4.3平面鏡成像（講義）（解析版）

人教版八年級(jí)物理上冊(cè)第4章《光現(xiàn)象》第3節(jié)平面鏡成像講義（知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+例題講解）序號(hào)知識(shí)點(diǎn)難易程度例題數(shù)變式題數(shù)合計(jì)一平面鏡成像的特點(diǎn)及作圖★★5518二平面鏡成像實(shí)驗(yàn)★★22三球面鏡★★22一、平面鏡成像的特點(diǎn)及作圖：1.平面鏡：表面平整光滑不透明且能夠成像的物體叫做平面鏡；2.平面鏡成像相關(guān)名詞概念定義：（1）物距：物體到平面鏡的距離，用符號(hào)u表示；（2）像距：像到平面鏡的距離，用符號(hào)v表示；（3）實(shí)像和虛像：①實(shí)像：實(shí)際光線會(huì)聚點(diǎn)所成的像；②虛像：反射光線反向延長(zhǎng)線的會(huì)聚點(diǎn)所成的像；（或者折射光線的反向延長(zhǎng)線）4.平面鏡成像原理：光的反射；（反射光線反向延長(zhǎng)線的會(huì)聚點(diǎn)）5.光路圖：如右圖；6.成像特點(diǎn)：正立、等大、等距、垂直、虛像；①正立的、等大的、虛像；②像、物分居平面鏡兩側(cè)；③像、物到鏡面的距離相等：u=v；④像、物的連線與鏡面垂直；（像與物關(guān)于平面鏡對(duì)稱）⑤物體靠近平面鏡，像也靠近平面鏡，靠近的速度大小相等；注：像的大小與平面鏡的大小、位置、形狀，以及物體到平面鏡的距離等無關(guān)。7.作用：成像、改變光路；8.實(shí)例及應(yīng)用：倒影、照鏡子、視力表測(cè)試、舞蹈室等；9.平面鏡成像作圖：做物體關(guān)于平面鏡對(duì)稱的圖形；①物體與像用虛線連接，并且在連線與平面鏡相交處標(biāo)上垂直符號(hào)；②像用虛線畫?！纠}1】如圖所示，小汐在檢查視力，下列說法正確的是（）A．小汐在靠近平面鏡時(shí)，視力表上字母“E”在鏡中的像變大了B．視力表上字母“E”在平面鏡中的像是虛像，不可以呈現(xiàn)在光屏上C．鏡中視力表的像到她的距離為2.1mD．小汐遠(yuǎn)離平面鏡1.5m時(shí)，她的像向她遠(yuǎn)離1.5m【答案】B【解析】解：A、因?yàn)槠矫骁R成像的特點(diǎn)是成等大的虛像，小汐在靠近平面鏡時(shí)，視力表上字母“E”在鏡中的像不變，故A錯(cuò)誤；B、由于物體在平面鏡中成虛像，虛像不能用光屏承接，故B正確；C、從圖示中可以看出，視力表距離平面鏡2.5m，因?yàn)橄窬嗟扔谖锞?，可知視力表的像距離平面鏡也為2.5m，而該同學(xué)距離平面鏡為2.5﹣0.4m＝2.1m，所以鏡中視力表的像到該同學(xué)的距離為2.5m+2.1m＝4.6m，故C錯(cuò)誤；D、小汐遠(yuǎn)離平面鏡1.5m時(shí)，根據(jù)物、像到平面鏡的距離相等，則她在鏡中的像也遠(yuǎn)離平面鏡1.5m，所以她的像向她遠(yuǎn)離3m，故D錯(cuò)誤。故選：B。【變式1】如圖為玩具鳥在平面鏡中的成像示意圖，下列能改變玩具鳥成像位置的是（）A．豎直上移玩具鳥B．豎直下移平面鏡C．改變平面鏡大小D．像與鏡間放一小木板【答案】A【解析】解：A、豎直上移玩具鳥，成像位置相對(duì)原成像位置發(fā)生變化，故A正確；B、豎直下移平面鏡，玩具鳥成像位置相對(duì)原成像位置不發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；C、改變平面鏡大小，玩具鳥成像位置相對(duì)原成像位置不發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤。D、像與鏡間放一木板，成像位置相對(duì)原成像位置不發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。故選：A?！纠}2】如圖所示，平面鏡M直立在水平地面上，長(zhǎng)6cm的鉛筆平放在地面上且與平面鏡垂直，筆尖離平面鏡10cm，現(xiàn)鉛筆以2cm/s的速度垂直平面鏡向它勻速靠近，則（）A．鉛筆的像為虛像，且尖端朝右B．筆尖的像移動(dòng)速度大于筆尾的像移動(dòng)速度C．經(jīng)過3s，筆尖的像與筆尾的像相距6cmD．