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第四章 光現象
八年級上冊 滬教版
五四 學制
陽光照向地球，送來光明和溫暖。光可以傳遞能量和信息。本章我們將學習常見的光現象及其基本規律。
通過本章內容的學習，你將了解光的反射現象、折射現象；經歷光的反射定律、平面鏡成像特點和凸透鏡成像規律的探究過程，感受觀察、比較、歸納、推理等科學方法，增強合作交流的意識。了解我國古代對光現象研究的成就，激發民族自豪感。
導入新課
第2節 平面鏡成像
如圖所示，國家大劇院的中心建筑是人工湖環繞的半橢球體。建筑實體在水中形成倒影。
為什么水中倒影與水面上的實體完全對稱，宛如懸浮于空中的飛艇？
平面鏡成像特點
01
平面鏡成虛像
02
平面鏡的應用
03
課堂總結
04
第2節 平面鏡成像
提升練習
05
平面鏡成像特點
01
第2節 平面鏡成像
一、平面鏡成像特點
（1）鏡面：生活中有各種各樣的鏡面。例如，哈哈鏡、不銹鋼勺表面、透明玻璃板、拋光大理石地面等都可視為鏡面。
有些鏡面的反射面是曲面，如金屬勺和哈哈鏡；有些鏡面的反射面是平面，如玻璃板、大理石地面、平靜的水面和穿衣鏡的表面。
（2）平面鏡：反射面是平面的鏡面稱為平面鏡。
圖中玻璃板內的“貓”、大理石地面下的“玻璃球”都是物體通過平面鏡所成的像。
1. 平面鏡
一、平面鏡成像特點
（1）平面鏡成虛像
照鏡子時，我們常會遠離鏡子看看整體形象，靠近鏡子看看細節。此時鏡中像的位置、像的大小似乎也在隨著人的移動發生變化。
①如圖所示，將一盞點亮的蠟燭燈置于豎直放置的鏡子前，能看到蠟燭燈的像。若將手伸到鏡后摸一下，不僅摸不到像，也無法在鏡中看到手。
乘坐地鐵時，看到玻璃窗外廣告牌的同時也能看到自己的像。我們可以用玻璃板作為平面鏡來研究平面鏡成像的特點。
2. 探究平面鏡成像特點
平面鏡成像
一、平面鏡成像特點
②如圖所示，將玻璃板豎直立于水平桌面上，在玻璃板前放一盞點亮的蠟燭燈，看到蠟燭燈的像在玻璃板的后面。將光屏放置在玻璃板后，直接觀察光屏，無論怎么移動光屏，都不能在光屏上看到蠟燭燈的像。
（2）虛像
平面鏡所成的這種能被人眼觀察到，但不能呈現在光屏上的像是虛像。
玻璃板成像
一、平面鏡成像特點
（2）探究平面鏡成像的特點
【提出問題】
在直立的玻璃板前放一盞點亮的蠟燭燈A，像在玻璃板后。當蠟燭燈A靠近或遠離玻璃板時，玻璃板中的像如何變化？描述你觀察到的現象，猜想像和物的位置和大小么間存在什么關系？
【搜集證據】
（1）實驗器材：薄玻璃板、白紙、蠟燭燈（如圖所示，其中A、B蠟燭燈完全相同）、 刻度尺。
蠟燭燈
一、平面鏡成像特點
（2）實驗方案
① 如圖所示，在水平桌面上鋪一張白紙，將薄玻璃板豎直置于白紙上，記下玻璃板的位置OO'。
② 在玻璃板前放一盞點亮的蠟燭燈A，透過玻璃板觀察蠟燭燈A的像。
