内容正文:
实验二 平面镜成像
【必备知识】
实验器材:一块薄玻璃板、刻度尺、两支完全相同的蜡烛、光屏等。
命题方向探究
1. 平面镜成像原理:光的反射。
2. 研究方法:等效替代。用一只未点燃的蜡烛B替代蜡烛A的像,便于比较像与物的大小关系。
3. 实验环境选取:较暗的环境。
4. 实验中各器材的目的或作用
(1)用玻璃板代替平面镜的原因:利用玻璃板透明性,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(深色)玻璃:透过光较少,反射光较多,成像更清楚。
(4)选用两支完全相同的蜡烛的原因: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。
5. 玻璃板的放置要求及原因:与水平桌面垂直放置,确保物和像能够重合。否则无法确定像的位置。
6. 探究像与物的大小关系时的操作:将另一支完全相同、未点燃的蜡烛放到玻璃板后像的位置。点燃的蜡烛逐渐远离玻璃,像的大小不变。
7. 光屏上承接不到蜡烛像的原因:平面镜成的是虚像。
8. (
玻璃
蜡烛
像
物距
像距
)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。
9. 蜡烛和像到玻璃板的距离不相等的原因:
(1)玻璃板后的蜡烛与像没有完全重合。
(2)玻璃板有厚度,测量距离时存在误差。(物距、像距是物、像到玻璃板前面的距离,如图)
10. 经过多次实验(目的寻找普遍规律),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)分别测量物点和对应的像点到平面镜的距离;
(3)将纸沿镜面所在的位置对折,判断像与蜡烛两点是否重合。
11. 实验结论:像的大小和物体大小相等;像和物体到平面镜的距离相等;像和物体的连线与镜面垂直;平面镜成的像是虚像。(简记为:正立、等大、等距、对称、虚像)
12. 实验拓展
(1) 用两枚棋子做实验,把作为物的棋子放在玻璃光线较强的一侧;若成像还不清楚,可以用手电筒照射玻璃前面(作为物)的棋子;
(2) 玻璃前倾,成像位置变高;玻璃后斜,成像偏下。玻璃左右移动,像的位置不变。
【综合例题】
1. 图甲是某实验小组的同学做“探究平面镜成像规律”实验时的情景,请回答下列问题:
(1)实验中选用玻璃板代替平面镜,原因是玻璃板透光,便于________________。
(2)实验中应选择________________(填“较厚”或“较薄”)的玻璃板,若选择另一种玻璃板会产生什么现象?________________。
(3)该实验小组的同学最好选用________(填“无色”或“茶色”)玻璃板。
(4)实验中选取A、B两支完全相同的蜡烛的目的是________,这里用到的是________(填实验方法),实验中还会用到刻度尺,它的作用________________________。
(5)实验过程中为了便于观察,最好在________(填“较明亮”或“较黑暗”)的环境中进行。
(6)实验时,若实验小组的同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合,原因可能是________。
(7)如图甲,实验小组的小明把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,此时他应该从______________(填“玻璃板前”或“玻璃板后”)观察蜡烛A的像,这个像是由光的______________形成的。
(8)如图甲,小明将另一支与蜡烛A完全相同但__________(填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B放到玻璃板后像的位置,它与像完全重合,说明像与蜡烛A的大小______________(填“相等”或“不相等”)。
(9)将光屏放在蜡烛B的位置上,发现光屏上____________(填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,这说明平面镜成像时成的是______________________(填“虚”或“实”)像。
【能力设问】
(10)小明在只做了一次实验后就得出了实验结论,这种做法正确吗?为什么?____________________。
(11)为了研究像和物到镜面距离的关系,应多次______________________,重复实验。
(12)若小明将桌面上的白纸换成方格纸进行实验,则这种做法的优点是____________________________。
(13)进行三次实验后,记录的物体和像的位置如图乙所示,为了得到实验结论,接下来应如何操作?__________________________________________。
(14)分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点:像和物到平面镜的距离__________________,像和物的连线与平面镜____________。
(15)将白纸沿对折后发现物体的位置和它的像的位置重合,所以平面镜成像的特点又可表述为:平面镜成的像与物体关于镜面________________。
(16)如图甲,将蜡烛A逐渐远离玻璃板时,蜡烛B应________(填“靠近”或“远离”)玻璃板,才能与蜡烛的像完全重合,此时所成像的大小________(填“变大”“变小”或“不变”);若将蜡烛向远离玻璃板的方向移动了,蜡烛与它的像之间的距离变化了__________。
(17)同组的小丽用棋子代替蜡烛进行实验,如图丁所示,但怎么也看不清楚棋子的像,请你提出一个解决这个问题的办法:__________________________。
【拓展设问】
(18)小丽在白纸上沿棋A和B的边缘画圆,测出物到玻璃板的距离和像到玻璃板的距离的值如下表:
小丽发现三次实验的像距都比物距略大一些,原因是_______________。
实验序号
A.刻度尺测量像距时存在误差
B.玻璃板有一定厚度
C.物和像的标记点不对应
D.玻璃板没有竖直放置
(19)同组的小飞实验时发现蜡烛在玻璃板中像的位置偏高且倾斜,则你认为图戊中的________图是产生该现象的原因。
(20)小飞将蜡烛沿平行于玻璃板横向移动一段距离,则烛焰的像离玻璃板的距离________________。
【答案】(1)确定像的位置 (2) 较薄 会同时出现两个像
(3)茶色 (4) 便于比较像和物大小关系 等效替代法 测量像和物到玻璃板的距离
(5)较黑暗 (6)玻璃板没有与水平桌面垂直放置