將M逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45°，鉛筆的像豎直且尖端朝上【答案】C【解析】解：A、平面鏡所成的像為虛像，但由于像與物體關(guān)于鏡面對(duì)稱，所以鉛筆尖端朝左，故A錯(cuò)誤；B、若鉛筆以2cm/s速度向平面鏡靠近，同時(shí)像也以2cm/s速度垂直向平面鏡靠近，故B錯(cuò)誤；C、由于像與物的大小相等，所以鉛筆長(zhǎng)6cm，鉛筆的像也長(zhǎng)6cm，即筆尖的像與筆尾的像相距6cm，故C正確；D、鉛筆與平面鏡的夾角為45°，根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，此時(shí)平面鏡將鉛筆與像的夾角平分，所以鉛筆與它在平面鏡中的像互相垂直，即鉛筆的尖端朝下，故D錯(cuò)誤。故選：C?！咀兪?】如圖所示，將平面鏡和鉛筆豎直放置在水平桌面上，當(dāng)鉛筆按圖示箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉛筆在平面中所成的像將（）A．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．順時(shí)針向右轉(zhuǎn)動(dòng)C．靜止不動(dòng)D．無法確定【答案】A【解析】解：平面鏡所成像和物體各對(duì)應(yīng)點(diǎn)到平面鏡間距離相等，平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對(duì)稱，當(dāng)鉛筆按圖示箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，像將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。【例題3】為避免司機(jī)低頭觀察汽車儀表盤，忽略路況造成事故，廠商開發(fā)出汽車抬頭顯示系統(tǒng)，如圖甲，又叫汽車平視顯示系統(tǒng)（HeadUpDisplay），簡(jiǎn)稱HUD。它利用平面鏡成像原理，如圖乙，汽車儀表安裝在駕駛臺(tái)上、顯示面水平朝上，司機(jī)平視，借助透明擋風(fēng)玻璃看到儀表豎直的像。下列說法正確的是（）A．顯示器越靠近擋風(fēng)玻璃所成的像越大B．司機(jī)看到像是由于擋風(fēng)玻璃對(duì)光發(fā)生了漫反射C．“路面情況能被車內(nèi)人看到”屬于光的直線傳播現(xiàn)象D．擋風(fēng)玻璃與水平面的夾角應(yīng)為45°【答案】D【解析】解：A.根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)可知，顯示器越靠近擋風(fēng)玻璃所成的像不變，故A錯(cuò)誤；B.司機(jī)看到像是由于擋風(fēng)玻璃對(duì)光發(fā)生了鏡面反射，故B錯(cuò)誤；C.“路面情況能被車內(nèi)人看到”光線是由空氣通過玻璃再到空氣，屬于光的折射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D.車輛顯示器水平放置在中控臺(tái)上，通過擋風(fēng)玻璃成垂直于水平面的像，由于像和物關(guān)于鏡面對(duì)稱，則擋風(fēng)玻璃與水平面夾角為45°；故D正確。故選：D?！咀兪?】如圖所示，掛在墻.上一面大鏡子與豎直方向成45°角，如圖所示，水平地面上一物體以2米/秒的速度水平向右朝平面鏡運(yùn)動(dòng)，則物體在平面鏡中的像的運(yùn)動(dòng)方向及運(yùn)動(dòng)速度分別是（）A．水平向右，4米/秒B．水平向左，2米/秒C．豎直向上，4米/秒D．豎直向下，2米/秒【答案】D【解析】解：解：物體沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，像關(guān)于物相對(duì)于鏡面對(duì)稱，像的運(yùn)動(dòng)軌跡與物的運(yùn)動(dòng)軌跡也相對(duì)于鏡面對(duì)稱，由于物的運(yùn)動(dòng)方向與鏡面成45°角，速度大小為2m/s，故像的運(yùn)動(dòng)方向也應(yīng)與鏡面成45°角，則平面鏡中小球的像的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向下的，速度大小也為2m/s。如圖所示：故選：D?！纠}4】根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)，在圖中畫出物體AB在平面鏡MN中所成的像A'B'（保留作圖痕跡）?！敬鸢浮恳娊馕??！窘馕觥拷猓悍謩e作出物體AB端點(diǎn)A、B關(guān)于平面鏡的對(duì)稱點(diǎn)A′、B′，用虛線連接A′、B′即為AB在平面鏡中的像。如圖所示：【變式4】在圖中畫出物體AB在平面鏡中所成的像A’B’【答案】見解析。【解析】解：分別作出物體AB端點(diǎn)A、B關(guān)于平面鏡的對(duì)稱點(diǎn)A′、B′，用虛線連接A′、B′即為AB在平面鏡中的像。