2.3平面镜+光的反射专题 讲义 -2026-2027学年苏科版物理八年级上学期
2026-08-08
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摘要:
该初中物理讲义以“平面镜+光的反射”为核心,通过“核心易错点-正确思路-通用逻辑”框架系统梳理知识体系,涵盖探究实验、镜面对称、实虚像等九大专题,用典例与变式题呈现重难点内在联系。
讲义亮点在于“实验情境化”与“易错点精准突破”,如“浇不灭的蜡烛”实验分析环境亮度影响,培养科学探究能力。题型分层适配不同学生,教师可实施精准教学,助力学生提升科学思维与问题解决能力。
内容正文:
2.3平面镜+光的反射专题
一.探究平面镜成像的特点
【核心易错点】
1. 环境亮度判断
易错:认为明亮环境成像更清晰;
错因:强光会削弱烛焰 / 物体与像的对比度;
【正确思路】:较暗环境成像清晰,物体本身光源越亮越好。
2. 玻璃板放置要求
易错:玻璃板倾斜、不垂直纸面;玻璃板上下移动会改变像位置;
错因:分不清 “玻璃板倾斜” 和 “竖直平移” 的区别;
【正确思路】:玻璃板必须垂直桌面,否则像偏高 / 偏低无法重合;仅竖直上下平移玻璃板,物、像距离不变,像位置不动。
3. 厚玻璃板重影问题
易错:直接用两个像距差值当作玻璃厚度;
错因:前后两个面分别成像,物距差为玻璃厚度,像距差 = 2 倍厚度;
【正确思路】:玻璃厚度 = 两像距差值 ÷ 2。
4. 虚实像光屏检验
易错:站在玻璃板前方观察光屏;
【正确思路】:光屏放在像的位置,在玻璃板后方直接看光屏,光屏承接不到像证明是虚像。
5. 等效替代蜡烛操作
易错:蜡烛 B 点燃、记录物 / 像点远离玻璃板一侧;
【正确思路】:B 不点燃,移动至与 A 的像完全重合;物、像位置都紧贴玻璃板一侧标记。
6. 浇不灭蜡烛、临摹神器综合实验
易错:选用普通平面镜、厚玻璃;调亮环境提升像清晰度;
【正确思路】:临摹 / 浇不灭实验用薄茶色透明玻璃(透光 + 反光);提升像亮度只需要调亮物体光源,环境光越暗越好;平面镜成等大虚像,想让像变大只能放大实物,不能移动物 / 纸。
7. 字母光源选型
易错:选左右对称字母 A、X、T;
【正确思路】:选左右不对称字母 F,方便观察左右颠倒的成像特点。
【通用正确实验逻辑】
1. 器材:薄透明玻璃板(便于确定像位置)、等大蜡烛(比较像物大小);
2. 核心规律:像与物等大、到镜面距离相等、连线垂直镜面、虚像;
3. 操作规范:垂直放置、暗环境、不点燃替代蜡烛、后方观察光屏。
【典例】.在平面镜成像特点教学中,老师做了“浇不灭的蜡烛”实验,为了使实验呈现良好的效果,老师采取的措施正确的是( )
A.该实验应在明亮的环境中进行
B.点燃的蜡烛和玻璃杯应放在“镜子”的同侧
C.该现象与“小孔成像”的光学原理相同
D.点燃的蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应靠近“镜子”
【变式1】.如图所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,小华在玻璃板前放置了一支蜡烛A,并将其点燃,将另一支与蜡烛A大小相同的蜡烛B放于玻璃板后方,移动蜡烛B直到在玻璃板前看起来蜡烛B与蜡烛A的像重合。下列有关说法正确的是( )
A.若将玻璃板竖直向上移动,蜡烛A的像也将向上移动
B.为了让蜡烛A的像更清晰,实验应在较明亮的环境中进行
C.在蜡烛B的位置放一光屏,可以在光屏上看到蜡烛A的像
D.若按图中乙的方式摆放玻璃板,蜡烛A所成的像偏低且倾斜
【变式2】.用如图甲所示的装置“探究平面镜成像时,像的位置和物体的位置有什么关系”。M是有一面镀膜的玻璃板,A、B是两支外形相同的蜡烛。
(1)将白纸放在水平桌面上,将玻璃板与纸面 放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 的位置;
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全 ;
(3)如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1,应该在蜡烛B (选填“靠近”或“远离”)玻璃板一侧记下像的位置B1;
(4)改变蜡烛A的位置重复实验,三次实验在白纸上记录的像与物对应的位置如图丙所示。将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合。由此可以得出的结论是:① ;② ;
(5)完成上述实验后,小明反思实验过程,提出一个质疑:实验中利用玻璃板镀膜的那一面成像,应该在镀膜那一面下边划线,作为平面镜的位置。怎样判断玻璃板哪面镀膜呢?
小组同学讨论出一种方法:将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁所示,由此可以判断镀膜在玻璃板的 (选填“左”或“右”)面。
【变式3】.小明用木板和支架制作了一个“漫画临摹神器”。如图甲所示,OA为一木板并用一可伸缩的支架支撑,在木板上放置平板电脑,平板电脑的屏幕上打开一幅待临摹的漫画,在OB处放置某光学器材,在桌面OC处平放一张白纸,可在白纸上进行临摹。
(1)OB处所放置的光学器材应该选用 (选填“普通梳妆镜”或“透明茶色玻璃”),为了增强临摹效果,该光学器材应该 (选填“厚”或“薄”)一点。
(2)开始临摹时,小明发现成像太暗看不太清,为了让像看起来更清晰些,小明可以 。
A.在图甲的状态下,将木板绕O点顺时针转动一定角度
B.在图甲的状态下,将OB处所放置的光学器材绕O点逆时针转动一定角度
C.将平板电脑的屏幕亮度调亮一些
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹
(3)平板电脑发出的光在该光学器材表面上所发生的是 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
(4)调整木板的角度,当屏幕上漫画的像恰好与白纸重合时停止调节,该像是 (选填“实像”或“虚像”)。
(5)为了看清图案的细节,小明想要让待临摹漫画的像变大一些,以下方法合理可行的是 。
A.将平板电脑靠近该光学器材
B.将平板电脑远离该光学器材
C.将绘画纸适当靠近该光学器材
D.将平板电脑上的漫画适当放大
(6)临摹时,人眼应该在乙图中 (选填“D”“E”或“F”)处按图示方向观察。
【变式4】.小明同学喜欢阅读,她在墨家著作《墨经•经下》中读到“二临鉴(平面镜)而立,景到(影倒)”,在西汉刘安的《淮南万毕术》中读到“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣……”。在五代时期名士谭峭所著《化书》中读到“以一镜照形,以余镜照影。……是形也与影无殊,是影也与形无异”。诸多著作对平面镜像的描述勾起他探究的欲望。
【问题】平面镜成像有何特点呢?
【证据】小明同学利用图甲所示装置进行探究。
(1)组装器材时,应使玻璃板与水平桌面 。
(2)选用两根完全相同的蜡烛A、B是为了比较像与物的 关系;改变蜡烛A到镜面的距离,移动镜后的蜡烛B,发现B总能与A的像完全重合,说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离 (选填“有关”或“无关”);
(3)为确定像的虚实,需在蜡烛B位置放一个光屏,并在图乙中的 (选填数字序号)处观察光屏上是否有像;
(4)小明为了更好地研究像与物的位置关系,采用了彩色LED光源进行实验,现有“A、F、M、T、V、X”六种字母形状的光源供选择,你认为最佳选择是 (选填字母);
【解释】……
【交流】
(1)小明完成试验后,采用厚玻璃板做实验,发现A蜡烛在玻璃板上有两个像,移动B蜡烛分别找到两个像的位置如图丙所示,测得两个像到平面镜的距离L=1cm、L=1.4cm,由此可知玻璃板的厚度为 cm;
(2)根据实验的经验可知,如果白天在较暗的室内照镜子,为了更清楚看到自己的容貌,人应该让 (选填“镜子”“脸”或“镜子和脸”)朝向窗户。
二.像与物体镜面对称
【核心易错点】
1. 镜像左右颠倒理解错误
易错:平面镜成像上下颠倒;镜像文字上下翻转;后视镜成像移动方向判断反了;
【正确思路】:平面镜只左右对称翻转,上下不变;判断镜像可采用 “试卷翻面透光看” 法;物体靠近镜面,镜中像同步向镜面移动。
2. 玻璃台面、水面成像判断
易错:像和物体同侧、形状不对称;
【正确思路】:水面、玻璃属于平面镜,像与物以接触面为对称轴上下对称。
3. 多平面镜分段成像
易错:镜子裂开 / 分段后只成一个像、像残缺;
【正确思路】:镜子裂成多块、上下两块平面镜,每一块独立成完整的像,大小与实物一致,不会残缺。
4. 汽车 HUD 挡风玻璃成像
易错:认为是实像;重影是透明度导致;夜间开车内灯更清晰;
【正确思路】:挡风玻璃成正立等大虚像;重影因为玻璃有厚度,前后两层分别反射;夜间关闭车内灯,避免车内景物成像干扰视线。
【通用正确对称思路】
所有平面镜成像满足:关于镜面对称,上下不变、左右翻转;镜面任何碎片都能成完整等大的像。
【典例】.两块完全相同的平面镜上、下挂在竖直的墙壁上,两平面镜间有一定的距离,一物体放在平面镜前,如图所示,则经过两块平面镜成像后,物体的像可能是选项中的( )
A. B. C. D.
【变式1】.镇纸(如图)是中国古代传统工艺品,在书写作画时,用镇纸压住纸张防止纸张移动。将镇纸放置在玻璃上,镇纸通过玻璃所成的像正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式2】.小光同学举着一块写有“上”字的牌子站在一竖立的大平面镜前,这时他本人通过平面镜看到牌子上的“上”字呈现的情景应该是( )
