专题01 平面镜成像实验—备战2025年中考二轮复习 课本实验及拓展延伸（浙教版）

专题01 平面镜成像实验 一、核心物理原理：光的反射定律与虚像本质 1. 光的反射定律 入射光线、法线、反射光线位于同一平面，且入射角等于反射角（i=r）。平面镜成像的所有反射光线均遵循此定律，构成虚像的光路基础。 2. 虚像的形成机制 物体发出的光经镜面反射后，反射光线的反向延长线在镜后交汇形成虚像。虚像无法被光屏接收（无实际光能汇聚），但可通过人眼感知。 公式推导：设物距为u，像距为v，由对称性可得u=v，满足几何光学的基本关系。 二、成像特点的验证目标 1. 等大性：像与物体的大小相等（与物距无关），通过未点燃蜡烛与像完全重合的实验现象直观验证。 2. 对称性： 像与物体关于镜面成轴对称，体现为： ①等距性（物距=像距）②正立性（像的上下方向与物体一致）③左右颠倒性（如文本镜像反转）。 3. 虚像特性：光屏无法捕捉像的存在，需通过视场内观察或标记像的位置间接验证。 三、实验方法的关键设计 1. 玻璃板替代平面镜的双重意义 透光性：允许从玻璃板前方观察镜后虚像的位置（平面镜因镀银层不透光，无法直接标记像点）。 厚度影响：若玻璃板过厚，前后面反射可能形成重影，需选择薄玻璃板（建议2-3mm）以减少误差。 2. 等效替代法的应用 用未点燃的蜡烛B替代点燃的蜡烛A的像，通过移动B使其与A的像完全重合，直接确定像的位置和大小。 优势：避免直接测量虚像位置的困难，将虚像问题转化为实物比对问题。 四、实验结论与拓展验证 1. 基础结论：平面镜成虚像，像与物体等大、等距、对称。 2. 多次改变物距和角度进行实验，验证结论的普适性。 2. 进阶验证方法 坐标纸辅助法：在水平桌面上铺坐标纸，记录物体和像的坐标，验证对称性误差（允许±2mm误差）。 多角度观察：倾斜玻璃板观察像的移动轨迹，验证像的虚拟性（像始终与物体保持对称）。 一、基础概念辨析题 1. 题型特征 直接考查成像特点（等大、等距、虚像、对称性） 干扰项常混入凸透镜成像规律（如“像会缩小”）或生活错觉（如“镜子倾斜导致像变形”） 2. 解题关键 熟记口诀：“正虚等距对称像，左右颠倒非缩小” 区分“实际现象”与“成像本质”（如水面波动导致倒影破碎，不改变成像原理） 二、实验操作评价题 高频设问方向 实验步骤 核心考点 玻璃板替代平面镜 透光性需求与虚像定位逻辑 未点燃蜡烛B的作用 等效替代法的物理意义 玻璃板垂直校准 对称性破坏的误差分析 1．（2025·绍兴模拟）小敏在做探究“平面镜成像规律”的实验时，进行如下操作： （1）如图甲所示，将一张白纸平铺在水平桌面上，先将一块薄玻璃板竖立在纸上，用笔顺着玻璃板下沿画一条直线，目的是为了确定　 　的位置。 （2）如图乙所示，把蜡烛1点燃竖立在玻璃板前，再拿一支没有点燃的相同的蜡烛2，将蜡烛2竖立在玻璃板后并来回移动，直至蜡烛2与蜡烛1的像完全重合，得到像和物大小相等。以上运用了　 　的科学方法。 （3）如图丙所示，记录了三次物和像的位置，用直线连接A与B，C与D，E与F。分析图线后可得出像与物的连线与镜面垂直，还可得出的结论是　 　。 （4）小敏将蜡烛换成F发光体继续实验是为了直观的证明平面镜所成的像与物相对平面镜具有　 　。 【答案】（1）玻璃板(或平面镜)（2）等效替代(法)（3）像与物到平面镜的距离相等（4）对称性的发光 2．甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）实验甲中，使用玻璃板代替平面镜的好处是　 　，在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时，人眼的观察位置应该是　 　(填字母)。 A.从玻璃板后观察蜡烛B.在玻璃板前蜡烛A这一侧C. A与B 都需要 （2）实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置，在墙壁上得到清晰的　 　实像(填像的性质)。 （3）实验中，不改变蜡烛的位置，把甲中M玻璃板和乙中烧瓶分别都竖直向上移，则甲和乙所成的像的位置如何变化?答：　 　。 【答案】（1）便于确定像的位置；B（2）放大（3）甲成像位置不变，乙成像位置向上移 【解析】（1）玻璃板是半透明的，虽然成像没有平面镜清晰，但是透过它可以看到后面的蜡烛，变异确定像的位置。 蜡烛A发出的光在玻璃板上发生反射，反射光线在蜡烛A同一侧，因此人眼的观察位置在蜡烛A这一侧，故选B。 （2）烧瓶相当于凸透镜，此时像距大于物距，则墙壁上成倒立放大的实像； （3）把甲中的玻璃板向上移动，平面镜所在的平面的位置不变，根据“平面镜成像的对称性”可知，像的位置不变。 烧瓶向上移动，相当于凸透镜向上移动，则乙成像的位置向上移动。 3．（2022.宁波模拟）探究平面镜成像特点 （1）实验原理及器材 1）实验装置 2）实验原理：光的　 　。 3）等效替代法 ①探究像与物的大小关系时，用未点燃的蜡烛B代替　 　。 ②探究像距与物距的关系时，用未点燃的蜡烛B代替　 　。 4）实验主要器材及其作用 ①刻度尺的作用：测量像与物到平面镜的　 　。 ②选两根完全相同蜡烛的目的：a．确定像的　 　；b．比较　 　的大小关系。 ③用薄玻璃板代替平面镜的原因：　 　。 ④薄玻璃板的优点：　 　。 （2）实验设计与实施 1）实验步骤的补充、排序 ①探究像与物的大小关系：拿一支与点燃蜡烛完全相同的　 　（选填“点燃”或“未点燃”）蜡烛，在玻璃板的另一侧移动，直到像与物完全重合。 ②验证平面镜成虚像的操作：用光屏替换玻璃板后未点燃的蜡烛B，看在光屏上是否能承接到蜡烛A的像。 2）多次进行实验的目的：　 　。 （3）分析数据，得出结论 ①分析现象，得出结论：像的虚实、大小判断。 ②分析数据，得出结论：像距与物距的关系判断。 交流与反思 ①为了使实验现象更明显，实验应在较暗环境下进行。 ②玻璃板要与水平桌面　 　放置，确保像与物能够在水平桌面上完全重合。 ③观察像的大小时，应在点燃的蜡烛一侧透过玻璃板观察。 ④无论怎样移动蜡烛都无法使像与物完全重合的原因：玻璃板与桌面没有　 　放置。 ⑤看到两个像（重影）的原因：　 　。 ⑥测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因：a．玻璃板　 　；b．刻度尺读数有　 　。 ⑦蜡烛燃烧时间较长产生的现象：　 　。 【答案】（1）反射；A的像；A的像；距离；位置；像与物；玻璃板透光，既能成像，也便于确定像的位置；使像清晰（2）未点燃；寻找普遍规律，避免偶然性 （3）垂直；垂直；玻璃板太厚了；与桌面不垂直；误差；像也在变短 【解析】（1）探究平面镜成像的原理是光的反射； 用未点燃的蜡烛B代替A的像，也可以研究物距与像距的关系； 刻度尺主要是用来测量像与物到平面镜的距离； 用两根一样的蜡烛主要是比较物与像的大小是否相等； 用薄一些的玻璃板是为了防止重像，而且透光性良好，便于确定像的位置； （2）在实验的过程中，玻璃板前面的蜡烛要点燃，在玻璃板后面一样的蜡烛不要点燃； 多次实验的目的是寻找普遍规律，避免偶然性； （3）在探究平面镜成像的实验中，玻璃板要与桌面垂直放置，确保像与物能够在水平面上完全重合，如果没有重合，则是因为玻璃板没有与桌面垂直；玻璃板越薄越好，以防止重像，如果看到两个像，则是因为玻璃板太厚导致的； 测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因：玻璃板没有与桌面垂直或者刻度尺读数时有误差； 平面镜所成的像与物体大小相等，如果蜡烛燃烧时间较长，蜡烛变短，蜡烛的像也会变短。 4．（2024·杭州二模） 如图甲所示是小金同学探究“平面镜成像特点”的实验装置。 （1）A、B两根蜡烛的大小和形状相同，这样做的目的是　 　； （2）小金同学按照如图甲所示测出来蜡烛和像的位置以及它们到平面镜的距离后，让蜡烛以1cm/s的速度在桌面上沿着平面镜向右水平直线移动，像相对于蜡烛的速度是　 　cm/s； （3）实验中，若看到蜡烛A 通过玻璃板成两个像，如图乙所示，其中距离观察者较近的像A' 较 　 　(选填“亮”或“暗”) ； （4）丙图为猫咪照镜子的情境，若猫的头部位置保持不变，把镜子沿中间截成两半，将右边一半沿原来位置直线向右移一段距离，则左、右两半面镜子____。 A．各成半个像，合起来成一个完整的像； B．左半边镜子成完整像，右半边不成像； C．都成完整的像，但两个像在不同位置； D．都成完整的像，且两个像在同一位置。 【答案】（1）便于确定像的位置（2）0（3）亮（4）D 【解析】（1）A、B两根蜡烛的大小和形状应相同，便于确定像的位置； （2）玻璃板沿CD移动时，蜡烛A的物距不变，像距也不变，像和物体位置关于玻璃板对称，像还在原来位置，所以像相对于蜡烛A不动，像相对于蜡烛的速度是0cm/s； （3）光线射到玻璃上，要发生反射和折射，玻璃有两个表面，前表面直接反射，较亮，所以其中距离观察者较近的像较亮； （4）平面镜所成的像，像和物体形状、大小相同，与平面镜的大小无关，半个平面镜仍能成完整像；平面镜左右两部分都能成完整的像，像与小猫关于镜面对称，因为将右边一半沿原来位置直线向右移一段距离，所以两个像的位置是相同的，故选：D。 5．（2024·杭州模拟）小金在实验室利用蜡烛和茶色玻璃研究平面镜成像的规律。 （1）实验过程和结论： ①如图甲所示，点燃蜡烛竖立在玻璃板前，再拿外形相同但不点燃的蜡烛在玻璃板后移动，使蜡烛与的像完全重合，记下与的位置。移动点燃的蜡烛，重复实验。 ②用刻度尺测量像与物到玻璃板的距离，发现像与物到玻璃板的距离相等。 ③移去蜡烛B，在其位置竖立一光屏，在玻璃板后侧观察光屏上　 　（选填“能”或“不能”)承接蜡烛的像。 （2）在上述实验过程与结论中，能说明平面镜成像与物体等大的实验现象是：　 　。 （3）若把上述实验中的玻璃板换成焦距为的凸透镜，蜡烛和凸透镜的位置如图乙所示，此时移动光屏可承接倒立、　 　的实像。 【答案】（1）不能（2）从玻璃板前任一位置看上去都蜡烛B与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合 （3）放大 【解析】（1）①因平面镜成的是虚像，虚像不能用光屏承接，所以移去蜡烛B，在其原来的位置放一块光屏，在玻璃板后侧观察光屏上不能承接到蜡烛A的像； （2）在上述实验过程与结论中，能说明平面镜成像与物体等大的实验现象是：为探究平面镜所成的像与物的大小关系，将蜡烛A放在玻璃板前，再拿一只相同的蜡烛B放在玻璃板后移动，由于平面镜成的是虚像，所以在寻找蜡烛A的像的位置时，直到从玻璃板前任一位置看上去都蜡烛B与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合；这表明平面镜所成像的大小与物的大小相等； （3）蜡烛位于15cm刻度线处，物距u=30cm-15cm=15cm，凸透镜的焦距为10cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像。 