第3节 平面镜成像（举一反三讲义）物理人教版2024八年级上册

第3节 平面镜成像（解析版） 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1.平面镜成像 2 知识点2.平面镜成虚像的原理 8 知识点3.平面镜的应用 12 知识点4.科学世界：凸面镜和凹面镜 16 【方法技巧】 18 方法技巧1.根据平面镜成像特点判断像 18 方法技巧2.平面镜成像特点的应用 18 方法技巧3.平面镜成像作图 18 方法技巧4.凸面镜和凹面镜 19 方法技巧5.探究平面镜成像的特点 19 【巩固训练】 20 【学习目标】 目 标 目 标 阐 释 物理素养 物理观念 通过现象观察及实验探究，能够说出平面镜成像的特点，并能用平面镜成像的特点解释有关现象。 科学思维 能够基于证据、分析推理得出平面镜成像的特点；通过借助光线模型解释平面镜成像原理的过程，促进对光线模型的理解，发展科学思维能力。 科学探究 在探究平面镜成像特点的过程中，能够基于问题设计实验、收集证据、作出解释，在交流评估中修正完善，进而得出科学结论。 科学态度与责任 通过经历探究平面镜成像特点的过程，提高证据意识，养成实事求是的科学态度；在分 享与交流中，勇于表达和修正自己的观点，养成批判、质疑的科学精神。通过应用平面镜成像的 特点解释有关现象，体会物理学的应用价值，激发学习物理的兴趣。 重 点 1.掌握平面镜成像的四个核心特征：等大、等距、垂直、对称。 2.理解“虚像”的本质——并非由实际光线会聚而成，而是反射光线反向延长线的交点。 难 点 1.如何通过“未点燃蜡烛与像重合”这一操作，精准确定像的位置，突破空间感盲区。 2.如何从实验现象出发，抽象出“像与物关于镜面对称”的数学模型，实现从现象到规律的升华。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1.平面镜成像 1.平面镜成像 问题：国家大剧院和它在水中的倒影相映成趣，宛如一个巨大的蛋壳（如下图）。为什么会出现这种现象呢？ 当你照镜子的时候可以在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的这个“人”就是你的像。国家大剧院的倒影实际上就是大剧院在水中的像。 特别提醒 水中倒影和影子都有“影”字，但是涉及的原理不同。水中倒影是光的反射（平面镜成像），影子是由于光的直线传播。 2.平面镜成像的特点 提出问题 平面镜成像时，像有什么特点 猜想与假设 平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等，像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等 实验思路 探究平面镜成像的特点，关键是要确定像的位置和大小。如何设计这个实验呢？我们可以按如下思路进行探究。 用一块玻璃板作为平面镜，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛，在玻璃板后面移动，直到看上去它的位置与像的位置重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。 确定了像的位置，再比较像跟物体的位置和大小的关系，这样就可以得到平面镜成像的特点了。 实验器材 薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸等 薄玻璃板的作用：（1）确定像的位置；（2）防止成两个像影响实验观察。 两支完全相同的蜡烛目的：便于比较像与物的大小。 设计并进行实验 （1）在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表玻璃板的位置； （2）如图所示，把一只点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，透过玻璃板进行观察，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛B（未点燃），竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置； （3）在纸上记录下两支蜡烛的位置，并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同； （4）移动点燃的蜡烛A，重做实验； （5）用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来，用刻度尺测量蜡烛和像到玻璃板的距离，将测得的数据记录在表格中； （6）将玻璃板后面未点燃的蜡烛B移走，再把光屏放在该位置上并正对玻璃板，观察是否能在光屏上接收到前面点燃蜡烛的像。 实验数据 记录 次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离/cm 蜡烛的像与蜡烛的大小关系 蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系 1 10 10 等大 垂直 2 15 15 等大 垂直 3 20 20 等大 垂直 4 25 25 等大 垂直 分析与论证 （1）未点燃的蜡烛B可以与点燃的蜡烛的像完全重合，说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等； （2）由实验数据可知，蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等； （3）用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角，发现像与物的连线与镜面垂直； （4）移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，发现白卡片上没有像，表明该像是虚像。 探究归纳 精确的实验表明：平面镜所成的像为正立的虚像，其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。 利用数学课中有关对称的知识，平面镜成像的规律也可以表述为：平面镜所成的像为正立的虚像，像与物体关于镜面对称。 交流与评估 （1）为了使观察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行； （2）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于观察和确定像的位置，并比较物像的大小关系，原因是玻璃板既能反射光又能透过光，即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛，也能看到点燃的蜡烛所成的像； （3）实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像，当玻璃板较厚时，两个像有较大的错位，难以确定像的位置； （4）实验中，玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置，则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合； （5）实验中，使用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物体的大小关系； （6）用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察； （7）白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置，刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离； （8）改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验，是为了寻找普遍规律； （9）观察点燃蜡烛的像时，眼睛应与物体在玻璃板的同侧；观察像是否为虚像时，眼睛与像在玻璃板的同侧； 特别提醒 实验中的应用了等效替代法 （1）在确定像的位置时，用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛的像； （2）在比较像与物体的大小关系时，用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛。 【例1】如图甲所示，小明用两支相同的蜡烛A、B、玻璃板、白纸、笔、火柴、刻度尺来探究平面镜成像特点。 （1）实验中采用透明薄玻璃板代替平面镜竖直放置在水平桌面上，目的是为了便于确定___________； （2）将点燃的蜡烛A竖直放在玻璃板前，___________（填“点燃”或“未点燃”）蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，眼睛在蜡烛_________（填“A”或“B”）一侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像与物体大小_________； （3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和对应像的位置连接起来（如图乙）发现蜡烛A的像与蜡烛A到镜面的距离_________，且它们的连线与镜面垂直。 【答案】（1）像的位置；（2）未点燃；A；相等；（3）相等 【解析】（1）实验时用透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一侧。即在观察到A蜡烛像的同时。也能观察到蜡烛B，确定像的位置。 （2）如果点燃玻璃板后方的蜡烛B，B的烛焰的光线透过平面镜，干扰对A的烛焰的光经平面镜反射后的反射光线的观察，难以确定像的位置，从而对实验造成影响，所以实验过程中蜡烛B不需要点燃。 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，因平面镜成的像是光的反射形成的虚像，因此人眼应该一直在蜡烛的A侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，说明像与物大小相等，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。 （3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和对应像的位置连接起来，如图乙所示，发现像与物到平面镜的距离相等，且它们的连线与镜面垂直。 【变式1-1】小江为同学们表演魔术：如图甲所示，将一个正面开口的空箱面向同学，箱子的顶部中间有一个豁口。将一个棋子从顶部的豁口放入，从正面看去，棋子竟“不翼而飞”。小丹猜想箱中放置了一块平面镜，她找来薄玻璃板、方格纸、笔、刻度尺、两个完全相同的棋子A和B进行探究，如图乙所示。 （1）将一张方格纸放在水平桌面上，薄玻璃板_________放置在方格纸上； （2）将棋子A放在薄玻璃板前，棋子B放在薄玻璃板后面移动，直到看上去它与棋子A的像完全重合，表明棋子像的大小与棋子的大小_________。在方格纸上记下棋子A和B的位置； （3）移走棋子B，将光屏放到棋子B的位置，在光屏上________（选填“能”或“不能”）直接观察到棋子A的像； （4）改变棋子A的位置，重复步骤（2），发现棋子A的像与棋子A始终在方格纸的同一条直线上。用刻度尺分别测量它们到薄玻璃板的距离，记录在表格中。分析数据可知，棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离_________； 实验次数 A棋子到薄玻璃板的距离/cm B棋子的像到薄玻璃板的距离/cm 1 5.00 5.00 2 6.50 6.50 3 10.00 10.00 （5）实验表明，棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面_________； （6）请在图丙中作出点A在平面镜中所成的像。 