A. B. C. D.
【变式3】.A、B两辆车在公路上笔直行驶,当A车驾驶员看到左侧后视镜中如图甲的情况,说明两辆车位置如图乙所示,如果此刻B车按箭头方向匀速靠近A车,那么A车驾驶员看到的后视镜中的“B车”在镜中的左右移动情况是( )
A.加速向左移动 B.减速向左移动
C.加速向右移动 D.减速向右移动
【变式4】.近几年我国电车迅速发展,为了避免驾驶员低头观看仪表信息而造成交通事故,车内安装了如图所示的汽车平视显示系统,可将水平显示器上重要行车数据通过前挡风玻璃(看作平面镜)呈现在司机正前方,方便司机查看。在图中画出显示器的像。挡风玻璃所成的像容易产生重影,其原因是挡风玻璃有一定的 (选填“厚度”或“透明度”)。夜间行车时,应 (选填“打开”或“关闭”)车内照明灯,减弱车内景物在司机视野前方所成的像,干扰司机视线。
三.实像和虚像的概念
【核心易错点】
1. 实虚像核心区分混淆
易错:虚像能在光屏承接;倒立像都是实像、正立都是虚像;虚像不能被相机拍摄;
【正确思路: 】
· 实像:实际光线会聚,光屏可承接,倒立;
· 虚像:光线反向延长线会聚,光屏不能承接,正立;相机可以拍摄虚像;
2. 混合光学装置判断
易错:平面镜可以在光屏成像;小孔不能成实像;
【正确思路】:平面镜只能成虚像,无法在光屏显影;带小孔纸板能成实像。
3. 声学、摄像头结合题
易错:激光摄像头成虚像;声呐传递能量;
【正确思路】:摄像头是凸透镜,成实像;回声测距、倒车雷达是传递信息。
【通用判断口诀】
小孔、相机、投影→实像;镜面、水中倒影、放大镜→虚像;光屏能接住 = 实像,接不住 = 虚像。
【典例】.平静的明湖湖面上映出了正在空中飞翔的一只小鸟,正在湖边散步的小红说:“快来看,小鸟和鱼在水中比赛呢!”她看到的“鸟”和“鱼”实际上是( )
A.鱼和鸟都是虚像 B.鸟是虚像,鱼是实像
C.鱼和鸟都是实像 D.鸟是实像,鱼是虚像
【变式1】.下列说法中正确的是( )
A.实像和虚像都能显示在光屏上
B.实像和虚像都不能显示在光屏上
C.虚像能用眼睛看到,但不能显示在光屏上
D.实像不能用眼睛看到,但能显示在光屏上
【变式2】.如图所示,下列现象中,成实像的是( )
①
用放大镜观察邮票
②
用照相机拍摄景物
③
投影仪投影
④
平面镜矫正姿势
A.②④ B.②③ C.①④ D.③④
【变式3】.对学习过的知识进行归纳总结,从而加深对知识的理解,是一种重要的学习方法。以下是小洋学习了关于“小孔成像”、“平面镜成像”和“凸透镜成像”的知识后,总结出关于“实像”和“虚像”一些特点,其中错误的是( )
A.虚像不可以用光屏承接
B.虚像可以是正立的,也可以是倒立的
C.既有等大实像,也有等大虚像
D.实像可以是放大的,也可以是缩小的
【变式4】.如图是一张令人惊讶的照片,茶色玻璃板后面有一支蜡烛,它竟然能在水中燃烧!关于玻璃板后面的水和烛焰,下列说法正确的是( )
A.水杯在玻璃板前面
B.蜡烛在玻璃板后面
C.看到的烛焰是虚像
D.看到的水和烛焰都是实物
四.平面镜成像的应用
【核心易错点】
1. 商场扩空间平面镜
易错:作用是提亮室内;装饰水果;
【正确思路】:利用成像视觉上扩大空间感。
2. 人观察自己像的可视范围
易错:整条平行路线都能看到像;
【正确思路】:只有在平面镜两端垂线之间的路段,反射光线才能进入人眼,才能看见自身像。
3. 遮挡镜面 / 镜面残缺
易错:镜子截掉一半、背面挡不透光板,无法成像;
【正确思路】:只要有镜面反光区域,就能成完整等大的虚像;背面挡板不影响反射成像,仅遮挡镜面正面才会影响。
4. 简易全息投影(双玻璃板)
易错:玻璃板与桌面夹角 45° 以外;搞反成像对应物体;
【正确思路】:玻璃板与水平桌面夹角45°;单侧玻璃板呈现另一侧物体的像。
【典例】. 图甲是某国产新能源汽车搭载的汽车抬头显示系统(HUD)。HUD利用平面镜成像原理,将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃成像在驾驶员视野的正前方(图乙)。下列说法正确的是( )
A.行车数据在挡风玻璃上所成的像是正立、等大的实像
B.相比夜晚,白天光照充足时,HUD成像更清晰
C.驾驶员看到的像过高,可将显示器沿水平方向远离挡风玻璃进行调节
D.挡风玻璃上所成的像有重影,这主要是挡风玻璃较厚导致的
【变式1】.如图所示,在中国象棋棋盘正中央竖立一块垂直于棋盘的平面镜,棋子“象”由甲位置移到乙位置,则平面镜中“象”的移动是( )
A.由①到③ B.由①到② C.由②到④ D.由③到④
【变式2】.进入卖水果的商店你会看到正对大门的整面墙上都镶有平面镜,这样做主要是为了( )
A.让房间更明亮
B.增大房间的空间感
C.使平面镜中的“水果”更美观
D.方便人们选购水果
【变式3】.如图所示,商场柜台旁放有一面直立的平面镜,小华沿直线AD行走,直线AD与平面镜平行,B、C为由平面镜底边两端点向AD所作垂线的交点,则小华能由平面镜中观察到自己像的路段是( )
A.AB和CD段 B.只有AC段 C.只有BC段 D.只有BD段
【变式4】.如图所示,小明透过平面镜看到了蜡烛的像,下列有关平面镜成像描述,正确的是( )
A.进入人眼的光是由蜡烛的像发出的
B.如果将平面镜竖直上移,则像随之上移
C.如果将图中的平面镜截掉一部分,则蜡烛仍能在剩余的平面镜中成完整的像
D.如果紧贴平面镜背面放置一块不透明挡板,则蜡烛在平面镜中无法成像
【变式5】.如图甲所示,小童在网上看到一个神奇的实验,利用四个梯形的塑料片,围成一圈立在手机上,就可以将手机上的影像成在空中,形成具有“3D”效果的“全息投影”。老师告诉他,这实际上就是平面镜成像的原理。于是,小童利用如图乙所示的装置来了解“3D”效果。
(1)小童将两个七号电池平放在桌面上,如图乙所示,再把两个玻璃板a和b立在桌面上,并调整玻璃板与桌面的夹角,直到无论在左侧还是右侧观察,都能看到电池的像垂直立在桌面上方。
(2)若要达到这种效果,两个玻璃板与水平桌面的夹角应为 度(填锐角),眼睛在左侧通过a玻璃板看到电池的垂直立在桌面上方的像是 (选填“左”或“右”)侧电池的像。
五.视力表的应用
【核心易错点】
1. 距离计算错误
易错:直接用人到镜子距离当作人到像距离;不会反推需要移动的距离;
【正确思路】:
① 视力表到镜面距离 = 像到镜面距离;
② 人到像总距离 = 人到镜子距离 + 视力表到镜子距离;
③ 标准要求人离像 5m,房间不足时,计算差值得到人需要靠近镜面的距离。
2. 镜像 “E” 开口方向
易错:开口方向不变;里外方向不变;
【正确思路】:左右翻转,东西向开口反向;垂直纸面内外开口反向。
3. 人像大小变化
易错:人靠近镜子,镜中视力表的像变大;
【正确思路】:像始终与实物等大,距离改变只改变视觉大小,实际尺寸不变;镜子后放挡板不影响成像。
【典例】.如图所示,小明同学正在进行《国家学生体质健康标准》的视力检查。按照要求被测者到视力表的距离应该为5m,下列说法正确的是( )
A.人应坐在离视力表前2m
B.平面镜中的视力表不能在光屏上呈现
C.人靠近平面镜时,镜中视力表像将变大
D.在平面镜后方放置一块挡板,将看不到视力表的像
【变式1】.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,此人看到视力表的像离他的距离是( )
A.3m B.5m C.4m D.6m
【变式2】.检查视力的时候,视力表往往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,要求被测者与视力表像的距离是5m。如图是小明同学在一次测量视力时的情景,关于这次视力测量的说法中( )
①视力表中开口向上的“E”,在平面镜中成的像开口向上
②视力表中开口指向纸外的“E”,在平面镜中成的像开口指向纸内
③小明同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.6m
④小明同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.3m
A.只有①④正确 B.只有①③正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【变式3】.检查视力的时候,视力表往往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,要求被测者与视力表像的距离是5m,如图所示是小红同学在一次测量视力时的情景,关于这次视力测量说法正确的是( )
A.小红靠近平面镜时,她的像将变大
B.小红靠近平面镜1m时,视力表的像向她靠近1m
C.视力表中开口向东的“E”,在平面镜中成的像开口向西
D.小红同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.3m
【变式4】.视力监测是儿童青少年近视预防工作的重要一环。为了准确测芋田镇量学生视力,通常要求眼睛与视力表保持5m的距离。由于房间长度只有2.8m,医生把视力表放在被测者头部的后上方,让被测者识别对面墙上镜子里的像(如图所示),镜子所成的是 (选填“实”或“虚”)像;如果要按标准要求进行视力测试,图中被测者应向平面镜移动 m。
六.钟表的应用
【核心易错点】
1. 平面镜钟表读数方法错误
易错:直接读取镜中数字;简单加减;
【两种正确思路】:
① 12:00 − 镜中显示时间 = 实际时间;
② 把图片翻面,透光直接读取真实时间。
2. 潜望镜双重平面镜钟表
易错:只翻转一次;
【正确思路】:潜望镜两块平面镜两次反射,成像不翻转,镜中时间 = 真实时间。
3. 镜子断裂后钟表像
易错:多个镜子碎片显示不同时间;
【正确思路】:每块镜片独立成完整钟表像,时间完全相同。
【典例】.小明在洗手间照镜子,从镜子里看到身后挂在墙上的电子钟的显示如图所示,如果回头直接看钟,它的显示为( )
A.20:15 B.21:05 C.21:15 D.20:05
【变式1】.人从平面镜内看到台钟钟面上的指针位置如图所示,则实际时间是( )
A.4:35 B.7:35 C.4:25 D.7:25
【变式2】.一个电子钟如果放置在甲、乙、丙、丁四个平面镜前的位置及示数(如图所示)。通过这四个平面镜看到的电子钟的示数,其中正确的是( )
A.甲是10:21 B.乙是15:10 C.丙是15:01 D.丁是12:01
【变式3】.如图所示,墙上的镜子从中间裂成两半,并左右分开一段距离,此时在镜中看到 个像。如图乙所示是从平面镜中看到的挂钟,挂钟显示的实际时间为 。
