专题8 光学实验探究问题解题策略（知识精讲）-【浙江新中考】备战2024年中考科学二轮专题突破复习讲义

专题8 光学实验探究问题解题策略 （知识精讲） 考点分析 随着教育改革的深入和科技进步的影响，实验探究题将更加注重对学生实践能力和创新思维的考查。光学实验探究题注重对光传播和成像特点的考查，考查光现象辨识(光的直线传播、光的反射、光的折射)、色散、解释生活中的光现象等，偶尔也会结合其他章节知识一起考查；命题时常结合自然界中的光现象，以纯文字或结合图片的形式考查，偶尔也结合教材图片或小实验出现。 同时考查凸透镜成像规律、凸透镜成像规律的应用(照相机、投影仪、放大镜等)以及以凸透镜成像规律的实验为背景的选择题或填空题等．命题的形式有：a.根据物距和焦距的关系判断成像特点；b.根据成像特点调节物距像距问题；c.成像规律的应用；命题时常结合实验图片(光具座) 或以纯文字的形式考查. 单独考查凸透镜成像规律及其应用较多，但也会结合光学其他知识综合考查。 学生需要熟练掌握基本的实验操作技能，能够根据实验目的选择合适的器材，设计合理的实验步骤，并能够准确地处理和分析实验数据。希望学生通过本专题对于光学实验探究能进行充分的练习掌握解答光学实验探究的方法和技巧。 知识精讲 探究类型一：小孔成像实验 ①让太阳光通过硬纸片上各种不同形状的1厘米小孔，观察阳光通过不同形状的小孔后在地面上形成的光斑形状。 ②让太阳光通过硬纸片上的5厘米正方形大孔，观察阳光通过大孔后在地面上形成的光斑形状。另取一张硬纸片，把正方形大孔遮去一部分，观察阳光通过变小的孔在地面上形成的光斑形状。移动纸片减小孔的大小，直到阳光通过孔在地面上形成圆形的光斑为止。 阳光通过大孔时，地面上形成的光斑形状与大孔的形状有关。 实验表明：小孔很小时，地面上的亮斑是太阳经小孔所形成的像。小孔成像实验说明了光在均匀物质中是沿直线传播的。 探究类型二：光的反射定律 1. 实验目的：探究光的反射规律。 2. 实验结论 （1） 在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。 （2） 反射光线、入射光线分别位于法线两侧。 （3） 反射角等于入射角。 3. 实验题眼突破 （1） 实验器材：硬纸板、激光笔、量角器、马克笔、平面镜 （2） 纸板的作用：显示光的传播路径；若纸板不平整，光路图可能不完整。 （3） 量角器的作用：便于测量反射角、入射角的大小。 （4） 纸板与平面镜的放置要求及目的： ①要求：纸板与平面镜应垂直 ②目的：使纸板上呈现完整的光路；若不垂直则在纸板上看不到反射光线 （5） 实验时从纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在纸板上发生了漫反射 （6） 光路的确定：在纸板的光线上描两点，连接并标上方向 （7） 反射角与入射角的大小关系：反射角等于入射角，反射角随入射角的增大而增大 （8） 不容易观察到光的路径的解决办法： ①充烟雾或喷水雾 ②在黑暗环境(如暗室、夜晚等) ③水中掺牛奶 ④直接用激光笔 （9） “三线共面”的判断方法：如图，将F板绕ON前后转动，观察纸板上是否有反射光线，若纸板上没有光线，说明三线共面。 （10） 证明光反射时光路可逆：将激光笔逆着反射光线射入，观察光的传播路径是否重合： （11） 多次改变入射角大小进行测量的目的：保证实验结论具有普遍性。 （12） 数据表格的设计与记 第1次 第2次 第3次 入射角 反射角 （13） 实验数据的分析及结论的总结。 【热点搜寻】光的反射定律与折射规律的探究分几步走,一是得出三线共面,方法是将反(折)射光线所在平面向前或后折,发现反(折)射光线不在该平面上了;二是通过改变入射角,发现无论怎么变,反(折)射光线和入射光线都分居法线两侧;三是通过测量入射角和反(折)射角的大小关系,得出角度之间的大小关系。