【答案】（1）竖直/垂直；（2）相等；（3）不能；（4）相等；（5）对称；（6）见解析 【解析】（1）薄玻璃板相当于平面镜，如果玻璃板与方格纸不垂直，则后面的棋子与前面棋子的像不在同一高度，怎么操作都不会重合，也无法比较像与物的大小，因此为完成实验，薄玻璃板应垂直（竖直）放置在方格纸上。 （2）将棋子A放在薄玻璃板前，棋子B放在薄玻璃板后面移动，直到看上去它与棋子A的像完全重合，表明棋子像的大小与棋子的大小相等，所以用两个完全相同的棋子A和B就是为了比较像与物大小关系用的。 （3）移去棋子B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上不能观察到棋子A的像，因为平面镜成的是虚像。 （4）分析表中三组数据可以看出每次实验A到玻璃板的距离都等于B到玻璃板的距离，故可得到结论：棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离相等。 （5）实验表明，棋子在平面镜中的像与棋子分居平面镜两侧、大小相等、到平面镜的距离相等，故棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面对称。 （6）过A作平面镜的垂线，在该垂线上找到平面镜另一侧到平面镜的距离与A到平面镜距离相等的点A′，A′即为点A在平面镜中所成的像，如下图： 【变式1-2】如图所示，是小华在家庭实验室探究平面镜成像特点的实验装置。 （1）小华用竖直放置的透明薄玻璃板代替平面镜，是为了方便确定_____________； （2）小华在玻璃板前面放一支点燃蜡烛A，再拿一只相同未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直至与蜡烛A的像重合，这样做是为了比较________________关系； （3）小华将光屏放在蜡烛B所在的位置，在光屏上看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是_______（选填“实”或“虚”）像； （4）小华将蜡烛A靠近玻璃板一点，蜡烛A的像将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）像的位置；（2）像与物的大小；（3）虚；（4）不变 【解析】（1）在探究平面镜成像特点的实验中，使用透明薄玻璃板代替平面镜的目的是为了方便确定像的位置。因为玻璃板既能反射光成像，又能透过光，这样我们就可以在玻璃板的另一侧看到蜡烛的像，并同时看到代替蜡烛的物体，从而确定像的位置。 （2）实验中，小华在玻璃板前面放一支点燃的蜡烛A作为物体，然后在玻璃板后面移动一只相同但未点燃的蜡烛B，直到它与蜡烛A的像完全重合。这样做的目的是为了比较像与物的大小关系，从而验证平面镜成像时像与物等大的特点。 （3）当小华将光屏放在蜡烛B所在的位置时，他发现在光屏上看不到蜡烛A的像。这说明平面镜所成的像是虚像，因为虚像不是由实际光线会聚而成的，所以不能用光屏承接。 （4）根据平面镜成像的特点，像与物到镜面的距离相等，且像与物的大小也相等。因此，当小华将蜡烛A靠近玻璃板一点时，虽然蜡烛A到镜面的距离变小了，但像到镜面的距离也会相应变小，而像的大小则保持不变。 【变式1-3】小明发现小轿车的前挡风玻璃是倾斜安装的，如图甲所示。为了找出这样安装的目的，他找来一些器材探究“平面镜成像的特点”。如图乙所示。 下面是小明进行“探究平面镜成像特点”的实验过程。 （1）为了便于观察，该实验最好在_________（选填“较亮”或“较暗”）环境中进行；小明用玻璃板代替平面镜的目的是_________________________； （2）如图乙所示，把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像，如果将蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小会_________（选填“变大”“不变”或“变小”）； （3）如果在蜡烛A的像的位置上放一张白纸板做屏幕，则在白纸板上________（选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是_________像； （4）通过对“平面镜成像特点”实验的探究，小明明白了小汽车前挡风玻璃是倾斜安装的，从光学角度分析，这样安装的好处是__________________________（任写一条）。 【答案】（1）较暗；便于确定像的位置；（2）不变；（3）不能；虚；（4）见解析 【解析】（1）该实验最好在较黑暗的环境中进行，可避免环境光线对成像的影响，可使成像更清晰。 玻璃板是透明的，透过玻璃板能直接观察到成像，便于确定像的位置。 （2）蜡烛A靠近玻璃板的过程，A的大小不变，则像的大小也不变。 （3）在A的像的位置放一线白纸做屏幕，则白纸上不能承接到A的像，因为A通过玻璃板所成的像是光的反射光线的反向延长线会聚而成的虚像。 （4）当车内开灯时，车内物体成像在挡风玻璃的上方，从而不会干扰司机的视线。 知识点2.平面镜成虚像的原理 1.平面镜成虚像的原理 在下图中，光源S向四处发光，一些光经平面镜反射后进入了人的眼睛，引起视觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S′处发出的。S′就是S在平面镜中的像。由于平面镜后并不存在光源S′，进入眼睛的光并非真正来自S′，所以把S′叫作虚像。 由此可知，平面镜成像的原理是光的反射。平面镜所成的像实际上来自物体的光经平面镜反射后，反射光线的反向延长线的交点。 2.对实像和虚像的理解 成因 特点 实例 实像 实际光线会聚所成的像 既可以用眼睛直接观察，又可以用光屏承接 小孔成像 虚像 不是实际光线会聚而成的，而是由实际光线的反向延长线相交形成的 只能用眼睛直接观察，不能用光屏承接 平面镜成像、水中倒影、水中的鱼 【例2】小明同学身高1.65m，站在竖直放置的平面镜正前方0.6m处，他在平面镜中所成像高度为_________m，他的像到镜面的垂直距离为_________m。 【答案】1.65；0.6 【解析】平面镜成像中，像与物的大小相等，故他在镜中像的高度为1.65m。 平面镜成像中，像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离，故他在镜中的像到镜面的距离为0.6m。 【变式2-1】小明同学身高165cm，站在竖置放置的平面镜前，从平面镜中看到挂钟的指针如图所示。由此可知，他在平面镜中的像高为_________cm，挂钟显示的实际时间是__________。 【答案】165；10:40 【解析】根据平面镜成像特点可知，物和像的大小相等；小明同学的身高是165cm，则他在平面镜中的像高也是165cm。 根据平面镜成像特点，即物像关于平面镜对称，作出平面镜中钟表指针的实际情况，如下图，可以看到钟表的实际时间是10:40。 【变式2-2】小明身高1.7m，距离平面镜3m，他在平面镜中的像高是_________m，像到平面镜的距离是_________m。当他向平面镜缓慢走近时，他在平面镜中像的大小_________（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】1.7；3；不变 【解析】面镜成像时，像与物体的大小相等，小明身高1.7m，则他在平面镜中的像高也是1.7m。 像与物体到平面镜的距离相等，小明距离平面镜3m，则像到平面镜的距离也是3m。 平面镜成像时，像的大小与物体的大小有关，与物体到平面镜的距离无关，所以当他向平面镜缓慢走近时，他在平面镜中像的大小不变。 3.平面镜成像作图 作平面镜成的像主要有两种方法：一是根据平面镜成虚像原理（光的反射定律）作图；二是根据平面镜成像特点作图（对称法）。 （1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图 从S 射向平面镜的所有光线，经平面镜反射后，反射光线的反向延长线都会交于点S′，所以在作图时，只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线，作出其反射光线的反向延长线，就可以确定像S′。如下图。 作图步骤如下： ①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上； ②分别作出两条入射光线的法线； ③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线； ④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S′即为点光源S的像。 （2）根据平面镜成像特点作图（对称法） 作图方法（如图所示）： ①做垂线——即画出物体的两个端点AB到平面镜面的垂线段AM、BN； ②画垂足； ③量等距：使A′M=AM，B′N =BN； ④画像点A′B′并连接，则A′B′就是物体AB的像。 特别提醒 作图时要注意以下几点： （1）平面镜非反射面要画上短斜线； （2）实际光线要画成实线，并用箭头表示光的传播方向，反向延长线要画成虚线；实物用实线表示，虚像用虚线表示；法线用虚线表示； （3）实物和虚像要标注上对应的字母，并用上下标区分。 【例3】如图，请作出物体AB在平面镜MN中所成的像A′B′。 【答案】见解析 【解析】分别作出物体AB端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′，即为AB在平面镜中的像，如图： 【变式3-1】在图中作出物体ABC通过平面镜所成的像。 【答案】见解析 【解析】根据平面镜成像的特点，像和物体关于平面镜对称，先过A点作平面镜的垂线，根据距离相同，找到对称点A'，同理在画出B'，C'， 由于平面镜成的是虚像，故需要用虚线连接A'B'，B'C'，如图所示： 【变式3-2】请根据平面镜成像特点，作出点光源S发出的光经平面镜反射后通过A点的光路图（保留作图痕迹）。 【答案】见解析 【解析】先通过平面镜作出发光点S的对称点S′（即为像点），连接S′A交平面镜于点O，则OA为反射光线，连接SO，则SO为入射光线，如图所示： 【变式3-3】按下列要求作图。如图所示，S是光源。请你作出S发出的一条光线，经平面镜反射后过A点的光路图。 【答案】见解析 【解析】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，连接S′A与镜面交于O点，即为入射点（反射点），连接SO就得到入射光线，连接OA即为反射光线，如图所示： 知识点3.平面镜的应用 1.平面镜成像 应用的实例：家庭中所用的穿衣镜；练功房、理发店、服装店里安装的平面镜；牙医检查牙齿使用的平面镜等。 2.利用平面镜改变光路 （1）塔式太阳能电站 塔式太阳能电站，它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上，从而利用太阳能发电。 （2）潜望镜 如图，在直筒的上下拐角处各安装一块平面镜，两块平面镜互相平行，都跟水平面成45°，这样就做成一个最简单的潜望镜。在水的深处可以观察到水面上的情况。 塔式太阳能电站 潜望镜光路图 【例4】如图小严站在地铁站台，他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。小严根据该现象设计了在站台上粗测玻璃屏蔽门到车道另一侧广告牌之间距离d的实验。完成下面的步骤和问题。 （1）小严相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到自己的像与___________重合，记下____________。 （2）量出____________的距离。 （3）除记录工具外，小严要完成上述实验必需使用的仪器是___________。 （4）步骤（2）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：平面镜成像时，物体与像到镜子的距离________。 （5）测量完毕，刚好有一列车进站，停在广告牌前，在玻璃屏蔽门还没有打开前，小严________（选填“能”或“不能”）看到自己的虚像。 【答案】（1）广告牌；自己的位置；（2）自己与门；（3）刻度尺；（4）相等；（5）能 【解析】（1）根据物和像到平面镜的距离相等，小严相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到自己的像与广告牌重合，记下自己的位置。 （2）量出自己与门的距离，即广告牌与门的距离。 （3）除记录工具外，需要测量距离，故要完成上述实验必需使用的仪器是刻度尺。 （4）步骤（2）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：平面镜成像时，物体与像到镜子的距离相等。 （5）平面镜成像的原理是光的反射。所以列车停在广告牌前，小严能看到自己的虚像。 【变式4-1】检查视力时，视力表放在被测者头部的后上方，如图甲所示，则视力表上如图乙所示的字母在平面镜中的像正确的是（ ） A.　　　　　　　B.　　　　　　　C.　　　　　　　D. 【答案】B 【分析】根据平面镜成像特点进行判断：物体在平面镜中成虚像，像与物大小相等，像与物的连线与镜面垂直，像与物到平面镜的距离相等；像和物关于镜面对称。 【解答】解：物体在平面镜中成虚像，像与物大小相等，像与物关于镜面对称，如图乙“E”的像开口向右，则在平面镜中看到的字母“E”开口向左，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【变式4-2】如图是用两块平面镜制作的能同时观察昆虫背部和腹部的观察箱，昆虫经下方平面镜所成的像在图中的________位置。若将昆虫沿玻璃板向镜面移动，它在平面镜中所成的像大小__________。 【答案】B；不变 【分析】平面镜成像时，像与物体关于镜面是对称的，所成的像与物体大小相同。 【解答】由于平面镜成像时，像与物体关于镜面是对称的，所以昆虫经下方平面镜所成的像在图中B的位置； 若将昆虫沿玻璃板向镜面移动，由于像的大小始终与物体的大小相同，则它在平面镜中所成像的大小不变。 故答案为：B；不变。 【变式4-3】我国早在汉代就有记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。”这个装置是世界上有记载的最早的潜望镜，下列现象与其成像原理相同的是（ ） A.水中倒影 B.凿壁借光 C.日晷计时 D.海市蜃楼 【答案】A 【分析】首先明确高悬的大镜是平面镜，然后根据平面镜成像是由光的反射形成的，成的是正立、等大的虚像分析。 【解答】高悬的大镜是平面镜，从水盆中看到四邻属于平面镜成像，利用了光的反射， A.水中倒影属于平面镜成像，平面镜成像是由光的反射形成的，故A符合题意； B.凿壁借光属于光沿直线传播，故B不符合题意； C.日晷计时属于光沿直线传播，故C不符合题意； D.海市蜃楼是光经大气折射而形成的虚像，故D不符合题意。 故选：A。 【变式4-4】如图所示，医生给病人检查口腔时，借助镜子可以观察到牙齿的背面，说明平面镜可以改变光的_____________。医生为了看的更清楚应将灯光照亮_________（选填“平面镜”或“牙齿”），同时将小镜子放在酒精灯上烤一烤，然后再放入口腔，这样做的目的是提高镜子的温度，防止口腔中的水蒸气在镜面上液化成小水珠而影响观察。点燃酒精灯时使用了打火机，该气体打火机中的燃气是通过____________方法液化的。 【答案】传播方向；牙齿；压缩体积。 【分析】（1）平面镜可以改变光路，对光起反射作用。 （2）使气体液化的方法有降低温度和压缩体积。 【解答】借助镜子可以观察到牙齿的背面，说明平面镜可以改变光的传播方向，此时医生应将灯光照亮牙齿。 气体打火机中的燃气是通过压缩体积的方法液化的。 故答案为：传播方向；牙齿；压缩体积。 知识点4.科学世界：凸面镜和凹面镜 1.球面镜 如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。 2.凸面镜的特点及应用 凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。 3.凹面镜的特点及应用 （1）凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。 （2）凹面镜的应用 汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。 【例5】下列说法中正确的是（ ） A.汽车的车头灯是用平面镜 B.汽车的观后镜是用凸面镜 C.太阳灶用的是凸面镜 D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜是用凹面镜 【答案】B 【解析】A.车头灯内的反射面是凹面镜，可以将灯发出的光线变为平行光线射出，故A错误； B.汽车的观后镜是凸面镜，可以起到扩大视野的目的，故B正确； C.太阳灶用的是凹面镜，故C错误； D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜是用平面镜，故D错误。 故选B。 【变式5-1】轿车是常用的交通工具，轿车上有许多地方要利用光的反射。如图所示，轿车中A为观后镜，B为车头灯内的反射镜。A为__________，B应为__________（选填“平面镜”、“凹面镜”或“凸面镜”）。 【答案】凸面镜；凹面镜 【解析】A为凸面镜，对光起发散作用，使物体成缩小的虚像，可以起到扩大视野的作用。 B为凹面镜，对光起会聚作用，可以使焦点发出的光线变为平行光线射出，将车前面照得更亮。 【变式5-2】如图所示，汽车前方的盲区是由于车身设计的缘故，阻挡了驾驶员视线而形成的，盲区的形成是由于光的_____________。汽车的倒车雷达是利用___________（选填“超声波”、“次声波”、“红外线”、“紫外线”）来工作的。汽车的后视镜（凸面镜）对光线有_________（“会聚”或“发散”）作用。 【答案】直线传播；超声波；发散 【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，汽车前方的盲区是由于车身设计的缘故，阻挡了驾驶员视线而形成的，所以盲区的形成是由于光的直线传播。 现代汽车广泛利用了倒车雷达，它在工作时会发出超声波，这些声波遇到障碍物时会反射回来，根据回声到来的方位和时间，可以确定障碍物的位置。 汽车的后视镜是凸面镜，对光线有发散作用，从而扩大视野。 【变式5-3】平面镜成像特点及其应用中有以下说法： ①平面镜所成的是等大的虚像 ②医生为病人检查牙齿时，放在口腔中的内窥镜是平面镜 ③为了扩大视野，在道路弯道处安装一块大的平面镜 ④探究平面镜成像特点时通常选用较薄的透明玻璃板进行实验 对这些说法，判断正确的是（ ） A.①②③④都正确 B.①②③正确，④错误 C.①④正确，②③错误 D.①②④正确，③错误 【答案】D 【解析】①据平面镜成像的特点可知，平面镜所成的是等大的虚像，故正确； ②医生为病人检查牙齿时，放在口腔中的内窥镜是平面镜，用于成像，故正确； ③为了扩大视野，在道路弯道处安装一块大的凸面镜，故错误； ④较厚的玻璃两个面所成的像会影响实验效果，探究平面镜成像特点时通常选用较薄的透明玻璃板进行实验，故正确。 故①②④正确，③错误。 【方法技巧】 1.根据平面镜成像特点判断像 牢记平面镜成像特点：等大、等距、对称、垂直、虚像。即平面镜所成像的大小和物体大小相等，物和像到平面镜的距离相等，物和像的连线与平面镜垂直。平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的，这些光线的反向延长线相交成的像，不是真正的物体，只能通过人眼观察到，故称为虚像。 2.平面镜成像特点的应用 （1）平面镜所成的像为正立的虚像，其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。 （2）不管物体靠近还是远离平面镜，像的大小始终等于物体的大小。即物体大小不变则像的大小也不变。 （3）物体远离平面镜，像也远离平面镜。物和像相对镜面的速度大小相等。 3.平面镜成像作图 （1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图 作图步骤如下： ①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上； ②分别作出两条入射光线的法线； ③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线； ④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S'即为点光源S的像。 （2）根据平面镜成像特点作图（对称法） 作图方法 ①做垂线；②画垂足；③量等距；④画虚像。 作图时要注意以下几点： （1）平面镜非反射面要画上短斜线； （2）实际光线要画成实线，并用箭头表示光的传播方向，反向延长线要画成虚线；实物用实线表示，虚像用虚线表示；法线用虚线表示； （3）实物和虚像要标注上对应的字母，并用上下标区分。 4.凸面镜和凹面镜 （1）凸面镜的特点及应用 凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。 （2）凹面镜的特点及应用 ①凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。 ②凹面镜的应用：汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。 5.探究平面镜成像的特点 ①探究平面镜成像特点的实验选择玻璃板做为平面镜。 ②为什么选玻璃板而不选镜子是为了准确确定像的位置。 ③对实验中的两只蜡烛要求是完全相同。 ④选择两只完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小。 ⑤实验中玻璃板垂直于桌面。 ⑥玻璃板没与桌面垂直对实验产生的影响是不论怎样移动后面的蜡烛，都不会与前面蜡烛的像完全重合。 ⑦蜡烛的像不能用光屏接收到。 ⑧像不能用光屏接收到，说明平面镜成的像是虚像。 ⑨实验时用另一只等大的蜡烛与前面蜡烛的像完全重合，目的是比较像与物的大小；确定像的位置。 ⑩刻度尺在此实验中的作用是比较像与物到镜面距离的关系。 ⑪一只蜡烛在玻璃板后面却成了两个像，原因是玻璃板有两个反射面。 ⑫怎样验证成两个像是玻璃板有两个反射面的原因是用一个薄玻璃板进行实验。 ⑬验证像与物到镜面距离关系时，要进行多次实验，目的是找到更普遍的规律。 ⑭多次实验要改变蜡烛的位置。 ⑮用跳棋子代替蜡烛进行实验时，缺点是像比较暗，看不清。 ⑯用跳棋子实验时，怎样看清像？用手电筒照亮玻璃板前面的跳棋子。 ⑰平面镜成像的原理是光的反射。 ⑱为便于观察，该实验最好在什么环境中进行？较暗处。 ⑲实验中用未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合，未点燃的蜡烛位置即是像的位置，这种研究物理的方法等效替代法。 ⑳如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板，应选择哪个玻璃板做实验效果好？2mm厚的两块玻璃板。因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板。 ㉑本实验还可能出现的考查点有哪些？说出一点即可。测量误差。 【巩固训练】 一、填空题： 1.同学们在教室不同位置都能看清黑板上的字，是由于光线在黑板上发生了__________（选填“漫反射”或“镜面反射”）；小明身高1.7m，他站在竖直放置的平面镜前3m处，他在镜中的像与他相距________m。 【答案】漫反射；6 【解析】黑板的表面是比较粗糙的，可以将射来的光线向四面八方反射，因此发生了漫反射。 由于物到平面镜的距离与像到平面镜的距离相等，所以他站在竖直放置的平面镜前3m处，那么他的像与平面镜的距离也是3m，他在镜中的像与他相距6m。 2.（2025 湖南一模）检查视力时，要求视力表与人的眼睛距离为5m，房间两面平行墙的距离为 3m，两面墙上分别挂有平面镜和视力表，则被检查者应坐在镜子前________m处，这时视力表的像到镜面的距离________视力表到镜面的距离（填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】2；等于 【解析】由题意可知，视力表与人的眼睛距离为5m，根据平面镜的成像特点，即视力表的像距离人的眼睛的距离是5m，房间两面平行墙的距离为3m，即视力表的像到平面镜的距离是 3m，所以，被检查者应坐在镜子前 5m-3m=2m 根据平面镜的成像特点，物距和相距是相等的，所以，视力表的像到镜面的距离等于视力表到镜面的距离。 