专题07 光学中的3个探究实验-2024年中考物理题型精练核心素养提升

光学中三个探究实验梳理 探究实验一：探究光的反射定律 【提出问题】光反射时遵循什么规律?反射光沿什么方向射出？ 【设计实验】 1. 实验器材：激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。 ①量角器：测量入射角和反射角的度数。 ②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。 2. 实验装置如图1所示：把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。 图1研究光的反射定律 图2还能看到光吗？ 【进行实验与收集证据】 1. 使一束激光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射，将沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变入射光的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。 取下纸板，用量角器测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在下表中。 次数 ∠i ∠r 1 2 3 2. 纸板ENF是用两块纸板连接起来的。将纸板NOF向前或向后折（如图2所示），在纸板上还能看到反射光吗？ 3. 将光线逆着反射光线的方向射入，观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合？ 【分析与论证】 1. 描述光反射的几个基本术语 ①入射点O：光线射到镜面上的点。 ②法线ON ：通过入射点，垂直于镜面的直线。 ③入射光线AO：入射到镜面的光线。 ④反射光线OB：从镜面返回的光线。 ⑤入射角i：入射光线与法线的夹角。 ⑥反射角r：反射光线与法线的夹角。 2. 对实验现象进行分析： ①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。 ②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，右半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。 ③多次改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。 ④光路可逆：将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合； 3. 实验结论： 光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。 在反射现象中，光路可逆。 【交流与讨论】 1. 对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。 2. 让光线紧贴纸板（光屏）射向 点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路. 3. 实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。 4. 区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号. 【真题汇编】 1．（2023·江苏扬州·中考真题）“探究光的反射规律”装置如图所示，白纸板放在水平桌面上，再将一块平面镜竖直放在纸板上，在纸板上安装一支可自由移动的激光笔，使其发出的光紧贴纸板入射。    （1）图中的入射角是 度； （2）当 时，反射光线与入射光线重合，此时入射光线向右偏转一定角度，反射光线向 偏转； （3）多次实验，在纸板上画出入射光线和对应的反射光线后，发现没有量角器，为了得出反射角等于入射角这一结论，你的操作是 。 2．（2023·甘肃金昌·中考真题）小林在“探究光的反射规律”实验中，如图甲所示，把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直的立在平面镜上，使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的路径。    （1）图甲中，用激光笔让一束光沿着EO平行纸板射向镜面上的O点，小林能从不同方向看到纸板上的光束，是因为发生了 反射，在纸板上画出光路，再次改变EO的方向，重复上述实验，取下纸板，用量角器量出光线EO与 （选填“ON”或“CD”）的夹角，即为入射角，记下数据，比较反射角和入射角的大小关系； （2）图甲中，当光沿FO的方向射向O点时，光会沿着OE的方向射出，说明在反射现象中光路是 的； （3）小林让激光笔发出的激光沿EO射到平面镜上的O点，先不折转光屏时，ON右侧光屏上能观察到反射光线，再将右侧光屏沿ON向后转动，如图乙所示，右侧光屏上观察不到反射光线。这说明光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在 平面上； （4）小林使入射光线与反射