4.3 平面镜成像 暑假预习讲义 2025-2026学年八年级上册人教版物理

4.3 平面镜成像 暑假预习讲义 2025-2026学年八年级上册人教版物理 知识与方法 一、平面镜成像的定义与原理 （一）定义 平面镜成像是指表面平整光滑的反射面（如玻璃镜、平静水面）对光的反射作用，使物体在镜后形成虚像的现象。 关键点： 平面镜的反射面可以是玻璃镀银层、金属抛光面等。 成像过程中，光的传播路径遵循光的反射定律。 （二）成像原理 光的反射定律的应用： 物体上每个点发出的光线射向平面镜，经反射后进入人眼。 人眼逆着反射光线的方向看去，感觉光线像是从镜后某点（虚像点）发出的。 虚像的形成： 反射光线的反向延长线在镜后会聚形成虚像，虚像不能在光屏上呈现，只能通过人眼观察。 二、实验探究：平面镜成像特点 （一）实验目的 探究平面镜所成的像与物的关系。 （二）实验器材 薄玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸、火柴。 （三）实验步骤与现象 替代法确定像的位置： 用薄玻璃板代替平面镜，将一支点燃的蜡烛 A 放在玻璃板前，观察到玻璃板后出现蜡烛的像。 拿另一支未点燃的相同蜡烛 B 在玻璃板后移动，直至与像完全重合，此时 B 的位置即为像的位置。 测量像与物的关系： 用刻度尺测量蜡烛 A 到玻璃板的距离（物距）和蜡烛 B 到玻璃板的距离（像距），发现二者相等。 连接蜡烛 A 与 B 的位置，发现连线与玻璃板垂直。 虚像验证： 移去蜡烛 B，在其位置放置光屏，光屏上无法承接蜡烛 A 的像，证明成虚像。 （四）实验结论 像与物大小相等（等大）。 像与物到镜面的距离相等（等距）。 像与物的连线垂直于镜面（对称）。 成正立的虚像（虚像）。 三、平面镜成像的特点与规律 （一）核心特点（四字口诀：等大、等距、对称、虚像） 项目 像的性质 原理分析 大小关系 像与物大小相等 反射光线的反向延长线在镜后对称位置会聚，未改变光线的发散程度。 距离关系 像距等于物距 光的反射路径对称，物与像关于镜面对称。 位置关系 像与物的连线垂直于镜面 反射定律决定了光路的对称性，法线是对称轴。 像的性质 正立虚像，不能用光屏承接 反射光线未实际会聚，虚像由反向延长线形成。 （二）动态规律 物距变化： 物体靠近平面镜时，像同步靠近镜面，像的大小不变（人眼因视角变化产生 “像变大” 的错觉）。 镜面旋转： 平面镜绕轴旋转 α 角，反射光线旋转2α 角，像的位置随之改变。 四、平面镜成像的应用与实例 （一）生活应用 日常使用：穿衣镜、理发店的双面镜，利用成像特点帮助观察自身形象。 医疗领域：牙医使用的小平面镜，通过反射观察口腔内部情况。 光学仪器：潜望镜（利用两块平行平面镜两次反射，改变光路方向）。 （二）自然现象 水中倒影：平静水面相当于平面镜，岸边物体通过反射形成虚像，像与物上下颠倒（因各点距水面高度不同）。 月光反射：月球表面凹凸不平，但整体可近似为平面镜，反射太阳光进入人眼。 （三）科技应用 激光测距：通过发射激光并接收平面镜反射的回波，测量物体距离。 太阳能电站：用平面镜阵列将太阳光汇聚到集热器，提高能量密度。 五、光路图的绘制方法 （一）基本步骤 确定物点：标出物体上的关键点（如箭头端点）。 作对称点：过物点作镜面的垂线并延长，使像距等于物距，标出像点。 画反射光线：从物点向镜面画两条入射光线，根据反射定律画出反射光线，反向延长交于像点。 标注虚实：实际光线用实线，反向延长线和虚像用虚线。 （二）示例 已知物点找像点： 如图，发光点 S 在平面镜 MN 前，作 S 关于 MN 的对称点 S'，即为虚像点。从 S 画两条入射光线，反射后反向延长线交于 S'。 已知像点找物点： 若已知反射光线 OA 和 OB，反向延长交于虚像点 S'，作 S' 关于 MN 的对称点 S，即为发光点。 六、易错点与误区 虚像与实像的混淆： 错误认知：认为能被人眼看到的像都是实像。 正确理解：实像由实际光线会聚而成（如小孔成像），虚像由反向延长线形成（如平面镜成像），虚像无法用光屏承接。 实验操作失误： 错误操作：使用厚玻璃板导致出现两个像（因玻璃前后表面分别反射）。 正确方法：选用薄玻璃板，并尽量使玻璃板与桌面垂直。 