4.3 《探究平面镜成像时像与物的关系》实验教学

《探究平面镜成像时像与物的关系》实验教学
实验原理：平面镜所成的像是物体发出（或反 ( http: / / www.21cnjy.com )射）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。平面镜成虚像，虚像只能用眼睛看，而不能成在光屏上。
方案一
实验器材：长方形玻璃板1块、蜡烛3只、铁夹2个、塑料瓶盖3个、A4复印纸1张、铅笔、刻度尺。
实验步骤：
1．在水平桌面上铺一张A4复印纸，使纸面平整，过纸的长边中点画一条垂直于长边的直线MN。
2．使玻璃板长边边缘沿复印纸上的直线MN放置，再用铁夹夹住玻璃板的短边支撑住玻璃板，并使玻璃板垂直于纸面稳定放置（如图1-1）。
3．把2只蜡烛截成大小相同的形状，一只命名 ( http: / / www.21cnjy.com )为蜡烛A，另一只命名为蜡烛B。把蜡烛A、B分别固定在瓶盖的中心位置（如图1-2）。把蜡烛A放在玻璃板的前面，记下它的位置A1。点燃蜡烛A，在玻璃板后用光屏接收蜡烛A的像，光屏上是否有蜡烛A的像？（看不到“A”的像,说明平面镜成虚像。）
4．从燃蜡烛A的一侧向玻璃板中看，能否看到点燃蜡烛A的像？（可以看到蜡烛在玻璃板中的像）
5．把没有点燃的蜡烛B，竖立着在玻璃板后面 ( http: / / www.21cnjy.com )的纸面上移动，直到从蜡烛A烛一侧看上去它跟蜡烛A的像完全重合（如图1-3）。记下蜡烛B的位置B1。（这说明像与物大小相等。此时镜后的物体位置就是镜前物体的虚像的位置。）
6．拿去蜡烛B，用与蜡烛A ( http: / / www.21cnjy.com )大小不一样的另一支蜡烛C放在玻璃板后面移动，蜡烛C和蜡烛A的像会完全重合吗？（无法把物体与像补完全重合，再次证明物与像大小相等）
7．熄灭蜡烛A，调整蜡烛B的大小，使蜡 ( http: / / www.21cnjy.com )烛A、B再次大小相同。改变蜡烛A在玻璃板前的位置，记下它的位置A2，重复步骤5，记下蜡烛B的位置B2。
8．重复步骤7，记下蜡烛A的位置A3，蜡烛B的位置B3。
9．熄灭蜡烛A，从纸面上把玻璃板、 ( http: / / www.21cnjy.com )蜡烛A、B拿去。用直线依次连接A1的中心点、B1的中心点， A2的中心点、B2的中心点，A3的中心点、B3的中心点。观察连线A1B1，A2B2，A3B3与MN是否垂直，并用刻度尺依次测量A1、B1、A2、B2、A3、B3的中心点到MN的距离，把测量结果记录到表1中。（物与像的连线与平面镜垂直，物与像上的对应点到平面镜的距离相等）
表 1
测量量 蜡烛到MN（镜面）的距离 像到MN（镜面）的距离 像与物大小的比较 像与物连线是否与MN（镜面）垂直
第一次
第二次
第三次
友情提示：
该实验方法的缺点是蜡烛中心的位置不容易确定，测量物、像到平面镜的距离时误差较大。
方案二
实验器材：长方形玻璃板1块、橡皮3 ( http: / / www.21cnjy.com )块（其中两块橡皮形状、大小相同，第三块与大小相同的两块橡皮形状相同、大小不相同）、铁夹2个、缝衣针（形状、大小相同）3个、A4复印纸1张、铅笔、刻度尺。
实验步骤：
1． 在桌面上铺一张A4复印纸，使纸面平整，过纸的长边中点画一条垂直于长边的直线MN。
2．使玻璃板长边边缘沿复印纸上的直线MN放置，再用铁夹夹住玻璃板的短边支撑住玻璃板，并玻璃板垂直于纸面稳定放置。
3．把2块形状、大小相同的橡皮，一块命名为橡 ( http: / / www.21cnjy.com )皮A，另一块命名为橡皮B。把两个缝衣针垂直于橡皮面分别插在A、B两块橡皮比较大的面上的中心位置上，使针尖在橡皮的另一面刚好露出。（如图2-1所示）
4．把带针的橡皮A放在玻璃板的前面，在玻璃板后用光屏接收带针的橡皮A的像，光屏上是否有橡皮A的像？
5．从带针的橡皮A的一侧向玻璃板中看，能否看到橡皮A的像？
6．把带针的橡皮B在玻璃板 ( http: / / www.21cnjy.com )后面的纸面上移动，直到从橡皮A一侧看上去橡皮B与橡皮A的像完全重合。用力向下插一下橡皮A、B上的针，橡皮A上的针插在纸上的位置记为A1，橡皮B上的针插在纸上的位置记为B1（如图2-2所示）。
7．在第三块橡皮C的比较 ( http: / / www.21cnjy.com )大的面上中心位置垂直于橡皮面插上一个针，拿去橡皮B，用带针的橡皮C放在玻璃板后面的纸面上移动，橡皮C和橡皮A的像会完全重合吗？