如圖：【例題5】小美去鞋店買鞋，如圖所示是她站在鏡前試鞋的情景。請(qǐng)畫出小美的眼睛A點(diǎn)看到鞋面B點(diǎn)在平面鏡中所成像的完整光路圖?！敬鸢浮緽【解析】解：根據(jù)平面鏡的特點(diǎn)在平面鏡的另一側(cè)作出鞋面B點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)B′，即為其在平面鏡中的像；連接像點(diǎn)與眼睛A點(diǎn)與鏡面相交于一點(diǎn)O，即為入射點(diǎn)，連接BO、OA，則BO是入射光線，OA為反射光線，如圖所示：【變式5】為了在較小的空間內(nèi)檢查視力，可以令被測(cè)者背對(duì)視力表觀察平面鏡M中視力表所成的像，請(qǐng)?jiān)趫D中作出被測(cè)者通過平面鏡M看到視力表上A點(diǎn)的光路圖?！敬鸢浮緽【解析】解：根據(jù)物像連線與鏡面垂直，由A向平面鏡作垂線并延長(zhǎng)，根據(jù)物像到平面鏡距離相等，找到A點(diǎn)的像A'點(diǎn)，連接眼睛和像點(diǎn)A'，交平面鏡于O點(diǎn)，連接AO即入射光線，O到眼睛為反射光線。如圖：二、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)：1.實(shí)驗(yàn)器材：平板玻璃（透明）、兩支相同的蠟燭、白紙、刻度尺、筆；2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境：光線暗一點(diǎn)；3.注意事項(xiàng)：玻璃板垂直桌面、玻璃板薄一點(diǎn)；4.平面鏡成像實(shí)驗(yàn)總結(jié)：①選擇玻璃板代替平面鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是便于準(zhǔn)確確定像的位置；②在探究活動(dòng)中對(duì)玻璃板放置的要求是豎直放置；若玻璃板沒有豎直放置：玻璃板后面的蠟燭與前面蠟燭的像不能重合；③選取兩段完全相同的蠟燭的目的是為了比較像與物的大小關(guān)系；④實(shí)驗(yàn)中使用刻度尺，是為了測(cè)量像與物到玻璃板的距離；⑤移去后面的蠟燭B，并在其所在位置上放一光屏，則光屏上不能接收到蠟燭燭焰的像；⑥小明將蠟燭逐漸遠(yuǎn)離玻璃板時(shí)，它的像大小不變；⑦為便于觀察，該實(shí)驗(yàn)最好在較黑暗環(huán)境中進(jìn)行；⑧采用透明玻璃板代替平面鏡，雖然成像不如平面鏡清晰，但卻能在觀察到A蠟燭像的同時(shí)，也能觀察到B蠟燭，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題；⑨點(diǎn)燃A蠟燭，小心地移動(dòng)B蠟燭，直到與A蠟燭的像完全重合為止，這時(shí)發(fā)現(xiàn)像與物的大小相等；若直接將蠟燭放在直尺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步觀察A、B兩支蠟燭在直尺上的位置發(fā)現(xiàn)：像和物的連線與玻璃板垂直；像和物到玻璃板的距離相等；⑩觀察A蠟燭的像時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)幾乎重疊的像，這是由于玻璃板的兩個(gè)面反射各成一個(gè)像；這兩個(gè)像的間距為兩倍玻璃板的距離；實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用較薄的玻璃板，這是為了使玻璃板兩個(gè)面反射成的像盡量重疊，便于準(zhǔn)確確定像的位置；?多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的：尋找普遍規(guī)律?！纠}6】如圖為小明做“平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置，其中蠟燭A為玻璃板前點(diǎn)燃的蠟燭，B為玻璃板后未點(diǎn)燃的蠟燭，有關(guān)本實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是（）A．小明應(yīng)該在B側(cè)觀察蠟燭經(jīng)玻璃板所成的像B．玻璃板越透明，實(shí)驗(yàn)效果越好C．當(dāng)蠟燭遠(yuǎn)離玻璃板時(shí)，蠟燭的像變小D．