【变式4】.某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,如图甲所示,在通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图乙所示,则该挂钟的实际时间是 (填写12小时制时间)。完成观察后,聪明的小朱同学将简易潜望镜的观察镜如图丙所示翻转。请在丁图中画出此时观察的指针位置。
七.寻找光源的位置
【核心易错点】
1. 虚实线混用
易错:像点、反向延长线画实线;反射光线延长到实物;
【正确思路】:
· 实际光线(入射、反射):实线 + 箭头;
· 像点、镜面后辅助延长线:虚线,无箭头。
2. 作图步骤颠倒
易错:先画入射光线再找像;
【标准步骤】:
2. 反射光线反向延长交于像点 S′;
2. 根据对称作出实物 S;
2. 连接 S 与反射点,补全入射光线。
【典例】.如图,平面镜前的一个发光点S所发出的光经过平面镜反射后的光线已经被画出,请在图中画出入射光线,并找到发光点S的位置。
【变式1】.S′是发光点S在平面镜中的像,A点是发光点S经平面镜反射后经过的一点。请你根据平面镜成像的特点,用作图法确定发光点S的位置,并完成经A点的光路图。
【变式2】.如图所示,S'为发光点S在平面镜MN中所成的像,请在图中画出发光点S的位置,并画出一条由S点发出,经平面镜反射后,通过点P的光线。
【变式3】.如图所示,请根据平面镜成像的特点确定发光点S的位置,保留作图痕迹。
八.画出平面镜
【核心易错点】
1. 镜面不垂直物像连线
易错:镜面随便画,不做垂直平分线;
【正确思路】:连接物点与对应像点,作这条线段的垂直平分线,即为平面镜位置。
2. 反射光路镜面绘制(太阳光反射)
易错:不会平分入射、反射光线夹角;标错反射角;
【正确思路】:入射光线和反射光线夹角的角平分线是法线;镜面与法线垂直;反射角是反射光线与法线夹角,不是与镜面夹角。
【典例】.如图所示,A'O是AO在平面镜中的像。请你画出平面镜的位置。
【变式1】.如图甲是我国的敦煌塔式光热电站,它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成,每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上,其中某束光的传播路径如图乙所示,在图中画出平面镜的位置。
【变式2】.当一束太阳光与水平面成60°角射向地面时,现在要用一平面镜把太阳光反射进入一水平放置的水管内,请在图中画出平面镜的位置并标出反射角。
【变式3】.如图为一支点燃的蜡烛和它在平面镜中所成像的位置,请准确画出平面镜的位置。
九.利用平面镜对称性质完成光路图
【核心易错点】
1. 水面倒影光路画反光线方向
易错:光线从眼睛射向水面;
【正确思路】:光线从实物出发,经水面反射进入人眼;先画对称像点,再连接眼睛与像点,与水面交点为反射点。
2. 镜面后方有遮挡物
易错:遮挡物影响像的绘制;
【正确思路】:像由反射形成,镜面后方木板不影响成像,照常根据对称画出完整虚像(虚线)。
3. 箭头、线条规范错误
【统一规范】:实物实线、虚像虚线;光线带箭头,辅助对称连线虚线。
【典例】.如图所示,一只勺嘴鹬在海边湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。下列选项能正确表示人看到勺嘴鹬“倒影”的光路是( )
A. B.
C. D.
【变式1】.观察图甲,尝试用光学图解释平面镜成像的特点,请在图乙中画出树在水中所成的像。(图中MN表示水面,AB表示岸边的一棵树,保留作图痕迹)
【变式2】.按题目要求作图:如图,眼睛看到平面镜MN中像点S′,请画出物点S以及该现象的光路图。
【变式3】.CD为平面镜后不透光的木板,请在图上作出物体AB在平面镜中的像A′B′。
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2.3平面镜+光的反射专题
一.探究平面镜成像的特点
【核心易错点】
1. 环境亮度判断
易错:认为明亮环境成像更清晰;
错因:强光会削弱烛焰 / 物体与像的对比度;
【正确思路】:较暗环境成像清晰,物体本身光源越亮越好。
2. 玻璃板放置要求
易错:玻璃板倾斜、不垂直纸面;玻璃板上下移动会改变像位置;
错因:分不清 “玻璃板倾斜” 和 “竖直平移” 的区别;
【正确思路】:玻璃板必须垂直桌面,否则像偏高 / 偏低无法重合;仅竖直上下平移玻璃板,物、像距离不变,像位置不动。
3. 镀膜玻璃板判断反射面
易错:分不清哪一面是成像反射面;
【正确思路】:铅笔紧贴玻璃板,成像更清晰一侧为镀膜反射面;记录物、像位置时,都紧贴镀膜面划线。
4. 厚玻璃板重影问题
易错:直接用两个像距差值当作玻璃厚度;
错因:前后两个面分别成像,物距差为玻璃厚度,像距差 = 2 倍厚度;
【正确思路】:玻璃厚度 = 两像距差值 ÷ 2。
5. 虚实像光屏检验
易错:站在玻璃板前方观察光屏;
【正确思路】:光屏放在像的位置,在玻璃板后方直接看光屏,光屏承接不到像证明是虚像。
6. 等效替代蜡烛操作
易错:蜡烛 B 点燃、记录物 / 像点远离玻璃板一侧;
【正确思路】:B 不点燃,移动至与 A 的像完全重合;物、像位置都紧贴玻璃板一侧标记。
7. 浇不灭蜡烛、临摹神器综合实验
易错:选用普通平面镜、厚玻璃;调亮环境提升像清晰度;
【正确思路】:临摹 / 浇不灭实验用薄茶色透明玻璃(透光 + 反光);提升像亮度只需要调亮物体光源,环境光越暗越好;平面镜成等大虚像,想让像变大只能放大实物,不能移动物 / 纸。
8. 字母光源选型
易错:选左右对称字母 A、X、T;
【正确思路】:选左右不对称字母 F,方便观察左右颠倒的成像特点。
【通用正确实验逻辑】
1. 器材:薄透明玻璃板(便于确定像位置)、等大蜡烛(比较像物大小);
2. 核心规律:像与物等大、到镜面距离相等、连线垂直镜面、虚像;
3. 操作规范:垂直放置、暗环境、不点燃替代蜡烛、后方观察光屏。
【典例】.在平面镜成像特点教学中,老师做了“浇不灭的蜡烛”实验,为了使实验呈现良好的效果,老师采取的措施正确的是( )
A.该实验应在明亮的环境中进行
B.点燃的蜡烛和玻璃杯应放在“镜子”的同侧
C.该现象与“小孔成像”的光学原理相同
D.点燃的蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应靠近“镜子”
【分析】A.从使成像清晰分析;
B.根据像与物体在玻璃板的两侧分析;
C.平面镜成像属于光的反射,“小孔成像”的光学原理是光的直线传播;
D.平面镜成像时,像与物体到镜面的距离相等。
【解答】解:A.若实验环境光线明亮,会削弱像与烛焰的对比度,成像不清晰,故为了使实验呈现良好的效果,应该在光线较暗的环境下,便于观察,故A错误;
B.平面镜成的像与物关于镜面对称,像与物体在玻璃板的两侧,故使实验呈现良好的效果,点燃的蜡烛和盛水的玻璃杯应放在“镜子”的两侧,故B错误;
C.平面镜成像的光学原理是光的反射,“小孔成像”的光学原理是光的直线传播,二者不同,故C错误;
D.平面镜成像时,像与物体到镜面的距离相等,所以将蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应该靠近“镜子”,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查光的直线传播及平面镜成像实验操作和特点。
【变式1】.如图所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,小华在玻璃板前放置了一支蜡烛A,并将其点燃,将另一支与蜡烛A大小相同的蜡烛B放于玻璃板后方,移动蜡烛B直到在玻璃板前看起来蜡烛B与蜡烛A的像重合。下列有关说法正确的是( )
A.若将玻璃板竖直向上移动,蜡烛A的像也将向上移动
B.为了让蜡烛A的像更清晰,实验应在较明亮的环境中进行
C.在蜡烛B的位置放一光屏,可以在光屏上看到蜡烛A的像
D.若按图中乙的方式摆放玻璃板,蜡烛A所成的像偏低且倾斜
【分析】(1)物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等;
(2)探究平面镜成像实验时,成像的物体和环境对比度越大,成像物体越亮,像越清晰;
(3)平面镜所成的像是虚像,虚像不是实际光线的会聚点,所以不会出现在光屏上;
(4)根据平面镜的成像特点,像物关于镜面对称分析解答。
【解答】解:A、由于物像连线与镜面垂直,所以只将玻璃板上移,而蜡烛不变,则蜡烛的像的位置也不变,故A错误;
B、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。所以在比较黑暗的环境中进行实验,故B错误;
C、因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以移去后面的蜡烛B,并在原位置上放一光屏,不能发现光屏上能成正立的像,故C错误;
D、蜡烛A的关于平面镜的对称点可知,按图中乙的方式摆放玻璃板,蜡烛A所成的像偏低且倾斜,故D正确。
故选:D。
【点评】此题以选择题的形式考查平面镜成像实验中需要注意的事项,这既是平时经常强调的地方,又是中考中经常涉及到的地方,要求深入理解,熟练掌握。
【变式2】.用如图甲所示的装置“探究平面镜成像时,像的位置和物体的位置有什么关系”。M是有一面镀膜的玻璃板,A、B是两支外形相同的蜡烛。
(1)将白纸放在水平桌面上,将玻璃板与纸面 垂直 放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 平面镜 的位置;
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全 重合 ;
(3)如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1,应该在蜡烛B 靠近 (选填“靠近”或“远离”)玻璃板一侧记下像的位置B1;
(4)改变蜡烛A的位置重复实验,三次实验在白纸上记录的像与物对应的位置如图丙所示。将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合。由此可以得出的结论是:① 像与物到镜面的距离相等 ;② 像和物的连线与镜面垂直 ;
(5)完成上述实验后,小明反思实验过程,提出一个质疑:实验中利用玻璃板镀膜的那一面成像,应该在镀膜那一面下边划线,作为平面镜的位置。怎样判断玻璃板哪面镀膜呢?