(7) 玻璃板前 反射 (8) 未点燃 相等
(9) 不能 虚 (10)不正确,因为仅凭一次实验数据得出的结论具有偶然性
(11)改变蜡烛A到平面镜的距离 (12)便于比较像与物到平面镜的距离关系
(13)测量对应的像和物到平面镜的距离并比较它们的大小关系(或连接对应的像和物,测量像与物的连线与平面镜是否垂直)
(14) 相等 垂直 (15)对称 (16) 远离 不变 6 (17)用灯光照亮棋子
(18)B (19)2 (20)不变
【详解】(1)实验中选用玻璃板代替平面镜,原因是玻璃板透光,既能成像,也便于确定像的位置。
(2)[1]厚玻璃板成两个相距较远的像,不能确定像的位置,实验中应选择较薄的玻璃板。
[2]若选择另一种玻璃板产生的现象:玻璃板会同时出现两个像,不能确定像的位置。
(3)为使像清晰,该实验小组的同学最好选用茶色玻璃板。
(4)[1][2][3]实验中选取A、B两支完全相同的蜡烛的目的是比较像与物大小,这里用到的是等效替代法,实验中还会用到刻度尺,它的作用是测量像与物到镜面的距离。
(5)为使像清晰,实验过程中为了便于观察,最好在较黑暗的环境中进行。
(6)实验时,若实验小组的同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合,原因可能是玻璃板与桌面没有垂直。
(7)[1][2]如图甲,实验小组的小明把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,此时他应该从玻璃板前观察蜡烛A的像,这个像是由光的反射形成的。
(8)[1][2]如图甲,为使像清晰,小明将另一支与蜡烛A完全相同但未点燃的蜡烛B放到玻璃板后像的位置,它与像完全重合,说明像与蜡烛A的大小相等。
(9)[1][2]虚像不能呈现在光屏上,将光屏放在蜡烛B的位置上,发现光屏上不能承接到蜡烛A的像,这说明平面镜成像时成的是虚像。
(10)小明在只做了一次实验后就得出了实验结论,这种做法不正确,因为仅凭一次实验数据得出的结论具有偶然性。
(11)为了研究像和物到镜面距离的关系,应多次改变蜡烛的位置,即改变蜡烛A到平面镜的距离,重复实验。
(12)若小明将桌面上的白纸换成方格纸进行实验,则这种做法的优点是便于比较像与物到镜面的距离。
(13)连接对应点,判断连线与镜面是否垂直,测量像与物到镜面的距离,进行比较,得出结论。
(14)[1][2]分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点:像和物到平面镜的距离相等,像和物的连线与平面镜垂直。
(15)白纸沿MN对折后发现物体的位置和它的像的位置重合,所以平面镜成像的特点又可表述为:平面镜成的像与将物体关于镜面对称。
(16)[1][2][3]因为平面镜成像像与物到平面镜的距离相等,所以将蜡烛A逐渐远离玻璃板时,它的像将远离玻璃板,蜡烛B应远离玻璃板,才能与蜡烛A的像完全重合,此时所成像的大小不变;将蜡烛A向玻璃板远离3cm,蜡烛A的像也向玻璃板远离3cm;因此,再将蜡烛B移到A像的位置,通过测量,发现蜡烛A与它在玻璃板中像的距离变化了6cm。
(17)同组的小丽用棋子代替蜡烛进行实验,如图丁所示,但怎么也看不清楚棋子的像,解决这个问题的办法:用手电筒照亮棋子。
(18)玻璃板有一定厚度,棋子B反射的光通过玻璃板时发生折射而进入人眼,人眼看到的棋子B是由于光的折射形成的虚像,这个虚像比棋子B更靠近玻璃板一些,当我们认为棋子B与棋子A的像重合时,而实际的棋子B在棋子A的像的后方,所以导致每次测得的像距都比物距略大一些,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
(19)根据平面镜成像规律,像和物关于镜面对称;图戊中1图成像在水平面上且不倾斜,2图在玻璃板中像的位置偏高且倾斜,3图成像位置偏低且倾斜,故2图是产生该现象的原因。
(20)根据平面镜成像规律,物距和像距相等,小飞将蜡烛沿平行于玻璃板横向移动一段距离,物距不变,则像距不变,即烛焰的像离玻璃板的距离不变。
2. 在探究“平面镜成像特点”的活动过程:
甲 乙 丙
(1)如图甲所示,实验时,将蜡烛A放在玻璃板前,把另一个相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧,边移动边观察,使它与A的像重合,观察时,眼睛应该在如图乙中_________处观察(选填“A”、“B”、“C”或“D”),为确定像的虚实,需在像的位置放一个光屏,并在如图中的_________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)处观察光屏上是否有像;实验中蜡烛B___________(需要/不需要)点燃。
(2)实验中所用玻璃板是特制的,其中一面镀了膜,为了保证实验效果,实验时应选玻璃板的边缘__________________(镀膜面/不镀膜面)与白纸上的横线重合,此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的____________(反射/折射)。
(3)如图乙所示,让玻璃板沿CD轴(如图乙玻璃板与桌面的接触部分)方向水平向右移动,结果他发现镜中的像相对于A____________(选填“向右”“向左”或“不”)移动;他又将玻璃板绕CD轴转向自己,发现镜中的像______________(选填“转向自己”“转离自己”或“不动”)。如果将玻璃板绕EF轴顺时针转动,可以观察到像______________(选填“顺时针转动”、“逆时针转动”或“不动”)。
(4)如图丙所示,镜前有一个发光物体S,现将平面镜绕M点从MN转到MN′位置,如图丙所示,物体S在平面镜中的像S′的轨迹为____________(填“直线”或“曲线”),S'离M点的距离____________。(填“越来越近”“越来越远”“保持不变”)
【答案】(1) A B 不需要(2) 镀膜面 反射(3) 不 转向自己 顺时针(4) 曲线 保持不变
【详解】(1)[1]实验时,将蜡烛A放在玻璃板前,把另一个相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧,边移动、边观察,使它与A的像重合,观察时,眼睛应该在如图乙中A处观察。
[2]为了确定平面镜成的像是虚像还是实像,需在蜡烛B位置放一个光屏,并在如图中的B处观察光屏上是否有像。
[3]一支蜡烛放在玻璃板前面并点燃,另一支放在玻璃板后面,不需要点燃,若点燃,则不易区分B和A的像。
