2020年中考物理必考25个实验考学练实验04探究平面镜成像特点实验含解析

2020年中考物理必考25个实验考学练实验04探究平面镜成像特点实验含解析

实验四、探究平面镜成像的特点 ‎【实验目的】：‎ ‎　　探究平面镜成像特点 ‎ ‎【实验器材】：‎ ‎　　两支完全一样的蜡烛、一块玻璃板、一个光屏、火柴、刻度尺 ‎【实验步骤】： ‎ ‎①将玻璃板垂直置于桌面，在玻璃板的一 侧立一支点燃的蜡烛，透过玻璃板观察其另一侧面的蜡烛的像。 ‎ ‎②将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像。  ‎ ‎③将相同的未点燃的蜡烛放在像的位置，观察像与蜡烛的大小关系。   ‎ ‎④移到蜡烛的位置，观察其像的大小有无变化。  ‎ ‎⑤量出蜡烛和像到玻璃板的距离。   ‎ ‎ ‎ ‎【实验数据】： ‎ ‎ ‎ 像与物的大小关系 物体与玻璃的距离（cm）‎ 像与玻璃的距离(cm)‎ 物像连线与镜面的关系 实像或虚像 位置1 ‎ 位置2‎ 位置3 ‎ ‎【实验结论】：‎ ‎ 平面镜成像特点： ‎ ‎1.像和物大小  相等   ；‎ ‎ 2.像到镜面的距离和物到镜面的距离 相等  ；   ‎ 12‎ ‎3.像和物的连线与镜面  互相垂直 ；‎ ‎4.平面镜所成像是 虚 像。‎ ‎【考点方向】：‎ ‎1、平面镜成像的原理是：光的反射。‎ ‎2、镜面的选择与放置：用薄的 茶色 透明 玻璃代替平面镜的目的是 便于确定像的位置 ；由于玻璃板的前后表面均能反射成像，为了减小两个像之间的干扰，玻璃板要 薄 一些较好。放置时玻璃板要和纸面 垂直 ，否则玻璃板后的蜡烛无法与像完全重合 。‎ ‎3、像的位置与大小：选取两段完全相同的蜡烛的目的是 为了比较像与物的大小关系 ，拿一支没有点燃的相同蜡烛在玻璃板后寻找蜡烛像的位置时，眼睛应在玻璃板前侧从不同角度观察，同时移动玻璃板后面的蜡烛，直到跟前面那支蜡烛的像 完全重合，说明 ：像和物的大小相等 。‎ ‎（1）镜前蜡烛点燃，目的是成像清晰 ；镜后蜡烛不点燃，替代镜前蜡烛的像，用到了“等效替代法”。‎ ‎（2）平面镜成像是光的反射现象，在 镜前 反射光线所在的区域可以观察到物体的像，在镜后无法观察到物体的像，因为镜后没有反射光线进入人眼。即“镜前观察，镜后成像”。‎ ‎4、多次测量探求规律：要分析像距和物距的关系，就要改变物距并用刻度尺多次测量记录像距和物距，比较得出像距等于物距的结论，多次测量的目的是 得出普遍结论 。使用有刻度的方格纸，其目的是便于比较 像距与物距的关系 。‎ ‎5、虚像的理解和应用：人眼逆着反射光线看到镜后的像点，是反射光线反向延长线的交点，没有实际光线的会聚，是虚像，光屏 不能 承接。‎ ‎6、像的亮度：像的亮度取决于物体和环境的光线亮度关系。可以在 较暗 的环境中观察蜡烛的像；若用棋子或圆斑小人代替蜡烛时，若像不清晰，可以用激光灯照亮棋子或小人 ，注意要照亮朝向镜面的一侧。‎ ‎7、如果在实验过程中，垂直于桌面的玻璃板向蜡烛方向倾斜，那么看到玻璃板另一侧的像会怎么变化： 像的大小不变，像的位置会升高，与未点燃的蜡烛不在重合 。‎ ‎8、评估：‎ ‎（1）像无法和蜡烛重合，可能是因为 平面镜放置时与纸面 不垂直 。‎ ‎（2）分析像距与物距关系时， 一组数据太少，结论没有普遍性 。‎ ‎9、结论：平面镜成像时，像的大小取决于物的大小，像距取决于物距。‎ ‎【经典例题】：‎ ‎【母题】：在学习了“探究平面镜成像特点”的实验后，聪明的小明也在家里也独自完成了实验，小明的实验步骤如下：‎ 12‎ ‎（1）实验前选用玻璃板代替平面镜目的是： 。‎ ‎（2）选择玻璃板时，应该选用 （选填“较薄的”或“较厚的”），请说出其中的理由是： 。‎ ‎（3）聪明的小明认为不用玻璃板也能完成实验探究。他利用生活中梳洗用的两块小镜子，如图甲所示，将两块平面镜分开一定距离固定于不锈钢框架上，将铅笔A放在平面镜前，可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的　 　像（选填“虚”或“实”），此像虽然不完整，但比玻璃板成像要　 　，理由是： 。‎ ‎（4）小明用与铅笔A完全一样的铅笔B找到了铅笔A像的位置，选择完全一样的铅笔B的目的是： ，他具体的操作是：　 　。‎ ‎（5）小明经过测量和比较得出：像与物的大小________；像与物到镜面的距离________。‎ ‎（6）为了消除平面镜厚度对物距和像距测量的影响，小明用图乙的方法测出了物距和像距，图丙为图乙的简化图，图丙中　 　表示像距（选填“BD”或“BC“）。