小组同学讨论出一种方法:将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁所示,由此可以判断镀膜在玻璃板的 左 (选填“左”或“右”)面。
【分析】(1)将玻璃板与纸面垂直放置,可以保证物和像在同一水平面上,否则有可能找不到像的位置。
为了便于测量物距和像距,应沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)用未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,根据等效替代法,可知像与物等大。
(3)平面镜成的像与物体关于平面镜对称,据此分析。
(4)平面镜成像规律:①像与物到镜面的距离相等;②像和物的连线与镜面垂直。
(5)镀膜那一面,反射效果好,为反射面,像与物体关于平面镜对称。
【解答】解:(1)将玻璃板与纸面垂直放置,便于确定像的位置。
为了便于测量物距和像距,应沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,根据等效替代法,可知像与物等大。
(3)平面镜成的像与物体关于平面镜对称,实验中应选取像和物对称的点作为像和物的位置点,所以在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1,应该在蜡烛B靠近玻璃板一侧记下像的位置B1。
(4)将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合,说明像和物关于平面镜对称,由此可以得出的结论是:①像与物到镜面的距离相等;②像和物的连线与镜面垂直。
(5)镀膜那一面,反射效果好,为反射面,将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁左所示,由像与物体关于平面镜对称可知,左侧为反射面,由此可以判断镀膜在玻璃板的左面。
故答案为:(1)垂直;平面镜;
(2)重合;
(3)靠近;
(4)像与物到镜面的距离相等;像和物的连线与镜面垂直;
(5)左。
【点评】本题探究探究平面镜成像的特点实验,掌握平面镜成像规律是关键。
【变式3】.小明用木板和支架制作了一个“漫画临摹神器”。如图甲所示,OA为一木板并用一可伸缩的支架支撑,在木板上放置平板电脑,平板电脑的屏幕上打开一幅待临摹的漫画,在OB处放置某光学器材,在桌面OC处平放一张白纸,可在白纸上进行临摹。
(1)OB处所放置的光学器材应该选用 透明茶色玻璃 (选填“普通梳妆镜”或“透明茶色玻璃”),为了增强临摹效果,该光学器材应该 薄 (选填“厚”或“薄”)一点。
(2)开始临摹时,小明发现成像太暗看不太清,为了让像看起来更清晰些,小明可以 C 。
A.在图甲的状态下,将木板绕O点顺时针转动一定角度
B.在图甲的状态下,将OB处所放置的光学器材绕O点逆时针转动一定角度
C.将平板电脑的屏幕亮度调亮一些
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹
(3)平板电脑发出的光在该光学器材表面上所发生的是 镜面反射 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
(4)调整木板的角度,当屏幕上漫画的像恰好与白纸重合时停止调节,该像是 虚像 (选填“实像”或“虚像”)。
(5)为了看清图案的细节,小明想要让待临摹漫画的像变大一些,以下方法合理可行的是 D 。
A.将平板电脑靠近该光学器材
B.将平板电脑远离该光学器材
C.将绘画纸适当靠近该光学器材
D.将平板电脑上的漫画适当放大
(6)临摹时,人眼应该在乙图中 E (选填“D”“E”或“F”)处按图示方向观察。
【分析】(1)茶色玻璃具有透过向,透过玻璃板能看到成像位置,便于临摹;用后的玻璃板,玻璃板的两个面所成的像距离远,影响临摹;
(2)像不太清楚,可以让物体更亮些;
(3)玻璃板面很光滑,平行光线照到镜面反射光线平行射出;
(4)平面镜所成的像是虚像;
(5)平面镜所成的像和物关于镜面对称,物大像大。
(6)临摹时,要通过玻璃板看到物体经过玻璃板所成的像,像是虚像,要通过玻璃板才能看到。
【解答】解:(1)茶色玻璃具有透光性,透过玻璃板能看到成像位置,便于临摹,普通梳妆镜不能确定像的位置;用厚的玻璃板,玻璃板的两个面所成的像距离远,影响临摹,故选用薄的茶色玻璃效果更好;
(2)像不太清楚,说明物体的反射光线少,可知照亮物体,故选C,
AB.对增多漫画的反射光线没有改善,
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹,这种情况环境太亮,看到的像不清晰;
(3)平行光线照到光滑的镜面上发生镜面反射;
(4)无论怎么调整木板角度,平面镜成的像和物都关于镜面对称,所成的像为虚像;
(5)因为平面镜成的像和物关于镜面对称,像和物大小相等,要想让像大些,物要变大,故选D.将平面镜上的漫画适当变大;
(6)人临摹时,要看到漫画通过玻璃板所成的像,它是虚像,只能通过玻璃板才能看到,由此可知,应该在乙图中的E处按图示方向观察。
故答案为:(1)透明茶色玻璃;薄;(2)C;(3)镜面反射;(4)虚像;(5)D;(6)E。
【点评】本题考查了此实验中器材的选用,平面镜成像原理,成像的大小和虚实。
【变式4】.小明同学喜欢阅读,她在墨家著作《墨经•经下》中读到“二临鉴(平面镜)而立,景到(影倒)”,在西汉刘安的《淮南万毕术》中读到“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣……”。在五代时期名士谭峭所著《化书》中读到“以一镜照形,以余镜照影。……是形也与影无殊,是影也与形无异”。诸多著作对平面镜像的描述勾起他探究的欲望。
【问题】平面镜成像有何特点呢?
【证据】小明同学利用图甲所示装置进行探究。
(1)组装器材时,应使玻璃板与水平桌面 垂直 。
(2)选用两根完全相同的蜡烛A、B是为了比较像与物的 大小 关系;改变蜡烛A到镜面的距离,移动镜后的蜡烛B,发现B总能与A的像完全重合,说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离 无关 (选填“有关”或“无关”);
(3)为确定像的虚实,需在蜡烛B位置放一个光屏,并在图乙中的 ③ (选填数字序号)处观察光屏上是否有像;
(4)小明为了更好地研究像与物的位置关系,采用了彩色LED光源进行实验,现有“A、F、M、T、V、X”六种字母形状的光源供选择,你认为最佳选择是 F (选填字母);
【解释】……
【交流】
(1)小明完成试验后,采用厚玻璃板做实验,发现A蜡烛在玻璃板上有两个像,移动B蜡烛分别找到两个像的位置如图丙所示,测得两个像到平面镜的距离L=1cm、L=1.4cm,由此可知玻璃板的厚度为 0.2 cm;
(2)根据实验的经验可知,如果白天在较暗的室内照镜子,为了更清楚看到自己的容貌,人应该让 脸 (选填“镜子”“脸”或“镜子和脸”)朝向窗户。
【分析】【证据】(1)玻璃板与水平桌面要垂直放置,否则成的像偏高或偏低,不易确定像的位置;
(2)根据实验操作及选用两根完全相同的蜡烛A、B分析;平面镜成像的大小与物等大;
(3)虚像不能成在光屏上;
(4)实验中要研究左、右颠倒的情况;
【交流】(1)根据平面镜成像物距等于像距分析即可解答;
(2)为了更清楚看到自己的容貌,脸要反射较多的光线。
【解答】解:【证据】(1)组装器材时,应使玻璃板与水平桌面垂直,否则成的像偏高或偏低,不易确定像的位置;蜡烛点燃时比较亮,在较暗的环境中,烛焰和环境的对比度比较大,烛焰的像会更清晰;
(2)选用两根完全相同的蜡烛A、B,当B与A的像重合时,可知像与物大小相等,故是为了比较像与物的大小关系;改变蜡烛A到镜面的距离,移动镜后的蜡烛B,发现B总能与A的像完全重合,说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离无关;
(3)虚像不能成在光屏上,为确定像的虚实,需在B位置放一个光屏,并在图乙中的③处观察光屏上是否有像;
(4)小明为了更好地研究像与物的位置关系,还要研究左、右颠倒的情况,故要选用左、右不对称的字母,最佳选择是F;
【交流】(1)根据题意可知,L1和L2的距离应该是两块玻璃的厚度,所以玻璃的厚度是
0.5(L2﹣L1)=0.5(1.4cm﹣1cm)=0.2cm;
(2)根据实验的经验可知,如果白天在较暗的室内照镜子,为了更清楚看到自己的容貌,脸要反射较多的光线,故人应该让脸朝向窗户;
故答案为:【证据】(1)垂直;(2)大小;无关;(3)③;(4)F;【交流】(1)0.2;(2)脸。
【点评】本题目考查了平面镜的成像特点,需要学生根据实验现象牢记实验规律,并能解决实际问题。
二.像与物体镜面对称
【核心易错点】
1. 镜像左右颠倒理解错误
易错:平面镜成像上下颠倒;镜像文字上下翻转;后视镜成像移动方向判断反了;
【正确思路】:平面镜只左右对称翻转,上下不变;判断镜像可采用 “试卷翻面透光看” 法;物体靠近镜面,镜中像同步向镜面移动。
2. 玻璃台面、水面成像判断
易错:像和物体同侧、形状不对称;
【正确思路】:水面、玻璃属于平面镜,像与物以接触面为对称轴上下对称。
3. 多平面镜分段成像
易错:镜子裂开 / 分段后只成一个像、像残缺;
【正确思路】:镜子裂成多块、上下两块平面镜,每一块独立成完整的像,大小与实物一致,不会残缺。
4. 汽车 HUD 挡风玻璃成像
易错:认为是实像;重影是透明度导致;夜间开车内灯更清晰;
【正确思路】:挡风玻璃成正立等大虚像;重影因为玻璃有厚度,前后两层分别反射;夜间关闭车内灯,避免车内景物成像干扰视线。
【通用正确对称思路】
所有平面镜成像满足:关于镜面对称,上下不变、左右翻转;镜面任何碎片都能成完整等大的像。
【典例】.两块完全相同的平面镜上、下挂在竖直的墙壁上,两平面镜间有一定的距离,一物体放在平面镜前,如图所示,则经过两块平面镜成像后,物体的像可能是选项中的( )
