Question

9．以下是幾組同學(xué)進(jìn)行的光學(xué)探究實驗：

（1）在“探究光反射的規(guī)律”時，小李組進(jìn)行如圖1所示的實驗，讓一束光EO貼著紙板射到平面鏡上，在紙板上會看到反射光線OF．將紙板沿ON向擁不后折，此時在NOF面上看不到反射光線，如圖2所示，此實驗現(xiàn)象說明反射光線、法線與入射光線在同一平面內(nèi)．在圖1中，如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會看到反射光線沿著OE方向射出，這表明反射時，光路是可逆的．
（2）圖3是小明組同學(xué)探究平面鏡的實驗裝置為了便于觀察，該實驗最好在較黑暗環(huán)境中進(jìn)行（填“較明亮”或“較黑暗”）．
（3）小李組進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)：用另一個完全相同的蠟燭B在玻璃板后的紙面上來回移動，發(fā)現(xiàn)無法讓它與蠟燭A的像完全重合，你分析出現(xiàn)這種情況的原因可能是玻璃板與桌面不垂直．
（4）在豎立的玻璃板前A處放一支點燃的蠟燭，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像，小明拿一支大小和點燃蠟燭相同的蠟燭在玻璃板后面移動，當(dāng)移動到A′處時，可以看到它跟像完全重合，由此可以得出的結(jié)論是像和物大小相等；經(jīng)過三次實驗后，在白紙上記錄的像與物對應(yīng)點的位置如圖4所示，下一步你將如何處理“白紙”上的信息得出結(jié)論：連接像與物的對應(yīng)點，并判斷連線與鏡面是否垂直，像點和物點到鏡面的距離是否相等；物和像的連線與鏡面垂直，物體和像到鏡面的距離相等．
（5）他們發(fā)現(xiàn)，旁邊一組同學(xué)是將玻璃板和蠟燭放在方格紙上進(jìn)行實驗的，你認(rèn)為選擇白紙和方格紙中哪一種更好？方格紙，理由是：使用方格紙可以直接在紙上判斷物體與像之間的位置關(guān)系，不用再進(jìn)行測量．
（6）小柯組為了探究平面鏡成像特點，將一塊厚度為0.5厘米的玻璃板（P、Q兩個平面都可以作為平面鏡使用）豎直架在水平臺板上面，再取兩根完全相同的蠟燭分別豎直置于玻璃板兩側(cè)，點燃玻璃板前的蠟燭A，進(jìn)行實驗，在實驗中，小柯透過玻璃板看到了蠟燭A的2個清晰的像，分別位于A′和A″處，這是由于玻璃板較厚造成的；如圖5所示．其中A′處的像是蠟燭A通過玻璃板的P（填“P”或“Q”）平面成像得到的；小柯按照圖中的測量方法，改變蠟燭A的位置，認(rèn)真測量并記錄了一組數(shù)據(jù)_：

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結(jié)論，你認(rèn)為他的測量方法錯誤在于把Q到A′的距離當(dāng)成像距．

Answer 1

分析 （1）紙板B向后旋轉(zhuǎn)后，兩紙板不在同一平面上，在紙板B上觀察不到反射光線，這說明，反射光線、法線與入射光線在同一平面內(nèi)．
讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出，這表明光路是可逆的．
（2）物體射出的光線對人眼刺激越強，人眼感覺物體越亮，物體經(jīng)過平面鏡反射，反射光線進(jìn)入人眼的光線越多，人眼感到物體的像越亮．在比較亮的環(huán)境中，很多物體射出光都對眼睛有刺激，干擾人的視線．
（3）實驗時玻璃板如果不豎直，不論怎樣移動后面的蠟燭都不可能與前面蠟燭的像完全重合．
（4）另外一支相同的蠟燭與豎立在玻璃板前面點燃的蠟燭的像能完全重合，可知蠟燭和他成的像大小相等．
通過實驗進(jìn)行探究，驗證平面鏡成像的特點，得出結(jié)論．
（5）從方格紙的方格分析，有方格可以直接判斷物體與像之間的位置關(guān)系．
（6）玻璃板有兩個反射面，兩個反射面都能成像，根據(jù)平面鏡成像特點，判斷A'點是兩個玻璃板面成的像．
知道A'是玻璃板的P面成的像，物距應(yīng)該是蠟燭A到P面的距離，像距應(yīng)該是像A'到P面的距離．根據(jù)物距和像距的定義判斷實驗中的錯誤．