像的大小变化误解： 错误观点：物体离平面镜越近，像越大。 正确结论：像与物始终等大，人眼因视角变化产生 “像变大” 的视觉误差。 光路图规范： 常见错误：漏画法线、用实线画虚像、反射光线未标注方向。 正确要求：法线用虚线，虚像用虚线，反射光线需标箭头。 七、总结与知识网络 （一）核心公式与原理 像距公式：v = u（像距等于物距）。 光路对称性：物与像关于镜面对称，满足几何反射规律。 （二）知识网络 （三）历史与文化 古代应用：中国战国时期《墨经》记载 “鉴洼，景一小而易，一大而正”，描述了平面镜与凹面镜的成像特点。 科学发展：荷兰科学家惠更斯在 17 世纪提出光的波动说，为平面镜成像的理论解释奠定基础。 专题练习 一、单项选择题 1．某同学利用潜望镜观察物体A的像应是（　　） A．正立的，缩小的实像 B．正立的，等大的实像 C．倒立的，缩小的虚像 D．正立的，等大的虚像 2．如图中是物体在平面镜中成像的情况，正确的是（　　） A． B． C． D． 3．检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像（如图所示）。视力表在镜中的像与被测者相距（　　） A．5m B．4.6m C．2.5m D．2.1m 4．如图所示，平面镜M直立在水平地面上，长6cm的铅笔平放在地面上且与平面镜垂直，笔尖离平面镜10cm，现铅笔以2cm/s的速度垂直平面镜向它匀速靠近，则（　　） A．铅笔的像为虚像，且尖端朝右 B．笔尖的像移动速度大于笔尾的像移动速度 C．在靠近平面镜的过程中，铅笔的像变大 D．将M逆时针转动45°，铅笔的像竖直且尖端朝下 5．如图所示，在平静湖面的上空，一只鸟正冲向水面捕食。当鸟在向下俯冲的过程中，下列关于鸟在湖水中所成的像的判断中，正确的是（　　） A．虚像，大小不变 B．虚像，逐渐变大 C．实像，逐渐变大 D．虚像，逐渐变小 6．如图所示为某一入射光经平面镜反射后的行进路径。保持入射光不变，通过调整平面镜使反射光射向P点。下列说法中正确的是（　　） A．平面镜应向右平移 B．调整平面镜后反射角和入射角不再相等 C．平面镜应逆时针转动 D．第二次的反射角比第一次的反射角大 7．如图所示，甲、乙两人分别站立于一面矮墙的两边，若要在天花板上固定一平面镜使两人在图示位置彼此都能看到对方的全身，则所需的最小平面镜的位置应为（　　） A．ae B．bc C．bd D．cd 8．京剧已有二百多年的历史。京剧的一个主要特点就是在演员的脸上绘制彩色图案，来象征人物的性格和特点。如图所示，一名京剧演员正在对着平面镜画脸谱。针对此场景，下列说法中正确的是（　　） A．脸谱的像呈现在镜面上 B．平面镜所成脸谱的像为实像 C．脸谱的像与脸谱关于镜面对称 D．脸谱靠近镜面时脸谱的像会变大 二、填空题 9．广州塔，昵称“小蛮腰”，是广州市的地标，其总高度为600 m。如图所示，人们看到江面上塔的“倒影”其实是光的　 　形成的　 　像。塔尖的像与水面的距离为　 　m。 10．如图，面镜在各行各业中都有广泛的应用，利用　 　面镜制成的太阳灶可以用来会聚太阳光烧水，镜子的内表面应当尽量的　 　（粗糙/光滑）；而牙医利用口腔内窥镜，可以看到牙齿在镜中所成的　 　像（实/虚）。 11．如图所示，惠州西湖公园鸟语花香，湖面水平如镜，倒映着蓝天白云，让人仿佛走进画卷之中从物理学的角度分析，“鸟语”是通过　 　传播到人的耳中的；湖面的倒影是由于光的　 　形成的，天上的白云到水面的距离　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）它的像到水面的距离． 12．如图所示是我国某自主品牌的新能源汽车，汽车挡风玻璃倾斜安装，是为了避免挡风玻璃的　 　（选填“内”或“外”）表面发生　 　成像对司机造成干扰，所成的像是　 　（选填“虚像”或“实像”）。 13．在深圳湾公园海滨栈道上，动物爱好者抓拍到的一只鸟捕鱼的照片，如图所示。鸟在平静的水面飞翔，若鸟距水面20cm，它的像跟它的距离是　 　m，若鸟平行水面飞行时的速度是2m/s，则水中的像相对于它的速度是　 　m/s。当它展翅高飞时，它在水中像的大小　 　（填“变大”“不变”或“变小”）。 三、作图题 14．如图所示是某戏曲演员在平面镜前化妆的情景。