6．（2024九下·钱塘模拟）在探究“平面镜成像规律”的实验中，实验装置如图甲所示。A、B是两支相同的蜡烛，C是薄玻璃板。 （1）做这个实验时，教室里的光线应该　 　（选填“明亮”或“较暗"）更好。 （2）若实验中把薄玻璃板向右平移一段距离A蜡烛的像　 　（选填“会”或“不会"）向右平移；若实验中B蜡烛在白纸上移动，始终不能与A蜡烛的像重合，则可能的原因是　 　。 （3）如图乙，在平面镜前有一个点光源S，它发出的某一条光线经平面镜反射后恰好通过P点，根据平面镜成像规律在答题纸上画出此过程的光路图。 【答案】（1）较暗（2）不会；玻璃板没有竖直放置（3） 【解析】 （1）因蜡烛是点燃的，所以适合在较黑暗的环境下才可看清蜡烛的像，能保证实验效果。 （2）在实验过程中，把玻璃板向右移动了一段距离，根据平面镜成像特点中的像距等于物距可知，A蜡烛和平面镜之间的距离不变，根据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，所以镜中的A蜡烛的像不移动；玻璃板竖直放在水平桌面上，像在水平桌面上，若玻璃板没有竖直放置时，像会偏上或偏下，所以如果无论怎样移动蜡烛都无法与像重合，则原因可能是玻璃板没有竖直放置； （3）作出发光点S关于平面镜的对称点，即为像点S'，连接S'P交平面镜于点O，则O入射点，沿OP画出反射光线，连接SO画出入射光线，如图所示： 7．在探究“平面镜成像的特点”实验中，装置如图1所示。 （1） 为了更好的完成实验，最好选用　 　（选填“无色”或“茶色”"）玻璃板，玻璃板应　 　放置在水平桌面上，可用　 　（填器材名称）来检验。 （2）将棋子A置于玻璃板前方，观察到A的两个像，在玻璃板后方放置棋子B，使之与棋子A较亮的像重合。在白纸上记下棋子A和B的位置，如图2所示，此时物到镜面的距离为　 　，像到镜面的距离为　 　（选填“AC”"AD"“BD”或“BC”）。可沿　 　方向（选填“MN”或“PQ”）移动棋子A多次实验，寻找普遍规律。 【答案】（1）茶色；垂直；刻度尺（2）AC；BC；PQ 【解析】（1）①为了更好的完成实验，最好选用茶色玻璃板，成像更清晰； ②玻璃板应垂直放置在水平桌面上，使像成在桌面上； ③实验中要比较像距和物距的大小，可用刻度尺来检验。 （2）根据图2可知，AC等于CB，根据“平面镜成像物像等距”可知，物体到镜面的距离为AC，像到镜面的距离为BC。 根据平面镜成像的对称性可知，只要在PQ这条直线上移动棋子A，从而改变物距和像距，那么可以得到普遍规律。 8．利用图甲装置探究平面镜成像特点在水平面上铺一张白纸，再将玻璃板竖直在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛B竖立再玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。 （1）图乙是小强某次测量蜡烛A到平面镜的距离L，为　 　cm；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”) （2）如果有5mm和2mm厚的两块玻璃板，应选择　 　mm厚的玻璃板做实验比较合适； （3）在实验过程中，小丽移动蜡烛B，使它与蜡烛A的像完全重合，确定了像的位置，为了研究平面镜所成的是实像还是虚像，小丽用光屏代替蜡烛B，她　 　 (选填“能”或“不能”)用光屏接收到蜡烛A的像： （4）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A的像大致位置在图甲中的 (①或②)处。 【答案】（1）3.50；不变（2）2（3）不能（4）② 【解析】（1） 由图乙知：刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm，即此刻度尺的分度值为1mm，物体左侧与0刻度线对齐，右侧与3.5cm对齐，估读为3.50cm，当物体靠近平面镜时，像的大小不变。 （2）为了避免重像，应该选择较薄的玻璃板，即选择2mm的玻璃板。 （3）平面镜所成的是虚像，不能用光屏承接，所以在光屏上不能看到像。 （4）物体与像关于平面镜对称，当玻璃板向左倾斜时，观察到蜡烛A的像大致位置在图甲中②的位置处。 9．（2022·萧山模拟）在探究“平面镜成像规律”的实验中，实验装置如图甲所示。A、B是两支相同的烛，C是厚玻璃板。 （1）在选材上，该实验存在的问题是　 　； （2）纠正选材问题后，若实验中把玻璃板向右平移一段距离，A蜡烛的像　 　（选填“会”或“不会”)向右平移：若实验中B蜡烛在白纸上移动，始终不能与A蜡烛的像重合，则可能的原因是　 　。 （3）如图乙。在平面镜前有一个点光源S，它发出的某一条光线经平面镜反射后恰好通过P点，根据平面镜成像规律在答题纸上画出此过程的光路图。 【答案】（1）应选薄玻璃板 （2）不会；玻璃板未与白纸垂直 （3）玻璃板未与白纸垂直 【解析】（1）厚玻璃板会前后来两面均成像，故应选薄玻璃板； （2）像物连线始终于镜面垂直，故其像不会向右平移；B蜡烛在白纸上移动，始终不能与A蜡烛的像重合，则可能的原因是玻璃板未与白纸垂直； （3） 10．