初二物理竞赛第2讲平面镜成像与球面镜 教师版.docx

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初二物理竞赛第2讲平面镜成像与球面镜教师版

1.平面镜成像原理:

如右图,反射光线的反向延长线都会聚一点,这点就是物体在平面镜中所成的像．

2.入射光线的延长线,会过反射光线上任意一点的像,如图甲．

3.由光路可逆可知,反射光线的反向延长线,会过入射光线上任意一点的像,如图乙．

【例1】如图所示的两条反射光线是由镜前的某一发光点S射出的光经平面镜反射的结果.请在图中作出发光点S的位置,并补画对应的入射光线．

【答案】如图所示．

【例2】如图所示,S是平面镜前的一个发光点．由S点发出的某条光线,经平面镜反射后恰好通过A

点.请在图中作出这条光线的入射和反射光路．

【答案】如图所示．

☆教师拓展题目:

某中学举办一次别开生面的“物理体育比赛”,运动员在竞赛之后要说明自己运用了哪些物理知识．比赛中有如下项目:

从A点起跑,到XY线上抱起一个实心球,然后跑向B点,要求跑过的距离最短．某同学在开始前先从终点B径直走向XY线,越过XY线到达某点C后又转头一直走向A,当再次经过XY线时在地面做了个标记D．比赛时他从A跑到D,抱起球后跑到B．别人问他这样做的道理,他只是笑着说受到了光学知识的启发.请你说明C点的准确位置,指出使他受到启发的光学规律,并证明他跑的路程最短．

【答案】如图,C点是B点以XY线为轴的轴对称点.使这位同学受到启发是光的反射定律（或平面镜成像规律）∵BC⊥XYBE=CE,直角三角形BDE和CDE全等.∴DB=DC．学生跑过的路程为AD+DB．与AC相等另设学生从A点跑到XY线上D点以外的任一点D’后再跑到B.同理可证D'B=D'C这时学生跑过的路程AD'+D'B与AD'+D'C相等,而在三角形AD'C中,AD'+D'C＞AC,所以,AD+DB为最短路程.

【例3】如图,用手电筒对着平面镜中的像照射时,观察到像比原来亮多了,其原因是（）．A．光把像照亮了

B．光反射到物体上,物体变亮了,所以像也变亮了

C．光使整个空间变亮了,更便于观察像,所以觉得更亮了

D．光使镜子更明亮了,所成的像也就更亮了

【答案】B

【例4】人在平面镜MN中能看到物体AB的像,如图甲所示．至少把平面镜MN上的哪一部分遮住,人就看不见物体的像了?

在图上画出来．

【答案】如图所示．

【例5】由P点发出一束光线,经过相互垂直的平面镜两次反射后,射出光线经过Q点,请画出光路图．

【答案】如图所示

【例6】小明身高1.80m,通过作图说明,为了通过面前的竖直放置的平面镜看到自己的全身像,镜子至少多高?

挂在哪个高度?

【答案】0.9m

【例7】如图所示,水平地面上有一障碍物ABCD,较大的平面镜MN在某一高度上水平放置,试用作图法求出眼睛位于O点从平面镜中所能看到的障碍物后方地面的范围．如果想在原处看到更大范围的地面,水平放置的镜子的高度该怎样改变?

【答案】图中GH所围区域就是眼睛位于O点从平面镜NM中所能看到障碍物后方地面的范围．假定水平放置的镜子的高度降低至与障碍AB面接触,眼睛就看不到障碍物后面的地面,因此,如果想在原处看到更大范围的地面,水平放置的镜子所在高度应该增高（即向上平移）．

【例8】如图,AB表示一水平放置的平面镜,P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜）,MN是屏,三者互相平行.屏MN上的ab表示一条水平的缝（即a、b之间是透光的）.某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置见图）,可通过平面镜看到米尺的一部分刻度.试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部位,并在P1P2上把这部分涂以标志．

【答案】或者

【例9】一般人脸（包括两耳）宽约18cm．两眼的光心相距约7cm．两眼光心离头和下巴分别为10cm

和13cm．当平面镜竖直放置时．则至少要用多大的平面镜（矩形）．才能看到自己脸的全部?

