论文部分内容阅读
平面镜成像是光的反射规律的应用.这一章节重点要求掌握平面镜成像的特点，并能根据平面镜成像特点解释生活中的问题，了解平面镜的作用，了解大自然的美妙和谐的同时，知道事物的另一面——“光污染”.新的课程标准更注重能力要求，主要涉及平面镜成像规律的实验设计和探究等，通过对平面镜成像特点的探究，体验科学探究的乐趣，培养尊重事实、崇尚科学的态度.
一、生活中注重平面镜成像的判断、识别和环保意识
例1 生活中的平面镜应用广泛，如图1平面镜成像的四种应用，属于防止平面镜成像的是（ ）.
解析 本题是平面镜成像的几种常见的应用，A是杭州湾大桥在水中的倒影，使得夜景美丽壮观；B是店老板利用平面镜装饰店面使店面宽敞明亮；D是眼科医生检查视力的视力表，利用平面镜扩大视野空间.只有C属于眩目现象，干扰了司机的视线.夜间行车时司机不许车内开灯就是这个道理.答案选C .
例2 如图2，北宋诗人辛弃疾有一首诗：溪边照影行，天在清溪底.天上有行云，人在行云里.请写出诗中包含的两个物理知识点：
（1）__________________________；
（2）__________________________.
解析 （1）碧水蓝天，环境优美，天上行云在水中形成倒影，属于平面镜成像；
（2）人在云里行又是以行云为参照物.
例3 平面镜带来的光污染是指因光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响（如图3）.最常见的光污染是眩光.都市中的宾馆、饭店、写字楼等地方常用玻璃幕墙，使人宛如生活在镜子世界之中，将同楼房间的一举一动看得清清楚楚，暴露个人隐私.同时强烈反射太阳光使人无法正常休息.有时还能使局部温度升高，造成火灾隐患……
①从文中找出一个光学方面的物理知识填入横线：_____________________________；
②从上文中找出一个玻璃幕墙给居民生活带来的不便或危害的实例：_________________；
③如何预防光污染？请你提出一条合理的建议：__________________________.
解析 ①“使人宛如生活在镜子世界之中”是平面镜成像；②暴露个人隐私，强光使人无法休息，有时能使局部温度升高引起火灾；③减少使用玻璃幕墙等材料，或改变玻璃幕墙安装的角度.
点评 （1）现代生活中平面镜的使用越来越多，利用平面镜改变光的传播方向，控制光路，如潜望镜、高大建筑物把太阳光照射到屋内，改善照明条件；（2）装饰环境，增强明亮的空间效果，使环境如诗如画，如山水在湖面形成倒影；（3）利用平面镜反射来使微小变大，以便观测；（4）不合理利用也会给环境造成负面影响，带来光污染，主要表现在“白亮”污染，暴露个人隐私、夜间驾驶车内开灯，车前挡风玻璃成像影响驾驶员的视线等.
二、讨论中加深对平面镜成像特点的理解
1.掌握平面镜成像特点，解决实际问题
例4 图中小丑在平面镜中的像，正确的是（ ）.
解析 平面镜成像特点主要表现为物、像的大小相等，像距和物距相等，并关于平面镜对称，本题应选A.
例5 关于平面镜成像，下列说法中正确的是 ().
A．本身不发光的物体在平面镜中不能成像
B．从平面镜中可以看到物体的实像
C．人离平面镜越远，在镜中成的像越小
D．物与像到镜面的距离总是相等的
解析 只要有光线射向平面镜，发光或反光的物体均可成像，平面镜成等大的虚像，与物体距平面镜的距离远近无关，物与像到镜面距离相等.因此选D.
例6 如图5所示，是汽车司机从观后镜中看到一辆汽车徐徐驶来，那辆汽车的车牌号是（ ）.
解析 平面镜成像除大小相等、对称之外，应该认清“左右颠倒”的现象，所以本题应选B.
