2024年中考物理实验(全国版)：探究平面镜成像时像与物的关系（解析版）

实验5探究平面镜成像时像与物的关系

基础考点梳理

1.实验原理：光的反射

2.实验装置图

3.实验器材：透明薄玻璃板、刻度尺、光屏、两支完全相同的蜡烛、火柴、白纸(或方格纸)、笔

(1)用玻璃板替代平面镜的目的：利用玻璃的透光性，便于确定像的位置

(2)选择较薄玻璃板的目的：避免出现重影，方便找到像的位置

(3)选用两支完全相同的蜡烛的目的：便于比较像与物的大小关系

(4)刻度尺的作用：测量两支蜡烛到玻璃板的距离

(5)光屏的作用：检验是否能承接到像

(6)白纸的作用：便于记录像、物、平面镜的位置，从而确定像与物到玻璃板的距离关系及像、物的连

线与镜面的关系

4.实验方法：等效替代法：①用较薄玻璃板代替平面镜；②比较物与像的大小关系时，用未点燃的蜡烛等

效代替点燃的蜡烛的像

5.实验环境：实验应在较暗的环境中讲行的目的:使实验现象更明显

6.实验过程

(1)玻璃板要与水平桌面垂直放置的原因:若玻璃板倾斜一定角度，物体的像会上升到水平桌面的

上方或下降到水平桌面的下方，不能使蜡烛的像和玻璃板后面的蜡烛完全重合，如下图所示

玻璃板玻璃板

(2)代替像的蜡烛不能点燃的原因:若点燃，将会再产生一个像，不利于观察蜡烛像的准确位置

(3)平面镜成虚像的判断：用光屏在像的位置承接不到点燃蜡烛的像，说明平面镜成虚像

(4)实验中应该在物的同侧位置透过玻璃板观察像的原因：平面镜所成的像是反射光线的反向延长线会

聚成的虚像

(5)改变点燃蜡烛的位置进行多次实验的目的：使实验结论具有普遍性

7.实验结论

像和物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等；像和物体的连线与镜面垂直；平面镜成虚像.

8.实验评价

(1)测得的像距和物距不相等的原因：①玻璃板与桌面不垂直；②玻璃板太厚；③测量误差；④未点燃的

蜡烛与点燃蜡烛的像没有完全重合

(2)实验中无论怎样移动蜡烛，都无法使像与物完全重合的原因：玻璃板没有与水平桌面垂直放置

9.实验改进

(1)选择透光性差一点的玻璃板(如茶色玻璃)的原因：使像更清晰

(2)用LED灯代替蜡烛的原因：①亮度大，成像稳定且明显；②可避免蜡烛因燃烧变短而无法比较像与

物的关系；③更环保

(3)用方格纸比白纸更好的原因：能更方便、更准确地确定像与物的位置

典型例题赏析

实验结论：

(1)物体通过平面镜成的是虚像；(2)像与物体的大小相同；

(3)像与物体到平面镜的距离相等；(4)像与物的连线与镜面垂直；

总述：像与物体关于平面镜对称.

1.在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明用到了带底座的玻璃板(薄厚不同的两块玻璃板)、白纸、两支

蜡烛A和B、笔、光屏，请回答下列问题.

完全相同。

(2)用透明玻璃板替代平面镜是便于确定像的位置和比较像与物的大小关系,为了更好地完成实验，

最好选用茶色(选填“茶色”或“无色”)玻璃板.

(3)如图甲先将一张白纸铺在水平桌面上，在白纸中间画一条直线MN,把带支架的薄(选填“厚”或“薄”)

玻璃板沿直线MN垂直放置在白纸匕若要检验玻璃板的放置是否符合要求，你的方法是：用直角三角

板的一条直角边水平放置，将另外一条直角边贴近玻璃板，若三角板的竖直直角边和玻璃板贴合，则说明

玻璃板是垂直的

要点1.玻璃板的选取要求：实验时，玻璃板的前后两个面会形成两个不重合的像，玻璃板越薄，两个像越

接近重合，更容易确定像的位置.

（4）实验时将未点燃（选填，点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，在蜡烛（选填“A”

或“B”）一侧从多个方向观察，直到蜡烛B看上去与蜡烛A的像完全重合，这说明物与像的等大，此

位置即为像的位置，记录两支蜡烛的位置，将对应点连接，并测量点到平面镜的距离.

要点2.等效替代法的应用：

（1）比较像与物的大小关系：用外形相同、未点燃的蜡烛B替代点燃的蜡烛A.

（2）确定像的位置：用未点燃的蜡烛B代替点燃蜡烛A的像.