③ 在玻璃板后分別放置未點亮的另外三盞蠟燭燈B、C、D， 移動玻璃板后的蠟燭燈尋找蠟燭燈A所成像的位置。從玻璃板前面不同位置看去，當玻璃板后的蠟燭燈與A的像重合，好像也被點亮時，玻璃板后蠟燭燈的高度即像的高度，玻璃板后蠟燭燈的位置即像的位置。
探究平面鏡成像特點
一、平面鏡成像特點
④ 在白紙上用圓點記錄蠟燭燈A和像的位置。
⑤ 比較像與蠟燭燈A的高度。
⑥ 改變蠟燭燈A的位置，重復實驗。
（3）實驗記錄
用直線把每次實驗中蠟燭釘A和像在紙上的標記連起來，觀察這些連線與 OO'之間的關系 ，分別用刻度尺量出蠟燭燈A和像到OO'的距離。
將蠟燭燈A到平面鏡的距離、像到平面鏡的距離填入表中。
數據記錄表
一、平面鏡成像特點
【作出解釋】
（1）分析：比較像與物的大小、像與物到平面鏡的距離，像與物連線與鏡面的關系，像的大小與位置的關系。
（2）結論：由上述實驗可得：像與蠟燭燈A的大小相等；像到平面鏡的距離等于蠟燭燈A到平面鏡的距離；像和蠟燭燈A的連線垂直于于鏡面；像與蠟燭燈A關于鏡面對稱。
【交流反思】
判斷同樣大小的物體在鏡子里成的像是否“近大遠小”，簡述理由。
同樣大小的物體在鏡子里成的像不是“近大遠小”。
鏡子中的像與物體的大小是相等的，即像與物體的大小一樣。我們看到的像的大小變化，實際上是由于觀察者與像之間的距離變化所導致的主觀感覺，而不是像的客觀大小發生了變化。
3. 平面鏡成像的特點
平面鏡所成的像是虛像；像和物體的大小相等；像和物體到平面鏡的距離相等。
一、平面鏡成像特點
【例題1】利用如圖示的裝置，探究平面鏡成像的特點，下列說法錯誤的是（　　）
A．用玻璃板代替平面鏡、成像更清晰
B．使用相同的蠟燭A、B，目的是比較像與物的大小
C．將蠟燭A遠離玻璃板，它所成的像的大小不變
D．將光屏放到像的位置，光屏上不能承接到像
A．用透明的玻璃板代替平面鏡，在蠟燭A一側能看到蠟燭A的像，同時還能看到蠟燭B，便于確定像的位置；但由于光的折射，會減少進眼睛的反射光，看到的像清晰度會比用平面鏡時差。故A錯誤，符合題意；
B．選擇大小相同的蠟燭A、B，是為了比較像與物的大小關系，故B正確，不符題意；
A
一、平面鏡成像特點
C．平面鏡成的像和物體大小相等，因此若蠟燭A遠離玻璃板，則蠟燭A的像大小不變，故C正確，不符合題意；
D．物體在平面鏡中成虛像，將光屏放到像的位置，光屏上不能承接到像，故D正確，不符題意。
故選A。
【例題2】在探究平面鏡成像特點的實驗中：
（1）如圖甲所示的3支蠟燭，應該選擇________（填序號）兩支蠟燭開展實驗；
（2）將選好的一支蠟燭點燃放在玻璃板前，另一支________（選填“點燃”或“不點燃”）放在玻璃板后，移動玻璃板后的蠟燭至某一位置時，發現它與點燃的蠟燭的像完全重合，如圖乙所示，說明平面鏡所成的像與物體大小________，并記錄兩支蠟燭的位置；
（3）為了得到普遍規律，接下來
的操作是________________，進而
探究像與物體到平面鏡的距離關系.