3. “小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”。蜻蜓立于荷叶尖上，距水面0.3m，它在水中的像是________（选填“实像”或“虚像”），像距离水面_________m。 【答案】虚像；0.3 【解析】平面镜成像原理是光的反射，所成的像是反射光线反向延长线的交点，是虚像。 平面镜所成的像和物到平面镜的距离相等，蜻蜓距水面0.3m，所以蜻蜓的像距水面0.3m。 4.（2025 长春一模）奇异瑰丽、苍凉粗犷的玉龙沙湖位于赤峰市翁牛特旗乌丹镇，是人们向往的绝美景观。夕阳西下，牧民赶着骆驼在湖边行走，我们能从不同角度看到沙丘的景色，是因为阳光在沙丘表面发生了_________（选填“镜面反射”或“漫反射”）；我们从湖面上看到骆驼和沙丘的倒影，这是光的________现象。 【答案】漫反射；反射 【解析】我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面上发生了漫反射，反射光线从不同方向射出。 我们从湖面上看到骆驼和沙丘的倒影，即平面镜成像，原理是光的反射。 5.如图所示，当一架无人机掠过湖面时，水中出现无人机的倒影，这是光的_________形成的________（选填“实”或“虚”）像，无人机从湖中央飞回岸边，湖中的像_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】反射；虚；不变 【解析】岸边的人在水中看到无人机的倒影是光在水面反射进入了人眼，属于光的反射现象，像是反射光线反向延长线的交点，不是实际光线会聚而成，像是虚像。 平静的湖面相当于平面镜，无人机在湖面中的倒影属于平面镜成像现象。由平面镜成像的特点可知，像与物等大，所以当无人机从湖中央飞回岸边，湖中的像大小不变。 6.如图所示是一只小鸟正在飞离水面时的情景，小鸟向上飞行时，它在水中像的大小将________（填“变大”“变小”或“不变”）。小鸟飞行到距水面3m时，小鸟与它在水中的像相距_________m。 【答案】不变；6 【解析】小鸟向上飞行时，它在水中像是平面镜成像现象；因为像和物体的大小相等，所以不管小鸟飞多高，像始终和物体等大，因此若小鸟向上飞的时候，小鸟像的大小不会改变。 小鸟飞行到距水面3m时，它在水中像距离水面也是3m，则小鸟与它在水中的像相距6m。 7.小芳同学站在平面镜前3m处，她的像到镜面的距离为_________m，她向后退的过程中，像的大小________。现将一块和镜面一样大的木板放在镜子的后面1m处，如图所示，这时她________在镜中看到自己的像。 【答案】3；不变；仍能 【解析】由平面镜成像的特点知，当小芳同学到镜面的距离为3m时，像到镜面的距离也为3m。 不管她远离还是靠近平面镜，她在镜中的像将不变。 由于平面镜成像是光的反射，在镜面后放置物体是不影响成像的，所以这时她仍能在镜中看到自己的像。 二、选择题： 8.（2025年江苏连云港中考题）物体在平面镜中像的大小取决于（　　） A.平面镜的大小 B.平面镜的厚度 C.物体本身的大小 D.物体到平面镜的距离 【答案】C 【解析】平面镜成的像与物体等大，所以物体在平面镜中像的大小只取决于物体本身的大小，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9.如图所示：学校教学楼走廊的墙壁上挂着一面平面镜，方便同学们整理自己的着装，小明向镜子走近，下列说法正确的是（ ） A.镜中的“自己”是光的反射形成的实像 B.镜中的“自己”比小明本人更亮一些 C.小明向镜子走近时，镜中的“自己”越来越高 D.小明向镜子走近时，镜中的“自己”也靠近镜子 【答案】D 【解析】A.平面镜所成的像是虚像，则镜中的“自己”是由于光的反射形成的虚像，故A错误； B.由于平面镜成像是光的反射形成的，所以镜中的“自己”比小明本人则更暗一些，故B错误； C.由于平面镜所成的像与物体大小相等，小明向镜子走近时小明本人大小不变，所以镜中的“自己”大小不变，不会越来越高，故C错误； D.小明向镜子走近时，像和物体各对应点到平面镜间距离相等，则镜中的“自己”也靠近镜子，故D正确。 故选D。 10.如图所示，墙面上挂着标有“255”数字的牌子，在其相邻的一墙面上挂着一平面镜，光洁的地面也相当于平面镜，则通过平面镜（ ） A.不能看到的数字是252 B.不能看到的数字是522 C.不能看到的数字是225 D.不能看到的数字是552 【答案】A 【解析】墙面上挂着标有“255”数字的牌子，若平面镜是相对牌子是竖直方向的，则通过平面镜看到的数字是225，若平面镜是相对牌子是水平方向的，则通过平面镜看到的数字是522，通过两次成像可以成552，则通过平面镜看到的数字有可能是552，总之，通过平面镜不可能看到的数字是252。 故选A。 11.（2025 辽宁锦州一模）如图所示，将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A.平面镜水平向右移动时，铅笔的像也向右运动 B.若改用一块较小的平面镜，铅笔将不能成完整的像 C.铅笔水平向右移动时，它的像也向右运动 D.将平面镜竖直向上提高2cm，铅笔的像也向上提高了2cm 【答案】A 【解析】A.平面镜水平向右移动时，铅笔到平面镜的距离变小，则像到平面镜的距离变小，铅笔的像也向右运动，故 A 正确； B.平面镜成像时，像的大小与物体相等，与镜子的大小无关，故若改用一块较小的平面镜，铅笔的像将不变，仍然成完整的像，故 B 错误； C.铅笔水平向右移动时，铅笔到平面镜的距离变大，则像到平面镜的距离变大，它的像向左运动，故 C 错误； D.根据平面镜成像的特点，将平面镜竖直向上提高 2 cm，铅笔的像关于平面镜对称，铅笔的像不动，故 D错误。 故选 A。 12.如图所示，平面镜竖直放置在水平桌面上，一支直立的铅笔从平面镜前40cm处，以5cm/s的水平速度垂直向平面镜匀速靠近。下列说法正确的是（ ） A.铅笔在平面镜中所成的像逐渐变大 B.经过2s铅笔与它的像之间的距离变为60cm C.铅笔的像相对于平面镜的速度为10cm/s D.若平面镜顺时针转至图中虚线位置，直立的铅笔仍以相同水平速度移动，则它的像应该竖直向上运动 【答案】B 【解析】A.平面镜所成的像与物体等大，铅笔向平面镜靠近时，铅笔在平面镜中所成的像的大小不变，故A错误； B.经过2s铅笔与平面镜间的距离为30cm，平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，所以像与平面镜间的距离也为30cm，所以经过2s铅笔与它的像之间的距离变为60cm，故B正确； C.平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，铅笔以5cm/s向平面镜移动，则像也以5cm/s向平面镜移动，即铅笔的像相对于平面镜的速度为5cm/s，故C错误； D.若平面镜顺时针转至图中虚线位置，直立的铅笔与平面镜间的夹角为45°，平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，所以像与平面镜间的夹角也为45°，所以物与像相垂直，若铅笔仍以相同水平速度向右移动，则它的像应该竖直向上运动，若水平向左运动，像竖直向下运动，故D错误。 故选B。 13.如图为一市民站在平面玻璃制的地铁安全门外候车。当地铁到站后，安全门的两侧打开，该市民在左右两侧的安全门中的像情况分析正确的是（ ） A.都能成完整的像，且两个像的位置与原来的像重合 B.都能成完整的像，且两个像越来越小，直到不成像 C.各成半个像，合起来成一个完整的像 D.都能成完整的像，且两个像在不同位置，两个像的距离等于安全门的距离 【答案】A 【解析】左右两侧的安全门互不影响，都能使该市民成完整的像；根据平面镜成像的特点可知，像与物到镜面的距离相等，像与物的连线与镜面垂直，像与物大小相同，在安全门向两侧打开后，人到镜面的距离不变，所以像的位置不变，两个像都与原来的像重合，且大小也不会变化，故A正确，BCD错误。 故选A。 14.如图甲所示为星期天下午小丽同学去配眼镜时检查视力的情景。配镜员让小丽坐在平面镜前方来识别对面墙上镜子里视力表的像。根据图中信息判断下面的说法正确的是（ ） A.视力表在平面镜中的像与小丽相距5.4m B.如果小丽以1m/s的速度靠近平面镜，则镜中的像以1m/s的速度靠近她 C.如果小丽靠近平面镜，则她在平面镜中的像变大 D.如图乙所示是小丽从平面镜中观察到的后面墙上时钟的像，则当时的时间是4:35 【答案】D 【解析】A.平面镜中，像距等于物距，视力表到平面镜的距离为2.7m，视力表在平面镜中的像到平面镜的距离为2.7m，视力表在平面镜中的像与小丽相距： 2.7m+2.7m-0.4m=5m 故A错误； B.如果小丽以1m/s的速度靠近平面镜，则镜中的像也以1m/s的速度靠近平面镜，镜中的像也以2m/s的速度靠近她，故B错误； C.像与物体大小相等，如果小丽靠近平面镜，则她在平面镜中的像不变，故C错误； D.像与物体关于平面镜对称，如图乙所示是小丽从平面镜中观察到的后面墙上时钟的像，则当时的时间是4:35，故D正确。 故选D。 15．（2025 江苏徐州一模）如图是一种液面升降监测装置的原理图，光源S发出的一束激光与水平面成 25° 角射向平静的液面，反射光线与入射光线的夹角为_________；激光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S＇点，当液面上升时，光点 S＇将向________（左/右）移动。保持入射光线不变，若液面上升的高度为h，则光点移动的距离_________（选填“>”、“=”或“<”）h。 【答案】130°；左；> 【解析】因为激光与水平面成25°角射向平静的液面，所以入射角为： 90° - 25° = 65° 在光的反射现象中，反射角等于入射角，所以反射角为65°，则反射光线与入射光线的夹角为130°。 当液面上升时，由于入射角不变，所以反射角大小不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，反射光斑将向左移动，如图所示： 由图可知，O为液面上升后的入射点，A为上升后的液面与原来的反射光线的交点，根据平行四边形的知识可知，光点移动的距离等于OA的长度，由三角形的知识可知，因为入射角为65°，所以h小于OA长度的一半，因此OA的长度大于h，则光点移动的距离大于h。 三、作图题： 16.（2025 河南一模）如图所示，人从平面镜MN中能够看到光源S发出的光，请在图中画出人眼A经平面镜MN看到光源S的完整光路图。 【答案】见解析 【解析】人眼A经平面镜MN看到光源S，是由于光源S发出的光经平面镜反射后进入人的眼睛，作点S关于平面镜的对称点S′，连接S′A与镜面的交点O即为入射点，连接SO即为入射光线，如图所示： 17.（2025年湖北省初中学业考题）如图甲为校园摄影展中小芳的作品，太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像，请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。（保留作图痕迹） 【答案】见解析 【解析】眼睛与S'点的连线与水面的交点为O点，根据平面镜成像的特点可作出太阳的位置S点，连接O点与S点为入射光线，连接O点与眼睛为反射光线，如图所示： 四、实验探究题： 18.（2025 甘肃威武一模）小华偶然间整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” 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： 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】（1）提出问题；（2）像；不会；（3）2.13；远离；（4）大；（5）深 【解析】（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，与观察者的距离变大，说明像的位置会远离观察者。 （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深。 