛，便于确定像的位置和大小，而平面镜不透明，无法确定像的位置，故D错误。 故选C。 3．【答案】（1）A　（2）不能　（3）60；不变　（4）A 【详解】（1）在探究平面镜成像特点的实验中，应用较薄的茶色玻璃代替平面镜。因为较薄的茶色玻璃的透光能力较弱，可避免玻璃两个面都成像对实验的影响，且玻璃是透明的，方便确定像的位置。所以选A玻璃板。 （2）平面镜成像是光的反射光线的反向延长线会聚而成的虚像，所以在光屏上不能呈现蜡烛的像。 （3）在平面镜成像中，像与物体到镜面的距离相等，由题意知，物距为30cm，则像距也为30cm，蜡烛A的像到蜡烛A的距离；将玻璃板向右平移时，蜡烛发出的光线经平面镜后，有光线反射到右边同学的眼睛时，所以能看到蜡烛的像。但蜡烛的位置不变，则其像的位置也不变。 （4）蜡烛A在平面镜中的像是光的反射形成的，那么在蜡烛A侧才有反射光线进入眼睛，所以应在蜡烛A侧观察蜡烛B与A的像是否重合。 4．【答案】（1）确定像的位置　（2）完全相同；大小　（3）甲　（4）玻璃板没有竖直放在水平桌面上　（5）不会；虚 【详解】（1）实验中用玻璃板代替平面镜，即可以成像，又可以看到替代像的蜡烛，从而确定像的位置。 （2）实验时，小明在玻璃板前放一支点燃的蜡烛甲，还要在玻璃板后面放一支未点燃的蜡烛乙，对这两只蜡烛的要求是完全相同，若替代像的蜡烛乙与蜡烛甲的像完全重合，则说明像与物体等大，故选用两个完全相同的蜡烛的目的是便于比较像和物体的大小关系。 （3）小明在寻找蜡烛甲的像的位置时，眼睛应在玻璃板放有蜡烛甲这一侧观察，是甲发出的光线经过平面镜反射，人眼逆着反射光线看到像，反射光线集中在甲这一侧，故观察时眼睛应在玻璃板放有蜡烛甲这一侧观察。 （4）小明在寻找蜡烛甲的像的位置时，无论怎样沿水平桌面移动蜡烛乙，都不能使它与蜡烛甲的像重合，说明像可能偏上或者偏下，可能的原因是玻璃板没有竖直放在水平桌面上。 （5）平面镜成像原理是光的反射，是反射光线的延长线形成的，无法用光屏承接，故在光屏上看不到像，说明平面镜成的是虚像。 5．【答案】（1）没有　（2）完全重合；不改变　（3）；上方　（4）汽车内的后视镜 【详解】（1）在玻璃板前方竖立一支点燃的蜡烛A，透过玻璃板可以看到另一侧蜡烛A的像；将光屏放到像的位置，因为平面镜成的是虚像，不能成在光屏上，因此光屏没有像。 （2）将另一支完全相同的未点燃的蜡烛A放到玻璃板后，调整位置，可使其与蜡烛A的像完全重合，此时蜡烛A看起来也被点燃了，说明像与物的大小相等。平面镜成像时像和物关于镜面对称，把甲装置中玻璃板水平向右平移一段距离，平面镜所在的面的位置不变，蜡烛A在玻璃板中的像的位置将不改变。 （3）将玻璃板倾斜，玻璃板向蜡烛倾斜，蜡烛A的像将向上移，应是图中的；小汽车倾斜的挡风玻璃向车内倾斜，可以将车内物体的像呈现在司机视线的上方，避免车内物体的像干扰视线。 （4）平面镜成像在生活中有很多应用，请列举一例：汽车内的后视镜，司机可以利用后视镜观察车后的情况。 6．【答案】（1）便于确定像的位置　（2）较亮的像；像距；5；A'和A''　（3）后表面；完全重合 【详解】（1）用玻璃板代替平面镜，同时观察到蜡烛A的像和玻璃板后面的蜡烛B，便于确定像的位置，便于比较物像大小关系。 （2）将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面，观察到两个像，应该选择看较亮的像；根据表格中的数据可知，像距小于物距，这个结论与平面镜成像特点不相符，主要是选择了蜡烛A所成的像到反射面的距离（物距）不正确；根据上面数据推算玻璃板的厚度为4.2cm-3.7cm=0.5cm；在图乙中的两个像之间放置一块不透明薄挡板，由于平面镜成像是由光的反射形成的，放置挡板不会影响成像，所以在A这一侧透过玻璃板能看到A'和A″。 （3）由题可知，平面镜为后镀膜，即后镜面为主要反射面，在水平桌面上铺一张白纸，再在白纸上放置该装置，并在白纸上记录镜面的后表面位置，因为该平面镜后表面所成的像较清晰，便于观察；为了比较像和物体的大小关系，将B铅笔竖立着在平面镜后面移动，直至看上去与A的像完全重合为止，并做上记号。 7．【答案】A 【详解】平面镜成像，像和物体关于镜面对称，镜面和桌面成45度角，小球沿水平桌面向右滚动时，镜中小球的像的运动轨迹与小球的运动轨迹对称，像将向下运动，故A符合题意，BCD不符合题意。 8．【答案】C 【详解】由图可知，节省的空间距离即视力表的像到平面镜的距离。