（2023·南浔模拟）某科学兴趣小组用如图所示装置，探究像距与物距关系，实验步骤如下。 步骤Ⅰ ：在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置；步骤Ⅱ：将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置； 步骤Ⅲ：移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验； 步骤Ⅳ：用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，并记录。 （1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在　 　。 （2）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能是　 　。 （3）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A 的成像情况是____。 A．蜡烛成像仍在B处 B．蜡烛成像在B处右侧 C．蜡烛无法通过玻璃板成像 【答案】（1）用未点燃的蜡烛替代像（2）玻璃板与桌面不垂直（3）A 【解析】（1）本实验中用到的等效替代法具体体现在用未点燃的蜡烛替代像。 （2）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，我认为原因可能是：玻璃板与桌面不垂直。 （3）蜡烛A在平面镜中成的像与它关于平面镜对称，只要平面镜所在的那个平面的位置保持不变，那么像的位置就保持不变，故选A。 11．（2022·杭州模拟）小金在探究“平面镜成像特点“时，完成如图甲乙所示操作，回答问题： （1）等效替代法是指在研究中因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替 代的方法，本实验中用到等效替代方法的具体体现在　 　。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是　 　。 （3）该实验对玻璃板的操作非常重要，下列操作中对实验结论的得出无影响的是 。 A．玻璃板未与白纸板垂直（如图1） B．玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2） C．玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3） 【答案】（1）用未点燃的蜡烛代表点燃蜡烛的像 （2）A和A’、B和B’、C和C’到玻璃版所在位置的距离相等（3）B 【解析】（1）本实验中用到等效替代方法的具体体现在：用未点燃的蜡烛代表点燃蜡烛的像。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是：A和A’、B和B’、C和C’到玻璃版所在位置的距离相等。 （3）A.玻璃板未与白纸板垂直（如图1），会导致像成在桌面的上方或下方，导致蜡烛无法与其完全重合，无法得到像和物体的大小关系，故A不合题意； B.玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2），这对像的位置的确定没有任何影响，故B符合题意； C.玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3），这样就无法确定像和物体的连线与平面镜的位置关系，或者物距和像距的大小关系，故C不合题意。 故选B。 12．（2021·嘉兴）某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探充像距与物距关系时的实验步骤如下： ①在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置： ②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置： ③移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验： ④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，记录数据如表。 次数 物距/cm 像距/cm 1 5.0 5.0 2 8.0 8.0 3 12.0 12.0 （1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在　 　。 （2）分析表格中的数据，可得出的结论是　 　。 （3）实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗?并说出你的理由。　 　。 【答案】（1）用未点燃的蜡烛替代像（2）像距等于物距 （3）能，平面镜成像的原理是光的反射所成的虚像 【解析】（1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在：用未点燃的蜡烛替代像。 （2）分析表格中的数据，可得出的结论是像距等于物距。 （3）实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，我认为该同学还能观察到蜡烛的像，理由为：平面镜成像的原理是光的反射所成的虚像。 