蠟燭燃燒較長(zhǎng)時(shí)間后A的像與蠟燭B不再重合【答案】D【解析】解：A、由于平面鏡成像的原理是光的反射，所以應(yīng)該在蠟燭A一側(cè)觀察蠟燭A所成的像，不能從蠟燭B一側(cè)觀察蠟燭A所成的像，故A錯(cuò)誤；B、由于玻璃板越透明成像效果越差，實(shí)驗(yàn)效果就越差，故B錯(cuò)誤；C、平面鏡成像大小跟物體大小有關(guān)，與物體到平面鏡的距離無關(guān)，蠟燭A向玻璃板遠(yuǎn)離，像的大小不會(huì)變化，故C錯(cuò)誤；D、在實(shí)驗(yàn)過程中，隨著蠟燭A的燃燒變短，蠟燭A的像與用來找像的蠟燭B不再重合，故D正確。故選：D。【變式6】在用跳棋子探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，如圖，下列敘述正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)時(shí)桌面上鋪網(wǎng)格紙比白紙好B．實(shí)驗(yàn)環(huán)境越暗越好，玻璃板越薄越好C．玻璃板無論怎樣放置，只要能看到A的像就能確定像的位置D．由于玻璃板有厚度，所以測(cè)量像距時(shí)，像距總是偏小【答案】A【解析】解：A、實(shí)驗(yàn)時(shí)桌面上鋪網(wǎng)格紙更便于比較像距和物距的關(guān)系，所以比白紙好，故A正確；B、厚玻璃板的兩個(gè)面都可以當(dāng)作反射面，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)像，影響到實(shí)驗(yàn)效果，所以應(yīng)選用薄玻璃板，因?yàn)樘宓南袷怯捎谔宸瓷涞墓庠吹墓饩€經(jīng)平面鏡反射形成的，所以實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要光源，即需要一定的亮度，故B錯(cuò)誤；C、為了使像能與物體完全重合，所以玻璃板需要豎直放置，故C錯(cuò)誤；D、由于玻璃板有一定的厚度，所以會(huì)造成測(cè)量誤差，但是具體是像距的測(cè)量誤差還是物距的測(cè)量誤差，主要取決去具體的實(shí)驗(yàn)操作，故D錯(cuò)誤。故選：A?！纠}7】用如圖所示裝置探究平面鏡成像的特點(diǎn)。把一張大紙鋪在桌面上，紙上豎立一塊玻璃板，沿著玻璃板在紙上畫一條直線OO1，代表平面鏡的位置。（1）把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板前面的適當(dāng)位置，再拿一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭，豎立著在玻璃板的后面移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到某位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)該蠟燭與點(diǎn)燃蠟燭的像完全重合。此說明平面鏡成的像。（選填序號(hào)）A.是虛像B.大小與物體的大小相等C.和物體到平面鏡的距離相等，和物體連線與鏡面垂直（2）移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭分別到A、B、C點(diǎn)，重復(fù)（1）中的操作，記錄與點(diǎn)燃蠟燭的像重合的A1、B1、C1點(diǎn)，用直線將A、B、C和A1、B1、C1分別連接成三角形，將紙沿OO1對(duì)折，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)三角形幾乎重合。此說明平面鏡成的像。（選填序號(hào)）A.是虛像B.大小與物體的大小相等C.和物體到平面鏡的距離相等，和物體連線與鏡面垂直（3）有同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到點(diǎn)燃蠟燭的像好像總是“懸浮”在紙面上方。造成該現(xiàn)象的原因可能是。（選填序號(hào)）A.玻璃板太厚B.玻璃板未垂直桌面，且偏離點(diǎn)燃蠟燭一側(cè)C.玻璃板未垂直桌面，且偏向點(diǎn)燃蠟燭一側(cè)【答案】（1）B；（2）C；（3）C?！窘馕觥拷猓海?）未點(diǎn)燃的蠟燭與點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合，可知蠟燭和它成的像大小相等，故選：B；（2）移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭分別到A、B、C點(diǎn)，重復(fù)（1）中的操作，記錄與點(diǎn)燃蠟燭的像重合的A1、B1、C1點(diǎn)，用直線將A、B、C和A1、B1、C1分別連接成三角形，將紙沿OO1對(duì)折，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)三角形幾乎重合，即兩個(gè)三角形關(guān)于OO1成軸對(duì)稱，則對(duì)應(yīng)點(diǎn)（物和像）連線與鏡面垂直且到鏡面距離相等，故選：C；（3）前面點(diǎn)燃蠟燭的像總是“懸浮”在紙面上方，如圖所示，造成該現(xiàn)象的原因是玻璃板未豎直放置且偏向點(diǎn)燃的蠟燭方向，故選：C。