Question

9．以下是幾組同學(xué)進(jìn)行的光學(xué)探究實(shí)驗(yàn)：

（1）在“探究光反射的規(guī)律”時(shí)，小李組進(jìn)行如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，讓一束光EO貼著紙板射到平面鏡上，在紙板上會(huì)看到反射光線OF．將紙板沿ON向擁不后折，此時(shí)在NOF面上看不到反射光線，如圖2所示，此實(shí)驗(yàn)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(huì)看到反射光線沿著OE方向射出，這表明反射時(shí)，光路是可逆的．
（2）圖3是小明組同學(xué)探究平面鏡的實(shí)驗(yàn)裝置為了便于觀察，該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：用另一個(gè)完全相同的蠟燭B在玻璃板后的紙面上來回移動(dòng)，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(diǎn)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(diǎn)燃蠟燭相同的蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到A′處時(shí)，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(shí)驗(yàn)后，在白紙上記錄的像與物對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(duì)應(yīng)點(diǎn)，并判斷連線與鏡面是否垂直，像點(diǎn)和物點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(cè)量．
（6）小柯組為了探究平面鏡成像特點(diǎn)，將一塊厚度為0.5厘米的玻璃板（P、Q兩個(gè)平面都可以作為平面鏡使用）豎直架在水平臺(tái)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(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭A，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，小柯透過玻璃板看到了蠟燭A的2個(gè)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?qǐng)D中的測(cè)量方法，改變蠟燭A的位置，認(rèn)真測(cè)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(cè)量方法錯(cuò)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(huì)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(duì)人眼刺激越強(qiáng)，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(duì)眼睛有刺激，干擾人的視線．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃板如果不豎直，不論怎樣移動(dòng)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，驗(yàn)證平面鏡成像的特點(diǎn)，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(gè)反射面，兩個(gè)反射面都能成像，根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)，判斷A'點(diǎn)是兩個(gè)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(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤．

解答 解：（1）紙板B向后旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)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(huì)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(shí)驗(yàn)．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)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(dòng)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小；
（4）未點(diǎn)燃的蠟燭與點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合，可知蠟燭和他成的像大小相等，物體和像關(guān)于平面鏡對(duì)稱，同時(shí)還可以確定像的位置．
本實(shí)驗(yàn)是探究、驗(yàn)證平面鏡成像的特點(diǎn)，所成的像是虛像；像和物體各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線與平面鏡垂直；像和物體各對(duì)應(yīng)點(diǎn)到平面鏡間距離相等．他們下一步應(yīng)該連接像與物的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，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(diǎn)A、B、C、A′、B′、C′到鏡面的距離，會(huì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)A與A′，點(diǎn)B與B′，點(diǎn)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?yàn)槭褂梅礁窦埧梢灾苯釉诩埳吓袛辔矬w與像之間的位置關(guān)系，不用再進(jìn)行測(cè)量，從而使實(shí)驗(yàn)步驟更加簡(jiǎn)單．所以選用方格紙比選用白紙好．
（6）玻璃板有兩個(gè)反射面，都會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，反射光線的反向延長(zhǎng)線都會(huì)匯聚成像，玻璃板越厚，兩個(gè)像距離越遠(yuǎn)，兩個(gè)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(cè)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(cè)量時(shí)把像A'到玻璃板Q面的距離作為像距，像距測(cè)量錯(cuò)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(shí)，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(duì)應(yīng)點(diǎn)，并判斷連線與鏡面是否垂直，像點(diǎn)和物點(diǎn)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(cè)量；
（6）玻璃板較厚；P；把Q到A′的距離當(dāng)成像距．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究光的反射實(shí)驗(yàn)，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(shí)點(diǎn)；還考查了學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的能力并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確的結(jié)論，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>