改變蠟燭位置多次實驗
①②
不點燃
相等
一、平面鏡成像特點
（1）為了探究平面鏡所成的像與物的大小關系，實驗時需要兩只完全相同的蠟燭，故選①②兩支蠟燭。
（2）為了探究平面鏡所成的像與物的大小關系，將選好的一支蠟燭點燃放在玻璃板前，另一支不點燃放在玻璃板后，移動玻璃板后的蠟燭至某一位置時，多方位觀察，發現它與點燃的蠟燭的像完全重合，如圖乙所示，說明平面鏡所成的像與物體大小相等，并記錄兩支蠟燭的位置。
（3）為了得到普遍規律，接下來的操作是要保持玻璃板位置不變，改變蠟燭的位置，多次實驗，得到的實驗結論具有普遍性，避免偶然性。進而探究像與物體到平面鏡的距離關。
一、平面鏡成像特點
平面鏡成虛像
02
第2節 平面鏡成像
二、平面鏡成虛像
在實驗中，我們發現平面鏡后的蠟燭燈雖然沒有點亮，但是在平面鏡中卻能看到一盞點亮的蠟燭燈，這是因為它與鏡前已點亮的蠟燭燈的像重合了。這個像有什么特點？
（1）人的視覺經驗
我們看到物體是因為物體發出的光射入眼睛。人的眼睛是根據光線直進的經驗來判斷物體位置的。
1. 平面鏡成虛像
s
二、平面鏡成虛像
（2）平面鏡成虛像原理
如圖所示，平面鏡前蠟燭燈上的點S向四處發光，其中部分光經平面鏡反射后進入我們的眼睛，引起視覺感受，我們的眼睛主觀上會感覺這些反射光線好像是從反射光線的反向延長線的交點S' 發出的，似乎點S' 也在鏡后向四處發光。點S' 是點S在平面鏡中所成的像。由于光并非真的從S ' 點處發出，所以平面鏡所成的像是虛像。
平面鏡成虛像
臨水而建的國家大劇院在水中的倒影為虛像，虛像與水面上實體關于水面對稱，宛如一個完整的橢球體。
（1）實像與虛像的概念
物理學中把能呈現在光屏上的像稱為實像；
不能在光屏上呈現、只能用眼睛直接看到的像稱為虛像。
2. 實像與虛像
二、平面鏡成虛像
（2）實像與虛像的區別
實 像 虛 像
形成
顯示
實例
由實際光線會聚而成的
由實際光線的反向
延長線會聚而成
能用光屏承接
人眼可以直接看到
不能用光屏承接，人眼
通過光學器件才能看到
小孔成像
平面鏡成像
二、平面鏡成虛像
二、平面鏡成虛像
【例題3】如圖所示為“探究平面鏡成像特點”的實驗裝置。對于此實驗，下列說法中正確的是（　　）
A．將蠟燭A遠離玻璃板，像會變小
B．決定平面鏡成像大小的因素是鏡子的大小
C．平面鏡所成的像是實像，能用光屏接收到
D．平面鏡所成的像是虛像，不能用光屏接收到，但能用眼睛直接觀察
D
二、平面鏡成虛像
A．平面鏡成的像，像和物體大小相等，將蠟燭A遠離玻璃板，像的大小不變，故A錯誤；
B．決定平面鏡成像大小的因素是物體的大小，與鏡子的大小無關，故B錯誤；
CD．平面鏡所成的像是是由反射光線的反向延長線會聚而成的，是虛像，不能用光屏接收到，但能用眼睛直接觀察，眼睛逆著平面鏡反射的光線看過去，就看到了虛像，故C錯誤，D正確。
故選D。
平面鏡的應用
03
第2節 平面鏡成像
三、平面鏡的應用
平面鏡成像的特點不僅可用來解釋自然現象，還在生產生活中有不少的應用。
1. 平面鏡成像
“以銅為鏡，可以正衣冠”，從古至今，平面鏡都是人們生活的常用品。古人利用銅的光滑表面制作各式各樣的銅鏡，為我們留下了珍貴的銅鏡文物。銅鏡一般由含錫量較高的青銅鑄造，正面磨礪光亮作為鏡面，其成像原理與當今背面鍍銀或鋁的玻璃平面鏡成像原理一樣。
三、平面鏡的應用
如圖所示，電梯間用平面鏡裝飾，使乘客感覺空間更寬敞；舞蹈演員通過平面鏡觀察和修正自己的動作；牙科醫生利用小鏡子來看清口腔內的情況等。
三、平面鏡的應用
（1）潛望鏡
潛望鏡是指從海面下伸出海面，用以窺探海面上活動的裝置。其構造與普通地上望遠鏡相同，但另加兩個平面鏡使
物光經兩次反射而折向眼中。