(2)[1][2]平面镜成像原理是光的反射,一面镀膜的玻璃板反射能力比较强,成像比较清晰,便于测量物距和像距,因此用一面镀了膜的玻璃板做实验,实验时镀膜的一面应该朝向物体一侧放置,与白纸上的横线重合。
(3)[1]让玻璃板沿CD轴方向水平向右移动,A和平面镜之间的距离不变,根据物与像关于镜面对称,物像到平面镜的距离相等,A的像和平面镜之间的距离也不变,所以他发现镜中的像相对于A不移动。
[2]他又将玻璃板绕CD轴转向自己,由于像与物关于镜面是对称的,当镜子绕CD轴向人转动时,物体的位置不变,物体的像会偏向上方,所以像转向自己。
[3]他又将玻璃板绕EF轴顺时针转动,平面镜所成的像与物体关于镜面对称,所以可以观察到A的像也顺时针转动。
(4)[1][2]根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在3个位置时的像,然后进行分析:
由图可知,像点S′绕M以S′M的长度为半径转动,所以它的像的轨迹应该是圆弧,即为曲线,由图可知,SM不变,故S′离轴M的距离始终不变。
【拓展实验】
1. 做“探究平面镜成像特点”的实验时,超超在竖立的玻璃板前一段距离处放一支点燃的蜡烛A,可以透过玻璃板观察蜡烛的像,他再取一段与蜡烛A等长但未点燃的蜡烛B放在玻璃板后,发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合,如图甲所示。
(1)若在甲图中水平向右移动玻璃板,A蜡烛的像_________(选填“会”或“不会”)跟着向右移动;
(2)实验中多次测量物距和像距的目的是________;
A.减小测量误差,使结果更准确 B.得出普遍结论
(3)若将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°,则在此过程中,蜡烛A的烛焰(忽略烛焰的大小)与烛焰的像之间的距离变化情况是_________(选填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”或“先变小后变大”),且烛焰的像的运动轨迹为__________________(选填“直线”或“圆弧”);
(4)雯雯同学在做实验时,找不到玻璃板,只有一小块长方形平面镜。为了找到像的大致位置,她将平面镜垂直纸面靠右放置,且让镜面垂直于已经画好的直线MN,将蜡烛放在MN所在的直线上,俯视图如图乙所示。接着,只要让眼睛从_________(选填“A”、“B”或“C”)区域进行观察便可确定蜡烛A像的大致位置。
(5)小华看到自己的手表与同桌的手表相同,于是突发奇想将两块手表替代蜡烛A、B,正立于玻璃板两侧(如图丙所示),此时A手表指针指在9点整,那么B手表的指针应调至________点才能与A手表指针的像完全重合。
(6)实验中将透明玻璃板与水平桌面垂直方向成45°角放置,然后将蜡烛沿水平桌面向玻璃板方向移动一段距离L,如图丁所示.则烛焰所成的像将沿着________(选填“水平”或“竖直”)方向移动。
【答案】 不会 B 先变大后变小 圆弧 B
【详解】(1)[1]根据平面镜成像特点可知,像距等于物距,且像与物关于平面镜对称,所以若在甲图中水平向右移动玻璃板,A蜡烛的像不会跟着向右移动。
(2)[2]本实验研究的是平面镜的成像特点,所以实验中多次测量物距和像距的目的是减小实验的偶然性,得出普遍结论。
(3)[3][4]将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°,在过程中,像与物始终关于平面镜对称,当玻璃镜倾斜45°时,蜡烛A的烛焰与烛焰的像之间的距离最大,所以在此过程中,蜡烛A的烛焰与烛焰的像之间的距离变化情况是先变大后变小,由于玻璃板绕底边旋转,所以烛焰的像的运动轨迹为圆弧。
(4)[5]平面镜的成像原理是光的反射,蜡烛A的像本是蜡烛A射出的光经平面镜反射进入人眼,但人会感觉到光是从A的像点发出射入人眼,根据像点、入射点、人眼在同一直线上,所以从B区域进行观察,直到人眼通过平面镜看到A的像和蜡烛B完全重合,说明蜡烛B所在的位置就是蜡烛A像的位置。
(5)[6]平面镜所成的像与物关于镜面对称,左右相反。所以与9点表针对称的位置是3点。
(6)[7]当蜡烛沿水平方向向镜面移动时,因为镜面与水平面的夹角是45°,根据平面镜所成像与物的连线被镜面垂直且平分,因此所成像会沿竖直方向向下移动。
2. 如图所示,小明站在地铁站台,透过玻璃板制成的屏蔽门,可以看到车道另一侧竖直墙壁上的广告牌,及自己在玻璃屏蔽门后面的虚像。小明根据平面镜成像的特点,设计了在站台上粗略测量玻璃屏蔽门到车道另一侧广告牌之间距离d的实验。请你帮他完成相关实验步骤。
(1)小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到________________________________;
(2)标记出________________的位置;
(3)利用仪器________,测出________________________的距离,这个距离就是玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d;
(4)步骤(3)中量得的距离就是玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d,物理依据是____________________。
【答案】 自己的像落在广告牌上时 小明所在 米尺 小明到玻璃屏蔽门之间 物像到平面镜的距离相等
【详解】本测量方法的思路是:小明虚像与广告牌位置重合——二者到屏蔽门的距离相等——小明像到屏蔽门的距离等于小明到屏蔽门的距离——测量小明到屏蔽门的距离。
(1)[1]小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到小明在玻璃屏蔽门后所成的像与广告牌在同一竖直平面上,广告牌在小明像的位置。
(2)[2]记录小明所在的位置。
(3)[3][4]实验时要用米尺测量小明到玻璃屏蔽门之间的距离。
(4)[5]测量小明到平面镜的距离,间接知道广告牌和玻璃屏蔽门之间的距离,根据是物像到平面镜的距离相等。
3. 为了探究平面镜成像特点,同学用一块有一定厚度的透明玻璃板进行实验,其前后两个表面P和Q都可以作为平面镜,如图甲所示,将其竖直架在水平桌面上,取两支完全相同的蜡烛A和蜡烛B,分别竖直置于玻璃板两侧,进行实验。
(1)同学透过玻璃板看到了蜡烛A的2个清晰的像,她用蜡烛B找到了这两个像,分别位于图中的A和A"处,其中A'处的像是蜡烛A通过玻璃板________(选填“P”或“Q”)平面镜成像得到的;