（5）在完成上述步骤后小明发现，像和蜡烛位置的连线垂直于玻璃板，小明认为自己已经发现了平面镜成

像的规律：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。你认为小明对这一规律的总结过程是否科学合理？不合

3_,原因是实验次数太少，结论不具普遍性。

（6）小王提议改变蜡烛A到平面镜的距离，仿照（4）问步骤多次实验，每次物和像的位置记录在白纸上，

连接物点和对应的像点如图乙所示，由此可得出的结论是：像与物到平面镜的距离相等,且它们的连线重

直玻璃板.若实验中没有尺子，为了探究物、像与镜面MN的位置关系，接下来的操作是将每一组对应

点沿着MN边对折.观察每一组对应点是否重合.

（7）想要判断蜡烛A的像是实像还是虚像，你的办法是将玻璃板后方放置一块洋屏.此时应从蜡烛上

（选填"A”或"B”）的这一侧观察成像情况.

要点3.实像和虚像的区别：实像能在光屏上呈现；虚像不能在光屏上呈现，只能透过玻璃板看到.

（8）（玻璃板平移、倾斜）（2021荆州）小明和同组小芳还进行了下列的操作：

①小明仅将玻璃板从图丙的1位置向右平移至2位置时，蜡烛A的成像情况是A（填字母）.

A.蜡烛成像仍在B处B.蜡烛成像在B处右侧C.蜡烛无法通过玻璃板成像

要点4.像的位置与镜面位置的关系：平面镜成像时，像与物体关于平面镜对称，找出物体关于镜面的对称

点即可判断像的位置.

②（2020苏州改编）小芳将玻璃板绕底边向蜡烛A一侧倾斜如图丁，此时蜡烛A的像应是A2（选填

“A1”“A2”或“A3”），大小变化情况是.

（9）（厚玻璃板）（2022扬州）另一小组用5mm的厚玻璃板进行实验，将蜡烛A放在玻璃板前方，观察

到A有两个像，在玻璃板后方放置蜡烛B,使之与蜡烛A较亮的像重合，在白纸上记下蜡烛A和B的位置

如图戊所示，此时物到镜面的距离为AC（选填“AC”或“AD”）,像到镜面的距离为BC（选填“BD”或

“BC”）.可沿MN（选填“MN”或“PQ”）方向移动蜡烛A多次实验，寻找普遍规律.

M卜玻璃板

]I位置

-----0------14-----O------

PA\C\\DBQ

N1白纸

（io）（装置改进）（苏科八上图改编）实验完成后老师提出用方格纸和棋子进行实验如图己.

①与图甲装置相比优点是可以直接读出物距和像距的大小（写出一条即可）.

②在较暗的环境中实验时，发现棋子的像较暗时，不易辨识，联系日常照镜子的经验，解决方法是照亮棋

E（选填“照亮棋子的像”或“照亮棋子”）.

要点5.成更亮的像的方法：物体要成更亮的像，必须要有足够的光线射向平面镜.

2.为了探究平面镜成像特点，小柯将一块玻璃板（如图甲）竖直架在水平台面上，再取两根完全相同的蜡

烛A和蜡烛B,分别竖直置于玻璃板两侧，进行实验。

甲乙丙Lj

（1）在实验中，小柯透过玻璃板看到了蜡烛A的2个清晰的像，如图甲，他用未点燃（“点燃”

或“未点燃”）的蜡烛B找到了这两个像，继续进行实验探究，这里用到了替代法（“控制变量

法”、“转换发”或“替代法”）；

（2）小柯按照图中的测量方法，改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了一些数据如表：

物距u(cm)5.06.07.08.0

像距v(cm)4.55.56.57.5

分析实验数据，然后得出像距小于物距的结论，你认为他的测量错误的原因是：物距是A到玻璃前面

的板的距离，而像距是像到玻璃后面的板的距离，所以测量出的像距小于物距；

（3）小柯把蜡烛放在Ai、A2、A3三个不同的位置多次实验如图乙，这样做的目的是B；

A.减小误差

B.避免偶然性

（4）如果玻璃板没有垂直在纸上，而是如图丙所示倾斜，蜡烛A的像应是A2（“Ai”、“A2”“A3”）;

（5）小柯在像处放一张白纸做光屏，不透过（“透过”或“不透过”）玻璃板，观察光屏。若光屏

上不能看见蜡烛的像，说明：平面镜成虚像;

