题文

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（如图所示）．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．

题型：问答题  难度：中档

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平面镜成像特点．因为BC⊥XY．BE=CE．Rt△BDE≌Rt△CDE，所以DB=DC．学生跑过的路程为AD+DB，与AD+DC相等．C点是B的像点，B射出的光线BD经平面镜反射后，反向延长线一定过C点，所以ADC在同一直线上，根据两点之间线段最短，所以AC最短，所以AD+DB为最短路程．

据专家权威分析，试题“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..”主要考查你对  平面镜成像的特点和原因  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

平面镜成像的特点和原因

考点名称：平面镜成像的特点和原因

• 平面镜成像的特点：
  ①像和物体大小相等
  ②像和物体到镜面的距离相等
  ③像和物体的连线跟镜面垂直
  ④物体在平面镜中所成的像是虚像
  以上可以缩句为：“物像等大、连线垂直、等距虚像”。
  
  平面镜成像的原理：
     平面镜所成的像是物体发出(或反射)的光线射到镜面上发生反射，由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的，如图所示。点光源s在镜后的像s’并不是实际光线会聚形成的，而是由反射光线的反向延长线相交形成的，所以s’叫做s的虚像。如果把光屏放在s’处，是接收不到这个像的，所以虚像只能用眼睛看到，而不能成在屏上
  
  解释：
        照镜子就是这样的原理。可以说，只要利用到平面镜，就一定是反射。 平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的，所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大，距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。　根据平面镜成像的特点，像和物的大小，总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化，它在平面镜中所成的像的大小始终不变，与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉，当人走向平面镜时，视觉确实觉得像在“变大”，这是由于人眼观察到的物体的大小，不仅仅与物体的真实大小关于，而且还与“视角”密切相关。从人眼向被观察物体的两端各引一条直线，这两条直线的夹角即为“视角”，如果视角大，人就会认为物体大，视角小，人就会认为物体小。当人向平面镜走近时，像与人的距离小了，人观察物体的视角也就增大了，因此所看到的像也就感觉变大了，但实际上像与人的大小始终是相等的，这就是人眼看物体“近大远小”的原因。这正如您看到前方远处向您走来一个人一样，一开始看到是一个小黑影，慢慢变得越来越大，走到您面前时更大，其实那一个小黑影和走到您面前的人是一样大的，只是因为视觉的关系，平面镜成像的像和物关于镜面对称，因此人逐渐靠近镜面。像也一定逐渐靠近镜面，人的感觉是“近大远小”，这是一种视觉效果。
  

• 小孔成像及平面镜成像的区别
  

• 探究平面镜成像的科学方法：
       在做平面镜成像的实验中，用玻璃板代替平面镜是因为平面镜成的像是虚像，无法用光屏承接，我们用未点燃的蜡烛去代替像的原因是因为像是虚像，我们没有办法确定它在哪里，用蜡烛与像重合，也就确定了像的大小及位置，我们这样确定像凭的是视觉效果相同，这种方法叫等效替代或等效代换。
  
  有关成像规律的计算
       根据平面镜的成像特点可知：像和物关于平面镜是对称的，由于物体到镜面的距离和像到镜面的距离相等，则物体到镜面的距离变化了多少，像到镜面的距离也变化多少。若变化的时间相等，则物体移动的速度和像移动的速度相等，像相对于物体的速度是物体速度的2倍。
     例一个人站在镜子前2．5m的地方，则人和像的距离为__m，人向前1m，则人和像之间的距离缩短了__m，此人在镜子中的像的大小将__ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
  解析  根据平面镜成像的特点，人和像的距离应为2．5×2=5m。人向前1m，像也向前1m，故两者距离缩短2m。像的大小始终与人等大。
  答案 5  2 不变
  
  用对称法解决平面镜成像的作图
      对称思想作为一种科学研究思想，应用于平面镜解题时，可启发直觉思维，使许多问题不必进行全面周全的论述，借助于对称性即可直接做出判断。
     平面镜的成像特点是：像和物的大小相等；它们到平面镜的距离相等；像和物的连线与平面镜垂直。像和物关于平面镜是对称的，这种对称性广泛地应用在了平面镜作图上。如图所示，是关于平面镜成像的几个变式。不管物体如何复杂，平面镜位置如何变化，还是考查角度如何变化，但有一条始终不变，那就是像和物的“对称性”。
  
  例1：请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像A’B’。
  
  解析：根据平面镜成像特点：像与物大小相等，连线与平面镜垂直，关于平面镜对称，成的像是虚像。分别作A、B相对平面镜的对称点A’、B’，再用虚线连接 A’B’。
  答案：如图所示
  
  例2：如图所示，物体位于平面镜前方A点，眼睛位于平面镜前方C点。请作出物体发出的光线经平面镜反射后进入眼睛的光路图。
  
  解析：(1)过A点作MN的垂线AE，延长AE至 A'，使A'E=AE，A’为物A的像。
  (2)连接A'C与MN交于0点，0点为入射点(DC 是反射光线)。
  (3)连接AO，并在AO、OC上画出箭头表示光的传播方向，AO就是入射光线，OC是经平面镜反射通过眼睛的光线。
  答案：如图所示
  
  
  巧解平面镜的时钟问题
  (1)逆向读法
    根据平面镜成像规律和成像性质，镜中“钟面”与实际钟面总是相对于平面镜对称。即实际时钟(如图甲所示)的指针按顺时针方向走动时，镜中“钟面”内表示钟点的数字是按上“12”、下“6”、左“3”和右“9”排列。如图乙所示的实际时刻为7：30。