(2)小莉同学发现使用透明玻璃板进行实验,总会因为其厚度的关系对成像效果有所影响,于是她找到一块表面光滑平整的不锈钢板,镂空出一些条状缝隙,如图乙所示,作为该实验中的平面镜使用,对于这块镂空的“平面镜”在该实验中的优点,分析不合理的是________;
A.镂空“平面镜”既能够看到像,又能够看到平面镜后面的景象
B.镂空“平面镜”在较亮的环境中成像效果较好,能清楚地观察像
C.镂空“平面镜”只有与成像物体同侧的表面才能成像,可以避免重影
D.镂空“平面镜”可以透光,用光屏在另一侧可以承接成像物体的实像
(3)小刘提出还可以将成像物体换成F形物体或光源,改进上述小莉同学的“探究平面镜成像特点”实验,请你也为该实验提出一条改进建议:________________________________________。
【答案】 P BD 见解析
【详解】(1)由图甲知,像A′离玻璃板的距离较近,A′′离玻璃板的距离较远,据平面镜成像中,像距等于像距,所以A′为P面所成的像,A′为Q面所成的像。
(2)A.不锈钢析镂空后,其光滑的表面相当于平面镜,能成像,从镂空处又能观察到镜后情况,即成像情况,此选项合理,故A不符合题意;
B.在较亮的环境中,物体有更多的光线射向“平面镜”,但环境光线对成像效果影响较大,成像效果不好,此分析不合理,故B符合题意;
C.不锈钢板不是透明的,只有前表面才能反射光成像,只能成一个像,避免重影,此分析合理,故C不符合题意;
D.平面镜成的是虚像,不能在光屏上承接,此分析不合理,故D符合题意。
故选BD。
(3)在水平桌面上铺上带方格的白纸,方便比较像距与物距的大小关系。
4. 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,如图甲所示。
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的距离,如图乙所示。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,错误的将蜡烛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___________
(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】 较远 B折射的虚像与A反射的虚像重合
【详解】(1)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,由图可知,像距都比物距大一些,根据平面镜成像时物与像到平面镜的距离相等可知,错误的将蜡烛B与距离玻璃板较远的像重合,从而造成了“不对称”的结果。
(3)光从空气斜射入玻璃中,折射角小于入射角,光从玻璃斜射入空气中,折射角大于入射角.最终折射光线与原入射光线平行,做第二次折射光线的反向延长线交于垂直光线的交点,此点就是人眼看到像的位置,如图:
(4)综合上面的现象及分析过程,在实验中确定的蜡烛A的像是由于光的反射形成的,而蜡烛B的像是由于光穿过玻璃板发生折射形成的,所以实际是B折射的虚像与A反射的虚像重合,造成确定像的位置时出现偏差。
5. 在做了“探究平面镜成像的特点”的实验后,小明想探究潜望镜成像的特点,于是准备了字样相同的两块镀膜玻璃板(含支架)、一个“F”字样的LED光源、另一个与光源一样大的“F”字样的光屏和一些硬纸板等器材。他在水平桌面上组装的装置如图所示,并标注了两玻璃板的位置和光线。
【设计并进行实验】
(1)选用“F”作为光源,而不用蜡烛,目的是_________________________________;
(2)从设计图中可以发现,眼睛观察的玻璃板后面没有被纸板挡住,其目的是 ;
(3)将光屏竖立在眼睛直视的玻璃板后面并移动,人眼透过玻璃板观察,直到看上去光屏上的“F”跟眼睛看到的像______________________,并在水平桌面上记录两个“F”的位置;
(4)移动光源至线上的不同位置,重做上述(3)步骤;
【交流评估】
(1)小华认为实验应该在___________的环境下进行;
(2)小华认为实验中还存在问题,不能完全得出普遍规律,改进的方案是___________;
【拓展】某同学在使用自己制作的潜望镜时发现在观察口处看不到景物。
(1)请你猜想在观察口处看不到景物的原因是___________;
(2)写出检验你的猜想是否正确的方法:____________________________________________。
【答案】 选用“F”作为光源比用蜡烛作为光源更加稳定 比较像与物的大小关系 完全重合 较暗 见解析 镀膜玻璃板所放的位置不对 调整两镀膜玻璃板的位置,使其与水平方向成45°,再次观察是否有景物
【设计并进行实验】(1)[1]蜡烛燃烧会逐渐变短,影响实验的探究,而选用“F”作为光源比用蜡烛作为光源更加稳定。
(2)[2]若眼睛观察的玻璃板后面被纸板挡住,那么无法观察到另一个与光源等大的“F”字样与看到的像的大小关系,因此其目的是,比较像与物的大小关系。
(3)[3]为了探究物到平面镜的距离与像到平面镜的距离关系时,应将光屏竖立在眼睛直视的玻璃板后面并移动,人眼透过玻璃板观察,直到看上去光屏上的“F”跟眼睛看到的像完全重合,并在水平桌面上记录两个“F”的位置。
【交流评估】(1)[4]为了更清晰地看到所成的像,实验应该在较暗的环境下进行。
(2)[5]小明的实验无法直观判断物距与像距的关系,不能完全得出普遍规律,改进的方案是:标注“F”字样的LED光源的位置以及“F”字样的光屏的位置,测出物距与像距,并比较大小关系。
【拓展】(1)[6]由于玻璃板所放的位置对实验有一定的影响,因此在观察口处看不到景物的原因可能是镀膜玻璃板所放的位置不对。
(2)[7]为了检验猜想是否正确,应调整两镀膜玻璃板的位置,使其与水平方向成45°,再次观察是否有景物。
6. 如图所示,在探究“平面镜成像的特点”实验中,桌面上已给出的器材有:带支架的玻璃板、铅笔各一个、完全相同的蜡烛两个、白纸一张、火柴一盒。
(1)如图乙所示,将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上,让蜡烛A沿着桌面向右做直线运动,则蜡烛A在玻璃板后的像_________运动(选填“水平向右”、“水平向左”、“竖直向上”或“竖直向下”);
(2)为确定像的虚实,需在蜡烛B位置放一个光屏,并在图丙中的___________处观察光屏上是否有像(选填“①”、“②”、“③”或“④”);