19. （2025年苏州市学业考试卷）小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同电子蜡烛等器材，探究平面镜成像的特点。 （1）如图甲，将白纸平铺在水平桌面上，再将玻璃板________放置在纸上； （2）在玻璃板前放上电子蜡烛A，闭合开关使其发光，再将电子蜡烛B放到玻璃板后，调整B的位置使其与A的像________，在纸上分别记录A、B的位置； （3）多次改变A的位置，重复上述实验。在探究像到镜面距离L2与物到镜面距离L1的关系时，下列测量方法中，正确的是________； （4）完成探究后，小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”，如图乙所示，两人都可以通过孔看到对方，但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像，则纸盒中玻璃板可沿_______（ac/bd）方向放置，且发光小灯应贴在纸盒内_______（M/N）处。（注意两空对应关系，同时答对得分，写出一种做法即可） 【答案】（1）竖直；（2）重合；（3）方法2；（4）；ac；N 【解析】（1）为使得像成在桌面上，将白纸平铺在水平桌面上后，应再将玻璃板竖直放置在纸上。 （2）为了探究物像的大小和位置关系，在玻璃板前放上电子蜡烛A，闭合开关使其发光，再将电子蜡烛B放到玻璃板后，调整B的位置使其与A的像重合，在纸上分别记录A、B的位置。 （3）为使得成像更清晰，应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面，同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为A、B的位置，所以在探究像到镜面距离L2与物到镜面距离L1的关系时，测量方法中正确的是方法2。 （4）平面镜成像是由于光的反射成像，且像与物关于平面镜对称，要使只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像，则当纸盒中玻璃板沿ac方向放置时，发光小灯应贴在纸盒内N处；当纸盒中玻璃板沿bd方向放置时，发光小灯应贴在纸盒内M处。 五、综合阅读题： 20.阅读材料，回答问题。 汽车中的光现象 汽车抬头显示（如图1）又叫汽车平视显示系统（Head-Up Display），简称HUD，是为了提高安全性而研发的。它利用平面镜成像原理（如图2），使显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃成像在正前方，驾驶员不必低头，就可以看到车辆行驶的车速、油耗等信息。 凸面镜和凹面镜对光的作用在汽车上也有应用，它们也对汽车的安全行驶起着至关重要的作用。 （1）行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的________（选填“反射”或“折射”）形成的； （2）某HUD显示器水平放置在汽车中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，则挡风玻璃与水平面夹角为________度； （3）HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。重影产生的原因是挡风玻璃有一定的________（选填“厚度“或“透明度”）； （4）某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高，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；如果成像不清晰，可以________（选填“增强”或“减弱”）显示器亮度，改善成像效果； （5）汽车前灯的反光装置相当于_________（选填“平面镜”“凹面镜”或“凸面镜”），当汽车的远光灯位于该镜焦点位置时，射出的光接近于平行。 【答案】（1）反射；（2）45；（3）厚度；（4）靠近；增强；（5）凹面镜。 【解析】（1）挡风玻璃相当于平面镜，根据平面镜成像特点和原理可知，行车数据在挡风玻璃上所成的像是由于光的反射成虚像。 （2）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，由于像和物关于镜面对称，则挡风玻璃与水平面夹角为45度。 （3）挡风玻璃有一定的厚度，两个面都会反射成像，所以能形成两个像，形成重影。 （4）因为像到平面镜的距离随着物体到镜面的距离减小而减小，当发现挡风玻璃所成的像过高，不便于观察，这时就需要将显示器沿水平方向靠近挡风玻璃；由于像是由反射光线的反射延长线会聚而成的，为了使像更加清晰，应增加显示器射到玻璃上的光线，即增强显示器亮度，改善成像效果。 （5）凹面镜对光线有会聚作用，汽车前灯的反光装置相当于凹面镜，根据光路可逆可知，当汽车的远光灯位于该镜焦点位置时，射出的光接近于平行光。 第 1 页 共 30 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 平面镜成像（原卷版） 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1.平面镜成像 2 知识点2.平面镜成虚像的原理 6 知识点3.平面镜的应用 9 知识点4.科学世界：凸面镜和凹面镜 12 【方法技巧】 13 方法技巧1.根据平面镜成像特点判断像 13 方法技巧2.平面镜成像特点的应用 14 方法技巧3.平面镜成像作图 14 方法技巧4.凸面镜和凹面镜 14 方法技巧5.探究平面镜成像的特点 14 【巩固训练】 15 【学习目标】 目 标 目 标 阐 释 物理素养 物理观念 通过现象观察及实验探究，能够说出平面镜成像的特点，并能用平面镜成像的特点解释有关现象。 科学思维 能够基于证据、分析推理得出平面镜成像的特点；通过借助光线模型解释平面镜成像原理的过程，促进对光线模型的理解，发展科学思维能力。 科学探究 在探究平面镜成像特点的过程中，能够基于问题设计实验、收集证据、作出解释，在交流评估中修正完善，进而得出科学结论。 科学态度与责任 通过经历探究平面镜成像特点的过程，提高证据意识，养成实事求是的科学态度；在分 享与交流中，勇于表达和修正自己的观点，养成批判、质疑的科学精神。通过应用平面镜成像的 特点解释有关现象，体会物理学的应用价值，激发学习物理的兴趣。 重 点 1.掌握平面镜成像的四个核心特征：等大、等距、垂直、对称。 2.理解“虚像”的本质——并非由实际光线会聚而成，而是反射光线反向延长线的交点。 难 点 1.如何通过“未点燃蜡烛与像重合”这一操作，精准确定像的位置，突破空间感盲区。 2.如何从实验现象出发，抽象出“像与物关于镜面对称”的数学模型，实现从现象到规律的升华。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1.平面镜成像 1.平面镜成像 问题：国家大剧院和它在水中的倒影相映成趣，宛如一个巨大的蛋壳（如下图）。为什么会出现这种现象呢？ 当你照镜子的时候可以在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的这个“人”就是你的像。国家大剧院的倒影实际上就是大剧院在水中的像。 特别提醒 水中倒影和影子都有“影”字，但是涉及的原理不同。水中倒影是光的反射（平面镜成像），影子是由于光的直线传播。 2.平面镜成像的特点 提出问题 平面镜成像时，像有什么特点 猜想与假设 平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等，像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等 实验思路 探究平面镜成像的特点，关键是要确定像的位置和大小。如何设计这个实验呢？我们可以按如下思路进行探究。 用一块玻璃板作为平面镜，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛，在玻璃板后面移动，直到看上去它的位置与像的位置重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。 确定了像的位置，再比较像跟物体的位置和大小的关系，这样就可以得到平面镜成像的特点了。 实验器材 薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸等 薄玻璃板的作用：（1）确定像的位置；（2）防止成两个像影响实验观察。 两支完全相同的蜡烛目的：便于比较像与物的大小。 设计并进行实验 （1）在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表玻璃板的位置； （2）如图所示，把一只点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，透过玻璃板进行观察，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛B（未点燃），竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置； （3）在纸上记录下两支蜡烛的位置，并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同； （4）移动点燃的蜡烛A，重做实验； （5）用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来，用刻度尺测量蜡烛和像到玻璃板的距离，将测得的数据记录在表格中； （6）将玻璃板后面未点燃的蜡烛B移走，再把光屏放在该位置上并正对玻璃板，观察是否能在光屏上接收到前面点燃蜡烛的像。 实验数据 记录 次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离/cm 蜡烛的像与蜡烛的大小关系 蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系 1 10 10 等大 垂直 2 15 15 等大 垂直 3 20 20 等大 垂直 4 25 25 等大 垂直 分析与论证 （1）未点燃的蜡烛B可以与点燃的蜡烛的像完全重合，说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等； （2）由实验数据可知，蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等； （3）用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角，发现像与物的连线与镜面垂直； （4）移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，发现白卡片上没有像，表明该像是虚像。 探究归纳 精确的实验表明：平面镜所成的像为正立的虚像，其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。 利用数学课中有关对称的知识，平面镜成像的规律也可以表述为：平面镜所成的像为正立的虚像，像与物体关于镜面对称。 