解答 解：（1）紙板B向后旋轉(zhuǎn)，兩個紙板不在同一平面內(nèi)，入射光線與法線在紙板A所在平面，在紙板B上觀察不到反射光線，這說明：反射光線、法線與入射光線在同一平面內(nèi)．
由讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出可知，將反射光線改為入射光線，光路圖照樣成立，這表明了光路是可逆的．
（2）在比較明亮的環(huán)境中，很多物體都在射出光線，干擾人的視線，在較黑暗的環(huán)境中，蠟燭是最亮的，蠟燭射向平面鏡的光線最多，反射光線最多，進(jìn)入人眼的光線最多，感覺蠟燭的像最亮．所以最比較黑暗的環(huán)境中進(jìn)行實驗．
（3）實驗時玻璃板要豎直放置，即垂直于桌面，如果不豎直，不論怎樣移動后面的蠟燭都不可能與前面蠟燭的像完全重合，就無法比較像與物的大��；
（4）未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭的像完全重合，可知蠟燭和他成的像大小相等，物體和像關(guān)于平面鏡對稱，同時還可以確定像的位置．
本實驗是探究、驗證平面鏡成像的特點，所成的像是虛像；像和物體各對應(yīng)點的連線與平面鏡垂直；像和物體各對應(yīng)點到平面鏡間距離相等．他們下一步應(yīng)該連接像與物的對應(yīng)點，可以借助于直角三角板判斷連線與鏡面是否垂直，得到物和像的連線與鏡面垂直；然后利用刻度尺量出點A、B、C、A′、B′、C′到鏡面的距離，會發(fā)現(xiàn)點A與A′，點B與B′，點C與C′到鏡面的距離相等．最終得出結(jié)論：物和像的連線與鏡面垂直，物體和像到鏡面的距離相等．
（5）因為使用方格紙可以直接在紙上判斷物體與像之間的位置關(guān)系，不用再進(jìn)行測量，從而使實驗步驟更加簡單．所以選用方格紙比選用白紙好．
（6）玻璃板有兩個反射面，都會發(fā)生反射現(xiàn)象，反射光線的反向延長線都會匯聚成像，玻璃板越厚，兩個像距離越遠(yuǎn)，兩個像越清晰．
根據(jù)物體在平面鏡中成像，物像到平面鏡的距離相等，通過測量，可以得到A和A'到平面鏡P面的距離是相等的，所以A'是蠟燭A通過玻璃板P面的成像得到的．
如圖，小明測量時把像A'到玻璃板Q面的距離作為像距，像距測量錯誤，忽略了玻璃板的厚度．
故答案為：（1）反射光線、法線與入射光線在同一平面內(nèi)；反射時，光路是可逆的；
（2）較黑暗；
（3）玻璃板與桌面不垂直；
（4）像和物大小相等；連接像與物的對應(yīng)點，并判斷連線與鏡面是否垂直，像點和物點到鏡面的距離是否相等；物和像的連線與鏡面垂直，物體和像到鏡面的距離相等；
（5）方格紙；使用方格紙可以直接在紙上判斷物體與像之間的位置關(guān)系，不用再進(jìn)行測量；
（6）玻璃板較厚；P；把Q到A′的距離當(dāng)成像距．

點評 本題考查了探究光的反射實驗，主要考查反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射角等于入射角，光路的可逆性等知識點；還考查了學(xué)生動手操作實驗的能力并能根據(jù)實驗現(xiàn)象得出正確結(jié)論，動手操作實驗時，能根據(jù)實驗現(xiàn)象得出正確的結(jié)論，提高實驗?zāi)芰Γ?/p>