(3)另一位同学直接用平面镜来确定像的位置,如图丁所示,平面镜竖直放置在铺有白纸的水平桌面上,保持电池①的位置不变,移动其它电池,使电池③遮挡住电池①的像和电池②,电池⑤遮挡住电池①的像和电池④,在白纸上记录下电池的位置如图戊所示,请在图戊中作出电池①像的位置并用“·”表示(保留作图痕迹)___________;
(4)该小组的同学在课后的实践活动中,又进行了以下的探究:如图己所示,小明在黑暗的房间中,把一块小平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,从侧面看是___________(选填“白纸”或“平面镜”)亮,这是因为光照在它上面发生了___________(选填“镜面反射”或“漫反射”)的缘故。
(5)图中a、b是家里开着灯、隔着玻璃窗拍摄屋外景物的情形,其中一幅是手机离玻璃窗有一定距离拍摄的___________,另一幅是将手机紧贴在玻璃窗上拍摄的。图a中没有出现屋内吊灯的像,是由于__________________________________________________________________。
【答案】 竖直向下 ③ 见解析 白纸 漫反射 b 手机挡住了灯光,不能发生平面镜成像
【详解】(1) [1]因为像与物关于镜面对称,因此如乙图所示,当蜡烛A沿着桌面向右做直线运动时,蜡烛A在平面镜中的像做竖直向下运动。
(2)[2]实像能在光屏上呈现,虚像不能在光屏上呈现,所以为确定像的虚实,需在蜡烛B位置放一个光屏,并越过平面镜看光屏能不能承接到像,因此在③观察。
(3)[3]保持电池①的位置不变,移动其它电池,电池⑤遮挡住电池①的像和电池④,根据光的直线传播作图的:
(4)[4][5]在黑暗的房间中,在桌面上铺上一张白纸,让手电筒的光正对着平面镜照射平面镜发生镜面反射,反射的光竖直向上,而白纸发生漫反射,向各个方向都有反射光,故从侧面看是白纸亮。
(5)[6][7]由题可知,图b中的“灯”并非建筑物上的,而是屋内拍摄者身后的吊灯,这是屋内吊灯发出的光经玻璃窗反射后进入相机后成的像,相当于用相机对着平面镜拍摄平面镜中的虚像,所以手机离玻璃窗一定距离拍摄的是b图。则a图是手机紧贴着窗玻璃拍摄,这时只有远处物体透过玻璃窗射来的光线进入手机镜头,而屋内吊灯发出的光被手机挡住,不能发生平面镜成像。
所以s1=2s,无论A点在两个平面镜的哪个位置,A1、A2两个像点之间的距离都是相等的。
7. 小华偶然间垂直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)他想光斜射时才发生偏折,才会出现“池底变浅”的现象,那么光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究中做______________________(选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。
(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时______________________的位置。
②随后,他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离___________影响成像位置(选填“会”或“不会”)。
(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录数据如下图所示:
①分析图的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是___________cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会___________观察者(选填“靠近”或“远离”)。
(4)从图的实验数据还可以得出:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越___________。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置___________(选填“浅”或“深”)。
【答案】 提出问题 像 不会 2.13 靠近 大 浅
【详解】(1)[1]光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?这是在提出问题,所以该过程在科学探究中属于提出问题。
(2)①[2]当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样用小卡片的位置代替了像的位置,所以找到了放置一块玻璃砖时像的位置。
②[3]移动玻璃砖,像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离不会影响成像位置。
(3)①[4]由图中的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是2.13cm。
②由三次实验数据可知,光在垂直入射时,像距越来越大,与观察者的距离变小,说明像的位置会靠近观察者。
(4)从图示的实验数据还可以得出:随着玻璃砖厚度的增加,像距增加的更多,说明玻璃的厚度越厚,像与物体之间的距离越大。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看,由于光不会发生折射,所以看到的池底比它的实际位置浅。
8. 在探究“平面镜成像特点”的活动过程:
(1)如图,平面镜竖直放置,S为镜前的一个发光点,现将平面镜从MN位置顺时针转到MN',物体S在平面镜中的像S' 的移动轨迹为___________(直线/曲线),S'离M的距离___________(越来越近/越来越远/保持不变)。
(2)如图所示,两个平面镜和平行竖直放置,两镜相距s,物体A在两镜之间,A在中的一个像是A1,A2在中的一个像是A2,已知A1、A2相距,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像A1、A2的距离的变化情况是___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)实验中,看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较___________(填“亮”或“暗”).远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板___________(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上).