2．动态的平面镜成像问题
例7 一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以0.5m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图6），则小球在平面镜里的像（ ）.
A．以0.5m/s的速度做竖直向上运动
B．以0.5m/s的速度做竖直向下运动
C．以1m/s的速度做竖直向上运动
D．以1m/s的速度做竖直向下运动
解析 解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的.如图6所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A′和B′，可以知道A′和B′位于竖直方向，且有A′B′＝AB.所以小球在镜中的像以0.5m/s的速度做竖直向下的运动，应选B.
点评 （1）平面镜成像是光的反射现象，因此满足光的反射定律，光源向周围发出的光线经平面镜反射后进入眼睛，引起视觉，我们感觉好像从镜后发出的，这就是像.
（2）分析平面镜成像问题关键是抓住成像特点，具体可以从两个方面来掌握：一是像的性质；二是像的位置.物和像关于平面镜对称，对称的含义有大小对称、位置对称，由于位置对称还可以导出运动对称，当平面镜静止时像运动的速度与物运动的速度大小相等，运动方向与平面镜的夹角相等.
（3）物体在平面镜中能否成像跟物体是否在平面镜正前方无关，跟平面镜大小无关，只要有光线射向平面镜就能成像.
（4） 人的眼睛观察到的像的大小，不仅跟物体大小有关，还跟“视角”有关，不能因视角变化的影响，而误判像的大小.
三、作图中考查规律的应用和技能
例8 如图7所示，平面镜前有一发光点S，通过平面镜，人可以在哪个范围内观察到此发光点的像?
解析 确定光源在镜子边缘的反射光线，就能确定人观察发光点像的范围.
方法一：如图7甲所示，从光源S向镜子边缘分别作入射光线SA、SB，根据光的反射定律作出SA的反射光线 AC和SB的反射光线BD，则在C-A-B-D的范围内均可观察到S的像.
方法二：如图7乙所示.根据平面镜成像的特点，像和物关于镜面对称，即可得到光源S的像S′.连接S′A，并延长到C；连接S′B并延长到D，则在C-A-B-D的范围内均可观察到S的像.
点评 平面镜成像作图法是研究平面镜成像的一种重要方法和技能，要比反射定律作图直观、简单.关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS′并作其中垂线就是平面镜的位置（如图所示），其他问题迎刃而解.
四、实验中彰显实验设计与科学探究能力
例9 如图8是探究平面镜成像特点的实验装置.
(1)用玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃板透明的特点，便于_____________ ；
（2）如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板，应选择_____________mm厚的玻璃板做实验；
(3)如果玻璃板没有放正，将对实验产生什么影响？_____________ ；
（4）使点燃的蜡烛在两个不同的位置，分别测出物距和像距相等的两组数据，得出实验结论之一：“像距与物距相等”.你认为这种方法是否正确_____________ ；理由是：_____________.
解析 平面镜成像的实验设计需要考虑：①怎样比较像与物的大小？②怎样测定像的位置？③如何判定像的性质.（1）用玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃板透明的特点，便于确定像的位置和比较像的大小；（2）在做平面镜成像的实验中往往忽略玻璃板厚度对实验的影响，但实际上如果玻璃板厚度过大会造成两个面都成像，不利于观察比较，同时也不利于测定像到平面镜的距离；（3）如果玻璃板没有放正，所成的像和物体不在一个平面上，不利于比较；（4）不正确.实验现象能否支持结论，要具有科学性、普遍性，应力避偶然性.使点燃的蜡烛在两个不同的位置，分别测出物距和像距相等的两组数据， 就得出结论易造成偶然性.观察物、像到镜面的距离关系和物像大小关系，应改变点燃的蜡烛到镜面的距离，重做几次实验，多次测量.