故答案為：（1）B；（2）C；（3）C?！咀兪?】利用圖甲裝置探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”。（1）在水平桌面上鋪一張白紙，再將玻璃板豎立在白紙上，把點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板前面，拿（選填“點(diǎn)燃”或“未點(diǎn)燃”）的蠟燭B豎立在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去蠟燭B跟完全重合。（2）為了探究平面鏡成像的虛實(shí)，將一張白卡片豎直放在蠟燭B所在的位置，應(yīng)在玻璃板（選填“前”或“后”）面觀察白卡片上是否有A的像。（3）圖乙是小明某次測(cè)量蠟燭A到平面鏡的距離為cm；將蠟燭靠近玻璃板一些，像的大小將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（4）若將玻璃板向左傾斜，如圖丙所示，觀察到蠟燭A的像大致位置在圖中的（選填①或②）處。【答案】（1）未點(diǎn)燃；蠟燭A的像；（2）后；（3）3.75；不變；（4）②。【解析】解：（1）如果點(diǎn)燃玻璃板后方的蠟燭B，平面鏡則因?yàn)楣馓炼鴰缀鯚o法分清鏡中的燭焰是像的燭焰還是對(duì)面B的燭焰，難以確定像的位置，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，所以實(shí)驗(yàn)過程中蠟燭B不需要點(diǎn)燃，拿未點(diǎn)燃的蠟燭B豎立在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去蠟燭B跟蠟燭A的像完全重合；（2）實(shí)像可以在光屏上承接到，而虛像則不能，把光屏放在玻璃板后，在玻璃板后面觀察白卡片上是否有A的像；（3）由圖乙知：刻度尺上1cm之間有10個(gè)小格，所以一個(gè)小格代表的長(zhǎng)度是0.1cm＝1mm，即此刻度尺的分度值為1mm，估讀為3.75cm；平面鏡成像所成的像與物的大小相同，將點(diǎn)燃的蠟燭逐漸靠近玻璃板，它的像將不變；（4）如下圖，作出蠟燭火焰關(guān)于平面鏡的對(duì)稱點(diǎn)，可知在實(shí)驗(yàn)中如果把平板玻璃向左傾斜（如圖丙），觀察到蠟燭的像的大致位置在圖中的②處；故答案為：（1）未點(diǎn)燃；蠟燭A的像；（2）后；（3）3.75；不變；（4）②。三、球面鏡：1.凹面鏡：（1）定義：用球面的內(nèi)表面作反射面；（2）性質(zhì)：凹面鏡能把射向它的平行光線會(huì)聚在一點(diǎn)；把這一點(diǎn)稱為焦點(diǎn)；從焦點(diǎn)射向凹面鏡的反射光是平行光；（3）應(yīng)用：太陽灶、手電筒、汽車頭燈、反射式天文望遠(yuǎn)鏡；（4）成像原理：光的反射；規(guī)律大小與凸透鏡基本相同，光路圖可以了解；①0<u<f：正立放大的虛像，物、像在凹面鏡兩側(cè)；②u=f：不成像；③f<u<2f：倒立放大的實(shí)像，物、像同側(cè)，v>2f；④u=2f：倒立等大的實(shí)像，物、像同側(cè)，v=2f；⑤u>2f：倒立縮小的實(shí)像，物、像同側(cè)，f<v<2f；2.凸面鏡：（1）定義：用球面的外表面做反射面；（2）性質(zhì)：凸面鏡對(duì)光線起發(fā)散作用；凸面鏡所成的象是縮小的虛像；（3）作用：增大視野；（4）應(yīng)用：汽車后視鏡、馬路轉(zhuǎn)角鏡、檢查內(nèi)部器官的檢查鏡等；（5）成像原理：光的反射；光路圖可以了解；【例題8】我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的500m口徑單天線射電望遠(yuǎn)鏡，通過被動(dòng)接收微弱宇宙射電波來觀測(cè)天體。它是利用凹面鏡對(duì)光有（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用的原理收集宇宙天體發(fā)出的光和電波的。凹面鏡在反射光時(shí)，（選填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律?！敬鸢浮繒?huì)聚；遵