A.一次反射、一次折射形成的
B.两次反射、一次折射形成的
C.一次反射、两次折射形成的
D.两次反射、两次折射形成的
(4)小明坐家中汽车时发现前挡风玻璃正前方投射了重要行车的数据,他认为与他学习的平面镜成像的特点的实验有关联,于是上网查阅得到了如下资料,根据资料回答问题:如图甲是汽车抬头显示系统(HcadUpDisplay),简称HUD。HUD是利用平面镜成像原理工作的,如图乙所示,将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方,驾驶员透过前挡风玻璃观察前方路况的同时,不必低头能够轻易的将车外的景象与车辆信息通过挡风玻璃所成的像融合在一起,从而避免分散注意力,确保驾驶舒适安全。
a.已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,则挡风玻璃与水平面的夹角为___________度,驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低,不便于观察,这时需要将显示器沿水平方向___________(选填“远离”或“靠近”)挡风玻璃;
b.HUD有一个技术难题,即挡风玻璃所成的像易产生重影(如图丙所示),影响使用效果,重影产生的原因是挡风玻璃有___________(选填“厚度”或“透明度”);为减弱重影影响,厂方对前挡风玻璃进行了改造,应选用如图丁中___________所示的玻璃。
【答案】(1) 曲线 保持不变 (2)不变 (3) 暗 C (4) 45 远离 厚度 B
【详解】(1)[1]根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在3各位置时的像,如图所示:
由图可知,像点的轨迹应是圆弧,即为曲线。
[2]根据平面镜成像特点,像与物的连线被平面镜垂直平分可知,S'离M的距离与S离M的距离相等,而S离M的距离不变,所以S'离M的距离保持不变。
(2)根据平面镜成像中,物像到平面镜的距离相等, 所以
A1O1=AO1
A2O2=AO2
所以
A1A=2AO1
A2A=2AO2
所以
s1=A1A2=2AO1+2AO2=2(AO1+AO2)=2s
所以s1=2s,无论A在两个平面镜的哪个位置,两个像点之间的距离都是相等的。
(3)实验中,看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较暗,这是因为入射光线在玻璃板第一个面发生反射和折射时,光线强度就已减弱,折射光线又作为入射光线在第二个面发生反射和折射时,光线强度又减弱了,此时第二个反射光线在第一个面又作为入射光线发生反射和折射,这个折射光线所成的虚像距离观察者较远,同时光线强度比较弱,所以像较暗;由上述可知,远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板一次折射、然后一次反射,最后一次折射形成的,所以说远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板一次反射、两次折射形成的,故选C.
(4)[1]显示器水平放置,通过挡风玻璃成像垂直于水平面,根据在平面镜成像中,像和物关于镜面对称,则玻璃与水平面的夹角为45度。
[2]成像过低时,像到挡风玻璃的距离过小,而像与物到镜面的距离相等,此时显示器到玻璃的距离也过小,所以需要将显示器沿水平方向远离挡风玻璃。
[3]挡风玻璃成像产生重影,是玻璃有一定的厚度,显示器通过玻璃的两个面都成像。
[4]图A两条反射光线平行,反射光线的反向延长线没有交点,成的像不会重合,故A不符合题意;图B两条反射光线不平行,反射光线的反向延长线相交于一点,成的像重合,故B符合题意,可避免重影;C.图C两条反射光线不平行,反射光线的反向延长线不能交于一点,成的像不重合,故C不符合题意。故选B所示玻璃。
故选B。
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实验二 平面镜成像
【必备知识】
实验器材:一块薄玻璃板、刻度尺、两支完全相同的蜡烛、光屏等。
命题方向探究
1. 平面镜成像原理:光的反射。
2. 研究方法:等效替代。用一只未点燃的蜡烛B替代蜡烛A的像,便于比较像与物的大小关系。
3. 实验环境选取:较暗的环境。
4. 实验中各器材的目的或作用
(1)用玻璃板代替平面镜的原因:利用玻璃板透明性,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(深色)玻璃:透过光较少,反射光较多,成像更清楚。
(4)选用两支完全相同的蜡烛的原因: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。
5. 玻璃板的放置要求及原因:与水平桌面垂直放置,确保物和像能够重合。否则无法确定像的位置。
6. 探究像与物的大小关系时的操作:将另一支完全相同、未点燃的蜡烛放到玻璃板后像的位置。点燃的蜡烛逐渐远离玻璃,像的大小不变。
7. 光屏上承接不到蜡烛像的原因:平面镜成的是虚像。
8. (
玻璃
蜡烛
像
物距
像距
)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。
9. 蜡烛和像到玻璃板的距离不相等的原因:
(1)玻璃板后的蜡烛与像没有完全重合。
(2)玻璃板有厚度,测量距离时存在误差。(物距、像距是物、像到玻璃板前面的距离,如图)
10. 经过多次实验(目的寻找普遍规律),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)分别测量物点和对应的像点到平面镜的距离;
(3)将纸沿镜面所在的位置对折,判断像与蜡烛两点是否重合。
11. 实验结论:像的大小和物体大小相等;像和物体到平面镜的距离相等;像和物体的连线与镜面垂直;平面镜成的像是虚像。(简记为:正立、等大、等距、对称、虚像)
12. 实验拓展
(1) 用两枚棋子做实验,把作为物的棋子放在玻璃光线较强的一侧;若成像还不清楚,可以用手电筒照射玻璃前面(作为物)的棋子;
(2) 玻璃前倾,成像位置变高;玻璃后斜,成像偏下。玻璃左右移动,像的位置不变。
【综合例题】
1. 图甲是某实验小组的同学做“探究平面镜成像规律”实验时的情景,请回答下列问题:
(1)实验中选用玻璃板代替平面镜,原因是玻璃板透光,便于________________。
(2)实验中应选择________________(填“较厚”或“较薄”)的玻璃板,若选择另一种玻璃板会产生什么现象?________________。
(3)该实验小组的同学最好选用________(填“无色”或“茶色”)玻璃板。
(4)实验中选取A、B两支完全相同的蜡烛的目的是________,这里用到的是________(填实验方法),实验中还会用到刻度尺,它的作用________________________。
(5)实验过程中为了便于观察,最好在________(填“较明亮”或“较黑暗”)的环境中进行。
(6)实验时,若实验小组的同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合,原因可能是________。
(7)如图甲,实验小组的小明把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,此时他应该从______________(填“玻璃板前”或“玻璃板后”)观察蜡烛A的像,这个像是由光的______________形成的。
(8)如图甲,小明将另一支与蜡烛A完全相同但__________(填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B放到玻璃板后像的位置,它与像完全重合,说明像与蜡烛A的大小______________(填“相等”或“不相等”)。
(9)将光屏放在蜡烛B的位置上,发现光屏上____________(填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,这说明平面镜成像时成的是______________________(填“虚”或“实”)像。
【能力设问】
(10)小明在只做了一次实验后就得出了实验结论,这种做法正确吗?为什么?____________________。