潛望鏡常用于潛水艇、坦克內用以觀察敵情。
2. 利用平面鏡改變光的傳播路徑
三、平面鏡的應用
（2）塔式太陽能電站
塔式太陽能電站，它是在很大面積的場地上裝有許多臺大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡，每臺都各自配有跟蹤機構準確的將太陽光反射集中到一個高塔頂部的接受器上。
在這里把吸收的太陽光能轉化成熱能，再將熱能傳給工質，膨脹做工，帶動發電機，最后輸出電能。
三、平面鏡的應用
除了平面鏡，生活中常見的鏡面還有凸面鏡和凹面鏡。金屬勺子的上表面相當于凹面鏡，下表面則相當于凸面鏡。
3. 凸面鏡的特點及應用
（1）凸面鏡的表面是凸起的，當光線射到凸面鏡后，反射光線要向外發散開來，對光線有發散的作用。
三、平面鏡的應用
（2）凸面鏡的應用
汽車的后視鏡和街頭路口的反光鏡都是凸面鏡，凸面鏡能起到擴大視野的作用。
三、平面鏡的應用
4. 凹面鏡的特點及應用
（1）凹面鏡的表面是凹進去的，對光有會聚作用。
平行光射到凹面鏡后，會聚于一點（叫焦點）
利用光的可逆性可將焦點發出的光變為平行光
三、平面鏡的應用
（2）凹面鏡的應用
汽車前燈的反光裝置、利用凹面制成的太陽灶等。
奧運圣火采集火種用的凹面鏡
汽車前燈的反光裝置
太陽灶
三、平面鏡的應用
【例題4】下列實例中不屬于平面鏡應用的是（ ）
A．演員利用平面鏡觀察和矯正舞姿 B．超市里利用平面鏡擴大視覺空間
C．夜間行車時，車內的景物通過擋風玻璃成像
D．潛水艇上用潛望鏡觀察水面上的情況
C
A．舞蹈演員用鏡子矯正自己的舞姿，屬于平面鏡的應用；
B．超市里利用平面鏡擴大視覺空間，屬于平面鏡的應用；
C．小轎車的前擋風玻璃傾斜安裝，是為了夜間行車時，將車內的景物在擋風玻璃所成的像與外面的景物區別開，屬于防止平面鏡成像帶來的危害；
D．潛望鏡是通過兩塊平面鏡成像觀察海面上的情況，屬于平面鏡的應用。
故選C。
三、平面鏡的應用
【例題5】如圖甲所示，醫生給病人檢查口腔時，借助鏡子可以觀察到牙齒的背面，說明平面鏡可以改變光的_________ 。醫生為了看得更清楚應將燈光照亮________（選填“平面鏡”或“牙齒）。請你在圖乙中畫出人眼看到平面鏡中“牙齒”的光路圖，保留作圖痕跡。
牙齒
借助鏡子可觀察到牙齒背面，說明光的傳播方向發生了變化，可知平面鏡可以改變光的傳播方向。
平面鏡成像的原理是光的反射，牙齒背面的像和牙齒背面關于鏡面對稱，則醫生為了看的得更清楚應將燈光照亮牙齒。
傳播方向
先作出牙齒A關于平面鏡的對稱點A'，即像的位置，連接像A'和眼睛B與平面鏡交于O點，即為入射點，連接AO為入射光線，OB為反射光線，如圖所示。
三、平面鏡的應用
【例題6】2022年第24屆冬奧會在北京召開。如甲圖所示是奧運會圣火采集裝置，它是利用______（選填“凹”“凸”或“平”）面鏡對光具有______作用制成的；乙圖所示，在道路的急拐彎處都裝上了______（選填“凹”“凸”或“平”）面鏡，以減少事故的發生。
　會聚　
　凹　
奧運會圣火采集裝置為凹面鏡，它是利用凹面鏡對光具有會聚作用制成的；太陽光照射到凹面鏡后會聚于一點，此點溫度較高能點燃火炬。
　凸　
在道路的急拐彎處都裝上了凸面鏡，凸面鏡對光線有發散作用，可以擴大視野，以減少事故的發生。
課 堂 總 結
04
第2節 平面鏡成像
課堂總結（1）
平面鏡成像
特點
①平面鏡所成的像是虛像；
②像和物體的大小相等；
③像和物體到平面鏡的距離相等。
①平面鏡成虛像；
②虛像：能被人眼觀察到，但不能呈現在光屏上的像。
①成像； ②改變光路；③擴大視覺空間。
①凸面鏡：對光有發散作用，可擴大視野。如觀后鏡。