‎ ‎（7）如果把铅笔A远离平面镜，你看到的像会 （选填“远离/靠近”），像的大小会变 （选填“变大”、“不变”“变小”）‎ ‎【答案】：‎ ‎（1）即能看到像，也能透过玻璃板看到另一侧的物体，便于确定像的位置；‎ ‎（2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，影响实验探究。‎ ‎（3）虚；清晰；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；‎ ‎（4）便于比较像和物的大小关系；将铅笔B放在平面镜后，使B与A的像看起来是一个完整的铅笔；‎ ‎（5）相等；相等；‎ ‎（6）BD。‎ ‎（7）远离；不变。‎ ‎【解析】：‎ 12‎ ‎（1）我们一般选用玻璃板代替平面镜，这样既能看见物体的像，也能透过玻璃板看见另一侧的物体，便于确定物体像的位置；‎ ‎（2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，在实验测量研究是成像特点规律时形成的误差较大，影响实验探究的结果。‎ ‎（3）铅笔射线平面镜的光经平面镜反射后不能会聚成像，而反射光线的反向延长线会聚在一起形成虚像；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；‎ ‎（4），选择一样大小的铅笔B便于比较实验中直接比较出像和物的大小关系；‎ 为了确定像的位置，小明将铅笔B放在平面镜后，使B与A的像看起来是一个完整的铅笔；‎ ‎（5）根据平面镜成像特点可知，像与物的大小相等；像与物到镜面的距离相等；‎ ‎（6）AD是物体到平面镜的距离即物距，根据物体到平面镜的距离等于像到平面镜的距离知，BD是像到平面镜的距离即像距。‎ ‎（7）根据平面镜成像特点，像和物是等大的，像的大小取决于物的大小，A铅笔远离平面镜时，大小没有发生变化，因此像不会变化；像距和物距也是相等的，物体远离平面镜，物距变大，那么像距也会随之变大，因此像是远离平面镜。‎ 练习1：（2019l枣庄） 如图甲是探究“平面镜成像特点“的实验装置图。‎ ‎（1）实验时，不采用平面镜面采用透明薄玻璃板，不仅能观察到蜡烛的像，也便于　 　。‎ ‎（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛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。在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代的是　 　（选填“蜡烛A的像”或“蜡烛B的像”），看到蜡烛是由光的　 　（填“反射”或“折射”）形成的。‎ ‎（3）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上　 　（选填“能”或“不能）呈现蜡烛A的像。‎ ‎（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图乙所示倾斜，蜡烛A的像应是　 　图中的 （选填“A1”、“A2”或“A3”）。‎ ‎【答案】：‎ ‎（1）确定像的位置；（2）蜡烛A的像；反射；（3）不能；（4）A1。‎ 12‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜，玻璃板是透明的，观察到A蜡烛像的同时，也能观察到蜡烛B，当蜡烛B和蜡烛A的像重合时，蜡烛B的位置便是蜡烛A的像的位置；‎ ‎（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，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合；在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代的是蜡烛A的像；看到蜡烛是由光的反射形成的；‎ ‎（3）移去后面的蜡烛，并在所在位置上放一光屏，则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像。所以平面镜所成的像是虚像；‎ ‎（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图所示倾斜，物与像关于镜面对称，蜡烛A的像应是图中的A1；‎ 练习2：（2019l德州）利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”：在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，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竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。