(6)小柯在实验中将玻璃板竖直向上提2cm,则蜡烛的像竖直向上移动A

A.OcmB.IcmC.2cmD.4cm

【解答】解：(1)在探究平面镜成像的实验中，用未点燃的蜡烛来代替点燃的蜡烛A的像，以便确定

像的位置，这是利用了代替法。若蜡烛B也点燃，不易判断A的像的位置。

(2)由图甲知，物距是A到玻璃前面的板的距离，而像距是像到玻璃后面的板的距离，所以测量出的

像距小于物距，像距应是像到玻璃前面的板的距离。

(3)图乙中，通过多次实验，记录多次物距与像距，可避免实验的偶然性，得到具有普遍性的结论，故

A不符合题意，B符合题意。

故选B。

(4)图丙中，玻璃板倾斜放置，据平面镜成像中，像与物的连线与镜面垂直，所以像成A2处。

(5)平面镜成像是光的反射形成的，透过玻璃观察，有反射光线进入人眼，仍能观察到像，所以要观察

光屏上是否有像，应不透过玻璃板直接观察光屏。

(6)实验中将玻璃板竖直向上提起，蜡烛的位置不变，则像的位置不变，故A符合题意，BCD不符合

题意。

故选A。

故答案为：(1)未点燃；替代法；(2)物距是A到玻璃前面的板的距离，而像距是像到玻璃后面的板

的距离，所以测量出的像距小于物距；(3)B；(4)A2;(5)不透过；(6)A。

3.宁宁对有关光学实验进行了回顾和思考：

(1)如图所示，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光路。

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

反射光线、入射光线、法线在同一平面内。

(2)某小组的同学在“探究平面镜成像的特点”时，将点燃的蜡烛A放在玻璃板的一侧，看到玻璃板

后有蜡烛A的像(如图甲)。

图甲图乙

①此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现无法让它与蜡烛A的像完全重合,

你分析出现这种情况的原因可能是玻璃板没有垂直于纸面。

②解决上面的问题后，蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明像与物的大小相等。

③图乙是他们经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置，他们利用和处理这张“白纸”上

的信息得出了实验的结论是：

a、像与物的连线与镜面垂直；

b、像与物分别到镜面的距离相等。

【解答】解：

（1）①让光沿着白纸的表面照射，白纸能反射光，形成光路，这样实验效果更明显。

②以法线ON为轴线，把纸板F向后缓慢旋转，这时不能看到反射光线OB,因为纸板没有和反射光线、

法线在同一平面上，所以不能看的反射光线OB.因此这样做的目的是为了探究反射光线、入射光线、法

线是否在同一平面内。

（2）①实验时玻璃板要竖直放置，即垂直于桌面，如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前

面蜡烛的像完全重合，就无法比较像与物的大小。

②实验时玻璃板要竖直放置，即垂直于桌面，如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡

烛的像完全重合，就无法比较像与物的大小。

③本实验是探究、验证平面镜成像的特点，所成的像是虚像；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；

像和物体各对应点到平面镜间距离相等。他们下一步应该连接像与物的对应点，判断连线与镜面是否垂

直；通过归纳处理即可得出如下结论：物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等。

故答案为：（1）①显示光路；②反射光线、入射光线、法线在同一平面内；（2）①玻璃板没有垂直于

纸面；②像与物的大小相等；③a、像与物的连线与镜面垂直；b、像与物分别到镜面的距离相等。

4.如图甲所示，小明用两支相同的蜡烛A、B、玻璃板、白纸、笔、火柴、刻度尺来探究平面镜成像特点。

（1）实验中采用透明薄玻璃板代替平面镜竖直放置在水平桌面上，目的是为了便于确定像的位置；

（2）将点燃的蜡烛A竖直放在玻璃板前，未点燃（填“点燃”或“未点燃”）蜡烛B竖直在玻璃

板后面移动，眼睛在蜡烛A（填“A”或"B”）一侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，

说明像与物体大小相等。

（3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和对应像的位置连接起来（如图乙），发现蜡烛A

的像与蜡烛A到镜面的距离相等，且它们的连线与镜面垂直。

（4）实验时小明为了使成像更清晰，他选用了镀膜玻璃，且镀膜靠近蜡烛B（填“A”或"B”）

一侧。

【解答】解：（1）实验时要把玻璃板竖直放置在水平桌面上；透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一

侧。即在观察到A蜡烛像的同时。也能观察到蜡烛B,确定像的位置；

（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前

侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，说明像与物大小相等，这种确定像与物大小关系的方

法是等效替代法；

（3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和对应像的位置连接起来，如图乙所示，发现像

与物到平面镜的距离相等，且它们的连线与镜面垂直；

（4）平面镜成像原理是光的反射，因此用一面镀了膜的玻璃板做实验时，镀膜的一面应该朝向B,靠近

B,一侧放置，一面镀膜的玻璃板反射能力比较强，成像比较清晰，便于测量物距和像距。

故答案为：（1）像的位置；（2）未点燃；A；相等；（3）相等；（4）B。

5.在“探究平面镜成像的特点”实验中：

（1）琳琳同学准备了白纸、玻璃板、光屏和A、B两只完全相同的蜡烛，还需要的测量工具是刻度

（2）在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,拿蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼应在玻璃板的A一侧（选

填“A一侧”或“B一侧”）观察，使蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，实验中发现无论怎样移动蜡烛B

