专题4.3 平面镜成像(原卷版+解析版)

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名称 专题4.3 平面镜成像(原卷版+解析版)
格式 zip
文件大小 3.1MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2024-08-14 10:11:17

文档简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2024人教版新教材物理八年级上册同步精讲精炼学案(全国通用)
第四章 光现象
专题4.3 平面镜成像
1.物理观念:(1)了解平面镜成像的特点;
(2)了解平面镜成虚像及虚像是怎样形成的;
(3)理解日常生活中平面镜成像的现象.
2.科学思维: 学会据平面镜成像特点作图,和用光的反射定律作光路图方法,学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过提出问题、猜想、设计方案、实验、收集数据、分析论证、归纳总结等环节落实科学探究各要素,探究平面镜成像特点这个实验是光学重点,探究过程体现摊就要素多。培养学生对科学的求知欲。
4.科学态度与责任:培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是平面镜成像的特点及平面镜的应用;学习难点是对实像和虚像的理解。
知识点1. 探究平面镜成像特点实验需要把握好下列问题
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事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。
知识点2. 平面镜成像的特点
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。
注意:平面镜成虚像
原因是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。
知识点3. 平面镜在生活中的应用
(1)改变光路:平面镜成像利用的是光的反射,当入射角发生变化时,反射角随之反射变化,使入射过来的光线传播方向发生改变。
(2)成像:平面镜成像是生活中常见的平面镜的应用,熟悉平面镜成像规律是解答问题的关键。
知识点4. 凸面镜和凹面镜
反射面为凸面的叫凸面镜,反射面为凹面的叫凹面镜;
(2)凸面镜对光有发散作用,可增大视野(汽车上的观后镜);凹面镜对光有会聚作用(太阳灶)。
易错点:
易错1. 实像与虚像
1.分不清楚是实像还是虚像。
2.认为实像与物体相似,虚像与物体形状不同。
3.认为“实像”就是“看起来清晰的像”;“虚像”就是“看起来模糊的像”。
4.认为“像”都能成在光屏上。
对实像与虚像的正确认识
1.实像:光线实际交会所形成的像,可以用光屏来承接,离开镜子任然可以观察到。一般来说,小孔成像,物体在凸透镜一倍焦距外所成的像都是实像。
2.虚像:光线反向延长线所形成的交会点,不能用光屏来承接,只能在镜中才能观察到,离开镜子就看不到像。一般来说,平面镜所成的像,物体在凸透镜一倍焦距内所成的像,在岸边看水中的物体或者在水中看岸边的物体等都是虚像。
易错2.平面镜成像作图易错
正确的做法是要注意以下两点:
(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。
考点1. 探究平面镜成像特点
【例题1】(2024湖南)小明在探究“平面镜成像的特点”时,有以下操作:
(1)如图甲所示,将一张白纸平铺在水平桌面上,并将一块薄玻璃板竖立在白纸中间位置,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表________的位置;
(2)如图乙所示,此时蜡烛2与蜡烛1的像已完全重合。接下来使蜡烛1向远离玻璃板方向移动到某一位置,蜡烛2应向________玻璃板方向移动,才能与蜡烛1的像再次重合;
(3)三次实验物和像的位置记录如图丙所示。他在探究像和物的连线与平面镜的位置关系时,用直线连接图丙中物点A与像点________,完成三次连线后找到了规律。
【答案】(1)平面镜 (2) 远离 (3) B
【解析】(1)沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)平面镜成的像与物体大小是相等的且关于镜面对称,所以蜡烛1向远离玻璃板方向移动时,蜡烛2也应向远离玻璃板方向移动。