A. B. C. D.
【分析】平面镜所成的像是虚像,像和物体是关于镜面是对称的。
【解答】解:
因为平面镜所成的像,像与物体的大小相等,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,像与物体的连线与镜面垂直,即像与物关于平面镜对称,据此分析可知:
A图中有两个像,故A错误;
B图中像中间缺少一部分,故B错误;
C图中像只有中间的部分,故C错误;
D图符合平面镜的成像特点,故D正确。
故选:D。
【点评】平面镜成像的特点在实际生活中应用非常广泛,也是光学中一个很重要的知识点,要求熟练掌握,并学会灵活运用。
【变式1】.镇纸(如图)是中国古代传统工艺品,在书写作画时,用镇纸压住纸张防止纸张移动。将镇纸放置在玻璃上,镇纸通过玻璃所成的像正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】物体在平面镜中成像特点:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等,即平面镜所成的像与物关于平面镜对称,据此判断。
【解答】解:根据平面镜成像特点可知,镇纸通过玻璃所成的像与物关于平面镜对称,故D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】此题考查平面镜成像特点的应用,平面镜成像特点是平面镜成像习题的重要依据,一定要熟练掌握。
【变式2】.小光同学举着一块写有“上”字的牌子站在一竖立的大平面镜前,这时他本人通过平面镜看到牌子上的“上”字呈现的情景应该是( )
A. B. C. D.
【分析】平面镜所成的像和物体关于镜面对称。
【解答】解:平面镜所成的像和物体关于镜面对称,他本人通过平面镜看到牌子上的“上”字呈现的情景应该是B中情景。
故选:B。
【点评】本题考查平面镜成像特点的应用,难度不大。
【变式3】.A、B两辆车在公路上笔直行驶,当A车驾驶员看到左侧后视镜中如图甲的情况,说明两辆车位置如图乙所示,如果此刻B车按箭头方向匀速靠近A车,那么A车驾驶员看到的后视镜中的“B车”在镜中的左右移动情况是( )
A.加速向左移动 B.减速向左移动
C.加速向右移动 D.减速向右移动
【分析】凸面镜成正立、缩小的虚像。
【解答】解:汽车的后视镜是凸面镜,当B车按箭头方向匀速靠近A车时,B车反射的光射向凸面镜,再经过凸面镜反射后进入人眼,根据光的反射定律,人眼看到后视镜中的“B车”(像)会向左移动,且B车与A车间的距离在不断减小,所以会看到“B车”在镜中加速向左移动。
故选:A。
【点评】此题考查光的反射现象,将生活现象与物理知识联系在一起。体现了物理与实际生活的联系。
【变式4】.近几年我国电车迅速发展,为了避免驾驶员低头观看仪表信息而造成交通事故,车内安装了如图所示的汽车平视显示系统,可将水平显示器上重要行车数据通过前挡风玻璃(看作平面镜)呈现在司机正前方,方便司机查看。在图中画出显示器的像。挡风玻璃所成的像容易产生重影,其原因是挡风玻璃有一定的 厚度 (选填“厚度”或“透明度”)。夜间行车时,应 关闭 (选填“打开”或“关闭”)车内照明灯,减弱车内景物在司机视野前方所成的像,干扰司机视线。
【分析】物体在平面镜所成的像是正立、等大的虚像,像和物体到镜面的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直。
【解答】解:根据平面镜成像时,像与物关于平面镜对称,过显示器的关键点向挡风玻璃作垂线并延长至等距位置,用虚线连接各对称点,得到显示器的像,如图所示:
挡风玻璃所成的像容易产生重影,其原因是挡风玻璃有一定的厚度,挡风玻璃的前后两个表面都会反射成像。
夜间行车时,应关闭车内照明灯,避免驾驶室内物体的像成像在挡风玻璃的前方,影响形成安全。
故答案为:;厚度;关闭。
【点评】本题考查平面镜成像特点的应用,属于基础题目,难度不大。
三.实像和虚像的概念
【核心易错点】
1. 实虚像核心区分混淆
易错:虚像能在光屏承接;倒立像都是实像、正立都是虚像;虚像不能被相机拍摄;
【正确思路: 】
· 实像:实际光线会聚,光屏可承接,倒立;
· 虚像:光线反向延长线会聚,光屏不能承接,正立;相机可以拍摄虚像;
2. 混合光学装置判断
易错:平面镜可以在光屏成像;小孔不能成实像;
【正确思路】:平面镜只能成虚像,无法在光屏显影;带小孔纸板能成实像。
3. 声学、摄像头结合题
易错:激光摄像头成虚像;声呐传递能量;
【正确思路】:摄像头是凸透镜,成实像;回声测距、倒车雷达是传递信息。
【通用判断口诀】
小孔、相机、投影→实像;镜面、水中倒影、放大镜→虚像;光屏能接住 = 实像,接不住 = 虚像。
【典例】.平静的明湖湖面上映出了正在空中飞翔的一只小鸟,正在湖边散步的小红说:“快来看,小鸟和鱼在水中比赛呢!”她看到的“鸟”和“鱼”实际上是( )
A.鱼和鸟都是虚像 B.鸟是虚像,鱼是实像
C.鱼和鸟都是实像 D.鸟是实像,鱼是虚像
【分析】明确小鸟和鱼在水中成像的过程,根据实像和虚像的定义,实像是由实际光线会聚而成的,而虚像是由实际光线的反向延长线会聚而成的。即可确定它们成的像是虚像还是实像。
【解答】解:鸟在水中的像是由光的反射形成的。光路图如下图所示:
小鸟的像是由反射光线的反向延长线会聚形成的,不是由实际光线形成的,所以是虚像。
看到的鱼是由光的这是形成的,成像光路图如下图所示:
看到的鱼的像是由折射光线的反向延长线会聚而形成的,不是由实际光线形成的,所以是虚像。
故选:A。
【点评】通过画成像光路图可以很清楚的知道其成像的性质。
【变式1】.下列说法中正确的是( )
A.实像和虚像都能显示在光屏上
B.实像和虚像都不能显示在光屏上
C.虚像能用眼睛看到,但不能显示在光屏上
D.实像不能用眼睛看到,但能显示在光屏上
【分析】实像和虚像的区别:实像能用光屏呈接,虚像不能;实像是实际光线会聚而成的,虚像是实际光线的反向延长线会聚形成的。
【解答】解:AB、实像和虚像都能用眼睛能看到,虚像不能用光屏呈接,实像能用光屏呈接,故A、B错误。
CD、是否用光屏能呈接是实像和虚像的重要区别,虚像不能用光屏呈接,实像能用光屏呈接,实像和虚像都能用眼睛能看到,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】实像和虚像的区别:
不同点:
(1)成因不同,实像是由实际光线会聚而成的,而虚像是由实际光线的反向延长线会聚而成的;
(2)像的正倒不一样,实像一般是倒立的,而虚像是正立的;
(3)呈现效果不同,实像可以用光屏接收,而虚像不能用光屏接收。
共同点:
实像和虚像都能用眼睛看得到。
【变式2】.如图所示,下列现象中,成实像的是( )
①
用放大镜观察邮票
②
用照相机拍摄景物
③
投影仪投影
④
平面镜矫正姿势
A.②④ B.②③ C.①④ D.③④
【分析】实像和虚像的重要区别,实像能用光屏承接到,虚像不能用光屏承接到。
平面镜成虚像,凸透镜作为放大镜使用成正立放大的虚像,照相机和投影仪成实像。
【解答】解:①用放大镜观察邮票时,物距小于焦距,由凸透镜成像规律可知,成正立、放大的虚像;
②用照相机拍摄景物时,物距大于2倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像;
③投影仪投影时,物距在1倍焦距与2倍焦距之间,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像;
④平面镜矫正姿势,利用了光的反射,根据平面镜成像的特点可知,成正立、等大的虚像。
综上所述,成实像是②③,成虚像的是①④,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选:B。
【点评】此题通过几个日常生活中的现象考查了对实像和虚像的理解,在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象,达到学以致用的目的。
【变式3】.对学习过的知识进行归纳总结,从而加深对知识的理解,是一种重要的学习方法。以下是小洋学习了关于“小孔成像”、“平面镜成像”和“凸透镜成像”的知识后,总结出关于“实像”和“虚像”一些特点,其中错误的是( )
A.虚像不可以用光屏承接
B.虚像可以是正立的,也可以是倒立的
C.既有等大实像,也有等大虚像
D.实像可以是放大的,也可以是缩小的
【分析】(1)实像和虚像的区别:实像是实际光线会聚成的,虚像是实际光线的反向延长线会聚成的;实像可以呈现在光屏上,虚像不能呈现在光屏上。
(2)平面镜的成像特点:正立、等大的虚像。
(3)凸透镜成像特点:①U>2f时,成倒立、缩小的实像;②U=2f时,成倒立、等大的实像;③2f>U>f时,成倒立、放大的实像;④U<f时,成正立、放大的虚像。
【解答】解:A、实像可以呈现在光屏上,虚像不能呈现在光屏上。故A正确。
B、平面镜的虚像是正立等大的;凸透镜的虚像是正立放大的,故虚像是正立的,不可以是倒立的,故B错误。
C、凸透镜成像特点之一:U=2f时,成倒立、等大的实像,平面镜的成像特点:正立、等大的虚像。故C正确。
D、由凸透镜成像规律可知,实像有放大的、缩小的、等大的。故D正确。
故选:B。
【点评】(1)掌握平面镜的成像特点和凸透镜的成像特点。
(2)掌握分别实像和虚像的方法。
【变式4】.如图是一张令人惊讶的照片,茶色玻璃板后面有一支蜡烛,它竟然能在水中燃烧!关于玻璃板后面的水和烛焰,下列说法正确的是( )
A.水杯在玻璃板前面
B.蜡烛在玻璃板后面
C.看到的烛焰是虚像
D.看到的水和烛焰都是实物
【分析】真实的蜡烛在茶色玻璃前面,蜡烛在茶色玻璃中成正立、等大的虚像;茶色玻璃另一侧有一个水杯,水杯的位置正好和烛焰像的位置重合。
【解答】解:茶色玻璃前面有一支蜡烛,蜡烛在茶色玻璃后面成正立、等大的虚像,茶色玻璃后面有一个杯子,并向杯子中倒水,杯子的位置正好是蜡烛像的位置,所以可以看到蜡烛在水中燃烧,茶色玻璃后面的杯子和水都是实物,烛焰是虚像。
故选:C。
【点评】本题的关键是确定玻璃板后面的杯子、水和烛焰,烛焰是像,杯子和水是实物。
故选:CD。
【点评】本题考查了光的直线传播,光的反射的相关知识,属于光学基础知识的考查,难度不大。
四.平面镜成像的应用
【核心易错点】
1. 商场扩空间平面镜
