Question

1．宁宁对有关光学实验进行了回顾和思考：

（1）如图甲所示把一个小平面镜竖直立在白纸上，在白纸上画出一条垂直于镜面的法线ON，用激光笔沿着白纸表面让光斜射到平面镜上，观察反射光．
①让光沿着白纸的表面照射，这样做的目的是显示出光的路径．
②让光沿AO方向照射在平面镜的O点，a图能观察到反射光OB，而b图却看不到反射光OB，这说明入射光线、反射光线、法线三者在同一平面内．
（2）如图乙所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置：
①宁宁将用玻璃板来代替平面镜，这样做的目的是为了确定像的位置，取两只相同蜡烛的目的是为了能比较像与物的大小．
②实验过程中，如果在平面上无论怎样移动蜡烛B，都无法与蜡烛A的像完全重合，原因可能是玻璃板未与平面垂直．
③排除了上述情况的干扰后，他继续进行实验，在玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．
④移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上不能（选填“能”或“不能”）呈现蜡烛的像．
⑤蜡烛A放在玻璃板前40cm处，现以5cm/s的水平速度向玻璃板匀速靠近，则经过2s后蜡烛A与像的距离为60cm，像的大小将不变（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若将玻璃板放置成与水平面成45°角，将会观察到蜡烛A运动的方向与像运动的方向互相垂直．

Answer 1

分析 （1）①白色物体能够反射所有色光，黑色物体吸收所有色光；
②在光的反射中，三线在同一平面上，是通过光屏展现在我们眼前的．
（2）①研究平面镜成像特点时，确定像的位置是关键，像的位置用蜡烛B与蜡烛A的像重合来确定，实验中既能看到物体A的像，又能看到蜡烛B，要采用透明的玻璃板；研究物像的大小采用的是等效替代法，把蜡烛A的大小用蜡烛B来代替；
②玻璃板没有竖直放置时，像会偏上或偏下，使玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面蜡烛的像不能完全重合；
③等效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法．等效替代法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．
④虚像光屏接收不到，实像光屏能接收到；
⑤利用v=$\frac{s}{t}$计算出2s蜡烛A移动的距离，求出其距离平面镜的距离，利用像与物到镜面距离相等计算经过2s后蜡烛A与像的距离；由平面镜成像特点知像物连线与镜面垂直，且它们到镜面的距离相等，作图解答．

解答 解：
（1）①为了更好的观察到反射光线和入射光线，实验中采用了白色硬纸板，光线在白色纸板上的轨迹就容易观察到了，也方便观察反射角和入射角的大小；
②将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究反射光线、法线、入射光线是否在同一平面内．
（2）①为了确定像的位置，让蜡烛A的像和蜡烛B重合，既能观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，实验中要使用透明的玻璃板；
选用大小相同的两个蜡烛，是为了用蜡烛B代替蜡烛A，来比较物像的大小；
②玻璃板竖直放在水平桌面上，像在水平桌面上，玻璃板没有竖直放置时，像会偏上或偏下，所以如果无论怎样移动蜡烛都无法与像重合，则原因玻璃板没有竖直放置；
③在玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法；
④光屏能接收到实像，但接收不到虚像，因为平面镜成的是虚像，所以移去蜡烛B，在蜡烛B的原来位置上放一光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像；
⑤根据v=$\frac{s}{t}$可得2s蜡烛A移动的距离s=vt=5cm/s×2s=10cm，蜡烛A此时距离平面镜的距离为40cm-10cm=30cm，则像到平面镜的距离也为30cm，所以，经过2s后蜡烛A与像的距离为30cm+30cm=60cm；
平面镜成像的特点是物像等大，故蜡烛向靠近镜面的方向移动，像的大小不变．
由平面镜成像特点知像物连线与镜面垂直，且它们到镜面的距离相等，当棋子沿桌面由A位置运动到B位置时，分别作出棋子在两个位置所成的像，将会观察到棋子运动的方向与像运动的方向互相垂直，如图所示：

故答案为：（1）①显示出光的路径；
②入射光线、反射光线、法线三者在同一平面内；
（2）①像的位置；大小；
②玻璃板未与平面垂直；
③等效替代法；
④不能；
⑤60；不变；垂直．

点评 本题考查学生动手操作实验的能力并能合理解决实验中出现的问题．只要熟练掌握光的反射定律和平面镜的成像特点，解答此类题目就很容易．