请在图中画出演员头饰中弧线AB段在平面镜中的像，并画出演员通过平面镜看见头饰上A点的光路图。 15．如图所示，A'O'是AO在平面镜中的像，请画出平面镜的位置． 四、实验探究题 16．如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置。 （1）实验时用透明玻璃板代替平面镜，是为了便于　 　；本实验应该在较　 　（选填“亮”或“暗”） 的环境中进行，实验现象更明显； （2）点燃A蜡烛，放在玻璃板前，拿　 　（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的　 　（选填“A蜡烛”或“B蜡烛”） 侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合； （3）改变蜡烛A的位置，标记出每次蜡烛A 和蜡烛B的位置（如图乙），用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离，发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等，由此可以得出结论：　 　； 多次测量的目的是：　 　； （4）撤走蜡烛B，放一块光屏在原来蜡烛B的位置，前后移动光屏，发现光屏不能承接到蜡烛的像，说明平面镜成的是　 　（选填“虚”或“实”） 像； （5）某同学实验过程中，发现无论怎样移动蜡烛B，都无法使其与蜡烛A的像重合，可能的原因是：　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 【解析】【解答】潜望镜成像也是平面镜成像现象，所以通过潜望镜我们看到的是物体的正立等大虚像；故选D。 【分析】潜望镜成像其原理是光的反射，也是平面镜成像现象，根据平面镜成像特点可知平面镜成正立等大虚像。 2．【答案】B 【解析】【解答】平面镜成像时，像与物体等大，到平面镜距离相等，像与物体左右相反，故B符合题意；故选B。 【分析】平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称，且像和物体左右相反。 3．【答案】B 【解析】【解答】视力表到平面镜的距离是2.5m，视力表的像到平面镜的距离是2.5m，被测者到平面镜的距离是2.5m-0.4m=2.1m，则镜中视力表的像到该同学的距离为2.5m+2.1m=4.6m 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 【分析】物体在平面镜中成像，根据物像到平面镜距离关系判断视力表和视力表像之间的距离，求出视力表和平面镜之间的距离。 4．【答案】D 【解析】【解答】A．平面镜成虚像，像与物体关于镜面对称，图中笔尖向右，铅笔的像朝左，故A不符合题意； B．铅笔移动时，像以相同的速度移动，则笔尖的像移动速度等于笔尾的像移动速度，故B不符合题意； C．平面镜成像时，像与物体大小相等，铅笔靠近平面镜，大小不变，像大小不变，故C不符合题意； D．将M逆时针转动45°，铅笔与平面镜的夹角为45°，根据平面镜成像的特点，铅笔的像与平面镜的夹角为45°，则铅笔的像与铅笔夹角为90°，即铅笔的像呈竖直方向，像与物体关于镜面对称，笔尖朝下，故D符合题意。 故选D。 【分析】平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称，像和物体大小相等，到平面镜的距离相等。 5．【答案】A 【解析】【解答】小鸟冲向水面时，小鸟在湖水中所成的像是平面镜成像，是虚像，像和小鸟的大小相等，小鸟靠近水面，像的大小不变，A符合题意。 故选A。 【分析】平面镜成像是虚像，像和物体大小相等。 6．【答案】D 【解析】【解答】A．由题可知，若要使反射光线射向P点，应使反射光线向下平移，故应将平面镜竖直向下移动，使入射点向右平移才能达到目的，而平面镜向右平移，入射点和法线的位置不变，则反射光线也不变，所以反射光不能射到P点，故A错误； B．光的反射现象都遵循光的反射定律，故即使调整平面镜后，仍然遵守光的反射定律，反射角和入射角仍然相等，故B错误； CD．