②凹面鏡：對光有會聚作用；太陽灶就是凹面鏡。
虛像
應用
球面鏡
提 升 訓 練
05
第2節 平面鏡成像
提升訓練
1. 一只小鳥在離湖面5m的上空飛行，若湖深為3m，則小鳥在湖里所成的像與它的距離是　　m，它在湖里所成的像是　　像(填“虛”或“實”)。
水面相當于平面鏡，當小鳥距水面5m時，根據平面鏡成像特點，它的像與湖面的距離是5m，所成的像與它的距離是10m，與水的深度無關。
根據平面鏡成像特點可知所成的像是虛像。
虛
10
提升訓練
2．某人站在平面鏡前。當他面鏡時，請選出下列說法中正確的選項并說明理由。
A. 他的像變大，像與人之間的距離變小
B. 他的像變大，像與人之間的距離變大
C. 他的像大小不變，像與人之間的距離變大
D. 他的像大小不變，像與人之間的距離變小
平面鏡成正立、等大的虛像，且像、物關于平面鏡對稱。
故D選項正確。
D
提升訓練
3．在做“探究平面鏡成像的特點”實驗時：
（1）用玻璃板代替平面鏡的目的是___________；
（2）在玻璃板前放一支點燃的蠟燭，在玻璃板的后面放一支沒有點燃的蠟燭，對這兩支蠟燭的要求是 __________；
（3）在尋找蠟燭像的位置時，眼睛應在玻璃板放有________（選填“點燃”或“未點燃”）蠟燭的一側觀察.
（1）玻璃板不但反射光成像，還能透光看到玻璃板后面的蠟燭，用玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃板透明的特點，便于透過玻璃板確定像的位置。
（2）因為物體與像的大小相等，因此兩只蠟燭必須完全相同，否則無法比較物體與像的大小關系。
（3）尋找像的位置時，要同時觀察點燃蠟燭的像和另一支未點燃的蠟燭，所以眼睛應在玻璃板前放有點燃蠟燭的一側透過玻璃板觀察。
完全相同
見解析
點燃
提升訓練
4．請在圖中畫出直桿AB在平面鏡 M 中所成的像。
根據平面鏡成的像和物體關于鏡面對稱，做出端點A、B關于鏡面的對稱點 A'、B'，連接 A'、B'，即為AB的像，如圖所示。
A'
B'
提升訓練
5. 一只小貓正在平面鏡前照鏡子，請指出這只貓的像是哪幅圖，并從物理學角度解釋為什么選這幅圖。
這只貓的像是C圖.
根據平面鏡成像的特點——像與物關于平面鏡對稱，找出小貓的全身像關于平面鏡的對稱圖形是C。故C圖正確。
提升訓練
6. 在探究平面鏡成像特點的實驗中：
（1）如圖甲所示的3支蠟燭，應該選擇________（填序號）兩支蠟燭開展實驗；
（2）將選好的一支蠟燭點燃放在玻璃板前，另一支________（選填“點燃”或“不點燃”）放在玻璃板后，移動玻璃板后的蠟燭至某一位置時，發現它與點燃的蠟燭的像完全重合，如圖乙所示，說明平面鏡所成的像與物體大小________，并記錄兩支蠟燭的位置；
（3）為了得到普遍規律，接下來
的操作是_____________________，進而
探究像與物體到平面鏡的距離關系.
改變蠟燭位置多次實驗
①②
不點燃
相等
提升訓練
（1）為了探究平面鏡所成的像與物的大小關系，實驗時需要兩只完全相同的蠟燭，故選①②兩支蠟燭。
（2）為了探究平面鏡所成的像與物的大小關系，將選好的一支蠟燭點燃放在玻璃板前，另一支不點燃放在玻璃板后，移動玻璃板后的蠟燭至某一位置時，多方位觀察，發現它與點燃的蠟燭的像完全重合，如圖乙所示，說明平面鏡所成的像與物體大小相等，并記錄兩支蠟燭的位置。
（3）為了得到普遍規律，接下來的操作是要保持玻璃板位置不變，改變蠟燭的位置，多次實驗，得到的實驗結論具有普遍性，避免偶然性。進而探究像與物體到平面鏡的距離關。

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