易错:作用是提亮室内;装饰水果;
【正确思路】:利用成像视觉上扩大空间感。
2. 人观察自己像的可视范围
易错:整条平行路线都能看到像;
【正确思路】:只有在平面镜两端垂线之间的路段,反射光线才能进入人眼,才能看见自身像。
3. 遮挡镜面 / 镜面残缺
易错:镜子截掉一半、背面挡不透光板,无法成像;
【正确思路】:只要有镜面反光区域,就能成完整等大的虚像;背面挡板不影响反射成像,仅遮挡镜面正面才会影响。
4. 简易全息投影(双玻璃板)
易错:玻璃板与桌面夹角 45° 以外;搞反成像对应物体;
【正确思路】:玻璃板与水平桌面夹角45°;单侧玻璃板呈现另一侧物体的像。
【典例】.(单选)图甲是某国产新能源汽车搭载的汽车抬头显示系统(HUD)。HUD利用平面镜成像原理,将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃成像在驾驶员视野的正前方(图乙)。下列说法正确的是( )
A.行车数据在挡风玻璃上所成的像是正立、等大的实像
B.相比夜晚,白天光照充足时,HUD成像更清晰
C.驾驶员看到的像过高,可将显示器沿水平方向远离挡风玻璃进行调节
D.挡风玻璃上所成的像有重影,这主要是挡风玻璃较厚导致的
【分析】(1)平面镜成正立等大的虚像,是光的反射现象;
(2)HUD的亮度是由车内外的光比决定的;
(3)根据平面镜成像特点,像和物关于镜面对称;
(4)挡风玻璃的两个面都会反射成像;
【解答】解:A、挡风玻璃相当于平面镜,平面镜成像是由光的反射形成的正立、等大的虚像,故A错误;
B、与探究平面镜成像的特点类似,白天光照充足时,车外的环境光较强,此时HUD成像更不清晰,故B错误;
C、根据平面镜成像特点,像和物关于镜面对称可知;某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高,想要使成像向下运动,物体应靠近离挡风玻璃进行调节,故C错误;
D、挡风玻璃有一定的厚度,两个面都会反射成像,所以会产生重影,故D正确。
故选:D。
【点评】此题主要考查学生对于平面镜成像特点、平面镜在生活中的应用的理解和掌握。
【变式1】.如图所示,在中国象棋棋盘正中央竖立一块垂直于棋盘的平面镜,棋子“象”由甲位置移到乙位置,则平面镜中“象”的移动是( )
A.由①到③ B.由①到② C.由②到④ D.由③到④
【分析】平面镜成像的特点:所成的像是虚像;像和物体形状、大小相同;像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;像和物体各对应点到平面镜间距离相等。
【解答】解:根据平面镜所成的像特点可知,物距等于像距,像和物体对应点的连线与平面镜垂直;
棋子“象”在甲处时,像在位置②处;棋子“象”在乙处时,像在位置④处;
棋子原来的像位于②处,移动后的像则位于④处,所以,其移动路径②到④。
故选:C。
【点评】此题考查平面镜成像特点,平面镜成像特点是平面镜成像相关问题的基础内容,一定要掌握。
【变式2】.进入卖水果的商店你会看到正对大门的整面墙上都镶有平面镜,这样做主要是为了( )
A.让房间更明亮
B.增大房间的空间感
C.使平面镜中的“水果”更美观
D.方便人们选购水果
【分析】物体在平面镜中成虚像,根据物像的大小、距离、物像连线与平面镜的关系判断。
平面镜成像特点:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像到平面镜的距离相等,连线与平面镜垂直。
【解答】解:A、墙上镶有平面镜,平面镜不会发光,不能改变房间的明亮程度。不符合题意。
B、墙上镶有平面镜,在平面镜的另一侧,等距离的地方,成等大的像,使人感觉房间比较宽敞,增大房间的空间感。符合题意。
C、水果在平面镜中成的像和水果相同,平面镜不能改变水果的大小、色调等,平面镜不能改变水果的美观程度。不符合题意。
D、平面镜能改变人们对空间感觉,不能改变对水果的感觉。不符合题意。
故选:B。
【点评】平面镜改变人们对空间的感觉,不能改变对物体的感觉。
本题主要利用平面镜成像时,物像到平面镜的距离相等来增大人们的空间感。
【变式3】.如图所示,商场柜台旁放有一面直立的平面镜,小华沿直线AD行走,直线AD与平面镜平行,B、C为由平面镜底边两端点向AD所作垂线的交点,则小华能由平面镜中观察到自己像的路段是( )
A.AB和CD段 B.只有AC段 C.只有BC段 D.只有BD段
【分析】从自己的身体反射的光线经平面镜反射后,根据反射光线是否进入人眼进行分析。
【解答】解:平面镜成像的原理是光的反射,要从平面镜中观察到自己像,则他“发出”的光线经平面镜反射后反射光线一定要进入他的眼睛;
由图结合光的反射定律可知,他在AB段或CD段行走时,反射光线会在法线的另一侧,即平面镜反射的光线不会进入他的眼睛,则他不能从平面镜中观察到自己像;而他在BC段行走时,他“发出”的光线(实际是他反射的光线)经平面镜反射后反射光线会进入他的眼睛,则他能从平面镜中观察到自己像,故C正确;ABD错误。
故选:C。
【点评】解答此题的关键是明确,平面镜成像的关键是物体发出的光(或反射的光)射到平面镜上(即有入射光射到平面镜上)。
【变式4】.如图所示,小明透过平面镜看到了蜡烛的像,下列有关平面镜成像描述,正确的是( )
A.进入人眼的光是由蜡烛的像发出的
B.如果将平面镜竖直上移,则像随之上移
C.如果将图中的平面镜截掉一部分,则蜡烛仍能在剩余的平面镜中成完整的像
D.如果紧贴平面镜背面放置一块不透明挡板,则蜡烛在平面镜中无法成像
【分析】(1)平面镜成像是反射光线的反向延长线相交形成的,而且平面镜成虚像;
(2)根据平面镜成像像与物关于镜面对称的特点分析解答;
(3)平面镜所成的像与物体大小相同;
(4)平面镜成像时,物体经平面镜反射后,反射光线进入人的眼睛。
【解答】解:
A、平面镜成虚像,虚像是反射光线的反向延长线相交而成的,虚像不会发出光线,故A错误;
B、平面镜成像像与物关于镜面对称,如果将平面镜竖直上移,而物体不动,则像不会移动,故B错误;
C、物体通过平面镜所成的像和物体大小相等,不论平面镜的大小如何,所成的像始终是完整的,故C正确;
D、平面镜成的像是光的反射形成的,蜡烛发出的光线经玻璃板反射,被人眼接收,才能看到像,所以若紧贴平面镜背面放置一块和平面镜大小一样的不透明挡板,不影响蜡烛成像,所以从前面看去仍能看到蜡烛的像,故D错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查了平面镜成像特点的实验及其应用。这是光学中的一个重点,也是近几年来中考经常出现的题型,要求学生熟练掌握,并学会灵活运用。动手操作实验时,要善于通过实验现象得出正确结论。
【变式5】.如图甲所示,小童在网上看到一个神奇的实验,利用四个梯形的塑料片,围成一圈立在手机上,就可以将手机上的影像成在空中,形成具有“3D”效果的“全息投影”。老师告诉他,这实际上就是平面镜成像的原理。于是,小童利用如图乙所示的装置来了解“3D”效果。
(1)小童将两个七号电池平放在桌面上,如图乙所示,再把两个玻璃板a和b立在桌面上,并调整玻璃板与桌面的夹角,直到无论在左侧还是右侧观察,都能看到电池的像垂直立在桌面上方。
(2)若要达到这种效果,两个玻璃板与水平桌面的夹角应为 45 度(填锐角),眼睛在左侧通过a玻璃板看到电池的垂直立在桌面上方的像是 左 (选填“左”或“右”)侧电池的像。
【分析】把两个玻璃板a和b立在桌面上,并调整玻璃杯与桌面的夹角,在左侧、右侧观察,都能看到电池的像垂直立在桌面上方,此时像和水面桌面成90°,像和物关于玻璃板对称可知,此时玻璃与水平桌面的夹角;因为所成的像为虚像,眼睛在左侧通过玻璃板看不到右侧电池的像。
【解答】解:把两个玻璃板a和b立在桌面上,并调整玻璃杯与桌面的夹角,在左侧、右侧观察,都能看到电池的像垂直立在桌面上方,此时左、右两侧像和水面桌面都成90°,像和物关于玻璃板对称可知此时玻璃与水平桌面形成的锐角为90°=45°;因为所成的像为虚像,不是实际光线会聚形成的,故眼睛在左侧通过玻璃板看到的是左侧电池的像。
故答案为:45;左。
【点评】此题主要考查平面镜成像特点的应用,读懂题意是关键。
五.视力表的应用
【核心易错点】
1. 距离计算错误
易错:直接用人到镜子距离当作人到像距离;不会反推需要移动的距离;
【正确思路】:
① 视力表到镜面距离 = 像到镜面距离;
② 人到像总距离 = 人到镜子距离 + 视力表到镜子距离;
③ 标准要求人离像 5m,房间不足时,计算差值得到人需要靠近镜面的距离。
2. 镜像 “E” 开口方向
易错:开口方向不变;里外方向不变;
【正确思路】:左右翻转,东西向开口反向;垂直纸面内外开口反向。
3. 人像大小变化
易错:人靠近镜子,镜中视力表的像变大;
【正确思路】:像始终与实物等大,距离改变只改变视觉大小,实际尺寸不变;镜子后放挡板不影响成像。
【典例】.如图所示,小明同学正在进行《国家学生体质健康标准》的视力检查。按照要求被测者到视力表的距离应该为5m,下列说法正确的是( )
A.人应坐在离视力表前2m
B.平面镜中的视力表不能在光屏上呈现
C.人靠近平面镜时,镜中视力表像将变大
D.在平面镜后方放置一块挡板,将看不到视力表的像
【分析】在平面镜成像实验中,像与物关于平面镜对称,即像与物到平面镜的距离相等,像与物大小相等,据此作答。
【解答】解:A.视力表到平面镜的距离为3m,根据平面镜成像特点可知像距等于物距,则视力表的像到平面镜的距离为3m;被测者到视力表的距离应该为5m,故人应坐在离视力表前6m﹣5m=1m,故A错误;
B.平面镜中的视力表是虚像,不能在光屏上呈现,故B正确;
C.人靠近平面镜时,由于像与物体大小相等,镜中视力表像将不变,故C错误;
D.在平面镜后方放置一块挡板,不会影响视力表成像,则仍看得到视力表的像,故D错误。
故选:B。
【点评】用常见的检测视力的方法考查物体在平面镜中成像时,物像到平面镜距离相等,体现了物理和生活的密切关系,达到学以致用的目的。
【变式1】.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,此人看到视力表的像离他的距离是( )
A.3m B.5m C.4m D.6m