(11)为了研究像和物到镜面距离的关系,应多次______________________,重复实验。
(12)若小明将桌面上的白纸换成方格纸进行实验,则这种做法的优点是____________________________。
(13)进行三次实验后,记录的物体和像的位置如图乙所示,为了得到实验结论,接下来应如何操作?__________________________________________。
(14)分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点:像和物到平面镜的距离__________________,像和物的连线与平面镜____________。
(15)将白纸沿对折后发现物体的位置和它的像的位置重合,所以平面镜成像的特点又可表述为:平面镜成的像与物体关于镜面________________。
(16)如图甲,将蜡烛A逐渐远离玻璃板时,蜡烛B应________(填“靠近”或“远离”)玻璃板,才能与蜡烛的像完全重合,此时所成像的大小________(填“变大”“变小”或“不变”);若将蜡烛向远离玻璃板的方向移动了,蜡烛与它的像之间的距离变化了__________。
(17)同组的小丽用棋子代替蜡烛进行实验,如图丁所示,但怎么也看不清楚棋子的像,请你提出一个解决这个问题的办法:__________________________。
【拓展设问】
(18)小丽在白纸上沿棋A和B的边缘画圆,测出物到玻璃板的距离和像到玻璃板的距离的值如下表:
小丽发现三次实验的像距都比物距略大一些,原因是_______________。
实验序号
A.刻度尺测量像距时存在误差
B.玻璃板有一定厚度
C.物和像的标记点不对应
D.玻璃板没有竖直放置
(19)同组的小飞实验时发现蜡烛在玻璃板中像的位置偏高且倾斜,则你认为图戊中的________图是产生该现象的原因。
(20)小飞将蜡烛沿平行于玻璃板横向移动一段距离,则烛焰的像离玻璃板的距离________________。
2. 在探究“平面镜成像特点”的活动过程:
甲 乙 丙
(1)如图甲所示,实验时,将蜡烛A放在玻璃板前,把另一个相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧,边移动边观察,使它与A的像重合,观察时,眼睛应该在如图乙中_________处观察(选填“A”、“B”、“C”或“D”),为确定像的虚实,需在像的位置放一个光屏,并在如图中的_________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)处观察光屏上是否有像;实验中蜡烛B___________(需要/不需要)点燃。
(2)实验中所用玻璃板是特制的,其中一面镀了膜,为了保证实验效果,实验时应选玻璃板的边缘__________________(镀膜面/不镀膜面)与白纸上的横线重合,此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的____________(反射/折射)。
(3)如图乙所示,让玻璃板沿CD轴(如图乙玻璃板与桌面的接触部分)方向水平向右移动,结果他发现镜中的像相对于A____________(选填“向右”“向左”或“不”)移动;他又将玻璃板绕CD轴转向自己,发现镜中的像______________(选填“转向自己”“转离自己”或“不动”)。如果将玻璃板绕EF轴顺时针转动,可以观察到像______________(选填“顺时针转动”、“逆时针转动”或“不动”)。
(4)如图丙所示,镜前有一个发光物体S,现将平面镜绕M点从MN转到MN′位置,如图丙所示,物体S在平面镜中的像S′的轨迹为____________(填“直线”或“曲线”),S'离M点的距离____________。(填“越来越近”“越来越远”“保持不变”)
【拓展实验】
1. 做“探究平面镜成像特点”的实验时,超超在竖立的玻璃板前一段距离处放一支点燃的蜡烛A,可以透过玻璃板观察蜡烛的像,他再取一段与蜡烛A等长但未点燃的蜡烛B放在玻璃板后,发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合,如图甲所示。
(1)若在甲图中水平向右移动玻璃板,A蜡烛的像_________(选填“会”或“不会”)跟着向右移动;
(2)实验中多次测量物距和像距的目的是________;
A.减小测量误差,使结果更准确 B.得出普遍结论
(3)若将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°,则在此过程中,蜡烛A的烛焰(忽略烛焰的大小)与烛焰的像之间的距离变化情况是_________(选填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”或“先变小后变大”),且烛焰的像的运动轨迹为__________________(选填“直线”或“圆弧”);
(4)雯雯同学在做实验时,找不到玻璃板,只有一小块长方形平面镜。为了找到像的大致位置,她将平面镜垂直纸面靠右放置,且让镜面垂直于已经画好的直线MN,将蜡烛放在MN所在的直线上,俯视图如图乙所示。接着,只要让眼睛从_________(选填“A”、“B”或“C”)区域进行观察便可确定蜡烛A像的大致位置。
(5)小华看到自己的手表与同桌的手表相同,于是突发奇想将两块手表替代蜡烛A、B,正立于玻璃板两侧(如图丙所示),此时A手表指针指在9点整,那么B手表的指针应调至________点才能与A手表指针的像完全重合。
(6)实验中将透明玻璃板与水平桌面垂直方向成45°角放置,然后将蜡烛沿水平桌面向玻璃板方向移动一段距离L,如图丁所示.则烛焰所成的像将沿着________(选填“水平”或“竖直”)方向移动。
2. 如图所示,小明站在地铁站台,透过玻璃板制成的屏蔽门,可以看到车道另一侧竖直墙壁上的广告牌,及自己在玻璃屏蔽门后面的虚像。小明根据平面镜成像的特点,设计了在站台上粗略测量玻璃屏蔽门到车道另一侧广告牌之间距离d的实验。请你帮他完成相关实验步骤。
(1)小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到________________________________;
(2)标记出________________的位置;
(3)利用仪器________,测出________________________的距离,这个距离就是玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d;
(4)步骤(3)中量得的距离就是玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d,物理依据是____________________。
3. 为了探究平面镜成像特点,同学用一块有一定厚度的透明玻璃板进行实验,其前后两个表面P和Q都可以作为平面镜,如图甲所示,将其竖直架在水平桌面上,取两支完全相同的蜡烛A和蜡烛B,分别竖直置于玻璃板两侧,进行实验。
(1)同学透过玻璃板看到了蜡烛A的2个清晰的像,她用蜡烛B找到了这两个像,分别位于图中的A和A"处,其中A'处的像是蜡烛A通过玻璃板________(选填“P”或“Q”)平面镜成像得到的;
(2)小莉同学发现使用透明玻璃板进行实验,总会因为其厚度的关系对成像效果有所影响,于是她找到一块表面光滑平整的不锈钢板,镂空出一些条状缝隙,如图乙所示,作为该实验中的平面镜使用,对于这块镂空的“平面镜”在该实验中的优点,分析不合理的是________;
A.镂空“平面镜”既能够看到像,又能够看到平面镜后面的景象
B.镂空“平面镜”在较亮的环境中成像效果较好,能清楚地观察像
C.镂空“平面镜”只有与成像物体同侧的表面才能成像,可以避免重影
D.镂空“平面镜”可以透光,用光屏在另一侧可以承接成像物体的实像
(3)小刘提出还可以将成像物体换成F形物体或光源,改进上述小莉同学的“探究平面镜成像特点”实验,请你也为该实验提出一条改进建议:________________________________________。
4. 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,如图甲所示。