‎ ‎（1）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是　 　像。‎ ‎（2）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”）‎ ‎（3）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A的像的大致位置在图中的　 　（选填“①”或“②”）处。‎ ‎【答案】：‎ ‎（1）虚；（2）3.50；不变；（3）②。‎ ‎【解析】：‎ 12‎ ‎(1)光屏不能承接虚像,只能承接到实像,光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是虚像。‎ ‎(2)由图知:此刻度尺的分度值为1 mm,物体左侧与0刻度线对齐,右侧与3.50 cm对齐,则长度为3.50 cm。平面镜所成的像与物的大小相同,将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板,它的像将大小不变。‎ ‎(3)如图所示,作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点,可知在实验中如果把玻璃板向左倾斜,观察到蜡烛的像的大致位置在图中的②处。‎ 练习3：（2019l绥化）某兴趣小组用如图所示的器材“探究平面镜成像的特点”。实验中蜡烛放在水平面上，玻璃板竖直放置。请回答下列问题。‎ ‎（1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是　 　。应选择　 　（选填“薄”或“厚”）玻璃板进行实验。‎ ‎（2）将点燃的蜡烛A放在玻璃板前5cm处，小丽沿垂直板面方向将A以5cm/s的速度远离玻璃板，2s后放稳。则未点燃的蜡烛B与A相距　 　cm才能与A的像完全重合。‎ ‎（3）将光屏放到像的位置，光屏上　 　（选填“能”或“不能”）承接到像。‎ ‎（4）若玻璃板上端向左倾斜（如图），蜡烛A在玻璃板中成像的位置会　 　（选填“偏高”或“偏低”）‎ ‎【答案】：‎ ‎（1）便于确定像的位置；薄；（2）30；（3）不能；（4）偏高。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）玻璃板透明，来代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到哦B蜡烛，便于确定像的位置，这是等效替代法。实验中为了减小误差，防止出现明显的重影，所以用薄的玻璃板进行实验。‎ ‎（2）在远离玻璃板时，像的大小不变，由速度公式可以计算A蜡烛移动的距离s=vt=10cm，此时A蜡烛距平面镜的距离为5+10=15cm；根据平面镜成像特点可得：B蜡烛应与A相距15+15=30cm，这样才能与A的像完全重合；‎ 12‎ ‎（3）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以移去蜡烛B，并在其所在位置放一光屏，光屏不能接收到蜡烛的像，从而说明平面镜成的是虚像；由平面镜成像特点，物与像关于镜面对称可知：玻璃板如果不竖直放置，蜡烛A的像会偏高。‎ 练习4：（2019l阜新）在“探究平面镜成像特点”实验中：‎ ‎（1）平面镜成像原理是 。‎ ‎（2）实验中用玻璃板代替平面镜的原因 。‎ ‎（3）为了比较像与物大小关系，选取两支___ __的蜡烛。‎ ‎（4）无论怎样水平移动蜡烛B，都不能与蜡烛A的像重合，原因是 。‎ ‎（5）判断平面镜成虚像的方法是 。‎ ‎（6）平面镜成像时像和物到平面镜的距离 。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）光的反射 ‎（2）便于准确确定像的位置 ‎（3）完全相同 ‎（4）玻璃板与桌面不垂直 ‎（5）在B处放一个光屏，眼睛在B侧观察，如果光屏上没有像，那么，所成像为虚像 ‎（6）相等 ‎【解析】‎ ‎（1）平面镜的成像原理是利用光的反射。‎ ‎（2）用透明的玻璃板代替平面镜，能够同时观察到原物体和用来代替像位置的物体，便于准确确定像的位置。‎ ‎（3）为了比较物体与像的大小关系，实验时需要用两个完全相同的蜡烛。‎ ‎（4）像与物体不能重合，可能是由于玻璃板与桌面不垂直，导致蜡烛A所成的像可能偏高或偏低，无法与蜡烛B重合。