交流与评估 （1）为了使观察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行； （2）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于观察和确定像的位置，并比较物像的大小关系，原因是玻璃板既能反射光又能透过光，即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛，也能看到点燃的蜡烛所成的像； （3）实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像，当玻璃板较厚时，两个像有较大的错位，难以确定像的位置； （4）实验中，玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置，则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合； （5）实验中，使用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物体的大小关系； （6）用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察； （7）白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置，刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离； （8）改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验，是为了寻找普遍规律； （9）观察点燃蜡烛的像时，眼睛应与物体在玻璃板的同侧；观察像是否为虚像时，眼睛与像在玻璃板的同侧； 特别提醒 实验中的应用了等效替代法 （1）在确定像的位置时，用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛的像； （2）在比较像与物体的大小关系时，用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛。 【例1】如图甲所示，小明用两支相同的蜡烛A、B、玻璃板、白纸、笔、火柴、刻度尺来探究平面镜成像特点。 （1）实验中采用透明薄玻璃板代替平面镜竖直放置在水平桌面上，目的是为了便于确定___________； （2）将点燃的蜡烛A竖直放在玻璃板前，___________（填“点燃”或“未点燃”）蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，眼睛在蜡烛_________（填“A”或“B”）一侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像与物体大小_________； （3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和对应像的位置连接起来（如图乙）发现蜡烛A的像与蜡烛A到镜面的距离_________，且它们的连线与镜面垂直。 【变式1-1】小江为同学们表演魔术：如图甲所示，将一个正面开口的空箱面向同学，箱子的顶部中间有一个豁口。将一个棋子从顶部的豁口放入，从正面看去，棋子竟“不翼而飞”。小丹猜想箱中放置了一块平面镜，她找来薄玻璃板、方格纸、笔、刻度尺、两个完全相同的棋子A和B进行探究，如图乙所示。 （1）将一张方格纸放在水平桌面上，薄玻璃板_________放置在方格纸上； （2）将棋子A放在薄玻璃板前，棋子B放在薄玻璃板后面移动，直到看上去它与棋子A的像完全重合，表明棋子像的大小与棋子的大小_________。在方格纸上记下棋子A和B的位置； （3）移走棋子B，将光屏放到棋子B的位置，在光屏上________（选填“能”或“不能”）直接观察到棋子A的像； （4）改变棋子A的位置，重复步骤（2），发现棋子A的像与棋子A始终在方格纸的同一条直线上。用刻度尺分别测量它们到薄玻璃板的距离，记录在表格中。分析数据可知，棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离_________； 实验次数 A棋子到薄玻璃板的距离/cm B棋子的像到薄玻璃板的距离/cm 1 5.00 5.00 2 6.50 6.50 3 10.00 10.00 （5）实验表明，棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面_________； （6）请在图丙中作出点A在平面镜中所成的像。 【变式1-2】如图所示，是小华在家庭实验室探究平面镜成像特点的实验装置。 （1）小华用竖直放置的透明薄玻璃板代替平面镜，是为了方便确定_____________； （2）小华在玻璃板前面放一支点燃蜡烛A，再拿一只相同未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直至与蜡烛A的像重合，这样做是为了比较________________关系； （3）小华将光屏放在蜡烛B所在的位置，在光屏上看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是_______（选填“实”或“虚”）像； （4）小华将蜡烛A靠近玻璃板一点，蜡烛A的像将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式1-3】小明发现小轿车的前挡风玻璃是倾斜安装的，如图甲所示。为了找出这样安装的目的，他找来一些器材探究“平面镜成像的特点”。如图乙所示。 下面是小明进行“探究平面镜成像特点”的实验过程。 （1）为了便于观察，该实验最好在_________（选填“较亮”或“较暗”）环境中进行；小明用玻璃板代替平面镜的目的是_________________________； （2）如图乙所示，把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像，如果将蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小会_________（选填“变大”“不变”或“变小”）； （3）如果在蜡烛A的像的位置上放一张白纸板做屏幕，则在白纸板上________（选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是_________像； （4）通过对“平面镜成像特点”实验的探究，小明明白了小汽车前挡风玻璃是倾斜安装的，从光学角度分析，这样安装的好处是__________________________（任写一条）。 知识点2.平面镜成虚像的原理 1.平面镜成虚像的原理 在下图中，光源S向四处发光，一些光经平面镜反射后进入了人的眼睛，引起视觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S′处发出的。S′就是S在平面镜中的像。由于平面镜后并不存在光源S′，进入眼睛的光并非真正来自S′，所以把S′叫作虚像。 由此可知，平面镜成像的原理是光的反射。平面镜所成的像实际上来自物体的光经平面镜反射后，反射光线的反向延长线的交点。 2.对实像和虚像的理解 成因 特点 实例 实像 实际光线会聚所成的像 既可以用眼睛直接观察，又可以用光屏承接 小孔成像 虚像 不是实际光线会聚而成的，而是由实际光线的反向延长线相交形成的 只能用眼睛直接观察，不能用光屏承接 平面镜成像、水中倒影、水中的鱼 【例2】小明同学身高1.65m，站在竖直放置的平面镜正前方0.6m处，他在平面镜中所成像高度为_________m，他的像到镜面的垂直距离为_________m。 【变式2-1】小明同学身高165cm，站在竖置放置的平面镜前，从平面镜中看到挂钟的指针如图所示。由此可知，他在平面镜中的像高为_________cm，挂钟显示的实际时间是__________。 【变式2-2】小明身高1.7m，距离平面镜3m，他在平面镜中的像高是_________m，像到平面镜的距离是_________m。当他向平面镜缓慢走近时，他在平面镜中像的大小_________（选填“变大”“不变”或“变小”）。 3.平面镜成像作图 作平面镜成的像主要有两种方法：一是根据平面镜成虚像原理（光的反射定律）作图；二是根据平面镜成像特点作图（对称法）。 （1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图 从S 射向平面镜的所有光线，经平面镜反射后，反射光线的反向延长线都会交于点S′，所以在作图时，只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线，作出其反射光线的反向延长线，就可以确定像S′。如下图。 作图步骤如下： ①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上； ②分别作出两条入射光线的法线； ③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线； ④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S′即为点光源S的像。 （2）根据平面镜成像特点作图（对称法） 作图方法（如图所示）： ①做垂线——即画出物体的两个端点AB到平面镜面的垂线段AM、BN； ②画垂足； ③量等距：使A′M=AM，B′N =BN； ④画像点A′B′并连接，则A′B′就是物体AB的像。 特别提醒 作图时要注意以下几点： （1）平面镜非反射面要画上短斜线； （2）实际光线要画成实线，并用箭头表示光的传播方向，反向延长线要画成虚线；实物用实线表示，虚像用虚线表示；法线用虚线表示； （3）实物和虚像要标注上对应的字母，并用上下标区分。 【例3】如图，请作出物体AB在平面镜MN中所成的像A′B′。 【变式3-1】在图中作出物体ABC通过平面镜所成的像。 【变式3-2】请根据平面镜成像特点，作出点光源S发出的光经平面镜反射后通过A点的光路图（保留作图痕迹）。 【变式3-3】按下列要求作图。如图所示，S是光源。请你作出S发出的一条光线，经平面镜反射后过A点的光路图。 知识点3.平面镜的应用 1.平面镜成像 应用的实例：家庭中所用的穿衣镜；练功房、理发店、服装店里安装的平面镜；牙医检查牙齿使用的平面镜等。 2.利用平面镜改变光路 （1）塔式太阳能电站 塔式太阳能电站，它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上，从而利用太阳能发电。 （2）潜望镜 如图，在直筒的上下拐角处各安装一块平面镜，两块平面镜互相平行，都跟水平面成45°，这样就做成一个最简单的潜望镜。在水的深处可以观察到水面上的情况。 塔式太阳能电站 潜望镜光路图 【例4】如图小严站在地铁站台，他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。小严根据该现象设计了在站台上粗测玻璃屏蔽门到车道另一侧广告牌之间距离d的实验。完成下面的步骤和问题。 （1）小严相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到自己的像与___________重合，记下____________。 （2）量出____________的距离。 （3）除记录工具外，小严要完成上述实验必需使用的仪器是___________。 （4）步骤（2）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：平面镜成像时，物体与像到镜子的距离________。 （5）测量完毕，刚好有一列车进站，停在广告牌前，在玻璃屏蔽门还没有打开前，小严________（选填“能”或“不能”）看到自己的虚像。 【变式4-1】检查视力时，视力表放在被测者头部的后上方，如图甲所示，则视力表上如图乙所示的字母在平面镜中的像正确的是（ ） A.　　　　　　　B.　　　　　　　C.　　　　　　　D. 【变式4-2】如图是用两块平面镜制作的能同时观察昆虫背部和腹部的观察箱，昆虫经下方平面镜所成的像在图中的________位置。若将昆虫沿玻璃板向镜面移动，它在平面镜中所成的像大小__________。 【变式4-3】我国早在汉代就有记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。”这个装置是世界上有记载的最早的潜望镜，下列现象与其成像原理相同的是（ ） A.水中倒影 B.凿壁借光 C.日晷计时 D.海市蜃楼 【变式4-4】如图所示，医生给病人检查口腔时，借助镜子可以观察到牙齿的背面，说明平面镜可以改变光的_____________。医生为了看的更清楚应将灯光照亮_________（选填“平面镜”或“牙齿”），同时将小镜子放在酒精灯上烤一烤，然后再放入口腔，这样做的目的是提高镜子的温度，防止口腔中的水蒸气在镜面上液化成小水珠而影响观察。点燃酒精灯时使用了打火机，该气体打火机中的燃气是通过____________方法液化的。 知识点4.科学世界：凸面镜和凹面镜 1.球面镜 如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。 