专题07 光学实验探究-2021-2022学年浙江中考科学冲击重高培优讲义

专题07 光学实验探究 【解题技巧】 光的实验探究一般分为光的反射、平面镜成像、折射与凸透镜成像。 （1）光的反射规律 ①光的反射定律：三线共面，两线分居等 ②实验操作时光屏竖直放置且共面，通过实验数据总结光的反射定律 ③光路可逆，特殊光路角度时（垂直镜面）的分析 （2）平面镜成像 注意操作步骤，以及选用器材注意点： ①选择两根完全一样的蜡烛是为了比较像与物体的大小关系。 ②移动玻璃板后面的蜡烛B都无法与蜡烛A的像完全重合，可能是由于玻璃板与桌面不垂直。 ③如何测量物与像之间的位置，用直线画出镜面所在的位置，拿掉镜子连接两个蜡烛所在的点，测量并比较. （3）光的折射 ①折射光线与入射光线、法线在同一平面内 ②折射光线和入射光线分居法线两侧 ③折射角随着入射角的增大而増大,减小而减小 ④当光从空气斜射入其他透明介质中时,折射角小于入射角;当光从其他透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角 ⑤当光垂直射向介质表面时,传播方向不改变 ⑥在折射规律中光路是可逆的 （4）凸透镜成像规律 (1)从②移动到③,u>2f,成的是倒立缩小到实像,此时到像距f<v<2f,可以看出物体的移动范围可以从2f到无穷远,而像距只能在f,2f之间来回移动,在相同时间内,物体的移动距离大于像 即u>2f,f<v<2f,此时v物>V像 并且在移动过程中像越来越小,越来越靠近焦点,所以当物体是匀速远离2f时候,像的速度会越来越慢 (2)从②移动到①,f<u<2f,v>2f,成的是倒立放大的实像,物体只能在f,2f之间来回移动,而像能从2f移动到无穷远,所以在相同时间内,像的移动距离要大于物体 即f<u<2,v>2f,此时v物<V像 并且在移动过程中像越来越大,越来越远离2f,所以当物体是匀速靠近焦点的时候,像的速度越来越快 【例题精析】 一．光直线传播的应用 1．小华同学根据课本中的“试一试”，用易拉罐做小孔成像实验。 （1）请在图中半透明纸上作出蜡烛AB的像A'B'。 （2）小华发现将蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大。他记录的数据如表： 像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 像到小孔的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 请你根据表中的数据在坐标系中画出h与s的关系图像。 （3）小华知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了光斑的直径为7.0cm，光斑到小孔的距离为7.5m，又从书上查得太阳到地球的距离为1.5×1011m，由此可以估算出太阳的直径为　1.4×109　m。 【解答】解：（1）A点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像A′，B点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像B′，连接A′B′即为AB的像；如下图所示： （2）把表格中像的高度和像到小孔的距离，在图中描点作图，如下图所示： ； （3）光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值是一个定值， 根据光线传播的可逆性可知太阳直径和太阳与小孔之间的距离的比值是一个定值，且和光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值相等，所以，太阳的直径d1.5×1011m＝1.4×109m。 故答案为：（1）如图；（2）如图；（3）1.4×109。 二．光的反射定律的应用 2．探究光反射时的规律： （1）如图1，将纸板ENF　垂直　放置在平面镜上，让一束光紧贴纸板，以与平面镜成40°的角射向镜面上的O点，可在纸板NF上看到反射光，则反射角大小为　50°　。 （2）如图2，平面镜竖直放置，激光笔向镜上的0点射出一束光，若要使图中的反射光射中地面上的目标P点，以下措施不可行的是　C　（只有一个选项符合题意，填写对应字母）。 A.平面镜不动，入射光向下平移 B.平面镜不动，入射光绕O点逆时针旋转 C.激光笔不动，平面镜向右平移 【解答】解： （1）实验时，将光屏垂直放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图1；以与平面镜成40°的角射向镜面上的O点，可在纸板NF上看到反射光，则反射角等于入射角，大小为90°﹣40°＝50°； （2）如图2，平面镜竖直放置，激光笔向镜上的0点射出一束光，若要使图中的反射光射中地面上的目标P点，以下措施不可行的是激光笔不动，平面镜向右平移，光的发射光线向右移动；平面镜不动，入射光向下平移与平面镜不动，入射光绕O点逆时针旋转效果相同，入射角变大，反射光射中地面上的目标P点，故选C。 故答案为：（1）垂直；50°；（2）C。 三．平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案 3．为了探究光的反射规律，小明将一个平面镜放在水平桌面上，再把纸板放置在平面镜上，如图1甲所示。 （1）进行实验，在纸板上记录每次光的径迹，如图1乙所示。取下纸板，接下来量出每条光线与 　法线　的夹角