点评 本实验探究有利于同学们科学思维方法的形成，特别是利用了“等效替代法”（注：“等效替代法”是指在效果相同的前提下，把抽象、复杂的物理过程或现象变换成理想、简单的过程或现象来研究处理的方法）.实验过程中利用玻璃替代平面镜巧妙地解决了以上问题.同时实验过程中重视对实验方案的评估和评价的考查，都是近年来考试中重要的探究题型.
一、生活中注重平面镜成像的判断、识别和环保意识
例1 生活中的平面镜应用广泛，如图1平面镜成像的四种应用，属于防止平面镜成像的是（ ）.
解析 本题是平面镜成像的几种常见的应用，A是杭州湾大桥在水中的倒影，使得夜景美丽壮观；B是店老板利用平面镜装饰店面使店面宽敞明亮；D是眼科医生检查视力的视力表，利用平面镜扩大视野空间.只有C属于眩目现象，干扰了司机的视线.夜间行车时司机不许车内开灯就是这个道理.答案选C .
例2 如图2，北宋诗人辛弃疾有一首诗：溪边照影行，天在清溪底.天上有行云，人在行云里.请写出诗中包含的两个物理知识点：
（1）__________________________；
（2）__________________________.
解析 （1）碧水蓝天，环境优美，天上行云在水中形成倒影，属于平面镜成像；
（2）人在云里行又是以行云为参照物.
例3 平面镜带来的光污染是指因光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响（如图3）.最常见的光污染是眩光.都市中的宾馆、饭店、写字楼等地方常用玻璃幕墙，使人宛如生活在镜子世界之中，将同楼房间的一举一动看得清清楚楚，暴露个人隐私.同时强烈反射太阳光使人无法正常休息.有时还能使局部温度升高，造成火灾隐患……
①从文中找出一个光学方面的物理知识填入横线：_____________________________；
②从上文中找出一个玻璃幕墙给居民生活带来的不便或危害的实例：_________________；
③如何预防光污染？请你提出一条合理的建议：__________________________.
解析 ①“使人宛如生活在镜子世界之中”是平面镜成像；②暴露个人隐私，强光使人无法休息，有时能使局部温度升高引起火灾；③减少使用玻璃幕墙等材料，或改变玻璃幕墙安装的角度.
点评 （1）现代生活中平面镜的使用越来越多，利用平面镜改变光的传播方向，控制光路，如潜望镜、高大建筑物把太阳光照射到屋内，改善照明条件；（2）装饰环境，增强明亮的空间效果，使环境如诗如画，如山水在湖面形成倒影；（3）利用平面镜反射来使微小变大，以便观测；（4）不合理利用也会给环境造成负面影响，带来光污染，主要表现在“白亮”污染，暴露个人隐私、夜间驾驶车内开灯，车前挡风玻璃成像影响驾驶员的视线等.
二、讨论中加深对平面镜成像特点的理解
1.掌握平面镜成像特点，解决实际问题
例4 图中小丑在平面镜中的像，正确的是（ ）.
解析 平面镜成像特点主要表现为物、像的大小相等，像距和物距相等，并关于平面镜对称，本题应选A.
例5 关于平面镜成像，下列说法中正确的是 ().
A．本身不发光的物体在平面镜中不能成像
B．从平面镜中可以看到物体的实像
C．人离平面镜越远，在镜中成的像越小
D．物与像到镜面的距离总是相等的
解析 只要有光线射向平面镜，发光或反光的物体均可成像，平面镜成等大的虚像，与物体距平面镜的距离远近无关，物与像到镜面距离相等.因此选D.
例6 如图5所示，是汽车司机从观后镜中看到一辆汽车徐徐驶来，那辆汽车的车牌号是（ ）.
解析 平面镜成像除大小相等、对称之外，应该认清“左右颠倒”的现象，所以本题应选B.
2．动态的平面镜成像问题
例7 一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以0.5m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图6），则小球在平面镜里的像（ ）.