【答案】先求镜宽（如左图所示）．设A1、A2为两耳,B1、B2为两眼．因为A1B1NM及A2B2NM均为平行四边形,即MN=A1B1=A2B2,所以镜宽

（）（）

MN=

A1A2-B1B2

=18cm-7cm

=5.5cm

22

再求镜长（如图所示）．

设人脸长CD,眼在B处,因为像长C'D'=CD,所以镜长

PQC'D'=CD10cm+13cm.

===11

222

【例10】思考题:

为了探究平面镜成像时,像到平面镜的距离v与物到平面镜的距离u的关系,现将泡沫塑料板放在水平桌面上,再将白纸平放并固定在泡沫塑料板上,在白纸中间画一条直线MN,把一块带支架的平面镜（不透明）沿直线MN放置,使平面镜底边与直线MN重合,且使平面镜垂直于纸面,如图所示.请你在图装置的基础上,利用一把刻度尺和一盒大头针设计一个实验,确定像的位置来测量像距,比较像距与物距的大小关系.

平面镜（不透明）

泡沫塑料板

【答案】

（1）在镜前纸上适当位置插一枚大头针作为物体S,用眼睛观察到它在镜中的像S′.

（2）在镜前物体S的右侧,用一只眼睛观察物体S的像S′,并沿视线在纸上插一枚大头针P1,使大头针P1恰好能挡住像S′;再插一枚大头针P2,使大头针P2恰好能挡住大头针P1和像S′.

（3）在镜前物体S的左侧,仿照步骤

（2）分别在纸上插上大头针P3和P4.

（4）移去平面镜和大头针,通过大头针P1和P2在纸上的针孔画一条直线,再通过大头针P3和P4在纸上的针孔画一条直线,这两条直线的交点就是像S′的位置.

（5）用刻度尺分别测出物体S到直线MN的距离u和像S′到直线MN的距离v,并分别将u和v的数据记录到实验数据表中.

去过科技馆的同学,会看到这样一个盒子,盒子中间有一个小洞,中间有一个物体,可是用手去摸,却什么也没有……

特征

对光线作用

成像规律

应用

凹面镜

以球面的内表面为反射面

（1）当物距大于焦距：

成倒立、放大的实像,物体离镜面越远,像离镜面越近,且像越小．

（2）当物距小于焦距：

成正立、放大的虚像,物体离镜面越近,像离镜面越近,且像越小

太阳灶

凸面镜

以球面的外表面为反射面

成正立、缩小的虚像

观后镜

【例11】在图的方框内画出合适的光学元件．

【答案】凹面镜

【例12】（多选）关于球面镜的下列说法中正确的是（）A.球面镜对光的反射作用不遵守光的反射定律

B.凹镜对光线具有会聚作用,凸镜对光线具有发散作用

C.发散光束经凹镜反射后一定能形成平行光

D.平行光经过凸镜反射后一定能形成发散光束

【答案】BD

【例13】汽车驾驶室旁的观后镜,镜的种类和用途是（）A.平面镜,成等大正立实像

B.凹镜、会聚光线

C.凸镜、成放大正立虚像

D.凸镜,成缩小、正立、虚像,扩大观察范围

【答案】D

【例14】医生检查耳道、鼻腔时,头上常戴一个凹镜,这凹镜的作用是（）A.成缩小倒立实像

B.会聚光,照亮细孔部分

C.成缩小、正立、虚像

D.对光起发散作用

【答案】B

【例15】（多选）下列生活中常见的电镀或抛光的物品中,属于或包含凹镜的有（）

A.自行车铃盖B.钢笔的笔帽C.不锈钢饭勺D.手电筒的"反光碗"

【答案】CD

【例16】小华发现物体距凹面镜距离不同,成像性质不同,于是他试着画出凹面镜的成像原理图.下图是物体放在球面的曲率中心以外（大于两倍焦距）的位置,请你试着画出物体放在曲率中心上、焦点以外曲率中心以内、焦点以内时凹面镜所成的像,并且说出像的性质.

