張小魁

【摘要】物理實驗是對生活中自然現(xiàn)象的探索與總結(jié)，一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生對生活現(xiàn)象的好奇心；另一方面可以激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣，既豐富了學(xué)習(xí)生活，也探索了自然世界的奧秘.平面鏡成像實驗是初中物理學(xué)習(xí)的第一個實驗，在考查平面鏡成像中像與物關(guān)系的同時，更是考查了學(xué)生的實驗動手能力，要求學(xué)生對實驗裝置、實驗步驟、實驗原理，以及實驗結(jié)論有深刻且全面的認(rèn)識.本文詳細(xì)講解平面鏡成像實驗的過程與細(xì)節(jié)，對成像的特點和實驗的考點進行解析匯總，并列舉四道典型例題，給出詳細(xì)解題思路，希望幫助學(xué)生對平面鏡成像實驗有更全面地掌握.

【關(guān)鍵詞】初中物理；實驗教學(xué)；平面鏡成像

1 平面鏡成像的特點

平面鏡成像的特點可以總結(jié)為六個字：等大、等距、垂直.等大：即平面鏡所成像的大小和原物體的大小是相等的；等距：平面鏡所成像到平面鏡的距離和物體到平面鏡的距離是相等的；垂直：平面鏡所成像與物體的連線和鏡面是垂直的.

2 探究平面鏡成像的特點

2.1 實驗步驟

（1）如圖1，準(zhǔn)備一張白紙，一塊透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板，兩根外形完全相同的蠟燭A和B；

（2）選定一個水平的臺面，將白紙放置在臺面上，然后將透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板豎直放置在白紙上，作為平面鏡，記錄下玻璃板在紙上的位置；

（3）將點燃的蠟燭A放在玻璃板前方；

（4）蠟燭B不點燃，放在透明薄玻璃板或茶色薄玻璃板的后方，移動蠟燭B，直到從玻璃板前方看去蠟燭B與蠟燭A的像完全重合；

（5）觀察兩根蠟燭的位置并記錄；

（6）改變蠟燭A的位置，在此過程中保證蠟燭A始終是點燃狀態(tài)，重復(fù)步驟（4）和（5）.移走玻璃板，然后將每次實驗中兩根蠟燭在紙上的位置用直線連起來，分別測量出每次實驗兩根蠟燭到玻璃板的距離，比較它們的大小和位置關(guān)系；

（7）分析實驗結(jié)果，找出平面鏡成像的特點及像與物和平面鏡的位置關(guān)系.

2.2 平面鏡成像實驗解析

（1）實驗驗證

平面鏡所成的像是虛像.驗證方法：在做“探究平面鏡成像特點”實驗的過程中，可以拿一個光屏放在薄玻璃板后方蠟燭所成像的位置，不透過薄玻璃板看光屏，而是直接看光屏表面，在光屏上是看不到物體的像的，所以可以證明平面鏡所成的像是虛像.

（2）理論分析

如圖2所示，平面鏡前燭焰上的點S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后進入人的眼睛，人由于人有光沿直線傳播的經(jīng)驗，所以會感覺這些光好像是從進入人眼光線的反向延長線的交點S1處發(fā)出的，S1就是S在平面鏡中所成的像.但其實，S1并不是實際光線交匯形成的，而是從平面鏡中反射進入人眼的那部分光，它們的反向延長線相交形成的，故不能用光屏承接，為虛像.

（3）平面鏡成像原理

由（2）中平面鏡成虛像的理論解釋可知，光在鏡面的反射，是平面鏡成像的基礎(chǔ)原理.

2.3 實驗考點匯總

（1）平面鏡成的像是虛像：平面鏡所成的像與物體分別在平面鏡的兩側(cè)，而且像的大小、像到平面鏡的距離與物體的大小、物體到平面鏡的距離都是相等的；

（2）玻璃板的放置要求：豎直放置在水平桌面的白紙上，否則未點燃的蠟燭始終不能與點燃的蠟燭的像重合；

（3）觀察像時眼睛的位置：從點燃的蠟燭一側(cè)進行觀察；

（4）判斷平面鏡成虛像還是實像的方法：看像能否呈現(xiàn)在光屏上；

（5）選用兩根完全相同的蠟燭的原因：便于比較像與物的大小關(guān)系；

（6）用薄玻璃板代替平面鏡的原因：玻璃板既可以反射光，也可以透過光，因此可以透過玻璃板看到蠟燭B是否與蠟燭A重合，便于確定像的位置；

（7）選擇薄玻璃板的原因：厚玻璃板的前后表面都會成像，會產(chǎn)生重影；

（8）選擇茶色玻璃板的原因：實驗要求玻璃板既要透光又要反光，茶色玻璃板的反光性能更好；

（9）為減小其他光線的影響，實驗最好在較暗條件下進行；

（10）用方格紙?zhí)娲准埖暮锰幨牵嚎梢愿苯拥乇容^像與物的位置關(guān)系；

（11）多次改變點燃的蠟燭與玻璃板的距離進行測量的目的是：使結(jié)論具有普遍性；

（12）刻度尺的作用：測量物距和像距.

3 經(jīng)典例題解析

例1 一個舞蹈演員為能夠?qū)崟r糾正自己的舞姿，于是在舞蹈室的墻壁上裝滿平面鏡，通過對著鏡子跳舞來觀看自己的舞蹈動作.當(dāng)她在鏡子前練習(xí)時，緩慢向鏡子靠近的過程中，她的像是如何變化的（? ）

（A）像慢慢靠近平面鏡，并且不斷變大.

（B）像慢慢遠離平面鏡，并且不斷變大.

（C）像慢慢靠近平面鏡，但是大小不變.

（D）像的大小不變，但是慢慢遠離平面鏡.

解析 兩個“相等”原理：①=1＼*GB3平面鏡所成像的大小與鏡面的大小或物體離鏡面的距離是無關(guān)的，始終只與物體本身的大小有關(guān)，像與物體的大小始終相等；②=2＼*GB3平面鏡成像中像與物到鏡面的距離相等，且不受鏡子的“厚度”等因素的干擾.因此，由平面鏡成像特點可知，在演員靠近平面鏡的過程中，演員的身形大小是不變的，所以演員在平面鏡中所成像的大小也是不變的；而當(dāng)演員緩慢靠近平面鏡時，演員到平面鏡的距離減小，所以演員所成的像到平面鏡的距離也緩慢減小，即像逐漸靠近平面鏡.因此（C）正確.

答案：（C）.

例2 如圖3所示，一輛汽車在路上以2m/s的速度緩慢行駛，在其前方有一塊與豎直方向成45°角的平面鏡.當(dāng)汽車沿水平方向向右行駛時，它在平面鏡中的像的運動速度，以及運動方向分別是怎樣的（? ）

（A）水平向右，4m/s.

（B）水平向左，2m/s.

（C）豎直向上，4m/s.

（D）豎直向下，2m/s.

解析 根據(jù)平面鏡的成像規(guī)則，像和物關(guān)于平面鏡對稱，則像的運動軌跡與物體的運動軌跡也關(guān)于平面鏡對稱.因此，如圖4所示，汽車沿水平方向向右勻速運動，像必然會和汽車關(guān)于平面鏡對稱，像的運動軌跡也會與汽車的運動軌跡關(guān)于平面鏡對稱，因此平面鏡中汽車的像的運動方向是豎直向下的，速度大小為2m/s.

答案：（D）.