2023年中考物理复习----探究光的折射规律实验专项训练

探究光的折射规律实验专项训练

【实验目的】通过探究的过程了解光的折射特点；知道光的折射规律；能够运用折射规律解释一些简单的现象；培养学生动手、观察、分析和归纳能力；体会大自然的神奇和奥妙，增强自己探索自然的兴趣。

【实验器材选取及作用】

激光笔：产生入射光线

方形水槽：用来盛水的

水：研究光从空气进入水中时的折射现象或光从水中进入到空气时的折射现象

白色带角度的塑料光屏：显示光的传播路径同时可以比较角度的大小

玻璃砖：用来研究光从空所进入玻璃和从玻璃进入到空气中时折射规律。

【实验步骤】：略

【实验结论】：

①光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内；

②折射角和入射角位于分界面和法线两侧；

③当光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大，但入射角增大的幅度大于折射角增大的幅度。④光垂直射到水中或玻璃中时，在水或玻璃中的传播方向不变。

⑤折射光路是可逆的。

【常见的命题方向】

方向1：本实验中如何显示光在空气和水中的传播路径。在空气中可以喷入一些烟雾，在水中可以滴入几滴牛奶，利用光遇到烟雾和牛奶颗粒时发生漫反射来显示光的传播路线。

方向2：折射光线与入射光线相比，明显偏暗的原因。有部分光在两种人质的分界面上发生了反射，并没有进入到另一种人质中，所以折射光线相比入射光线有点偏暗。

方向3：发何标注出折射光线、入射光线、折射角和入射角？在方形玻璃水槽内固定光屏，使水槽内的水面位于刻度盘的一半处，让一束光线沿着光屏面斜射入盘中心O处的水面上如图．(为清楚地看到刻度盘上的刻度及光线，可在水中滴几滴牛奶)结果我们看到，进入水中的光线发生了偏折

对于光从空气进入玻璃或从玻璃进入空气时，我们可以在桌面上铺一张较为粗糙的白纸（通过漫反射显示光的传播路径），然后将激光笔发出的光沿纸面斜射向玻璃砖(如果下班砖是无色的，建议激光笔采用单色光，这样可以在玻璃砖中显示出光路），然后在纸面上标出入射点，以及光线从玻璃砖中进入空气中的出射点,就可以了，如图示。这里运用的物理知识是：光在同种均匀介质中沿直线传播；运用的凢何知识是：两点确定一条直线。

方向4：为何此次实验要改变入射方向重做几次实验？改变入射方向重做几次的目的是使实验结论具有普遍性，避免偶然性。

方向5：折射光路的可逆性。

方向6：垂直入射时。当从一种介质垂直入射到另一种透明介质时，光的传播方向不变，此时折射角、入射角和反射角均为00。

方向7：关于折射角和入射角变化关系规律。当光发生折射时，折射角随入射角增大而增大，减小而减小，但两种变化的幅度是不一样的，当光从空气斜射入玻

璃或水中时，折射角变化的幅度小于入射角变化的幅度。当光从水中或玻璃中进入空气时，折射角变化的幅度大于入射角变化的幅度。

方向8：折射光线、入射光线、反射光线和法线共面的考查。

方向9：拓展与延伸。①在做光从水中进入空气中折射现象时，当我们不断增大入射角时，当增大到一定角度时，这时我们可能看不到折射光线，只有反射光线，物理学中把这种现象称之为全反射。②在入射角相同时，不同介质中的折射角不同的原因是光在不同介质中的传播速度不同。③会把光线的强弱与光能联系起来，光线越强，光能越大，光就显得越明亮，反之，光线越弱，光能越小，光就显得越暗。

方向10：实验中出现的一些现象分析：斜入射时，也会出现一些传播的直线，这可能是由于一部分光线并没有进入介质中造成的。

方向11：对两种介质对光的偏折能力的分析。

【典型试题分析】

1.在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了如下探究：

(1)A.把一个防水小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置；

B.将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与        重合；【利用平面镜成像，平静的水面相当于一个平面镜】

C.用刻度尺测量灯泡b到水面的距离即为a的像到水面的距离；【平面镜成像的特点：像与物等大，像到镜与物到镜的距离相等】

(2)测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡b,水面处对应的刻度如图所示，则灯泡b到水面的距离为__ __cm;

(3)灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等，依据是                     。

(4)测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示                    (选填“a到水面的距离”或“a的像到水面的距离");

(5)某小组实验时，每次都从灯泡a的正上方观察，测得灯泡a到水面的距离u和灯泡a的像到水面的距离v的对应关系如下表所示：

根据表中数据，请在图乙坐标系中描点作出v-u的关系图线。由图线可知，v和u的定量关系是v=0.75u;

(6)根据上面的实验结果，看起来1.2m深的水坑，其实际深度可达     m,因此看起来不太深的水也不能贸然下去，以免危险!

答案：(1)与a的像重合;(2)8.10;(3)平面镜成像的特点，像与物到镜面的距离相等；(4)a到水面的距离。这里特别要注意的是，我们看到的水中刻度尺的零刻线实际上也是刻度尺的零刻线折射后在水中形成的像。(5)略；(6)1.6

2.小王在实验室做“探究光的折射规律”实验，请帮他完成以下探究：

(1)为了更清晰地观察水中的光路，可以采用的办法是：

                     【考查的是显示光路的方法，也就是上面列出的方向1的考查】

(2)随着入射角的增大，小王发现，折射光线消失了，而反射光线变得跟入射光线一样亮(如图所示)。老师告诉小王，这种现象在物理学中叫作“全反射”,并让小王将每次实验的数据及观察到的现象记录下来，并查阅相关资料，制成了以下表格。

①光从水斜射向空气时，反射能量随入射角的增大而

      当入射角i≥______°时，反射能量达到100%,此时发生全反射；②根据光路可逆，当光从空气斜射向水时，      发生全反射(选填“能”或“不能"),原因是___________。【考查的拓展延伸中的全反射，也就是上面列出的方向9，同时还考查的折射光路的可逆性】

答案：(1)在水中添加几滴牛奶，使光在水中发生漫反射；(2)①增大；41.80②不会；因为光从空气进入水中时，折射角总是小于入射角的

3.小华偶然间整直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。

(1)他想光斜射时才发生偏折，才会出现“池底变浅”的现象，那么光在垂直入射时，光线不再偏折，还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究的过程中叫做         (选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。【考查的是科学探究的思维过程】

(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法，于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上，标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时，前后移动小卡片，使小卡片与像在同一个平面上，将小卡片此时的位置标记在白纸上，这样就找到了放置一块玻璃砖时             的位置。

②随后，他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察，发现像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离               影响成像位置(选填“会”或“不会”)。

(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况，他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面，如图丙所示，观察并记录像的位置；他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面，如图丁所示，观察并记录像的位置。记录数

①分析图的数据可知，用一块玻璃砖观察时，像与物体的距离是         cm;

②三次实验都说明了光在垂直入射时，像的位置会         观察者(选填“靠近”或“远离”)。

(4)从图的实验数据还可以得出：玻璃的厚度越厚，像与物的距离越         

(5)从以上探究可知，从竖直方向看到的池底比它的实