考的比较多的是第一步。 探究类型三：平面镜成像规律： 1. 实验目的：探究平面镜成像特点。 2. 实验结论： （1） 像的大小和物体大小相等。 （2） 像和物体到平面镜的距离相等。 （3） 像和物体的连线与镜面垂直。 （4） 平面镜成虚像。 3. 实验题眼突破 （1） 本实验所用实验方法：观察比较法、等效代替法 （2） 实验器材：两支相同蜡烛、毛玻璃板、白纸、刻度尺 （3） 刻度尺的作用：测量物和像到玻璃板的距离 （4） 白纸的作用：在白纸上标注镜面、物、像的位置，便于实验数据的处理 （5） 选择方格纸比白纸好：可以更加准确地确定像和物的位置 （6） 玻璃板要与水平桌面垂直放置：确保物和像能完全重合 拓展：若玻璃板向点燃蜡烛的方向倾斜，则蜡烛的像总在未点燃蜡烛的上方偏高处；若玻璃板向未点燃蜡烛的方向倾斜，则蜡烛的像总在未点燃蜡烛的下方偏低处 （7） 用透明玻璃板代替平面镜的原因：玻璃透明，易于确定像的位置和比较像与物的大小 （8） 选择薄玻璃板的原因：避免厚玻璃板前后表面成像，产生重影 （9） 选用两支完全相同的蜡烛的原因：便于对比物像的大小关系 （10） 选择较暗的实验环境的目的：使实验现象更明显 （11） 验证平面镜成虚像：光屏无法承接点燃蜡烛的像 （12） 多次改变蜡烛与玻璃板的间距进行测量的目的：使实验结论具有普遍性 （13） 若测得的物体和像到玻璃板的距离不等，可能的原因：玻璃板与桌面不垂直、后支蜡烛与前支蜡烛在玻璃板中的像没有完全重合、玻璃板有厚度、测量长度时存在误差等) （14） 记录测量数据 测量次数 像距/cm 物距/cm 像的大小 像的性质 1 2 3 【热点搜寻】平面镜成像的特点:像是虚像;像和物关于镜面对称(像和物的大小相等,到镜面的距离相等,对应点的连线和镜面垂直);像和物上下相同,左右相反(镜中人的左手是人的右手,看镜子中的钟的时间要看纸张的反面);物体远离或靠近镜面时,像的大小不变。 【平面镜成像作图】 方法一：用光的反射来分析平面镜成像的原理 (1)在蜡烛上任选一点S。 (2)S点会发出很多光线，其中一部分会经过平面镜反射进入人眼。 (3)因为人眼总是感觉光沿直线传播，所以人眼逆着反射光线看过去，就感觉光线是由反射光线的反向延长线在镜后的交点S′发出的。我们把S′叫做S的虚像。 (4)物体上的每个点在镜子里都有一个虚像点,所有的像点就组成整个物体的虚像。 (5)平面镜所成的像是反射光线的反向延长线相交而成的，不是实际光线相交而成的，故为虚像。 方法二：平面镜成像作图 根据平面镜成像的规律，像与物关于平面镜对称，过A点作平面镜的垂线，与平面镜交于点，延长垂线段，在平面镜右侧作一点A'，使A'O1=AO。同理，找出B'点，使B'B垂直于平面镜且B'O2=BO2。用虚线连接A'B'并补画箭头，则A'B'就是AB在平面镜中的像，如图所示。 探究类型四：光的折射现象中的概念： 在光的折射现象中，要掌握“一点”(入射点)、“两角”(入射角、折射角)和“三线”(入射光线、法线、折射光线)分别代表的含义。如图所示，O叫作入射点，AO叫作入射光线，OC叫作折射光线，过入射点O的垂直于界面的直线NN'叫作法线，入射光线AO跟法线的夹角α叫作入射角，折射光线OC跟法线NN'的夹角r叫作折射角。 ①让一束光通过玻璃槽盖子上的狭缝斜射到水面，光进入水中时，其传播方向会发生变化吗? 光的传播方向会发生变化，折射角小于入射角。 ②在课本第72页图2-56中，改变入射角α的大小，比较每一次入射角α和折射角y的大小以及折射角γ随入射角α的变化情况，你能得出什么结论?如果让光垂直射向水面，进入水中的光又会怎样?折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小；光垂直射向水面时，进入水中的光与入射光在同一条直线上。 探究类型五：凸透镜成像规律 1. 实验目的：探究凸透镜所成像与物距的关系。 2. 