【分析】依据平面镜成像特点,人和人的像相对于镜面对称,视力表和视力表的像相对于平面镜对称,依据数学知识计算。
【解答】解:根据题意画成示意图如下:
人与镜距离2m,人与视力表距离1m,视力表与镜距离即为2m+1m=3m,
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3m,
所以视力表的像离人的距离为3m+2m=5m。
故选:B。
【点评】熟记并灵活运用平面镜成像特点:
①像与物大小相同;
②像与物到镜面距离相等;
③像与物连线与镜面垂直;
④虚像。
解答此类题目时,把题意画成示意图,学生一目了然,更利于理解和掌握。
【变式2】.检查视力的时候,视力表往往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,要求被测者与视力表像的距离是5m。如图是小明同学在一次测量视力时的情景,关于这次视力测量的说法中( )
①视力表中开口向上的“E”,在平面镜中成的像开口向上
②视力表中开口指向纸外的“E”,在平面镜中成的像开口指向纸内
③小明同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.6m
④小明同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.3m
A.只有①④正确 B.只有①③正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【分析】平面镜成像时,像与物体到平面镜距离相等,像是正立、等大虚像,据此分析解答。
【解答】解:①②平面镜所成像是正立、等大的虚像,物像相对于平面镜对称,所以视力表中开口向上的“E”,在平面镜中成的像开口也向上,视力表中开口向左的“E”,在平面镜中成的像开口向右;故①正确,②错误;
③④要求被测者与视力表像的距离是5m,由图知,小明到平面镜距离2.2m,所以视力表的像到平面镜距离为5m﹣2.2m=2.8m,由平面镜成像特点,像与物体到平面镜距离相等可知,视力表到平面镜距离也为2.8m,则L的大小应该是L=2.8m﹣2.2m=0.6m,故③正确,④错误。
综上所述,只有①③正确。
故选:B。
【点评】本题考查了在检查视力时所遇到的有关平面镜成像的知识,与实际结合紧密,牢固掌握平面镜成像特点是关键。
【变式3】.检查视力的时候,视力表往往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,要求被测者与视力表像的距离是5m,如图所示是小红同学在一次测量视力时的情景,关于这次视力测量说法正确的是( )
A.小红靠近平面镜时,她的像将变大
B.小红靠近平面镜1m时,视力表的像向她靠近1m
C.视力表中开口向东的“E”,在平面镜中成的像开口向西
D.小红同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.3m
【分析】平面镜成像时,像与物体到平面镜距离相等,像是正立、等大的虚像,据此分析解答。
【解答】解:
AD、要求被测者与视力表像的距离是5m,由图知,小红到平面镜距离2.2m,
所以视力表的像到平面镜距离为5m﹣2.2m=2.8m,视力表到平面镜距离也为2.8m,
L的大小应该是2.8m﹣2.2m=0.6m,
小红靠近平面镜时,由平面镜成像的特点可知她的像大小不变,故AD错误;
B、小红靠近平面镜1m时,因视力表不动,则视力表的像的位置不变,视力表的像与小红间的距离会减小1m,根据相对运动的知识可知视力表的像向她靠近1m,故B正确;
C、平面镜所成像是正立、等大的虚像,物像相对于平面镜对称,所以视力表中开口向东的“E”,在平面镜中成的像开口向东,故C错误;
故选:B。
【点评】本题考查了在检查视力时所遇到的有关平面镜成像的知识,与实际结合紧密,牢固掌握平面镜成像特点是关键。
【变式4】.视力监测是儿童青少年近视预防工作的重要一环。为了准确测芋田镇量学生视力,通常要求眼睛与视力表保持5m的距离。由于房间长度只有2.8m,医生把视力表放在被测者头部的后上方,让被测者识别对面墙上镜子里的像(如图所示),镜子所成的是 虚 (选填“实”或“虚”)像;如果要按标准要求进行视力测试,图中被测者应向平面镜移动 0.4 m。
【分析】平面镜成像特点:平面镜所成的像是虚像,像与物体的大小相同,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,像与物关于平面镜对称。
【解答】解:由平面镜成像特点可知,平面镜所成的像是虚像;
视力表到平面镜的距离是2.8m,视力表的像到平面镜的距离是2.8m,该同学到平面镜的距离为:
2.8m﹣0.2m=2.6m,
镜中视力表的像到该同学的距离为2.8m+2.6m=5.4m,
通常要求眼睛与视力表保持5m的距离,故如果要按标准要求进行视力测试,图中被测者向平面镜移动距离为5.4m﹣5m=0.4m。
故答案为:虚;0.4。
【点评】此题考查了主要考查了平面镜成像特点的应用,难度不大,属于基础知识。
六.钟表的应用
【核心易错点】
1. 平面镜钟表读数方法错误
易错:直接读取镜中数字;简单加减;
【两种正确思路】:
① 12:00 − 镜中显示时间 = 实际时间;
② 把图片翻面,透光直接读取真实时间。
2. 潜望镜双重平面镜钟表
易错:只翻转一次;
【正确思路】:潜望镜两块平面镜两次反射,成像不翻转,镜中时间 = 真实时间。
3. 镜子断裂后钟表像
易错:多个镜子碎片显示不同时间;
【正确思路】:每块镜片独立成完整钟表像,时间完全相同。
【典例】.小明在洗手间照镜子,从镜子里看到身后挂在墙上的电子钟的显示如图所示,如果回头直接看钟,它的显示为( )
A.20:15 B.21:05 C.21:15 D.20:05
【分析】根据平面镜成的像与物体对称的性质,在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右颠倒,且关于镜面对称,分析并作答。
【解答】解:由图分析可得题中所给的“20:15”与“21:05”成轴对称,这时的时间应是21:05。
故选:B。
【点评】本题考查平面镜的应用,解决此类题应认真观察,注意技巧。
【变式1】.人从平面镜内看到台钟钟面上的指针位置如图所示,则实际时间是( )
A.4:35 B.7:35 C.4:25 D.7:25
【分析】(1)平面镜成像的特点:虚像、像物等大、像物等距、像与物的连线与镜面垂直。
(2)在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右或上下顺序颠倒,且关于镜面对称,可以利用12点与6点连线作对称轴读表针的对称图形几点的方法。
【解答】解:根据镜面对称的性质,在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右颠倒,且关于镜面对称,
分析可得:图中显示的时间7:25,
所以实际时间是4:35。
故选:A。
【点评】本题需要牢记平面镜成像特点,根据平面镜所成的像与物体关于平面镜对称来分析实际问题,认真观察,注意技巧,解答此类题也可以把纸翻过来看。
【变式2】.一个电子钟如果放置在甲、乙、丙、丁四个平面镜前的位置及示数(如图所示)。通过这四个平面镜看到的电子钟的示数,其中正确的是( )
A.甲是10:21 B.乙是15:10 C.丙是15:01 D.丁是12:01
【分析】关于镜子的像,实际数字与原来的数字关于镜面对称,根据相应数字的对称性可得实际时间。
【解答】解:镜子中数字的顺序与实际数字顺序相反,2的对称数字是5,故甲10:21对应的时刻应是15:01;乙12:01对应的时刻应是15:01;丙10:51对应的时刻12:01,丁15:01对应的时刻应是12:01,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】此题考查镜面对称,得到相应的对称轴是解决本题的关键;若是竖直方向的对称轴,数的顺序正好相反。
【变式3】.如图所示,墙上的镜子从中间裂成两半,并左右分开一段距离,此时在镜中看到 1 个像。如图乙所示是从平面镜中看到的挂钟,挂钟显示的实际时间为 7:55 。
【分析】平面镜成像的特点是:像与物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换,即像、物关于平面镜对称,由此分析突破此题。
【解答】解:由平面镜成像特点可知,像与物成镜面对称,当镜子分裂成两个,在镜子的两部分都能成完整的像,且两个像位置重合,所以只会看到一个像。
在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右顺序颠倒,且关于镜面对称;由图乙分析可得题中所给的4:05与7:55成轴对称,它的实际时间应是7:55。
故答案为:1;7:55。
【点评】本题考查利用平面镜成像特点来解决实际问题的能力,平面镜所成的像与物大小相等,像与物到镜面的距离相等,虚像。
【变式4】.某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,如图甲所示,在通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图乙所示,则该挂钟的实际时间是 4:35 (填写12小时制时间)。完成观察后,聪明的小朱同学将简易潜望镜的观察镜如图丙所示翻转。请在丁图中画出此时观察的指针位置。
【分析】首先要弄清潜望镜的原理,是地上面的、远处的挂钟反射的光,照射到潜望镜上面这块平面镜上,再反射到下面这块平面镜上,再反射到人的眼里,人就能从低处看见地上面的、远处的挂钟。
【解答】解:平面镜成像中像与物关于平面镜对称,潜望镜的成像原理是2次平面镜成像,所以该潜望镜观察教室内的挂钟是一个正立的像,由图乙可知,此时时间是4:35。
由光的反射定律可知,图丙中两平面镜的夹角为90°,潜望镜的成像原理是2次平面镜成像,根据平面镜成像的特点可知,该潜望镜观察教室内的挂钟是一个“倒立”的像(上下颠倒),此时看到的挂钟与教室内的挂钟是上下相反的,如下图所示:
故答案为:4:35;见解答图。
【点评】本题主要考查的是平面镜成像原理及应用,一定要熟练掌握平面镜成像的特点,等大、正立的虚像。
七.寻找光源的位置