(3)像和物的连线与平面镜的位置关系应该为垂直,物点A对应的像点应该为B,所以应该用直线连接图丙中物点A与像点B。
考点2. 根据平面镜特点作图
【例题2】在图中,根据平面镜成像特点画出点光源S发出的光经平面镜反射后过A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】先通过平面镜作出发光点S的对称点S′即为S的像;连接S′A交平面镜于点O,SO为入射光线,OA为反射光线。
考点3. 平面镜成像特点应用
【例题3】如图所示,戏曲演员在对着镜子上妆。开始时,镜中只能看到自己的脸,看不到头饰,为了能看到脸和头饰,演员应该 (选填“靠近”或“远离”)平面镜;此时平面镜内所成的像与原来相比大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”);图中镜面倾斜放置在桌面上,此时,演员与镜中像的对应点的连线与镜面 (选填“垂直”或“不垂直”)。
【答案】远离;不变;垂直。
【解析】为了能看到脸和头饰,需要扩大视野,演员应该远离平面镜。
物体在平面镜中所成的像和物体的大小相等,此时平面镜内所成的像与原来相比大小不变。
物体在平面镜中所成的像和物体的连线垂直于镜面,图中镜面倾斜放置在桌面上,此时,演员与镜中像的对应点的连线也与镜面垂直。
一、平面镜成像作图作图方法及注意事项
作平面镜成的像主要有两种方法:一是根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图;二是根据平面镜成像特点作图(对称法)。如图所示,S为平面镜前的一个点光源,我们可以作出它的像S'。
(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′。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)
作出物体AB关于平面镜的对称点A′B′,连接B′A′即为物体AB的像。具体步骤如下:
①分别过A、B两点作平面镜的垂线(像与物的连线与平面镜垂直);
②分别取A′、B′,使A′、B′到平面镜的距离等于A、B到平面镜的距离(像与物到平面镜的距离相等);③连接A'、B'并且箭头方向不变,A′B′即为物体AB的像。
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题5分,共20分)
1. 学校大门旁竖直放置了一块平面镜,小张同学逐渐面镜的过程中,下列说法正确的是( )
A.小张的像逐渐变大
B.小张想通过平面镜看完自己的全身像,则平面镜的高度至少为身体整个身高的一半
C.小张在平面镜中看见了小王,则小王在平面镜中看不见小张
D.小张在平面镜中所成的像是实像
【答案】B
【解析】因为平面镜所成的像和物体是等大的,所以A不正确;小张通过平面镜看到自己的全身像,平面镜的高度为最小为身高的一半,镜子的上边缘放在头顶和眼睛的中间位置,镜子的下边缘放在眼睛和脚的中间位置,所以B正确;小张在平面镜中看见了小王,但小王在平面镜中不一定能看到小张,所以C不正确;平面镜所成的像是反射光线的方向延长线相交而成的,是虚像,所以D不正确.
2. 临沂市文化公园是我市一道亮丽的风景线。1.5m深的荷花池内,一只立于荷尖上的蜻蜓距水面0.6m(如图),蜻蜓在水中的像( )
A. 因光的折射而形成 B.是比蜻蜓略小的虚像
C. 在水面下0.9m深处 D.与蜻蜓相距1.2m
【答案】D。
【解析】A.蜻蜓在水中的像是平面镜成像,是光的反射,故A不符合题意;
B.蜻蜓在水中的像是平面镜成像,成的是等大的虚像,故B不符合题意;
C.蜻蜓在水中的像是平面镜成像,像到平面镜的距离等于物体到水面的距离等于0.6m,故C不符合题意;
D.蜻蜓在水中的像与蜻蜓相距。
3. 如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析正确的是(  )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的漫反射形成的
B.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
C.蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择明亮的环境进行实验
