Question

9．以下是几组同学进行的光学探究实验：

（1）在“探究光反射的规律”时，小李组进行如图1所示的实验，让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF．将纸板沿ON向拥不后折，此时在NOF面上看不到反射光线，如图2所示，此实验现象说明反射光线、法线与入射光线在同一平面内．在图1中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明反射时，光路是可逆的．
（2）图3是小明组同学探究平面镜的实验装置为了便于观察，该实验最好在较黑暗环境中进行（填“较明亮”或“较黑暗”）．
（3）小李组进行实验时发现：用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动，发现无法让它与蜡烛A的像完全重合，你分析出现这种情况的原因可能是玻璃板与桌面不垂直．
（4）在竖立的玻璃板前A处放一支点燃的蜡烛，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，小明拿一支大小和点燃蜡烛相同的蜡烛在玻璃板后面移动，当移动到A′处时，可以看到它跟像完全重合，由此可以得出的结论是像和物大小相等；经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置如图4所示，下一步你将如何处理“白纸”上的信息得出结论：连接像与物的对应点，并判断连线与镜面是否垂直，像点和物点到镜面的距离是否相等；物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等．
（5）他们发现，旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行实验的，你认为选择白纸和方格纸中哪一种更好？方格纸，理由是：使用方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系，不用再进行测量．
（6）小柯组为了探究平面镜成像特点，将一块厚度为0.5厘米的玻璃板（P、Q两个平面都可以作为平面镜使用）竖直架在水平台板上面，再取两根完全相同的蜡烛分别竖直置于玻璃板两侧，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行实验，在实验中，小柯透过玻璃板看到了蜡烛A的2个清晰的像，分别位于A′和A″处，这是由于玻璃板较厚造成的；如图5所示．其中A′处的像是蜡烛A通过玻璃板的P（填“P”或“Q”）平面成像得到的；小柯按照图中的测量方法，改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了一组数据_：

物距u（厘米）	5.0	6.0	7.0	8.0
像距v（厘米）	4.5	5.5	6.5	7.5

然后得出像距小于物距的结论，你认为他的测量方法错误在于把Q到A′的距离当成像距．

Answer 1

分析 （1）纸板B向后旋转后，两纸板不在同一平面上，在纸板B上观察不到反射光线，这说明，反射光线、法线与入射光线在同一平面内．
让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明光路是可逆的．
（2）物体射出的光线对人眼刺激越强，人眼感觉物体越亮，物体经过平面镜反射，反射光线进入人眼的光线越多，人眼感到物体的像越亮．在比较亮的环境中，很多物体射出光都对眼睛有刺激，干扰人的视线．
（3）实验时玻璃板如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合．
（4）另外一支相同的蜡烛与竖立在玻璃板前面点燃的蜡烛的像能完全重合，可知蜡烛和他成的像大小相等．
通过实验进行探究，验证平面镜成像的特点，得出结论．
（5）从方格纸的方格分析，有方格可以直接判断物体与像之间的位置关系．
（6）玻璃板有两个反射面，两个反射面都能成像，根据平面镜成像特点，判断A'点是两个玻璃板面成的像．
知道A'是玻璃板的P面成的像，物距应该是蜡烛A到P面的距离，像距应该是像A'到P面的距离．根据物距和像距的定义判断实验中的错误．

解答 解：（1）纸板B向后旋转，两个纸板不在同一平面内，入射光线与法线在纸板A所在平面，在纸板B上观察不到反射光线，这说明：反射光线、法线与入射光线在同一平面内．
由让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出可知，将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，这表明了光路是可逆的．
（2）在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮．所以最比较黑暗的环境中进行实验．
（3）实验时玻璃板要竖直放置，即垂直于桌面，如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合，就无法比较像与物的大小；
（4）未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合，可知蜡烛和他成的像大小相等，物体和像关于平面镜对称，同时还可以确定像的位置．
本实验是探究、验证平面镜成像的特点，所成的像是虚像；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等．他们下一步应该连接像与物的对应点，可以借助于直角三角板判断连线与镜面是否垂直，得到物和像的连线与镜面垂直；然后利用刻度尺量出点A、B、C、A′、B′、C′到镜面的距离，会发现点A与A′，点B与B′，点C与C′到镜面的距离相等．最终得出结论：物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等．
（5）因为使用方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系，不用再进行测量，从而使实验步骤更加简单．所以选用方格纸比选用白纸好．
（6）玻璃板有两个反射面，都会发生反射现象，反射光线的反向延长线都会汇聚成像，玻璃板越厚，两个像距离越远，两个像越清晰．
根据物体在平面镜中成像，物像到平面镜的距离相等，通过测量，可以得到A和A'到平面镜P面的距离是相等的，所以A'是蜡烛A通过玻璃板P面的成像得到的．
如图，小明测量时把像A'到玻璃板Q面的距离作为像距，像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度．
故答案为：（1）反射光线、法线与入射光线在同一平面内；反射时，光路是可逆的；
（2）较黑暗；
（3）玻璃板与桌面不垂直；
（4）像和物大小相等；连接像与物的对应点，并判断连线与镜面是否垂直，像点和物点到镜面的距离是否相等；物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等；
（5）方格纸；使用方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系，不用再进行测量；
（6）玻璃板较厚；P；把Q到A′的距离当成像距．

点评 本题考查了探究光的反射实验，主要考查反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射角等于入射角，光路的可逆性等知识点；还考查了学生动手操作实验的能力并能根据实验现象得出正确结论，动手操作实验时，能根据实验现象得出正确的结论，提高实验能力．