13．（2020·江干模拟）如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置图，选取完全相同的两支蜡烛，如图将一块玻璃板竖直立在白纸上，把一支点燃的蜡烛放位置A，另一支未燃的蜡烛与前面的蜡烛的像重合记下位置A’，移动点燃 的蜡烛到B、C位置，重做上面的实验，分别在纸上记录物与像的位置B、B’，C、C’如图所示，则： 物体的位置 物体到镜面的距离（cm） 像到平面镜的距离（cm） A 9.90 9.60 B 7.10 6.80 C 5.70 5.40 （1）选取完全相同的两支蜡烛进行实验的目的是　 　； （2）分别测量A、B、C和C"到玻璃板前面的距离，和像的位置C"到玻璃板后面的距离，记录如下表，比较数据发现像到镜面距离总是小于物到镜面的距离，造成数据偏差的原因是　 　； （3）实验中他用白纸做屏幕放在所看到的蜡烛的像的位置，然后在玻璃板后侧直接观察白纸，结果不能看到像，用光学原理解释成虚像的原因　 　。 【答案】（1）便于比较像和物的大小关系 （2）玻璃板不够薄，测量像到镜面的距离时没有加上玻璃板的厚度 （3）平面镜成像是利用光的反射原理成像的，这个像是反射光线的反向延长线会聚而成的，所以是虚像 【解析】（1）选取完全相同的两支蜡烛进行实验的目的是便于比较像和物的大小关系； （2）分别测量A、B、C和C"到玻璃板前面的距离，和像的位置C"到玻璃板后面的距离，记录如下表，比较数据发现像到镜面距离总是小于物到镜面的距离，造成数据偏差的原因是：玻璃板不够薄，测量像到镜面的距离时没有加上玻璃板的厚度； （3）实验中他用白纸做屏幕放在所看到的蜡烛的像的位置，然后在玻璃板后侧直接观察白纸，结果不能看到像，用光学原理解释成虚像的原因：平面镜成像是利用光的反射原理成像的，这个像是反射光线的反向延长线会聚而成的，所以是虚像。 14．（2019·杭州模拟）在学习了平面镜成像特点的实验后，小丽同学利用平面镜表演了一个“水火相融”的小魔术。小丽先用一块透明的薄玻璃板，将桌子分割成甲、乙两个区域后，用一块不透明的挡板将乙区域分割成两部分。小丽在甲区域内放置了一个盛满水的烧杯，且里面浸没着一支蜡烛A，并在乙区域挡板后的指定位置放置蜡烛B．准备就绪后，小丽请小金坐在乙区域一侧的某点P（如图丙所示），并迅速将乙区域已准备好的蜡烛B点燃，在小丽一只手麻利地在小金眼前绕过的同时，另一只手悄悄地将挡板拉开一个缝隙MN。当小金沿着小丽的手指望向蜡烛A时，奇迹出现了：蜡烛A竟然在水中燃烧了！①请根据光学知识判定：小丽是怎样选取和放置蜡烛的？ 【选取蜡烛】蜡烛A、B需满足完全相同的条件。 【确定位置】在蜡烛A的位置确定后，小丽不借助刻度尺如何快速确定蜡烛B的位置？ 　 　。 ②请你依据所学的光学知识解释，小丽悄悄地将挡板拉开的目的？　 　。 反思：用薄的、透明的玻璃板代替平面镜的原因是：　 　。 拓展：为了让坐在小金左后方的小亮也看到蜡烛在水中燃烧的现象，小丽把玻璃板沿图示方向移动了一段距离，在此过程中，在水中的蜡烛的像　 　 (填“会”或“不会”)移动。 【答案】点燃蜡烛B，改变蜡烛B位置，使蜡烛B的像与蜡烛A完全重合；让蜡烛B发出的光通过缝隙MN射到玻璃上，反射光线进入小成的眼睛，使小成看到与蜡烛A重合的B的像；薄：减小玻璃板厚度对成像的影响（避免重影等）；透明：方便确定像的位置；不会 【解析】 【确定位置】在蜡烛A的位置确定后，小丽 点燃蜡烛B，改变蜡烛B位置，使蜡烛B的像与蜡烛A完全重合 ，这样找到蜡烛B的位置； ②小亮要看到蜡烛B在平面镜中所成的像，B发出的光线经平面镜发生后要摄入小亮的眼睛，因此小丽要将挡板拉开； 反思：玻璃由两个面，光线会在这两个面上发生两次反射形成两个虚像，如果太厚就会造成重影，无法确定像的位置，因此玻璃要薄。只有玻璃是透明的，才能看到后面寻找像位置的那只蜡烛，因此实验必须使用薄的、透明的玻璃板； 拓展：平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，因此像的位置由物体的位置决定。为了让坐在小金左后方的小亮也看到蜡烛在水中燃烧的现象，小丽把玻璃板沿图示方向移动了一段距离，在此过程中，在水中的蜡烛的像不会移动。 15．（2020·绍兴）通过玻璃门（如图甲）可简单地验证平面镜成像的某些规律。 （1）先在房间A的地砖拼接处放一标记物，然后到房间B，若实验者及标记物的位置如图乙所示。为了让实验者所成的像落在标记物上，他应向　 　（填序号）方向移动． （2）为了让成像更清晰，房间B的亮度要比房间A　 　． （3）对本实验的相关评价，合理的有（　　） A．证明了平面镜所成的像是等大的虚像 B．利用地砖方便地确定像和物体的位置关系 C．巧妙利用生活中的物体进行实验，感受到科学就在我们身边 【答案】（1）③（2）亮（大）（3）B；C 【解析】（1）平面镜成的像是等距的，所以像到平面镜与物到平面镜的距离相等；而标记物距平面镜3格，物到平面镜也要3格；故答案为：③；（2）平面镜成像是光的反射现象，所以要让像更清晰，则发射的光线更多即可，所以物所在的房间要亮一些；故答案为：亮（大）；（3）A、该实验只能证明像与物是等距的；故A错误；B、地砖大小都是相同的，这样去确认像与物相当于坐标系的使用，更加方便准确；故B正确； C、该实验的完成就是家庭的房间，并是就地取材完成的；故C正确；故答案为：BC； 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 平面镜成像实验 一、核心物理原理：光的反射定律与虚像本质 1. 