保持入射光不变，做出反射光射向P点的反射光线，连接OP即为第二次的反射光线，作∠AOP的角平分线OM，为平面镜转动后的法线，作法线OM的垂线即第二次平面镜的位置，如图所示； 由上图可知，第一次的平面镜位置应顺时针转动，才能使反射光线射向P点，且两次入射角的大小关系为∠AOM>∠AON； 因为反射角等于入射角，则反射角的大小关系为∠POM>∠BON，故C错误，D正确。 故选：D。 【分析】（1）光的反射定律的内容：反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。 （2）入射角是入射光线与法线的夹角；反射角是反射光线与法线的夹角。 7．【答案】C 【解析】【解答】如图所示，根据平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称，画出甲、乙两人在平面镜里成的像的位置，分别过乙的像的头顶和脚底分别作两条直线到甲的眼睛，过甲的像的头顶和脚底分别作两条直线到乙的眼睛，这两条直线就确定所需最小平面镜的位置，即最小平面镜的位置应为bd。 故选C。 【分析】平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称；人看到平面镜中的像时，像和眼睛在同一直线上，画出直线确定看到像时，平面镜的范围。 8．【答案】C 【解析】【解答】ABC．平面镜中的脸谱是平面镜成像，成的是虚像，不能用光屏承接，像和物体到平面镜的距离相等，像与物体关于镜面对称，脸谱的像与脸谱关于镜面对称，故AB错误，C正确； D．脸谱靠近镜面时，脸谱大小不变，脸谱的像大小不变，故D错误。 故选C。 【分析】平面镜成像时，像和物体大小相等，到平面镜的距离相等，像和物体关于平面镜对称。 9．【答案】反射；虚；600 【解析】【解答】江面上塔的倒影，是由于光的反射形成的平面镜成像，是虚像，由于塔尖到水面距离为600m，塔尖的像与水面的距离为600m。 【分析】水中倒影是反射现象，平面镜成像时，像和物体到平面镜的距离相等。 10．【答案】凹；光滑；虚 【解析】【解答】凹面镜可以反射光，能会聚太阳光，太阳灶利用凹面镜； 镜子的内表面应当尽量的光滑，更好的利用镜面会聚太阳光。口腔内窥镜是平面镜，故牙齿在镜中所成的像是虚像。 【分析】凹面镜对光有会聚作用；牙医的口腔镜是平面镜。 11．【答案】空气；反射；等于 【解析】【解答】 “鸟语”是通过 气体传播到人耳的，倒影由于光的反射形成， 天上的白云到水面的距离等于 像到水面的距离 综上第1空为空气；第2空为反射；第3空为等于 【分析】根据声音的传播、光的反射填空 1、声音的传播：声音产生是由物体振动产生，通过介质（固体、液体、气体）中传播，不能在真空中传播； 2、光的反射：光在同一种介质中传播中，遇到反射面，将一部分光反射回来的现象叫做光的反射，常见例子有：平面镜反射，湖面反射；平面镜成像的特点为物像等大、物像等距、呈虚像 12．【答案】内；平面镜；虚像 【解析】【解答】汽车挡风玻璃倾斜安装，避免了驾驶室内的物体在挡风玻璃的内表面发生反射，形成平面镜成像，从而对司机造成干扰，平面镜成像是虚像。 【分析】物体遇到障碍物发生反射，形成平面镜成像现象；平面镜成像是虚像。 13．【答案】0.4；0；不变 【解析】【解答】鸟距水面20cm，根据平面镜成像特点可知，鸟的像距水面也是20cm，则鸟的像跟它的距离是20cm+20 cm =40cm=0.4m； 若鸟平行水面飞行时的速度是2m/s，根据平面镜成像特点可知，鸟的像也以2m/s的速度平行水面飞行，即相对的位置没有发生改变，则水中的像相对于它的速度是0； 平面镜成的像与物体大小相等，当鸟展翅高飞时，鸟的像大小不变； 故填0.4；0；不变. 【分析】根据平面镜成像特点，平面镜所成像的大小与物体的大小相等；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进行分析。 14．【答案】 【解析】【解答】平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称，作AB的对称的A'B'，连线为像的位置；像和人眼在同一直线上，连接人眼和A'点，与平面镜交入射点，再和A连线，是入射光线，如图 。 