‎ 12‎ ‎（5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛A的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，故为了判断所成的像是虚像还是实像，应在B处放一个光屏，眼睛在B侧观察，如果光屏上没有像，那么所成像为虚像。‎ ‎（6）平面镜成像时，像和物到平面镜的距离相等。‎ 练习5：（2019l荆州）如图 1 所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置．实验步骤如下：把一支点燃的蜡烛 A放在玻璃板前面，再拿一只完全相同的蜡烛 B 竖立在玻璃板后面移动，直到看上去跟蜡烛 A的像完全重合，此时在白纸上记下蜡烛 A 和蜡烛 B 的位置．移动点燃的蜡烛，多做几次实验．‎ ‎（1）实验过程中蜡烛 B （选填“需要”或“不需要”）点燃．‎ ‎（2）选取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的___ ___关系．‎ ‎（3）实验中若移开蜡烛 B，将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏，看不到蜡烛 A 的像，说明平面镜成的是________．（选填“虚像”或“实像”）‎ ‎（4）如图 2 所示，玻璃板原来沿直线 BC 竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度θ（θ＜90º）后，蜡烛 A 成的像移动到点 A1 处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则θ=______．‎ ‎【答案】（1）不需要；（2）大小； （3）虚像；（4）45°；‎ ‎【解析】‎ ‎（1）实验中蜡烛B的作用是确定像的位置以及比较物与像的大小关系，故不需要点燃；‎ ‎（2）选择大小完全相同的蜡烛是为了比较所成像与物的大小关系；‎ ‎（3）光屏所能承接的像是实像，平面镜所成的像光屏无法承接，故为虚像；‎ ‎（4）由于平面镜的成像特点，物与像的连线与平面镜垂直且到平面镜距离相等，可作图如下图，因此θ=45°。‎ 12‎ 练习6：（2019l江西）公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏，殊不知手机中还有很多其它功能。爱好物理的“620“创新小组的同学们，发现手机有一种“镜子“功能。于是，激起了他们探究平面镜成像特点的兴趣。‎ ‎【设计实验】‎ 由于用手机中的“镜子”作平面镜进行实验，无法找到像的位置.于是他们选用了玻璃板、规格相同的两个棋子、白纸等，组装成如图所示的实验装置。‎ ‎【进行实验与收集证据】‎ ‎(1)小华同学将棋子A移到玻璃板前某位置不动，小普同学在板一领帮忙移动棋子B，无能小普在水平桌面上怎样移动棋子B，小华都看不到棋子B与棋子A的像重合。善于观察的小林同学发现这是因为玻璃板与桌面_________，调整后，小华便能看到棋子B与棋子A的像完全重合。‎ ‎(2)把棋子A在玻璃板前移动多次，同时调整玻璃板后棋子B的位置，每次都使得棋子B与棋子A的像的位置重合，这不仅可以找到像的位置，还可以比较出像与物的________关系。‎ ‎(3)实验中还需要________，用来测量像与物到玻璃板的________。‎ ‎【分析与论证】‎ 平面镜成像的特点是:像与物的大小________；像与物到镜面的距离________。利用数学中的知识，平面镜成像的规律也可以表述为：像与物关于镜面____ ____。‎ ‎【答案】：‎ ‎(1). 垂直 (2). 大小 (3). 刻度尺 (4). 距离 (5). 相等 (6). 相等 (7). 轴对称 ‎【解析】：‎ ‎(1)研究平面镜成像,把棋子A放在玻璃板前面,我们透过玻璃板就可以看到棋子A所形成的虚像,虚像的位置与玻璃板摆放有关,只有当玻璃板与桌面垂直时,棋子A所形成的虚像才会与桌面垂直,小华移动棋子B,怎么也看不到棋子B与棋子A的像重合,这说明棋子A的像与桌面不垂直,玻璃板与桌面不垂直。‎ ‎(2)选用相同的棋子A、B,并把棋子A在玻璃板前移动多次,就是为了便于比较在玻璃板中看到的A的像,与棋子B的大小是否一样,以便于比较出物与像的大小关系。‎ 12‎ ‎(3)采用相同的两个棋子A、B可以比较物与像的大小关系,但物、像分别到玻璃板的距离关系,需要用刻度尺来测量才能比较。‎ ‎【分析与论证】通过多次实验不断改变棋子A和棋子B的位置,测量并记录物与像到玻璃板的距离,分析实验现象和数据会发现,像与物的大小是相等的,像与物到镜面的距离也相等,像与物的连线与镜面垂直,所以像与物关于镜面对称。