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的距离,如图乙所示。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,错误的将蜡烛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___________
(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。
5. 在做了“探究平面镜成像的特点”的实验后,小明想探究潜望镜成像的特点,于是准备了字样相同的两块镀膜玻璃板(含支架)、一个“F”字样的LED光源、另一个与光源一样大的“F”字样的光屏和一些硬纸板等器材。他在水平桌面上组装的装置如图所示,并标注了两玻璃板的位置和光线。
【设计并进行实验】
(1)选用“F”作为光源,而不用蜡烛,目的是_________________________________;
(2)从设计图中可以发现,眼睛观察的玻璃板后面没有被纸板挡住,其目的是 ;
(3)将光屏竖立在眼睛直视的玻璃板后面并移动,人眼透过玻璃板观察,直到看上去光屏上的“F”跟眼睛看到的像______________________,并在水平桌面上记录两个“F”的位置;
(4)移动光源至线上的不同位置,重做上述(3)步骤;
【交流评估】
(1)小华认为实验应该在___________的环境下进行;
(2)小华认为实验中还存在问题,不能完全得出普遍规律,改进的方案是___________;
【拓展】某同学在使用自己制作的潜望镜时发现在观察口处看不到景物。
(1)请你猜想在观察口处看不到景物的原因是___________;
(2)写出检验你的猜想是否正确的方法:____________________________________________。
6. 如图所示,在探究“平面镜成像的特点”实验中,桌面上已给出的器材有:带支架的玻璃板、铅笔各一个、完全相同的蜡烛两个、白纸一张、火柴一盒。
(1)如图乙所示,将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上,让蜡烛A沿着桌面向右做直线运动,则蜡烛A在玻璃板后的像_________运动(选填“水平向右”、“水平向左”、“竖直向上”或“竖直向下”);
(2)为确定像的虚实,需在蜡烛B位置放一个光屏,并在图丙中的___________处观察光屏上是否有像(选填“①”、“②”、“③”或“④”);
(3)另一位同学直接用平面镜来确定像的位置,如图丁所示,平面镜竖直放置在铺有白纸的水平桌面上,保持电池①的位置不变,移动其它电池,使电池③遮挡住电池①的像和电池②,电池⑤遮挡住电池①的像和电池④,在白纸上记录下电池的位置如图戊所示,请在图戊中作出电池①像的位置并用“·”表示(保留作图痕迹)___________;
(4)该小组的同学在课后的实践活动中,又进行了以下的探究:如图己所示,小明在黑暗的房间中,把一块小平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,从侧面看是___________(选填“白纸”或“平面镜”)亮,这是因为光照在它上面发生了___________(选填“镜面反射”或“漫反射”)的缘故。
(5)图中a、b是家里开着灯、隔着玻璃窗拍摄屋外景物的情形,其中一幅是手机离玻璃窗有一定距离拍摄的___________,另一幅是将手机紧贴在玻璃窗上拍摄的。图a中没有出现屋内吊灯的像,是由于__________________________________________________________________。
7. 小华偶然间垂直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)他想光斜射时才发生偏折,才会出现“池底变浅”的现象,那么光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究中做______________________(选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。
(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时______________________的位置。
②随后,他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离___________影响成像位置(选填“会”或“不会”)。
(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录数据如下图所示:
①分析图的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是___________cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会___________观察者(选填“靠近”或“远离”)。
(4)从图的实验数据还可以得出:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越___________。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置___________(选填“浅”或“深”)。
8. 在探究“平面镜成像特点”的活动过程:
(1)如图,平面镜竖直放置,S为镜前的一个发光点,现将平面镜从MN位置顺时针转到MN',物体S在平面镜中的像S' 的移动轨迹为___________(直线/曲线),S'离M的距离___________(越来越近/越来越远/保持不变)。
(2)如图所示,两个平面镜和平行竖直放置,两镜相距s,物体A在两镜之间,A在中的一个像是A1,A2在中的一个像是A2,已知A1、A2相距,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像A1、A2的距离的变化情况是___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)实验中,看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较___________(填“亮”或“暗”).远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板___________(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上).
A.一次反射、一次折射形成的 B.两次反射、一次折射形成的
C.一次反射、两次折射形成的 D.两次反射、两次折射形成的
(4)小明坐家中汽车时发现前挡风玻璃正前方投射了重要行车的数据,他认为与他学习的平面镜成像的特点的实验有关联,于是上网查阅得到了如下资料,根据资料回答问题:如图甲是汽车抬头显示系统(HcadUpDisplay),简称HUD。HUD是利用平面镜成像原理工作的,如图乙所示,将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方,驾驶员透过前挡风玻璃观察前方路况的同时,不必低头能够轻易的将车外的景象与车辆信息通过挡风玻璃所成的像融合在一起,从而避免分散注意力,确保驾驶舒适安全。
a.已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,则挡风玻璃与水平面的夹角为___________度,驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低,不便于观察,这时需要将显示器沿水平方向___________(选填“远离”或“靠近”)挡风玻璃;
b.HUD有一个技术难题,即挡风玻璃所成的像易产生重影(如图丙所示),影响使用效果,重影产生的原因是挡风玻璃有___________(选填“厚度”或“透明度”);为减弱重影影响,厂方对前挡风玻璃进行了改造,应选用如图丁中___________所示的玻璃。
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