人与镜的距离2.3m，视力表与镜距离即为，平面镜成的像与物到镜面距离相等，视力表的像离镜距离也为3.1m，故C符合题意，ABD不符合题意。 9．【答案】D 【详解】根据平面镜面成像时像和物体关于镜面对称的规律可知，在平面镜中的像与实际的物体左右颠倒，分析可得：图中显示的时间11∶20，实际时间是24:00-11:20=12:40，故ABC不符合题意，D符合题意。 10．【答案】D 【详解】A．倒影属于平面镜成像，是因光的反射形成的虚像。故A不符合题意； B．图中的黑影是由于光的直线传播在水鸟背光一侧形成的暗区域。故B不符合题意； C．根据平面镜成像特点可知，像与物大小相等，因此鸟飞离水面时，它的倒影大小不变，故C不符合题意； D．人能从不同角度看见水鸟是由于光照射在鸟身上发生了漫反射，使反射光射向各个方向。故D符合题意。 11．【答案】C 【详解】“和平桥”在水中所成的像属于平面镜成像，是由光的反射形成的虚像，平面镜所成的像和物体大小相等，南通濠河水位缓慢上涨时，河面上方的“和平桥”在水中所成的像的大小不变，故C符合题意，ABD不符合题意。 12．【答案】B　 【详解】根据平面镜成像的特点可知，平面镜所成的像是虚像，物体和像大小相等，物体到平面镜的距离与像到平面镜的距离相等，灯的位置和大小不变，所以小明通过两块地砖所看到的像大小相同、位置相同，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 13．【答案】反射；不动 【详解】小明通过玻璃窗看见了房间里电灯的像，这属于平面镜成像现象，玻璃起到了平面镜的作用，这是光的反射现象；平面镜成的像，像和物体关于镜面对称，当他将玻璃窗左右推动时，玻璃仍在原来直线上，通过玻璃窗看到灯的像位置不变。 14．【答案】C 【详解】平面镜成像的特点是：像与物到平面镜的距离相等；像与物的大小相等；像与物关于镜面对称．故当MN分开后，猫在两个镜子上都成完整的像，且两个像在同一位置，故应选C． 15．【答案】6；1.7；能 【详解】平面镜成的像与物到镜面距离相等，人站在镜前3m处，像离镜也是3m，他距离镜子中自己的像的距离是6m；像与物大小相同，人的身高1.7m，像的身高也是1.7m；平面镜成的是虚像，像是反射光线的反向延长线会聚形成的，不是实际光线照到像点，所以镜子背面放什么物体都不会影响成像。 16．【答案】虚；5；对称 【详解】水中的“白鹭”属于倒影，是由光的反射形成的虚像；物体到平面镜的距离和像到平面镜的距离相等，当白鹭距离水面5m时，它的像距离水面5m；像和物体关于平面镜对称，所以它与像关于水面对称。 17．【答案】 【详解】根据像物关于平面镜对称，先作出端点A′、B′关于平面镜的对称点A、B，用实线连接A、B即为物体AB，如图所示。 18．【答案】 【详解】先作出A点到镜面MN的垂线，并延长至相等，作出A点的像A'，再作出B点的像B'，连接A'B'，即完成物体AB 在平面镜中所成的像A'B'，如图所示。 19．【答案】 【详解】平静的湖面相当于平面镜，根据平面镜成像的特点，先作出太阳A关于湖面的对称点A′，为太阳A在湖中的像，即湖中“太阳”。连接A′B与镜面交于O点，即为入射点（反射点），连接AO就得到入射光线，OB即为反射光线，如图所示。 20．【答案】     【详解】平面镜成像时，像与物体关于镜面对称，据此向左延长平面镜平面，作出B点关于镜面的对称点B'，即为B在镜中的像；连接像点B'与眼睛，与镜面相交于一点O，即为入射点，连接AO、BO，则BO是入射光线，OA为反射光线。 21．【答案】B 【解析】 平面镜、凸面镜和凹面镜都可以成像，通过平面镜、凸面镜、凹面镜的光线都遵循光的反射定律,故 错误， 正确 汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，能起到扩大视野的作用，故 错误 汽车前灯的反光装置（反光罩）相当于凹面镜，通过它可以反射出近似平行的光，故 错误 22．【答案】凸面；扩大视野 【详解】汽车的后视镜一般用的是凸面镜，凸面镜对光线有反射发散作用，当平行光投射到凸面镜上，反射的光线发散，根据光路可逆，可以扩大司机的视野，减少盲区。 23．【答案】会聚； 太阳灶（答案不唯一） 【解析】“阳燧”的作用相当于凹面镜，凹面镜对光线有会聚作用，由此可知“阳燧”对光有会聚作用，生活中的太阳灶利用了凹面镜的会聚作用 16 学科网（北京）股份有限公司 $$