【核心易错点】
1. 虚实线混用
易错:像点、反向延长线画实线;反射光线延长到实物;
【正确思路】:
· 实际光线(入射、反射):实线 + 箭头;
· 像点、镜面后辅助延长线:虚线,无箭头。
2. 作图步骤颠倒
易错:先画入射光线再找像;
【标准步骤】:
2. 反射光线反向延长交于像点 S′;
2. 根据对称作出实物 S;
2. 连接 S 与反射点,补全入射光线。
【典例】.如图,平面镜前的一个发光点S所发出的光经过平面镜反射后的光线已经被画出,请在图中画出入射光线,并找到发光点S的位置。
【分析】根据平面镜成像的原理,平面镜所成的像是物体发出(或反射出)的光线射到镜面上发生反射,由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的,因此,反射光线的反向延长线必过像点,由此先根据平面镜成像规律作出发光点S的像点S′。
【解答】解:作出两条光线的反向延长线(虚线)、交点S′.做出S′关于镜面的对称点,便为发光点S。
【点评】本题利用了平面镜成像的原理和特点作图。关键是要确定出像点的位置。
【变式1】.S′是发光点S在平面镜中的像,A点是发光点S经平面镜反射后经过的一点。请你根据平面镜成像的特点,用作图法确定发光点S的位置,并完成经A点的光路图。
【分析】利用平面镜成像的特点:像与物关于平面镜对称,作出发光点S,根据反射光线反向延长通过像点,可以由像点和A点确定反射光线所在的直线,从而画出反射光线,并确定反射点(入射点),最后由发光点和反射点画出入射光线,从而完成光路。
【解答】解:根据平面镜成像的特点可知,物与像关于镜面对称,首先作出像点S′的物点S,连接AS′(用虚线),与镜面的交点为入射点O,连接SO画出入射光线,连接OA并延长可得反射光线(用实线)。如图所示:
【点评】注意平面镜成像的基本特点是物像关于平面镜的轴对称;所有的反射光线的反向延长线都要过像点。
【变式3】.如图所示,S'为发光点S在平面镜MN中所成的像,请在图中画出发光点S的位置,并画出一条由S点发出,经平面镜反射后,通过点P的光线。
【分析】根据平面镜成像的特点可知,物与像关于镜面对称,首先作出像点S′的物点S,连接PS′,与镜面的交点为入射点O,再画出入射光线SO。
【解答】解:作出像点S′的对称点,即为物点S,连接PS′,与镜面的交点为入射点O,再连接SO、OP,画上箭头,SO为入射光线,OP为反射光线。如下图所示:
【点评】注意平面镜成像的基本特点是物像关于平面镜的轴对称;所有的反射光线的反向延长线都要过像点。
【变式4】.如图所示,请根据平面镜成像的特点确定发光点S的位置,保留作图痕迹。
【分析】先根据反射光线反向延长通过像点,先作出像点S′,再根据像与物关于平面镜对称作出发光点S,最后补全对应的入射光线。
【解答】解:先将反射光线AB、CD反向延长交于一点,即为像点S′,再作出S′关于平面镜的对称点,即为发光点S,连接SA、SC为两条入射光线,如图所示:
【点评】本题主要考查了平面镜成像的光路图,利用好:发光点经平面镜后的反射光线好像是从发光点的虚像上发出的。
八.画出平面镜
【核心易错点】
1. 镜面不垂直物像连线
易错:镜面随便画,不做垂直平分线;
【正确思路】:连接物点与对应像点,作这条线段的垂直平分线,即为平面镜位置。
2. 反射光路镜面绘制(太阳光反射)
易错:不会平分入射、反射光线夹角;标错反射角;
【正确思路】:入射光线和反射光线夹角的角平分线是法线;镜面与法线垂直;反射角是反射光线与法线夹角,不是与镜面夹角。
【典例】.如图所示,A'O是AO在平面镜中的像。请你画出平面镜的位置。
【分析】平面镜成像的特点:所成的像是虚像;像和物体形状、大小相同;像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;像和物体各对应点到平面镜的距离相等。
【解答】解:平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形,连接AA′,OO′,作这两条线段的垂直平分线即为平面镜的位置。如图所示:
【点评】此题主要考查平面镜成像的特点,以往的题目都是根据物体作出在平面镜中所成的像,而此题是根据AO在平面镜中所成的像,画出平面镜的位置,总之是平面镜成像特点的灵活运用。
【变式1】.如图甲是我国的敦煌塔式光热电站,它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成,每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上,其中某束光的传播路径如图乙所示,在图中画出平面镜的位置。
【分析】根据光的反射定律,作出反射光线、入射光线之间夹角的角平分线即为法线(虚线),垂直于法线作出定日镜,进而求出入、反射角的大小。
【解答】解:根据光的反射定律,作出反射光线、入射光线之间夹角的角平分线即为法线(虚线),垂直于法线作出定日镜,由图知,反射光线、入射光线之间夹角为180°﹣64°﹣36°=80°,则反射角大小为40°,如图所示:
【点评】本题主要考查了平面镜成像特点作图,属于基础题目。
【变式2】.当一束太阳光与水平面成60°角射向地面时,现在要用一平面镜把太阳光反射进入一水平放置的水管内,请在图中画出平面镜的位置并标出反射角。
【分析】首先根据反射光线的方向作出反射光线的大致位置,反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,画出法线,然后根据法线与平面镜垂直的关系画出平面镜。
【解答】解:先画出反射光线,反射光线进入一水平放置的水管内,即反射光线水平向左,再画出入射光线和反射光线夹角的平分线即为法线,反射光线与法线的夹角为反射角,过入射点画出法线的垂线,即平面镜的位置,如图所示:
【点评】知道反射定律的内容,会根据反射定律完成反射光路,难度不大。
【变式3】.如图为一支点燃的蜡烛和它在平面镜中所成像的位置,请准确画出平面镜的位置。
【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,可确定平面镜的位置。
【解答】解:平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形,连接SS′,做这条线段的垂直平分线MN即可。如图所示:
【点评】熟练掌握光的反射定律,才能将其运用在作图当中,做题时,是先画光线,还是先画法线或镜面要根据具体情况而定。平面镜成像的实质也是光的反射,像物等距的规律可帮助我们找到镜面的位置。
九.利用平面镜对称性质完成光路图
核心易错点】
1. 水面倒影光路画反光线方向
易错:光线从眼睛射向水面;
【正确思路】:光线从实物出发,经水面反射进入人眼;先画对称像点,再连接眼睛与像点,与水面交点为反射点。
2. 镜面后方有遮挡物
易错:遮挡物影响像的绘制;
【正确思路】:像由反射形成,镜面后方木板不影响成像,照常根据对称画出完整虚像(虚线)。
3. 箭头、线条规范错误
【统一规范】:实物实线、虚像虚线;光线带箭头,辅助对称连线虚线。
【典例】.如图所示,一只勺嘴鹬在海边湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。下列选项能正确表示人看到勺嘴鹬“倒影”的光路是( )
A. B.
C. D.
【分析】平静的水面映出勺嘴鹬倒影是利用平面镜成像,平面镜成像的特点:成正立、等大的虚像,像与物体关于平面镜对称。
【解答】解:看到水中“勺嘴鹬”属于平面镜成像,平面镜成像原理是光的反射,所成的像是反射光线的反向延长线的会聚点,不是实际光线的会聚点,所以成的是虚像,而CD两图中光线从水中发出,B图中光线不符合光的反射定律,故BCD错误,A正确。
故选:A。
【点评】本题目就是考查平面镜成像的应用,看生活场景中哪些应用了平面镜的成像,其主旨还是看学生对平面镜成像特点是否掌握。
【变式1】.观察图甲,尝试用光学图解释平面镜成像的特点,请在图乙中画出树在水中所成的像。(图中MN表示水面,AB表示岸边的一棵树,保留作图痕迹)
【分析】平面镜成像的特点是:像与物关于平面镜对称,可以先作出物体AB端点的像点A′、B′,连接A′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像。
【解答】解:先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为物体AB的像,如图所示:
【点评】作物体在平面镜中所成的像,常用方法是:作出端点(或关键点)的像点,用虚线连接像点得到物体的像。
【变式2】.按题目要求作图:如图,眼睛看到平面镜MN中像点S′,请画出物点S以及该现象的光路图。
【分析】根据像物等距可做出发光点S,再连接S′与眼睛可确定反射点O的位置,最后可画出入射光线和反射光线。
【解答】解:平面镜成像时,像与物关于平面镜对称,据此过S′点向平面镜作垂线,并延长至等长,得到发光点S,连接S′和眼睛A与平面镜相交于一点O,为反射后能进入人眼光线的入射点,连接SO、OA分别为入射光线和反射光线,如图所示:
【点评】掌握好平面镜成像的特点,并把握好作图的顺序,是完成此题的关键,同时还要注意作图要规范。
【变式3】.CD为平面镜后不透光的木板,请在图上作出物体AB在平面镜中的像A′B′。
【分析】平面镜成像是由光的反射形成的,不透光的木板CD在平面镜后,不会遮挡反射光,所以箭头AB在平面镜中能成完整的像;
由平面镜成像的特点可知像与物关于平面镜对称,先作出物体两端点A、B在平面镜中的像点A′、B′,然后连接A′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像。
【解答】解:根据平面镜成像的特点,先作出箭头两端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,再用虚线连接A′、B′,即为箭头AB在平面镜中所成的像,如图所示:
【点评】本题考查了平面镜成像的相关作图;在作图时,注意先作出端点或关键点的像点,用虚线连接就能得到物体在平面镜中的像,一定要掌握这种技巧。
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