2.凸面镜的特点及应用 凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。 3.凹面镜的特点及应用 （1）凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。 （2）凹面镜的应用 汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。 【例5】下列说法中正确的是（ ） A.汽车的车头灯是用平面镜 B.汽车的观后镜是用凸面镜 C.太阳灶用的是凸面镜 D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜是用凹面镜 【变式5-1】轿车是常用的交通工具，轿车上有许多地方要利用光的反射。如图所示，轿车中A为观后镜，B为车头灯内的反射镜。A为__________，B应为__________（选填“平面镜”、“凹面镜”或“凸面镜”）。 【变式5-2】如图所示，汽车前方的盲区是由于车身设计的缘故，阻挡了驾驶员视线而形成的，盲区的形成是由于光的_____________。汽车的倒车雷达是利用___________（选填“超声波”、“次声波”、“红外线”、“紫外线”）来工作的。汽车的后视镜（凸面镜）对光线有_________（“会聚”或“发散”）作用。 【变式5-3】平面镜成像特点及其应用中有以下说法： ①平面镜所成的是等大的虚像 ②医生为病人检查牙齿时，放在口腔中的内窥镜是平面镜 ③为了扩大视野，在道路弯道处安装一块大的平面镜 ④探究平面镜成像特点时通常选用较薄的透明玻璃板进行实验 对这些说法，判断正确的是（ ） A.①②③④都正确 B.①②③正确，④错误 C.①④正确，②③错误 D.①②④正确，③错误 【方法技巧】 1.根据平面镜成像特点判断像 牢记平面镜成像特点：等大、等距、对称、垂直、虚像。即平面镜所成像的大小和物体大小相等，物和像到平面镜的距离相等，物和像的连线与平面镜垂直。平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的，这些光线的反向延长线相交成的像，不是真正的物体，只能通过人眼观察到，故称为虚像。 2.平面镜成像特点的应用 （1）平面镜所成的像为正立的虚像，其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。 （2）不管物体靠近还是远离平面镜，像的大小始终等于物体的大小。即物体大小不变则像的大小也不变。 （3）物体远离平面镜，像也远离平面镜。物和像相对镜面的速度大小相等。 3.平面镜成像作图 （1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图 作图步骤如下： ①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上； ②分别作出两条入射光线的法线； ③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线； ④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S'即为点光源S的像。 （2）根据平面镜成像特点作图（对称法） 作图方法 ①做垂线；②画垂足；③量等距；④画虚像。 作图时要注意以下几点： （1）平面镜非反射面要画上短斜线； （2）实际光线要画成实线，并用箭头表示光的传播方向，反向延长线要画成虚线；实物用实线表示，虚像用虚线表示；法线用虚线表示； （3）实物和虚像要标注上对应的字母，并用上下标区分。 4.凸面镜和凹面镜 （1）凸面镜的特点及应用 凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。 （2）凹面镜的特点及应用 ①凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。 ②凹面镜的应用：汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。 5.探究平面镜成像的特点 ①探究平面镜成像特点的实验选择玻璃板做为平面镜。 ②为什么选玻璃板而不选镜子是为了准确确定像的位置。 ③对实验中的两只蜡烛要求是完全相同。 ④选择两只完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小。 ⑤实验中玻璃板垂直于桌面。 ⑥玻璃板没与桌面垂直对实验产生的影响是不论怎样移动后面的蜡烛，都不会与前面蜡烛的像完全重合。 ⑦蜡烛的像不能用光屏接收到。 ⑧像不能用光屏接收到，说明平面镜成的像是虚像。 ⑨实验时用另一只等大的蜡烛与前面蜡烛的像完全重合，目的是比较像与物的大小；确定像的位置。 ⑩刻度尺在此实验中的作用是比较像与物到镜面距离的关系。 ⑪一只蜡烛在玻璃板后面却成了两个像，原因是玻璃板有两个反射面。 ⑫怎样验证成两个像是玻璃板有两个反射面的原因是用一个薄玻璃板进行实验。 ⑬验证像与物到镜面距离关系时，要进行多次实验，目的是找到更普遍的规律。 ⑭多次实验要改变蜡烛的位置。 ⑮用跳棋子代替蜡烛进行实验时，缺点是像比较暗，看不清。 ⑯用跳棋子实验时，怎样看清像？用手电筒照亮玻璃板前面的跳棋子。 ⑰平面镜成像的原理是光的反射。 ⑱为便于观察，该实验最好在什么环境中进行？较暗处。 ⑲实验中用未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合，未点燃的蜡烛位置即是像的位置，这种研究物理的方法等效替代法。 ⑳如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板，应选择哪个玻璃板做实验效果好？2mm厚的两块玻璃板。因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板。 ㉑本实验还可能出现的考查点有哪些？说出一点即可。测量误差。 【巩固训练】 一、填空题： 1.同学们在教室不同位置都能看清黑板上的字，是由于光线在黑板上发生了__________（选填“漫反射”或“镜面反射”）；小明身高1.7m，他站在竖直放置的平面镜前3m处，他在镜中的像与他相距________m。 【答案】漫反射；6 【解析】黑板的表面是比较粗糙的，可以将射来的光线向四面八方反射，因此发生了漫反射。 由于物到平面镜的距离与像到平面镜的距离相等，所以他站在竖直放置的平面镜前3m处，那么他的像与平面镜的距离也是3m，他在镜中的像与他相距6m。 2.（2025 湖南一模）检查视力时，要求视力表与人的眼睛距离为5m，房间两面平行墙的距离为 3m，两面墙上分别挂有平面镜和视力表，则被检查者应坐在镜子前________m处，这时视力表的像到镜面的距离________视力表到镜面的距离（填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】2；等于 【解析】由题意可知，视力表与人的眼睛距离为5m，根据平面镜的成像特点，即视力表的像距离人的眼睛的距离是5m，房间两面平行墙的距离为3m，即视力表的像到平面镜的距离是 3m，所以，被检查者应坐在镜子前 5m-3m=2m 根据平面镜的成像特点，物距和相距是相等的，所以，视力表的像到镜面的距离等于视力表到镜面的距离。 3. “小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”。蜻蜓立于荷叶尖上，距水面0.3m，它在水中的像是________（选填“实像”或“虚像”），像距离水面_________m。 【答案】虚像；0.3 【解析】平面镜成像原理是光的反射，所成的像是反射光线反向延长线的交点，是虚像。 平面镜所成的像和物到平面镜的距离相等，蜻蜓距水面0.3m，所以蜻蜓的像距水面0.3m。 4.（2025 长春一模）奇异瑰丽、苍凉粗犷的玉龙沙湖位于赤峰市翁牛特旗乌丹镇，是人们向往的绝美景观。夕阳西下，牧民赶着骆驼在湖边行走，我们能从不同角度看到沙丘的景色，是因为阳光在沙丘表面发生了_________（选填“镜面反射”或“漫反射”）；我们从湖面上看到骆驼和沙丘的倒影，这是光的________现象。 【答案】漫反射；反射 【解析】我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面上发生了漫反射，反射光线从不同方向射出。 我们从湖面上看到骆驼和沙丘的倒影，即平面镜成像，原理是光的反射。 5.如图所示，当一架无人机掠过湖面时，水中出现无人机的倒影，这是光的_________形成的________（选填“实”或“虚”）像，无人机从湖中央飞回岸边，湖中的像_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】反射；虚；不变 【解析】岸边的人在水中看到无人机的倒影是光在水面反射进入了人眼，属于光的反射现象，像是反射光线反向延长线的交点，不是实际光线会聚而成，像是虚像。 平静的湖面相当于平面镜，无人机在湖面中的倒影属于平面镜成像现象。由平面镜成像的特点可知，像与物等大，所以当无人机从湖中央飞回岸边，湖中的像大小不变。 6.如图所示是一只小鸟正在飞离水面时的情景，小鸟向上飞行时，它在水中像的大小将________（填“变大”“变小”或“不变”）。小鸟飞行到距水面3m时，小鸟与它在水中的像相距_________m。 【答案】不变；6 【解析】小鸟向上飞行时，它在水中像是平面镜成像现象；因为像和物体的大小相等，所以不管小鸟飞多高，像始终和物体等大，因此若小鸟向上飞的时候，小鸟像的大小不会改变。 小鸟飞行到距水面3m时，它在水中像距离水面也是3m，则小鸟与它在水中的像相距6m。 7.小芳同学站在平面镜前3m处，她的像到镜面的距离为_________m，她向后退的过程中，像的大小________。现将一块和镜面一样大的木板放在镜子的后面1m处，如图所示，这时她________在镜中看到自己的像。 【答案】3；不变；仍能 【解析】由平面镜成像的特点知，当小芳同学到镜面的距离为3m时，像到镜面的距离也为3m。 不管她远离还是靠近平面镜，她在镜中的像将不变。 由于平面镜成像是光的反射，在镜面后放置物体是不影响成像的，所以这时她仍能在镜中看到自己的像。 二、选择题： 8.（2025年江苏连云港中考题）物体在平面镜中像的大小取决于（　　） A.平面镜的大小 B.平面镜的厚度 C.物体本身的大小 D.物体到平面镜的距离 【答案】C 【解析】平面镜成的像与物体等大，所以物体在平面镜中像的大小只取决于物体本身的大小，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9.如图所示：学校教学楼走廊的墙壁上挂着一面平面镜，方便同学们整理自己的着装，小明向镜子走近，下列说法正确的是（ ） A.镜中的“自己”是光的反射形成的实像 B.镜中的“自己”比小明本人更亮一些 C.小明向镜子走近时，镜中的“自己”越来越高 D.小明向镜子走近时，镜中的“自己”也靠近镜子 【答案】D 【解析】A.平面镜所成的像是虚像，则镜中的“自己”是由于光的反射形成的虚像，故A错误； B.由于平面镜成像是光的反射形成的，所以镜中的“自己”比小明本人则更暗一些，故B错误； C.由于平面镜所成的像与物体大小相等，小明向镜子走近时小明本人大小不变，所以镜中的“自己”大小不变，不会越来越高，故C错误； D.小明向镜子走近时，像和物体各对应点到平面镜间距离相等，则镜中的“自己”也靠近镜子，故D正确。 故选D。 10.如图所示，墙面上挂着标有“255”数字的牌子，在其相邻的一墙面上挂着一平面镜，光洁的地面也相当于平面镜，则通过平面镜（ ） A.不能看到的数字是252 B.不能看到的数字是522 C.不能看到的数字是225 D.不能看到的数字是552 【答案】A 【解析】墙面上挂着标有“255”数字的牌子，若平面镜是相对牌子是竖直方向的，则通过平面镜看到的数字是225，若平面镜是相对牌子是水平方向的，则通过平面镜看到的数字是522，通过两次成像可以成552，则通过平面镜看到的数字有可能是552，总之，通过平面镜不可能看到的数字是252。 故选A。 11.（2025 辽宁锦州一模）如图所示，将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A.