‎ 练习7：（2018l淮安） 在“探究平面镜成像特点”的实验中。‎ ‎ ‎ ‎（1）实验时应选较 （选填“厚”或“薄”）的玻璃板垂直放置在水平桌面上。‎ ‎（2）将棋子A放在玻璃板的前面，应在玻璃板 （选填“前面”或“后面”）观察A经玻璃板所成的像。‎ ‎（3）当棋子A远离玻璃板时，像的大小 。‎ ‎（4）将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是 像。‎ ‎（5）用木板紧贴在玻璃板背面，挡住玻璃板后面的光，人眼在玻璃板前 （选填“能”或“不能”）看见棋子A的像。‎ ‎【答案】：‎ ‎ （1）薄；（2）前面；（3）不变；（4）虚；（5）能。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断；‎ ‎（2）由于平面镜成的是虚像，故在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，眼睛应该在镜前才能观察到蜡烛A经玻璃板反射所成的像；‎ ‎（3）平面镜成的像与物大小相同，和物到镜的距离无关，人们感觉到的近大远小是一种视觉效果，不影响真实的大小。所以将蜡烛A逐渐远离玻璃板，它的像不变。‎ ‎（4）因为虚像不能在光屏上承接，所以将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是虚像。‎ 12‎ ‎（5）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，所以用木板紧贴玻璃板背面，挡住玻璃板后的光，人眼在玻璃板前能看见棋子A的像。‎ 练习8：（2018l贵阳）在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明用到了如下器材：白纸、玻璃板、完全相同的a、b两物块、一枚细针。‎ 请完成下列各实验步骤的填空：‎ ‎（1）如图甲所示将白纸铺于水平桌面上，再把玻璃板竖直置于白纸上，即保证玻璃板与白纸是相互 的，并在白纸上记录下玻璃板所在位置。‎ ‎（2）将物块a竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。此时，在一定光线条件下，便可透过 观察到物块a正立的像，接下来，小明将物块b放在玻璃板后移动，直至b与a的像完全重合，这说明了 。‎ ‎（3）小明记录下物块b底部所在的位置CˊDˊ，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿线段CD扎数个眼，打开白纸，发现线段CˊDˊ上也布满了针眼。结合步骤（2）的结论分析可知：平面镜所成的像与物是 关系。‎ ‎（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕C点顺时针旋转至乙图虚线所示的位置后，为了再次确定像的位置，物块b应绕Cˊ点 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转，并记录下位置。‎ ‎【答案】：‎ ‎ （1）垂直；（2）玻璃板；像与物体的大小相等；（3）关于镜面对称；（4）顺时针。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）实验时，玻璃板要与纸面垂直放置；如果玻璃板与纸面不垂直，根据平面镜所成的像和物体关于平面镜对称可知，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以有可能找不到像；‎ ‎（2）将物块a竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。此时，在一定光线条件下，便可透过 玻璃板观察到物块a正立的像，接下来，小明将物块b放在玻璃板后移动，直至b与a的像完全重合，这说明了像与物体的大小相等。‎ ‎（3）小明记录下物块b底部所在的位置CˊDˊ，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿线段CD扎数个眼，打开白纸，发现线段CˊDˊ上也布满了针眼。结合步骤（2）的结论分析可知：平面镜所成的像与物是关于镜面对称关系；‎ 12‎ ‎（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕C点顺时针旋转至乙图虚线所示的位置后，像物等距，相对于镜面是对称的，像相对于物一起发生运动，为了再次确定像的位置，物块b应绕Cˊ点顺时针旋转，并记录下位置。‎ 12‎