【做中学】第73期:探究平面镜成像时像与物的关系

编者荐语:目前很多学生物理学习中不进行实验操作,只是在机械性“刷题”,这一现象在毕业年级显得尤为突出,这种“假实验”的恶果直接导致学生的动手能力越来越差。学习物理就必须要多动手,多思考,而不仅仅是做几道物理习题,那只会是“纸上谈兵”。近几年中考物理试题评价的导向就是在引领我们的课堂教学从“知识传递”走向“思维培养”的真正转型。“刷题”时代已经一去不复返了,必须引领学生进行“体验式学习”。“做中学”已经成为信息时代学生学习方式变革的必然选择,也是教师进行深度实践教学的最佳选择。

为此,微信公众号特推出《做中学》专栏,给大家推荐的是编者和学生这几年物理课改的一些典型案例,提供的实验素材可以作为一线教师很好的借鉴资料,也可以作为学生自主性探究式学习的参考资料。

《做中学》专栏主要有以下几个栏目:原创试题、创新实验、现象解析、参考答案、中考链接。由于编者能力和水平有限,加之时间仓促,难免存在一些纰漏,还望给予建设性的建议与帮助,谢谢您的不吝赐教。

【做中学】第73期探究平面镜成像时像与物的关系

   原创试题:小展同学在进行“探究平面镜成像时像与物的关系”实验(图1)之后,结合本实验的探究过程,请你和小展同学一起对下面的问题进行梳理反思:
图1
(1)为了是使像看起来更清晰,该实验最好在什么样的环境中进行?
(2)实验需要的反射面是平板玻璃还是平面镜?如何放置?
(3)实验采用的平板玻璃为何要薄一点?该实验最困难的操作是什么?
(4)此实验的反射面应该以平板玻璃的前表面还是后表面为准?
(5)此实验为何使用的两个物体大小完全相同?
(6)该实验中的刻度尺的作用是什么?
(7)为何要进行多次实验?
(8)此实验探究物像到玻璃板的距离,除了用刻度尺测量以外,是否还有更简便的方法?
(9)如果此实验在像的位置放一光屏,则光屏上能够接收到这个像?
创新实验:探究平面镜成像时像与物的关系
(李展业)

参考答案:

(1)较暗(图2);

图2

(2)①反射面采用平板玻璃,因为平板玻璃是透明的,可以观察到另一侧的像,便于找到虚像的位置。②平板玻璃应该与白纸板保持垂直,否则无论怎样移动后面的物体,都不可能与前面物体的像重合(图3)。
图3
(3)如果实验中的玻璃板太厚的话,会出现两个像,不易观察。这两个像一个是放在玻璃板前面的物体在玻璃后面所成的像(光的反射),另一个是放在玻璃板后面的物体通过玻璃板出现的像(光的折射)。因此这个实验最困难的操作就是正确找到虚像的位置(图4)。
图4
(4)以前表面为反射面(图5)。
图5
(5)这是为了探究像和物体的大小关系(图6)。
图6
(6)测出物体和像到玻璃板的距离,比较物像到平面镜的距离有何关系(图7)。
图7
(7)一次实验容易出现偶然性,多次实验为了寻找普遍规律(图8)。
图8
(8)可以沿反射面进行对折,观察物像所在的位置是否能够重合(图9)。
图9
(9)不能。因为这个像是虚像,无法在光屏上呈现(图10)。
图10

【中考链接】(2009·烟台)22.小明利用平板玻璃、两段完全相同的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点.

(1)选用玻璃板的目的是_________________________。
(2)选取两段完全相同的蜡烛的目的是______________________。
参考答案:
(1)便于观察和确定像的位置
(2)比较像与物的大小关系
(2011)25.图11为小红同学“探究平面镜成像”的实验装置,其中A、B是两段完全相同的蜡烛,C是平整的白纸,E是玻璃板。
图11
图12
(1)将点燃的蜡烛A放在玻璃板前,观察到玻璃板后有蜡烛的像A'.此时在玻璃板后移动蜡烛B使其与像A'完全重合.但小红无论怎样移动B,始终不能与蜡烛的像A'完全重合,你认为造成这种情况的原因可能是什么?
(2)发现问题并改进后,小红重新做实验,并在白纸上记录下多次实验后像与物对应的位置,如图12所示.请你写出怎样分析处理实验室记录的信息,才能归纳得出实验结论。
参考答案:
(1)玻璃板与纸面没有垂直
(2)利用刻度尺,连接像与物的对应点,分别测量像到镜面的距离和物到镜面的距离,比较所得数据,或将纸沿镜面位置对折,判断像与物两点是否重合。
(2014·烟台)23.某实验小组用玻璃板、两支完全相同的蜡烛A、B,两个完全相同的棋子、白纸、支架、刻度尺、笔等器材探究平面镜成像特点(如图13)。
图13
(1)用玻璃板代替平面镜的目的是           。
(2)小明同学在寻找蜡烛像位置时,无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像重合,其可能的原因是______________。
(3)同组的小红同学用棋子代替蜡烛进行实验,但怎么也看不清楚棋子的像,请你提出一个解决这个问题的办法。
参考答案:
(1)便于确定像的位置
(2)玻璃板没有与水平桌面垂直
(3)增加实验室的亮度
(2018·烟台)23.如图14是利用平板玻璃、两只相同的蜡烛AB、刻度尺、笔等器材探究“平面镜成像特点”的实验装置。
图14
(1)实验器材选用两只相同蜡烛的目的是什么?刻度尺的作用是什么?
(2)为了保证实验效果,对实验环境有什么要求?
(3)简述确定记录像位置的方法步骤。
(4)实验过程中,某实验小组无论怎样操作,总是观察到两个几乎重叠的像,其原因是什么?

参考答案:

(1)比较物和像的大小关系   测量物距和像距
(2)较暗的环境下
(3)把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,再拿另一支不点燃的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合,这个位置就是那支蜡烛的像的位置。在纸上记下这两个位置。
(4)玻璃板太厚
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