也不能与蜡烛A的像完全重合，造成这种现象的原因是玻璃板没有与纸面垂直放置；

(3)要判断所成的像是实像还是虚像，下列操作方法正确的是A；(填序号)

A.将光屏放在未点燃蜡烛位置，直接观察光屏上是否成像

B.将光屏放在点燃蜡烛的位置，直接观察光屏上是否成像

C.将光屏放在未点燃蜡烛位置，透过玻璃板观察光屏上是否成像

(4)小芳改进了实验，将玻璃板和蜡烛下面的白纸换成方格纸重复上述(2)的做法，其主要目的是便

于便于探究像和物与平面镜的位置关系；

(5)按照正确的实验方法，改变蜡烛A的位置，测量并记录了一组数据，如表所示：

物距u(cm)5.06.07.08.0

像距v(cm)4.55.56.57.5

然后得出像距小于物距的结论，错误原因在于像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度

【解答】解：

(1)在“探究平面镜成像的特点”实验中要测量物体和所成像到平面镜的距离，根据已给出的实验器材

判断还缺少的测量工具是刻度尺；

(2)根据平面镜成像属于光的反射，实验时，将方格纸平铺在水平桌面上，在玻璃板前放置点燃的蜡烛

A,将完全相同未点燃的蜡烛B放在玻璃板后并移动，人眼应在蜡烛A一侧观察蜡烛A所成的像；

实验时，玻璃板应与纸面垂直放置，否则成的像偏高或偏低，实验中无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡

烛A的像重合，原因可能是玻璃板没有与水平桌面垂直放置；

(3)平面镜所成的像是虚像，所以不会出现在光屏上，所以应将光屏放在未点燃蜡烛位置，直接观察光

屏上是否成像，若成像，则说明是实像，若不成像，则说明是虚像，故选A；

(4)若将玻璃板和蜡烛下面的白纸换成方格纸进行实验，这种做法的优点是便于探究像和物与平面镜的

位置关系；

(5)测量时把A的像到玻璃板靠近蜡烛B的一面的距离作为像距，像距测量错误，忽略了玻璃板的厚

度。

故答案为：(1)刻度尺；(2)A一侧；玻璃板没有与纸面垂直放置；(3)A；(4)便于探究像和物

与平面镜的位置关系；(5)像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度。

6.小明用如图甲所示器材探究平面镜成像的特点，其中蜡烛A、B完全相同

（1）小明移动蜡烛B,当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时，移去蜡烛B,在其位置上放一光屏，光屏

上不能（选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像。

（2）实验中小明发现蜡烛A的像不清晰,于是他将蜡烛B也点燃，用来增加像的亮度,这样不能（选

填“能”或“不能”）使看到的像更清晰。

（3）小亮认为：物体离平面镜越近，成的像越大。为了证实自己的想法，他选取了薄透明平板玻璃、相

同的短蜡烛A和B、相同的长蜡烛C和D等器材，进行了如下实验：

①如图乙所示，将蜡烛A放在玻璃前面20cm处，将蜡烛B放在玻璃后面适当位置，观察到其与蜡烛A

的像完全重合。

②如图丙所示，将蜡烛C放在玻璃前面10cm处，将蜡烛D放在玻璃后面适当位置，观察到其与蜡烛C

的像完全重合。

③由蜡烛D比B长，得出蜡烛C的像比A的像也长，进而证明了“物体离平面镜越近，成的像越大”

的结论。

小亮认为他通过实验证明了自己的错误想法，请指出实验中出现的问题：没有控制蜡烛的长度相同。

【解答】解：（1）移去蜡烛B,在原位置放一光屏，从光屏一侧看，光屏上却看不到蜡烛A的像，说明

平面镜成的是虚像；

（2）在实验中，用一支相同的蜡烛放在玻璃板的另一侧，是为了确定像的位置和比较像的大小，若将另

一侧的蜡烛点燃，结果使得玻璃后面太亮，更不容易看清反射光，所以像会更不清晰；

（3）据平面镜成像特点可知，平面镜所成像的大小与物体大小有关，而小亮在实验中，将蜡烛C放在

玻璃前面10cm处，改变了蜡烛到镜面的距离，但由于没有控制蜡烛的长度不变，所以导致他得出“物

体离平面镜越近，成的像越大”的错误结论。

故答案为：（1）不能；（2）不能；（3）没有控制蜡烛的长度相同。

7.小红同学为了探究“平面镜成像特点”，所用的实验器材有：5mm厚单面镀膜的玻璃板、支架、两个相

同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图甲所示

(1)使用玻璃板代替平面镜的目的是：便于确定像的位置；在白纸上画一条直线，将玻璃板垂直立

在白纸上，使玻璃板有镀膜那一面的下边线与直线重合；

(2)在同样实验环境下，单面镀膜玻璃板比普通玻璃板成像更清楚，主要原因是：镀膜增强了对光的

反