平面镜水平向右移动时，铅笔的像也向右运动 B.若改用一块较小的平面镜，铅笔将不能成完整的像 C.铅笔水平向右移动时，它的像也向右运动 D.将平面镜竖直向上提高2cm，铅笔的像也向上提高了2cm 【答案】A 【解析】A.平面镜水平向右移动时，铅笔到平面镜的距离变小，则像到平面镜的距离变小，铅笔的像也向右运动，故 A 正确； B.平面镜成像时，像的大小与物体相等，与镜子的大小无关，故若改用一块较小的平面镜，铅笔的像将不变，仍然成完整的像，故 B 错误； C.铅笔水平向右移动时，铅笔到平面镜的距离变大，则像到平面镜的距离变大，它的像向左运动，故 C 错误； D.根据平面镜成像的特点，将平面镜竖直向上提高 2 cm，铅笔的像关于平面镜对称，铅笔的像不动，故 D错误。 故选 A。 12.如图所示，平面镜竖直放置在水平桌面上，一支直立的铅笔从平面镜前40cm处，以5cm/s的水平速度垂直向平面镜匀速靠近。下列说法正确的是（ ） A.铅笔在平面镜中所成的像逐渐变大 B.经过2s铅笔与它的像之间的距离变为60cm C.铅笔的像相对于平面镜的速度为10cm/s D.若平面镜顺时针转至图中虚线位置，直立的铅笔仍以相同水平速度移动，则它的像应该竖直向上运动 【答案】B 【解析】A.平面镜所成的像与物体等大，铅笔向平面镜靠近时，铅笔在平面镜中所成的像的大小不变，故A错误； B.经过2s铅笔与平面镜间的距离为30cm，平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，所以像与平面镜间的距离也为30cm，所以经过2s铅笔与它的像之间的距离变为60cm，故B正确； C.平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，铅笔以5cm/s向平面镜移动，则像也以5cm/s向平面镜移动，即铅笔的像相对于平面镜的速度为5cm/s，故C错误； D.若平面镜顺时针转至图中虚线位置，直立的铅笔与平面镜间的夹角为45°，平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，所以像与平面镜间的夹角也为45°，所以物与像相垂直，若铅笔仍以相同水平速度向右移动，则它的像应该竖直向上运动，若水平向左运动，像竖直向下运动，故D错误。 故选B。 13.如图为一市民站在平面玻璃制的地铁安全门外候车。当地铁到站后，安全门的两侧打开，该市民在左右两侧的安全门中的像情况分析正确的是（ ） A.都能成完整的像，且两个像的位置与原来的像重合 B.都能成完整的像，且两个像越来越小，直到不成像 C.各成半个像，合起来成一个完整的像 D.都能成完整的像，且两个像在不同位置，两个像的距离等于安全门的距离 【答案】A 【解析】左右两侧的安全门互不影响，都能使该市民成完整的像；根据平面镜成像的特点可知，像与物到镜面的距离相等，像与物的连线与镜面垂直，像与物大小相同，在安全门向两侧打开后，人到镜面的距离不变，所以像的位置不变，两个像都与原来的像重合，且大小也不会变化，故A正确，BCD错误。 故选A。 14.如图甲所示为星期天下午小丽同学去配眼镜时检查视力的情景。配镜员让小丽坐在平面镜前方来识别对面墙上镜子里视力表的像。根据图中信息判断下面的说法正确的是（ ） A.视力表在平面镜中的像与小丽相距5.4m B.如果小丽以1m/s的速度靠近平面镜，则镜中的像以1m/s的速度靠近她 C.如果小丽靠近平面镜，则她在平面镜中的像变大 D.如图乙所示是小丽从平面镜中观察到的后面墙上时钟的像，则当时的时间是4:35 【答案】D 【解析】A.平面镜中，像距等于物距，视力表到平面镜的距离为2.7m，视力表在平面镜中的像到平面镜的距离为2.7m，视力表在平面镜中的像与小丽相距： 2.7m+2.7m-0.4m=5m 故A错误； B.如果小丽以1m/s的速度靠近平面镜，则镜中的像也以1m/s的速度靠近平面镜，镜中的像也以2m/s的速度靠近她，故B错误； C.像与物体大小相等，如果小丽靠近平面镜，则她在平面镜中的像不变，故C错误； D.像与物体关于平面镜对称，如图乙所示是小丽从平面镜中观察到的后面墙上时钟的像，则当时的时间是4:35，故D正确。 故选D。 15．（2025 江苏徐州一模）如图是一种液面升降监测装置的原理图，光源S发出的一束激光与水平面成 25° 角射向平静的液面，反射光线与入射光线的夹角为_________；激光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S＇点，当液面上升时，光点 S＇将向________（左/右）移动。保持入射光线不变，若液面上升的高度为h，则光点移动的距离_________（选填“>”、“=”或“<”）h。 【答案】130°；左；> 【解析】因为激光与水平面成25°角射向平静的液面，所以入射角为： 90° - 25° = 65° 在光的反射现象中，反射角等于入射角，所以反射角为65°，则反射光线与入射光线的夹角为130°。 当液面上升时，由于入射角不变，所以反射角大小不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，反射光斑将向左移动，如图所示： 由图可知，O为液面上升后的入射点，A为上升后的液面与原来的反射光线的交点，根据平行四边形的知识可知，光点移动的距离等于OA的长度，由三角形的知识可知，因为入射角为65°，所以h小于OA长度的一半，因此OA的长度大于h，则光点移动的距离大于h。 三、作图题： 16.（2025 河南一模）如图所示，人从平面镜MN中能够看到光源S发出的光，请在图中画出人眼A经平面镜MN看到光源S的完整光路图。 【答案】见解析 【解析】人眼A经平面镜MN看到光源S，是由于光源S发出的光经平面镜反射后进入人的眼睛，作点S关于平面镜的对称点S′，连接S′A与镜面的交点O即为入射点，连接SO即为入射光线，如图所示： 17.（2025年湖北省初中学业考题）如图甲为校园摄影展中小芳的作品，太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像，请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。（保留作图痕迹） 【答案】见解析 【解析】眼睛与S'点的连线与水面的交点为O点，根据平面镜成像的特点可作出太阳的位置S点，连接O点与S点为入射光线，连接O点与眼睛为反射光线，如图所示： 四、实验探究题： 18.（2025 甘肃威武一模）小华偶然间整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” 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： 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】（1）提出问题；（2）像；不会；（3）2.13；远离；（4）大；（5）深 【解析】（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，与观察者的距离变大，说明像的位置会远离观察者。 （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深。 19. （2025年苏州市学业考试卷）小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同电子蜡烛等器材，探究平面镜成像的特点。 （1）如图甲，将白纸平铺在水平桌面上，再将玻璃板________放置在纸上； （2）在玻璃板前放上电子蜡烛A，闭合开关使其发光，再将电子蜡烛B放到玻璃板后，调整B的位置使其与A的像________，在纸上分别记录A、B的位置； （3）多次改变A的位置，重复上述实验。在探究像到镜面距离L2与物到镜面距离L1的关系时，下列测量方法中，正确的是________； （4）完成探究后，小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”，如图乙所示，两人都可以通过孔看到对方，但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像，则纸盒中玻璃板可沿_______（ac/bd）方向放置，且发光小灯应贴在纸盒内_______（M/N）处。（注意两空对应关系，同时答对得分，写出一种做法即可） 【答案】（1）竖直；（2）重合；（3）方法2；（4）；ac；N 【解析】（1）为使得像成在桌面上，将白纸平铺在水平桌面上后，应再将玻璃板竖直放置在纸上。 （2）为了探究物像的大小和位置关系，在玻璃板前放上电子蜡烛A，闭合开关使其发光，再将电子蜡烛B放到玻璃板后，调整B的位置使其与A的像重合，在纸上分别记录A、B的位置。 （3）为使得成像更清晰，应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面，同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为A、B的位置，所以在探究像到镜面距离L2与物到镜面距离L1的关系时，测量方法中正确的是方法2。 （4）平面镜成像是由于光的反射成像，且像与物关于平面镜对称，要使只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像，则当纸盒中玻璃板沿ac方向放置时，发光小灯应贴在纸盒内N处；当纸盒中玻璃板沿bd方向放置时，发光小灯应贴在纸盒内M处。 五、综合阅读题： 20.阅读材料，回答问题。 汽车中的光现象 汽车抬头显示（如图1）又叫汽车平视显示系统（Head-Up Display），简称HUD，是为了提高安全性而研发的。它利用平面镜成像原理（如图2），使显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃成像在正前方，驾驶员不必低头，就可以看到车辆行驶的车速、油耗等信息。 凸面镜和凹面镜对光的作用在汽车上也有应用，它们也对汽车的安全行驶起着至关重要的作用。 （1）行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的________（选填“反射”或“折射”）形成的； （2）某HUD显示器水平放置在汽车中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，则挡风玻璃与水平面夹角为________度； （3）HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。重影产生的原因是挡风玻璃有一定的________（选填“厚度“或“透明度”）； （4）某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高，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；如果成像不清晰，可以________（选填“增强”或“减弱”）显示器亮度，改善成像效果； （5）汽车前灯的反光装置相当于_________（选填“平面镜”“凹面镜”或“凸面镜”），当汽车的远光灯位于该镜焦点位置时，射出的光接近于平行。 【答案】（1）反射；（2）45；（3）厚度；（4）靠近；增强；（5）凹面镜。 【解析】（1）挡风玻璃相当于平面镜，根据平面镜成像特点和原理可知，行车数据在挡风玻璃上所成的像是由于光的反射成虚像。 （2）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，由于像和物关于镜面对称，则挡风玻璃与水平面夹角为45度。 （3）挡风玻璃有一定的厚度，两个面都会反射成像，所以能形成两个像，形成重影。 （4）因为像到平面镜的距离随着物体到镜面的距离减小而减小，当发现挡风玻璃所成的像过高，不便于观察，这时就需要将显示器沿水平方向靠近挡风玻璃；由于像是由反射光线的反射延长线会聚而成的，为了使像更加清晰，应增加显示器射到玻璃上的光线，即增强显示器亮度，改善成像效果。 （5）凹面镜对光线有会聚作用，汽车前灯的反光装置相当于凹面镜，根据光路可逆可知，当汽车的远光灯位于该镜焦点位置时，射出的光接近于平行光。 第 1 页 共 26 页 学科网（北京）股份有限公司 $