【答案】C
【解析】A.反射面是光滑的,所以蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的镜面反射形成的,反射光线的反向延长线的交点为像,故A错误;
B.蜡烛A在玻璃板中所成的像是由实际光线的反向延长线的交点形成的,不能用光屏承接,是虚像,故B错误;
C.光在均匀介质中沿直线传播,蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的,故C正确;
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择较暗的环境进行实验,故D错误。故选C。
4.下列光学仪器或日常用品中,能够成与物体大小相等的虚像的是( )
A.穿衣镜 B.老花镜 C.显微镜 D.望远镜
【答案】A
【解析】本题考查光学、透镜知识。穿衣镜就是平面镜,平面镜能成与物体等大的虚像,A正确;老花镜是凸透镜,凸透镜能成正立的放大的虚像、倒立的放大的或缩小的或等大的实像,但不能成等大的虚像,B错误;显微镜成的是倒立的放大的虚像,C错误;望远镜成放大的虚像,D错误。所以本题选A。
二、填空题(每空3分,共30分)
1. 一束光与水平面成30°角斜射到平静的水面上,则反射角为_______°,若入射角增大10°,则入射光线和反射光线夹角为______°。远远望云,一只小鸟在平静的水面上飞翔,若它距水面6m,它的像距水面的距离是_______m,当它向水面俯冲的过程中,像的大小_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】60;140;6;不变。
【解析】若入射光线与平面镜的夹角为30°,则入射光线与法线的夹角,即入射角是
90°-30°=60°
所以,反射角等于入射角等于60°。
当入射角增大10°,因此反射角也增大10°,即反射角为变为60°+10°=70°
反射光线和入射光线的夹角是70°+70°=140°
由平面镜成像的特点可知,像与物到平面镜的距离相等,已知小鸟距水面6m,小鸟的像到水面的距离也是6m。
由平面镜成像的特点可知,像和物体的大小相等,所以不管小鸟向下俯冲还是向上飞,像和小鸟等大,所以若小鸟向下俯冲的过程中,该“倒影”的大小不变。
2. 小明站在竖直的平面镜前1m处他与镜中“自己“的距离是  m,平面镜成的像是  (选填“等大””放大“或“缩小“)的  (选填“虚“或“实)像
【答案】2;等大;虚。
【解析】平面镜成像的特点是:①所成的像是虚像;②像和物体形状、大小相同;③像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;④像和物体各对应点到平面镜间距离相等。
平面镜所成的像和物体各对应点到平面镜间距离相等,所以,由他到平面镜的距离为1m可得镜中所成的像与平面镜之间的距离为1m,小明站在竖直的平面镜前1m处他与镜中“自己“的距离是1m+1m=2m;
平面镜成像原理是光的反射,是由于反射光线的反向延长线会聚点,所以某同学在镜中的像是虚像;
因为平面镜所成的像和物体形状、大小相同,所以是等大的虚像。
3. (2024齐齐哈尔市)小萌站在竖直放置的穿衣镜前2m处,她在镜中的像与她的距离为______m。小萌靠近穿衣镜的过程中,她在镜中的像大小将______(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】 4 不变
【解析】根据平面镜成像的特点,像与物到镜面的距离相等,小萌站在竖直放置的平面镜前2m处,则像距镜面也为2m,则镜中的像与人的距离为
2m+2m=4m
平面镜所成的像与物体是等大的,当人逐渐面镜时,视觉上感觉像在变大,但实际上像的大小并没有变。所以他在平面镜中像的大小不变。
4.墙上挂着一块长30厘米的平面镜,小明站在镜子前1.5米处,这时他正好可以看到身后的一根木杆,木杆高2米,那么这根木杆离人的距离应该是   (填写下面选项对应的英文字母)
A.19.5米 B.7.0米 C.10.0米 D.8.5米
【答案】B
【解析】设木杆(物)与人的距离是S,则物与镜的距离是(S+1.5),由平面镜成像规律,可得虚像与镜的距离也是(S+1.5).人眼与镜以及人眼与虚像组成的二个三角形是相似三角形,如图所示:则可得1.5+(S+1.5)=S+3,
即=,解得S=7m.
三、简答作图题(共26分)
1.(6分)为什么小汽车挡风玻璃不是竖直的,而是倾斜的?