光的反射定律 入射光线、法线、反射光线位于同一平面，且入射角等于反射角（i=r）。平面镜成像的所有反射光线均遵循此定律，构成虚像的光路基础。 2. 虚像的形成机制 物体发出的光经镜面反射后，反射光线的反向延长线在镜后交汇形成虚像。虚像无法被光屏接收（无实际光能汇聚），但可通过人眼感知。 公式推导：设物距为u，像距为v，由对称性可得u=v，满足几何光学的基本关系。 二、成像特点的验证目标 1. 等大性：像与物体的大小相等（与物距无关），通过未点燃蜡烛与像完全重合的实验现象直观验证。 2. 对称性： 像与物体关于镜面成轴对称，体现为： ①等距性（物距=像距）②正立性（像的上下方向与物体一致）③左右颠倒性（如文本镜像反转）。 3. 虚像特性：光屏无法捕捉像的存在，需通过视场内观察或标记像的位置间接验证。 三、实验方法的关键设计 1. 玻璃板替代平面镜的双重意义 透光性：允许从玻璃板前方观察镜后虚像的位置（平面镜因镀银层不透光，无法直接标记像点）。 厚度影响：若玻璃板过厚，前后面反射可能形成重影，需选择薄玻璃板（建议2-3mm）以减少误差。 2. 等效替代法的应用 用未点燃的蜡烛B替代点燃的蜡烛A的像，通过移动B使其与A的像完全重合，直接确定像的位置和大小。 优势：避免直接测量虚像位置的困难，将虚像问题转化为实物比对问题。 四、实验结论与拓展验证 1. 基础结论：平面镜成虚像，像与物体等大、等距、对称。 2. 多次改变物距和角度进行实验，验证结论的普适性。 2. 进阶验证方法 坐标纸辅助法：在水平桌面上铺坐标纸，记录物体和像的坐标，验证对称性误差（允许±2mm误差）。 多角度观察：倾斜玻璃板观察像的移动轨迹，验证像的虚拟性（像始终与物体保持对称）。 一、基础概念辨析题 1. 题型特征 直接考查成像特点（等大、等距、虚像、对称性） 干扰项常混入凸透镜成像规律（如“像会缩小”）或生活错觉（如“镜子倾斜导致像变形”） 2. 解题关键 熟记口诀：“正虚等距对称像，左右颠倒非缩小” 区分“实际现象”与“成像本质”（如水面波动导致倒影破碎，不改变成像原理） 二、实验操作评价题 高频设问方向 实验步骤 核心考点 玻璃板替代平面镜 透光性需求与虚像定位逻辑 未点燃蜡烛B的作用 等效替代法的物理意义 玻璃板垂直校准 对称性破坏的误差分析 1．（2025·绍兴模拟）小敏在做探究“平面镜成像规律”的实验时，进行如下操作： （1）如图甲所示，将一张白纸平铺在水平桌面上，先将一块薄玻璃板竖立在纸上，用笔顺着玻璃板下沿画一条直线，目的是为了确定　 　的位置。 （2）如图乙所示，把蜡烛1点燃竖立在玻璃板前，再拿一支没有点燃的相同的蜡烛2，将蜡烛2竖立在玻璃板后并来回移动，直至蜡烛2与蜡烛1的像完全重合，得到像和物大小相等。以上运用了　 　的科学方法。 （3）如图丙所示，记录了三次物和像的位置，用直线连接A与B，C与D，E与F。分析图线后可得出像与物的连线与镜面垂直，还可得出的结论是　 　。 （4）小敏将蜡烛换成F发光体继续实验是为了直观的证明平面镜所成的像与物相对平面镜具有　 　。 2．甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）实验甲中，使用玻璃板代替平面镜的好处是　 　，在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时，人眼的观察位置应该是　 　(填字母)。 A.从玻璃板后观察蜡烛B.在玻璃板前蜡烛A这一侧C. A与B 都需要 （2）实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置，在墙壁上得到清晰的　 　实像(填像的性质)。 （3）实验中，不改变蜡烛的位置，把甲中M玻璃板和乙中烧瓶分别都竖直向上移，则甲和乙所成的像的位置如何变化?答：　 　。 3．（2022.宁波模拟）探究平面镜成像特点 （1）实验原理及器材 1）实验装置 2）实验原理：光的　 　。 3）等效替代法 ①探究像与物的大小关系时，用未点燃的蜡烛B代替　 　。 ②探究像距与物距的关系时，用未点燃的蜡烛B代替　 　。 4）实验主要器材及其作用 ①刻度尺的作用：测量像与物到平面镜的　 　。 ②选两根完全相同蜡烛的目的：a．确定像的　 　；b．比较　 　的大小关系。 ③用薄玻璃板代替平面镜的原因：　 　。 ④薄玻璃板的优点：　 　。 （2）实验设计与实施 1）实验步骤的补充、排序 ①探究像与物的大小关系：拿一支与点燃蜡烛完全相同的　 　（选填“点燃”或“未点燃”）蜡烛，在玻璃板的另一侧移动，直到像与物完全重合。 ②验证平面镜成虚像的操作：用光屏替换玻璃板后未点燃的蜡烛B，看在光屏上是否能承接到蜡烛A的像。 2）多次进行实验的目的：　 　。 （3）分析数据，得出结论 ①分析现象，得出结论：像的虚实、大小判断。 ②分析数据，得出结论：像距与物距的关系判断。 交流与反思 ①为了使实验现象更明显，实验应在较暗环境下进行。 ②玻璃板要与水平桌面　 　放置，确保像与物能够在水平桌面上完全重合。 ③观察像的大小时，应在点燃的蜡烛一侧透过玻璃板观察。 ④无论怎样移动蜡烛都无法使像与物完全重合的原因：玻璃板与桌面没有　 　放置。 ⑤看到两个像（重影）的原因：　 　。 ⑥测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因：a．玻璃板　 　；b．刻度尺读数有　 　。 ⑦蜡烛燃烧时间较长产生的现象：　 　。 4．（2024·杭州二模） 如图甲所示是小金同学探究“平面镜成像特点”的实验装置。 （1）A、B两根蜡烛的大小和形状相同，这样做的目的是　 　； （2）小金同学按照如图甲所示测出来蜡烛和像的位置以及它们到平面镜的距离后，让蜡烛以1cm/s的速度在桌面上沿着平面镜向右水平直线移动，像相对于蜡烛的速度是　 　cm/s； （3）实验中，若看到蜡烛A 通过玻璃板成两个像，如图乙所示，其中距离观察者较近的像A' 较 　 　(选填“亮”或“暗”) ； （4）丙图为猫咪照镜子的情境，若猫的头部位置保持不变，把镜子沿中间截成两半，将右边一半沿原来位置直线向右移一段距离，则左、右两半面镜子____。 A．各成半个像，合起来成一个完整的像； B．左半边镜子成完整像，右半边不成像； C．都成完整的像，但两个像在不同位置； D．都成完整的像，且两个像在同一位置。 5．（2024·杭州模拟）小金在实验室利用蜡烛和茶色玻璃研究平面镜成像的规律。 （1）实验过程和结论： ①如图甲所示，点燃蜡烛竖立在玻璃板前，再拿外形相同但不点燃的蜡烛在玻璃板后移动，使蜡烛与的像完全重合，记下与的位置。移动点燃的蜡烛，重复实验。 ②用刻度尺测量像与物到玻璃板的距离，发现像与物到玻璃板的距离相等。 ③移去蜡烛B，在其位置竖立一光屏，在玻璃板后侧观察光屏上　 　（选填“能”或“不能”)承接蜡烛的像。 （2）在上述实验过程与结论中，能说明平面镜成像与物体等大的实验现象是：　 　。 （3）若把上述实验中的玻璃板换成焦距为的凸透镜，蜡烛和凸透镜的位置如图乙所示，此时移动光屏可承接倒立、　 　的实像。 6．（2024九下·钱塘模拟）在探究“平面镜成像规律”的实验中，实验装置如图甲所示。A、B是两支相同的蜡烛，C是薄玻璃板。 （1）做这个实验时，教室里的光线应该　 　（选填“明亮”或“较暗"）更好。 （2）若实验中把薄玻璃板向右平移一段距离A蜡烛的像　 　（选填“会”或“不会"）向右平移；若实验中B蜡烛在白纸上移动，始终不能与A蜡烛的像重合，则可能的原因是　 　。 （3）如图乙，在平面镜前有一个点光源S，它发出的某一条光线经平面镜反射后恰好通过P点，根据平面镜成像规律在答题纸上画出此过程的光路图。 7．在探究“平面镜成像的特点”实验中，装置如图1所示。 （1） 为了更好的完成实验，最好选用　 　（选填“无色”或“茶色”"）玻璃板，玻璃板应　 　放置在水平桌面上，可用　 　（填器材名称）来检验。 （2）将棋子A置于玻璃板前方，观察到A的两个像，在玻璃板后方放置棋子B，使之与棋子A较亮的像重合。在白纸上记下棋子A和B的位置，如图2所示，此时物到镜面的距离为　 　，像到镜面的距离为　 　（选填“AC”"AD"“BD”或“BC”）。可沿　 　方向（选填“MN”或“PQ”）移动棋子A多次实验，寻找普遍规律。 8．利用图甲装置探究平面镜成像特点在水平面上铺一张白纸，再将玻璃板竖直在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛B竖立再玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。 （1）图乙是小强某次测量蜡烛A到平面镜的距离L，为　 　cm；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”) （2）如果有5mm和2mm厚的两块玻璃板，应选择　 　mm厚的玻璃板做实验比较合适； （3）在实验过程中，小丽移动蜡烛B，使它与蜡烛A的像完全重合，确定了像的位置，为了研究平面镜所成的是实像还是虚像，小丽用光屏代替蜡烛B，她　 　 (选填“能”或“不能”)用光屏接收到蜡烛A的像： （4）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A的像大致位置在图甲中的 (①或②)处。 9．（2022·萧山模拟）在探究“平面镜成像规律”的实验中，实验装置如图甲所示。A、B是两支相同的烛，C是厚玻璃板。 （1）在选材上，该实验存在的问题是　 　； （2）纠正选材问题后，若实验中把玻璃板向右平移一段距离，A蜡烛的像　 　（选填“会”或“不会”)向右平移：若实验中B蜡烛在白纸上移动，始终不能与A蜡烛的像重合，则可能的原因是　 　。 （3）如图乙。在平面镜前有一个点光源S，它发出的某一条光线经平面镜反射后恰好通过P点，根据平面镜成像规律在答题纸上画出此过程的光路图。 10．（2023·南浔模拟）某科学兴趣小组用如图所示装置，探究像距与物距关系，实验步骤如下。 步骤Ⅰ ：在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置；步骤Ⅱ：将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置； 步骤Ⅲ：移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验； 步骤Ⅳ：用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，并记录。 （1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在　 　。 （2）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能是　 　。 （3）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A 的成像情况是____。 A．蜡烛成像仍在B处 B．蜡烛成像在B处右侧 C．蜡烛无法通过玻璃板成像 11．（2022·杭州模拟）小金在探究“平面镜成像特点“时，完成如图甲乙所示操作，回答问题： （1）等效替代法是指在研究中因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替 代的方法，本实验中用到等效替代方法的具体体现在　 　。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是　 　。 （3）该实验对玻璃板的操作非常重要，下列操作中对实验结论的得出无影响的是 。 A．玻璃板未与白纸板垂直（如图1） B．玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2） C．玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3） 12．（2021·嘉兴）某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探充像距与物距关系时的实验步骤如下： ①在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置： ②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置： ③移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验： ④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，记录数据如表。 次数 物距/cm 像距/cm 1 5.0 5.0 2 8.0 8.0 3 12.0 12.0 （1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在　 　。 （2）分析表格中的数据，可得出的结论是　 　。 （3）实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗?并说出你的理由。　 　。 13．（2020·江干模拟）如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置图，选取完全相同的两支蜡烛，如图将一块玻璃板竖直立在白纸上，把一支点燃的蜡烛放位置A，另一支未燃的蜡烛与前面的蜡烛的像重合记下位置A’，移动点燃 的蜡烛到B、C位置，重做上面的实验，分别在纸上记录物与像的位置B、B’，C、C’如图所示，则： 物体的位置 物体到镜面的距离（cm） 像到平面镜的距离（cm） A 9.90 9.60 B 7.10 6.80 C 5.70 5.40 （1）选取完全相同的两支蜡烛进行实验的目的是　 　； （2）分别测量A、B、C和C"到玻璃板前面的距离，和像的位置C"到玻璃板后面的距离，记录如下表，比较数据发现像到镜面距离总是小于物到镜面的距离，造成数据偏差的原因是　 　； （3）实验中他用白纸做屏幕放在所看到的蜡烛的像的位置，然后在玻璃板后侧直接观察白纸，结果不能看到像，用光学原理解释成虚像的原因　 　。 14．（2019·杭州模拟）在学习了平面镜成像特点的实验后，小丽同学利用平面镜表演了一个“水火相融”的小魔术。小丽先用一块透明的薄玻璃板，将桌子分割成甲、乙两个区域后，用一块不透明的挡板将乙区域分割成两部分。小丽在甲区域内放置了一个盛满水的烧杯，且里面浸没着一支蜡烛A，并在乙区域挡板后的指定位置放置蜡烛B．准备就绪后，小丽请小金坐在乙区域一侧的某点P（如图丙所示），并迅速将乙区域已准备好的蜡烛B点燃，在小丽一只手麻利地在小金眼前绕过的同时，另一只手悄悄地将挡板拉开一个缝隙MN。当小金沿着小丽的手指望向蜡烛A时，奇迹出现了：蜡烛A竟然在水中燃烧了！①请根据光学知识判定：小丽是怎样选取和放置蜡烛的？ 【选取蜡烛】蜡烛A、B需满足完全相同的条件。 【确定位置】在蜡烛A的位置确定后，小丽不借助刻度尺如何快速确定蜡烛B的位置？ 　 　。 ②请你依据所学的光学知识解释，小丽悄悄地将挡板拉开的目的？　 　。 反思：用薄的、透明的玻璃板代替平面镜的原因是：　 　。 拓展：为了让坐在小金左后方的小亮也看到蜡烛在水中燃烧的现象，小丽把玻璃板沿图示方向移动了一段距离，在此过程中，在水中的蜡烛的像　 　 (填“会”或“不会”)移动。 15．（2020·绍兴）通过玻璃门（如图甲）可简单地验证平面镜成像的某些规律。 （1）先在房间A的地砖拼接处放一标记物，然后到房间B，若实验者及标记物的位置如图乙所示。为了让实验者所成的像落在标记物上，他应向　 　（填序号）方向移动． （2）为了让成像更清晰，房间B的亮度要比房间A　 　． （3）对本实验的相关评价，合理的有（　　） A．证明了平面镜所成的像是等大的虚像 B．利用地砖方便地确定像和物体的位置关系 C．巧妙利用生活中的物体进行实验，感受到科学就在我们身边 学科网（北京）股份有限公司 $$