【分析】平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称；像和人眼在同一直线上。 15．【答案】 【解析】【解答】用虚线连接A和A‘，O和O‘，作出AA’ 的垂直平分线即为镜面，左边是正面。 【分析】根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称。 16．【答案】（1）确定像的位置；暗 （2）未点燃；A蜡烛 （3）像与物到平面镜的距离相等；避免偶然性，寻找普遍规律 （4）虚 （5）玻璃板与纸面(桌面) 不垂直 【解析】【解答】（1） 实验时用透明玻璃板代替平面镜，是为了便于确定像的位置，周围环境更暗会使得像更加清晰。 综上 第1空、 确定像的位置； 第2空、暗。 （2） 点燃A蜡烛，放在玻璃板前，拿 未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，避免其发出的光线对观察产生干扰，人眼要一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合。 综上 第1空、 未点燃； 第2空、A蜡烛. （3） 用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离，发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等，由此可以得出结论： 像与物到平面镜的距离相等。多次测量目的是避免偶然性，寻找普遍规律。 综上 第1空、像与物到平面镜的距离相等； 第2空、避免偶然性，寻找普遍规律. （4） 光屏不能承接到蜡烛的像，说明平面镜成的是 虚像。 综上 第1空、 虚。 （5） 某同学实验过程中，发现无论怎样移动蜡烛B，都无法使其与蜡烛A的像重合 可能原因是平面镜不垂直桌面。 综上 玻璃板与纸面(桌面) 不垂直。 【分析】1、平面镜成像试验：实验仪器有白纸、薄玻璃板（便于确定像的位置），两根大小相同的蜡烛，A蜡烛点燃，B蜡烛熄灭（使用B和蜡烛A的像进行比较，判断像物大小关系），光线最好在较暗的环境中观察，方便观察像的位置； 2、实验步骤：将玻璃垂直于白纸，点燃蜡烛A， 在玻璃板的另一侧慢慢移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止；在蜡烛B一侧放置光屏，光屏上无法成像； 3、试验结论：平面镜成像特点为物像等大、物像等距、物像关于平面镜对称、成虚像。 （1）[1]玻璃板有透光性，实验时用透明玻璃板代替平面镜，目的是，便于确定像的位置。 [2]在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮，所以要在比较黑暗的环境中进行实验。 （2）[1][2]在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，这里选择未点燃的蜡烛B是为了避免其发出的光线对观察产生干扰，从而更准确地观察到蜡烛A的像。平面镜成像属于光的反射，故人眼要一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，说明像与物的大小相等。 （3）[1]改变蜡烛A的位置，标记出每次蜡烛A 和蜡烛B的位置（如图乙），用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离，发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等，由此可以得出结论：像与物到平面镜的距离相等。 [2]通过多次改变蜡烛A的位置并进行测量，可以更加确信地得出像与物体到平面镜距离相等的结论。同时避免偶然性，寻找普遍规律。 （4）虚像不能成在光屏上，撤走蜡烛B，放一块光屏到蜡烛B撤走时的位置，直接观察光屏，发现光屏不能承接到像，说明平面镜成的是虚像。 （5）平面镜所成的像和物体关于平面镜对称，如果玻璃板与纸面(桌面) 不垂直，那么蜡烛A在玻璃板上形成的像就会与玻璃板存在一定的倾斜角度，导致蜡烛B无法与像完全重合，所以找不到像 学科网（北京）股份有限公司 $$