【答案】见解析
【解析】挡风玻璃可以使车内的物体在玻璃后面成像。竖直安装的挡风玻璃所产生的像落在驾驶员的正前方,干扰驾驶员的视线,从而影响驾驶安全。倾斜安装时,由于像和物关于平面镜对称,所以像在驾驶员的前上方,不会干扰视线。
2. (4分)根据平面镜成像特点在图甲中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。
【答案】如图所示。
【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。
3. (4分)如图所示,S是发光点,请画出S在平面镜中的像S′的位置,并画出由S点发出经平面镜反射后通过A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】先作发光点S关于平面镜的对称点S′,然后连接S′A,与镜面的交点即入射点O,连接SO即可。
4. (4分)在图中根据平面镜成像特点作出物体AB在平面镜中所成的像A'B'。
【答案】如图所示
【解析】根据像与物关于平面镜对称,先分别作出端点A、B在平面镜中的像点A′、B′,用虚线连接A′、B′,即为物体AB在平面镜中所成的像A'B'。
5. (4分)如图所示,玻璃板与桌面倾斜,A点表示小明的眼睛,请画出烛焰最高点S发出的光经玻璃板后进入人眼A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】面镜成像时像与物关于平面镜对称,由此作出烛焰最高点S的像点S′,然后连接S′和人眼A,连线交平面镜于点O,此交点即为入射点,连接SO画出入射光线,再过入射点O作出反射光线即可。
6. (4分) (2024江苏无锡市)在图中作出物体ABC通过平面镜所成的像。
【答案】如图所示
【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'。
四、综合能力题(12分)
1.如图甲是一只魔术箱,正面看起来是一个完整的空纸箱,把纸币从空箱顶端的投币口投入,结果纸币“不翼而飞”,这是因为魔术箱中有一块   (选填“玻璃板”或“平面镜”),它与箱底的夹角为   °。如图乙也是一只魔术箱,箱的左右两侧同一水平线上各有一个小孔,一束光从左侧的小孔射入,将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中,正好挡住光线,可光仍从右孔射出,这是因为魔术箱里面暗藏平面镜。下列选项中平面镜的作用与其一致的是   。
A.舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势
B.较小的花店一面墙上安装平面镜
C.夜间自行车的尾灯被机动车灯光照射时将光反射回来,引起司机的注意
【答案】平面镜;45;C
【解析】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。
从甲图观察口看到正前方是方格子,整体好像是一个空箱子,而从乙图中看出观察口正前方没有方格纸,有一个倾斜平面镜,所以甲图中的空箱子是利用平面镜成像得到的,因此镜面与箱底的夹角为45度;把纸币从空箱顶端的投币口投入,实际上纸币在平面镜后面,观众不能看见平面镜后面的纸币;
A、舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势是利用平面镜成像;
B、较小的花店一面墙上安装平面镜,利用平面镜来扩大视野空间,利用的是平面镜成像;
C、自行车的尾灯是一组互成直角的平面镜,光线在平面镜上发生镜面反射,可将光沿原路反射回去,这是利用光的反射;
故选C。
五、实验探究题(12分)
1. (2024江西)某同学的爷爷跟着电视节目学习太极拳时,因教练面向观众授课,爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建议下,爷爷向后转身,面对墙上镜中的电视画面学习,有效地矫正了动作。为了帮助爷爷明白其中的道理,他利用如图所示的装置分享“探究平面镜成像特点”的实验过程。
【证据】
(1)将方格纸平铺在水平桌面上,用镀膜玻璃板作为平面镜___________放置在方格纸上。
(2)将一枚棋子作为物放在镜前两格处,取另一枚棋子在镜后移动,直到它与物的像完全重合,从而确定像的位置,记录此时像与物到镜面的格数。
(3)改变物到镜面的格数,进行多次实验;根据像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的___________关系。
(4)请你在虚线框内设计记录上述实验数据的表格(表一):___________
(5)下图为两枚叠放的棋子,将其放在镜前,取数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置,直到与镜前棋子的像完全重合,记录此时镜前与镜后棋子的数量。
(6)改变叠放的棋子数量,进行多次实验,记录结果如表二:
表二
实验次数 平面镜前棋子的数量/枚 平面镜后棋子的数量/枚
1 2 2
2 3 3
3 4 4
解释】
(1)根据表二,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量___________,且与镜前棋子的像完全重合,可得结论:像与物的大小相等。