8．调整橡皮A、B上的针，使针尖刚好露 ( http: / / www.21cnjy.com )出橡皮表面。改变橡皮A在玻璃板前的位置，重复步骤6，记下橡皮A上的针插在纸上的位置记为A2，橡皮B上的针插在纸上的位置记为B2。
9．重复步骤8，记下橡皮A上的针插在纸上的位置记为A3 ，橡皮B上的针插在纸上的位置记为B3。
10．从纸面上把玻璃板、橡皮A、B拿去 ( http: / / www.21cnjy.com )。用直线依次连接点A1、B1，点A2、B2，点A3、B3。观察连线A1B1，A2B2，A3B3与MN是否垂直，并用刻度尺依次测量点A1、B1，点A2、B2，点A3、B3到MN的距离，把测量结果记录到表2中。
表 2
测量量 橡皮到MN（镜面）的距离 像到MN（镜面）的距离 像与物大小的比较 像与物连线是否与MN（镜面）垂直
第一次
第二次
第三次
友情提示：
该实验方法的优点是物与像的位置容易 ( http: / / www.21cnjy.com )确定，测量物、像到平面镜的距离时误差较小。缺点是物体在玻璃板中成的像不够清晰，用深颜色玻璃板做该实验成像会比较清晰。
方案三
实验器材：长方形平面镜1块、橡皮3块（其 ( http: / / www.21cnjy.com )中两块橡皮形状、大小相同，第三块与大小相同的两块橡皮形状相同、大小不相同）、铁夹2个、中性笔芯3支、A4复印纸1张、铅笔、刻度尺。
实验步骤：
1．在桌面上铺一张A4复印纸，使纸面平整，过纸的长边中点画一条垂直于长边的直线MN。
2．使平面镜长边边缘沿复印纸的直线MN放置，再用铁夹夹住平面镜的短边支撑住玻璃板，并使平面镜玻璃板垂直于纸面稳定放置。
3．把2块形状、大小相同的橡皮，一块 ( http: / / www.21cnjy.com )命名为橡皮A，另一块命名为橡皮B。把两只中性笔芯笔尖向下垂直于橡皮面分别插在A、B两块橡皮比较大的面上的中心位置上，使笔尖在橡皮的另一面刚好露出。（如图3-1）
4．把带笔芯的橡皮A放在平面镜的前面，从带笔芯的橡皮A一侧向平面镜中看，会看到橡皮A的像。
5．把带笔芯的橡皮B在平面镜后面的纸面 ( http: / / www.21cnjy.com )上移动，直到从橡皮A一侧看上去橡皮B与橡皮A的像完全重合。用力向下插一下橡皮上的笔芯，橡皮A上的笔芯插在纸上的位置记为A1 ，橡皮B上的笔芯针插在纸上的位置记为B1 （如图3-2所示）。
6．在橡皮C的比较大的面上中心 ( http: / / www.21cnjy.com )位置垂直于橡皮面插上一支中心笔芯，拿去橡皮B，用带笔芯针的橡皮C放在玻璃板后面的纸面上移动，橡皮C和橡皮A的像会完全重合吗？
7．调整橡皮A、B上的笔芯，使笔芯针尖 ( http: / / www.21cnjy.com )刚好露出橡皮表面。改变橡皮A在玻璃板前的位置，重复步骤5，记下橡皮A上的笔芯插在纸上的位置记为A2，橡皮B上的笔芯插在纸上的位置记为B2 。
8．重复步骤7，记下橡皮A上的针插在纸上的位置记为A3 ，橡皮B上的针插在纸上的位置记为B3。
9．从纸面上把玻璃板、橡皮A、B拿去。用直 ( http: / / www.21cnjy.com )线依次连接点A1、B1，点A2、B2，点A3、B3。观察连线A1B1，A2B2，A3B3。与MN是否垂直，并用刻度尺依次测量点A1、B1，点A2、B2，点A3、B3。到MN的距离，把测量结果记录到表3中。
表 3
测量量 带笔芯的橡皮到MN（镜面）的距离 像到MN（镜面）的距离 像与物大小的比较 像与物连线是否与MN（镜面）垂直
第一次
第二次
第三次
友情提示：
该实验方法的优点是成像清晰， ( http: / / www.21cnjy.com )物与像的位置容易确定，测量物、像到平面镜的距离时误差较小。缺点是笔芯漏出的油墨会污染橡皮，如果不注意会污染到复印纸上。
实验结论：
1．平面镜成虚像。
2．平面镜所成的像与物等大。
3．物象对应点到平面镜的距离相等。
4．物象对应点的连线与平面镜垂直。
注意事项：
1．实验过程中，蜡烛燃烧时，使用玻璃板、平面镜、针等物品时注意安全。
2．光屏可以用白色纸板制作。
3．用玻璃板做实验时，所成的像不清楚时可用光照射物体，这时像就会比较明亮。
4．用橡皮、笔芯做实验时，要及时擦干净笔芯漏到橡皮上的油墨，以防污染复印纸不好确定橡皮的位置。