【答案】

倒立等大实像倒立放大实像整理放大虚像

☆凸面镜成像原理,老师带领学生画一画,总结一些成像特点.——正立缩小的虚像.

【例17】（2011年全国应用物理知识竞赛初赛）人站在哈哈镜前,会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形,令人发笑.现有一个如图甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜,竖直置于水平地面上.当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方（如图乙所示）,他看到的像的情况是（）

A.上半身的像被拉长B.下半身的像被拉长

C.全身的像都被拉长D.全身的像都被压短

【答案】B

【例18】太阳光经过反光镜反射到反光球面镜上,反光球面镜再将光线反射到大厅,从而达到采集自然光的目的．当太阳移动后,光线到达反光球面镜的位置也随之发生偏移,相应的传感器就会受到光照产生电信号,控制器根据不同传感器送来进来的信号控制反光镜作相应的调整．

（1）该系统中,被控调节的对象是哪部分?

（2）装置中的球面镜应是凸面镜还是凹面镜?

【答案】反光镜（因为太阳东升西落）凸面镜

【例19】如图,是某大型反射式望远镜的原理图,请根据光路判断A、B、C、D各是哪种光学元件．

ABCD

【答案】A:

凹面镜B：

平面镜C：

凸面镜D：

凹面镜

【练1】生物显微镜的镜筒下面有一面小镜子,用来增加进入镜筒的光强．如果小镜子允许选择,效果

最佳的应当是（

）

A．凹镜面

B．凸镜面

C．平面镜面

D．乳白平面

【答案】A

【练2】（多选）一束平行激光照射到一块面镜上,反射光在光屏上留下比激光束直径大的圆形扩散亮斑,那么该面镜（）

A．一定是平面镜B．可能是凹面镜

C．可能是凸面镜D．平面镜、凹面镜、凸面镜都有可能

【答案】B、C

【练3】为了能在镜中看到她更多的脸部,她需要（）A．将镜子靠近．

B．将镜子远离．C．换一面更大的镜子D．把镜子举高一些

【答案】C

【练4】如图所示,平面镜上方有一竖直挡板P,AB和CD是挡板左侧的发光点S发出的光经过平面镜反射后的两条反射光线,请在图上画出发光点S.（要求留下作图痕）

【答案】略

【练5】如图所示,S’是发光点S在平面镜M中所成虚像点的位置,要使S的虚像点落到S’’处,要适当地移动平面镜M,请画出M移动后的位置．

【答案】先由S'和平面镜的开始位置利用对称性找出发光点S,再根据平面镜成像时,发光点S与对应像点S"的连线垂直平分于平面镜的特点画出平面镜的新位置．如图所示.

牛顿望远镜

伽利略和开普勒的望远镜都属于折射望远镜,它们都由两个镜片组成,工作原理并不复杂,但它们的缺点却是明显的,伽利略望远镜的放大倍率太小,而开普勒望远镜的镜筒太长.有没有办法使一种望远镜既有较大的倍率镜筒又不长呢?

反射望远镜就有这个优点.

反射望远镜细分起来,又有许多种类,最常见的就是牛顿式反射望远镜.它是由英国物理学家牛顿在1671年发明的.它的物镜是一片凹面镜,而不是凸透镜,它装在望远镜筒的后边,而不是前边.它的表面镀银,可以把光线汇聚到前边,在焦点处固定有一面镜子,这个镜子把物镜的图像掉转90度,射在望远镜的筒壁上,在筒壁上,设置有一个目镜,严格说来,它是一个目镜组,是由好几个镜片组成的,相当于一个目镜,这样可以提高图像质量.用这种望远镜观测天体的时候,观测者不是在望远镜的后边,而是在望远镜的侧面.由于它的反射平面镜固定起来很复杂,所以它的镜筒也并不是标准的圆形,而是中部有段鼓起,就像葫芦一样,所以又叫宝葫芦望远镜.