(2)借助方格纸可发现,像和物的连线与镜面___________。
【交流】分享完上述实验过程后,根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起___________手。通过实验和游戏,爷爷明白了用镜子矫正动作的原因。
【答案】 【证据】(1)垂直 (3)距离 (4)见解析
解释】(1)相等 (2) 垂直 右
【解析】【证据】(1)“探究平面镜成像特点”的实验过程中,为了便于测量物距和像距,用镀膜玻璃板作为平面镜垂直放置在方格纸上。
(3)实验中改变物到镜面的格数,进行多次实验,像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的距离关系。
(4)根据实验要求和过程,设计实验数据的表格(表一)如下表所示
实验次数 平面镜前棋子的格数 平面镜后棋子的格数
1
2
3
【解释】(1)根据表二中的数据可知,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量相等。(2)[5]根据方格纸可发现,平面镜成像的特点是像和物的连线与镜面垂直。
【交流】根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起右手。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
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第四章 光现象
专题4.3 平面镜成像
1.物理观念:(1)了解平面镜成像的特点;
(2)了解平面镜成虚像及虚像是怎样形成的;
(3)理解日常生活中平面镜成像的现象.
2.科学思维: 学会据平面镜成像特点作图,和用光的反射定律作光路图方法,学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过提出问题、猜想、设计方案、实验、收集数据、分析论证、归纳总结等环节落实科学探究各要素,探究平面镜成像特点这个实验是光学重点,探究过程体现摊就要素多。培养学生对科学的求知欲。
4.科学态度与责任:培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是平面镜成像的特点及平面镜的应用;学习难点是对实像和虚像的理解。
知识点1. 探究平面镜成像特点实验需要把握好下列问题
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事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。
知识点2. 平面镜成像的特点
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。
注意:平面镜成虚像
原因是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。
知识点3. 平面镜在生活中的应用
(1)改变光路:平面镜成像利用的是光的反射,当入射角发生变化时,反射角随之反射变化,使入射过来的光线传播方向发生改变。
(2)成像:平面镜成像是生活中常见的平面镜的应用,熟悉平面镜成像规律是解答问题的关键。
知识点4. 凸面镜和凹面镜
反射面为凸面的叫凸面镜,反射面为凹面的叫凹面镜;
(2)凸面镜对光有发散作用,可增大视野(汽车上的观后镜);凹面镜对光有会聚作用(太阳灶)。易错点:
易错1. 实像与虚像
1.分不清楚是实像还是虚像。
2.认为实像与物体相似,虚像与物体形状不同。
3.认为“实像”就是“看起来清晰的像”;“虚像”就是“看起来模糊的像”。
4.认为“像”都能成在光屏上。
对实像与虚像的正确认识
1.实像:光线实际交会所形成的像,可以用光屏来承接,离开镜子任然可以观察到。一般来说,小孔成像,物体在凸透镜一倍焦距外所成的像都是实像。
2.虚像:光线反向延长线所形成的交会点,不能用光屏来承接,只能在镜中才能观察到,离开镜子就看不到像。一般来说,平面镜所成的像,物体在凸透镜一倍焦距内所成的像,在岸边看水中的物体或者在水中看岸边的物体等都是虚像。
易错2.平面镜成像作图易错
正确的做法是要注意以下两点:
(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。
考点1. 探究平面镜成像特点
【例题1】(2024湖南)小明在探究“平面镜成像的特点”时,有以下操作:
(1)如图甲所示,将一张白纸平铺在水平桌面上,并将一块薄玻璃板竖立在白纸中间位置,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表________的位置;
(2)如图乙所示,此时蜡烛2与蜡烛1的像已完全重合。接下来使蜡烛1向远离玻璃板方向移动到某一位置,蜡烛2应向________玻璃板方向移动,才能与蜡烛1的像再次重合;
(3)三次实验物和像的位置记录如图丙所示。他在探究像和物的连线与平面镜的位置关系时,用直线连接图丙中物点A与像点________,完成三次连线后找到了规律。
【答案】(1)平面镜 (2) 远离 (3) B