A．以0.5m/s的速度做竖直向上运动
B．以0.5m/s的速度做竖直向下运动
C．以1m/s的速度做竖直向上运动
D．以1m/s的速度做竖直向下运动
解析 解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的.如图6所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A′和B′，可以知道A′和B′位于竖直方向，且有A′B′＝AB.所以小球在镜中的像以0.5m/s的速度做竖直向下的运动，应选B.
点评 （1）平面镜成像是光的反射现象，因此满足光的反射定律，光源向周围发出的光线经平面镜反射后进入眼睛，引起视觉，我们感觉好像从镜后发出的，这就是像.
（2）分析平面镜成像问题关键是抓住成像特点，具体可以从两个方面来掌握：一是像的性质；二是像的位置.物和像关于平面镜对称，对称的含义有大小对称、位置对称，由于位置对称还可以导出运动对称，当平面镜静止时像运动的速度与物运动的速度大小相等，运动方向与平面镜的夹角相等.
（3）物体在平面镜中能否成像跟物体是否在平面镜正前方无关，跟平面镜大小无关，只要有光线射向平面镜就能成像.
（4） 人的眼睛观察到的像的大小，不仅跟物体大小有关，还跟“视角”有关，不能因视角变化的影响，而误判像的大小.
三、作图中考查规律的应用和技能
例8 如图7所示，平面镜前有一发光点S，通过平面镜，人可以在哪个范围内观察到此发光点的像?
解析 确定光源在镜子边缘的反射光线，就能确定人观察发光点像的范围.
方法一：如图7甲所示，从光源S向镜子边缘分别作入射光线SA、SB，根据光的反射定律作出SA的反射光线 AC和SB的反射光线BD，则在C-A-B-D的范围内均可观察到S的像.
方法二：如图7乙所示.根据平面镜成像的特点，像和物关于镜面对称，即可得到光源S的像S′.连接S′A，并延长到C；连接S′B并延长到D，则在C-A-B-D的范围内均可观察到S的像.
点评 平面镜成像作图法是研究平面镜成像的一种重要方法和技能，要比反射定律作图直观、简单.关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS′并作其中垂线就是平面镜的位置（如图所示），其他问题迎刃而解.
四、实验中彰显实验设计与科学探究能力
例9 如图8是探究平面镜成像特点的实验装置.
(1)用玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃板透明的特点，便于_____________ ；
（2）如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板，应选择_____________mm厚的玻璃板做实验；
(3)如果玻璃板没有放正，将对实验产生什么影响？_____________ ；
（4）使点燃的蜡烛在两个不同的位置，分别测出物距和像距相等的两组数据，得出实验结论之一：“像距与物距相等”.你认为这种方法是否正确_____________ ；理由是：_____________.
解析 平面镜成像的实验设计需要考虑：①怎样比较像与物的大小？②怎样测定像的位置？③如何判定像的性质.（1）用玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃板透明的特点，便于确定像的位置和比较像的大小；（2）在做平面镜成像的实验中往往忽略玻璃板厚度对实验的影响，但实际上如果玻璃板厚度过大会造成两个面都成像，不利于观察比较，同时也不利于测定像到平面镜的距离；（3）如果玻璃板没有放正，所成的像和物体不在一个平面上，不利于比较；（4）不正确.实验现象能否支持结论，要具有科学性、普遍性，应力避偶然性.使点燃的蜡烛在两个不同的位置，分别测出物距和像距相等的两组数据， 就得出结论易造成偶然性.观察物、像到镜面的距离关系和物像大小关系，应改变点燃的蜡烛到镜面的距离，重做几次实验，多次测量.
点评 本实验探究有利于同学们科学思维方法的形成，特别是利用了“等效替代法”（注：“等效替代法”是指在效果相同的前提下，把抽象、复杂的物理过程或现象变换成理想、简单的过程或现象来研究处理的方法）.实验过程中利用玻璃替代平面镜巧妙地解决了以上问题.同时实验过程中重视对实验方案的评估和评价的考查，都是近年来考试中重要的探究题型.