【解析】(1)沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)平面镜成的像与物体大小是相等的且关于镜面对称,所以蜡烛1向远离玻璃板方向移动时,蜡烛2也应向远离玻璃板方向移动。
(3)像和物的连线与平面镜的位置关系应该为垂直,物点A对应的像点应该为B,所以应该用直线连接图丙中物点A与像点B。
考点2. 根据平面镜特点作图
【例题2】在图中,根据平面镜成像特点画出点光源S发出的光经平面镜反射后过A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】先通过平面镜作出发光点S的对称点S′即为S的像;连接S′A交平面镜于点O,SO为入射光线,OA为反射光线。
考点3. 平面镜成像特点应用
【例题3】如图所示,戏曲演员在对着镜子上妆。开始时,镜中只能看到自己的脸,看不到头饰,为了能看到脸和头饰,演员应该 (选填“靠近”或“远离”)平面镜;此时平面镜内所成的像与原来相比大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”);图中镜面倾斜放置在桌面上,此时,演员与镜中像的对应点的连线与镜面 (选填“垂直”或“不垂直”)。
【答案】远离;不变;垂直。
【解析】为了能看到脸和头饰,需要扩大视野,演员应该远离平面镜。
物体在平面镜中所成的像和物体的大小相等,此时平面镜内所成的像与原来相比大小不变。
物体在平面镜中所成的像和物体的连线垂直于镜面,图中镜面倾斜放置在桌面上,此时,演员与镜中像的对应点的连线也与镜面垂直。
一、平面镜成像作图作图方法及注意事项
作平面镜成的像主要有两种方法:一是根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图;二是根据平面镜成像特点作图(对称法)。如图所示,S为平面镜前的一个点光源,我们可以作出它的像S'。
(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′。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)
作出物体AB关于平面镜的对称点A′B′,连接B′A′即为物体AB的像。具体步骤如下:
①分别过A、B两点作平面镜的垂线(像与物的连线与平面镜垂直);
②分别取A′、B′,使A′、B′到平面镜的距离等于A、B到平面镜的距离(像与物到平面镜的距离相等);③连接A'、B'并且箭头方向不变,A′B′即为物体AB的像。
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题5分,共20分)
1. 学校大门旁竖直放置了一块平面镜,小张同学逐渐面镜的过程中,下列说法正确的是( )
A.小张的像逐渐变大
B.小张想通过平面镜看完自己的全身像,则平面镜的高度至少为身体整个身高的一半
C.小张在平面镜中看见了小王,则小王在平面镜中看不见小张
D.小张在平面镜中所成的像是实像
2. 临沂市文化公园是我市一道亮丽的风景线。1.5m深的荷花池内,一只立于荷尖上的蜻蜓距水面0.6m(如图),蜻蜓在水中的像( )
A. 因光的折射而形成 B.是比蜻蜓略小的虚像
C. 在水面下0.9m深处 D.与蜻蜓相距1.2m
3. 如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析正确的是(  )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的漫反射形成的
B.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
C.蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择明亮的环境进行实验
4.下列光学仪器或日常用品中,能够成与物体大小相等的虚像的是( )
A.穿衣镜 B.老花镜 C.显微镜 D.望远镜
二、填空题(每空3分,共30分)
1. 一束光与水平面成30°角斜射到平静的水面上,则反射角为_______°,若入射角增大10°,则入射光线和反射光线夹角为______°。远远望云,一只小鸟在平静的水面上飞翔,若它距水面6m,它的像距水面的距离是_______m,当它向水面俯冲的过程中,像的大小_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
2. 小明站在竖直的平面镜前1m处他与镜中“自己“的距离是  m,平面镜成的像是  (选填“等大””放大“或“缩小“)的  (选填“虚“或“实)像
3. (2024齐齐哈尔市)小萌站在竖直放置的穿衣镜前2m处,她在镜中的像与她的距离为______m。小萌靠近穿衣镜的过程中,她在镜中的像大小将______(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
4.墙上挂着一块长30厘米的平面镜,小明站在镜子前1.5米处,这时他正好可以看到身后的一根木杆,木杆高2米,那么这根木杆离人的距离应该是   (填写下面选项对应的英文字母)
A.19.5米 B.7.0米 C.10.0米 D.8.5米
三、简答作图题(共26分)
1.(6分)为什么小汽车挡风玻璃不是竖直的,而是倾斜的?
2. (4分)根据平面镜成像特点在图甲中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。
3. (4分)如图所示,S是发光点,请画出S在平面镜中的像S′的位置,并画出由S点发出经平面镜反射后通过A点的光路图。
4. (4分)在图中根据平面镜成像特点作出物体AB在平面镜中所成的像A'B'。
5. (4分)如图所示,玻璃板与桌面倾斜,A点表示小明的眼睛,请画出烛焰最高点S发出的光经玻璃板后进入人眼A点的光路图。
6. (4分) (2024江苏无锡市)在图中作出物体ABC通过平面镜所成的像。
四、综合能力题(12分)
1.如图甲是一只魔术箱,正面看起来是一个完整的空纸箱,把纸币从空箱顶端的投币口投入,结果纸币“不翼而飞”,这是因为魔术箱中有一块   (选填“玻璃板”或“平面镜”),它与箱底的夹角为   °。如图乙也是一只魔术箱,箱的左右两侧同一水平线上各有一个小孔,一束光从左侧的小孔射入,将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中,正好挡住光线,可光仍从右孔射出,这是因为魔术箱里面暗藏平面镜。下列选项中平面镜的作用与其一致的是   。
A.舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势
B.较小的花店一面墙上安装平面镜
C.夜间自行车的尾灯被机动车灯光照射时将光反射回来,引起司机的注意
五、实验探究题(12分)
1. (2024江西)某同学的爷爷跟着电视节目学习太极拳时,因教练面向观众授课,爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建议下,爷爷向后转身,面对墙上镜中的电视画面学习,有效地矫正了动作。为了帮助爷爷明白其中的道理,他利用如图所示的装置分享“探究平面镜成像特点”的实验过程。
【证据】
(1)将方格纸平铺在水平桌面上,用镀膜玻璃板作为平面镜___________放置在方格纸上。
(2)将一枚棋子作为物放在镜前两格处,取另一枚棋子在镜后移动,直到它与物的像完全重合,从而确定像的位置,记录此时像与物到镜面的格数。
(3)改变物到镜面的格数,进行多次实验;根据像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的___________关系。
(4)请你在虚线框内设计记录上述实验数据的表格(表一):___________
(5)下图为两枚叠放的棋子,将其放在镜前,取数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置,直到与镜前棋子的像完全重合,记录此时镜前与镜后棋子的数量。
(6)改变叠放的棋子数量,进行多次实验,记录结果如表二:
表二
实验次数 平面镜前棋子的数量/枚 平面镜后棋子的数量/枚
1 2 2
2 3 3
3 4 4
解释】
(1)根据表二,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量___________,且与镜前棋子的像完全重合,可得结论:像与物的大小相等。
(2)借助方格纸可发现,像和物的连线与镜面___________。
【交流】分享完上述实验过程后,根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起___________手。通过实验和游戏,爷爷明白了用镜子矫正动作的原因。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
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