实验器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座(带刻度尺)。 （1） 凸透镜成像规律口诀： ①一倍焦距分虚实，二倍焦距定大小。虚像同侧正，实像异侧倒。 ②(下面几句话成立条件：焦点以外，成实像时) a. 物近像远像变大，物远像近像变小。 b. 像的大小物距定，像儿跟着物体跑。 （2） 实验结论： ①当u>2f时，成倒立、缩小的实像。 ②当u＝2f时，成倒立、等大的实像。 ③当f<u<2f时，成倒立、放大的实像。 ④当u<f时，成虚像，物距减小，像距减小，像变小。 3. 实验题眼突破： （1） 实验器材的组装：在光具座上自左向右依次放置：蜡烛、凸透镜、光屏(白色硬纸板) （2） 使烛焰的像能成在光屏的中央的方法：实验前先调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度 （3） 焦距的测量及判断：用平行光垂直照射到凸透镜上，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小最亮的亮点，测出亮点到凸透镜光心的距离即可 （4） 蜡烛用发光二极管代替的目的：让所成的像稳定并容易对比大小 （5） 光屏上找不到像的原因： ①蜡烛在焦点以内 ②蜡烛在焦点上 （6） 光屏上成清晰像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成像的原因：光路可逆 （7） 用纸遮住凸透镜一部分，出现的现象：光屏的像只会暗些，像还是一个完整的像 （8） 凸透镜前加透镜时像的变化： ①加凸透镜：物距变大、像距变小、像变小； ②加凹透镜：物距变小、像距变大、像变大。 （9） 蜡烛变短时透镜的调整：当蜡烛燃烧变短时，透镜应向下调节或将蜡烛向上调节，使烛焰和透镜在同一高度 （10） 表格数据分析及根据表格数据描绘物距与像距的关系图像 像的性质 实验次数 物距（cm） 像距（cm） 倒立、缩小的实像 1 2 倒立、等大的实像 1 倒立、放大的实像 1 2 正立、放大的虚像 1 2 【热点搜寻】关于凸透镜成像的题目是初中光学中数量最多、难度最大的一类,在初中光学中占有重要地位,特别是这类题目中的焦距f、物距u、像距v发生变化引起所成像性质的改变。熟记凸透镜的成像规律是熟练解决这类问题的前提,有时用到光路的可逆性和像、物的对应性,要灵活处理。 题型分类 题型一：小孔成像实验 【典例1】大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理。在“制作小孔成像观察仪”活动中，小光同学将圆筒插人易拉罐中做成如图甲的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。 （1）为了更清楚地观察像，通常选择　 （选填：“较暗”或“较亮”）的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在　 　（选填：“较暗”或“较亮”）的环境中。因此，制作观察仪时，用半透明塑料薄膜制成的光屏应放在圆筒的　 　（填“A”或“B”）端。 （2）实验中，物体通过小孔所成的像是　 　（选填：“正立”或“倒立”）的　 　（选填：“实像”或“虚像”），像的形状与　 （选填：“小孔”或“物体”）相同。小孔成像的现象可以用　 　的知识来解释，请在图乙中画出物体AB通过小孔在光屏上成像的光路图。 （3）用制成的小孔成像观察仪观察物体时，保持物体和小孔间的距离不变，移动圆筒，使光屏远离小孔，则光屏上像的大小将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 题型二：光的反射定律及验证 【典例2】在“探究光反射的规律”时，小李进行了如图甲所示的实验。 （1）他先将平面镜平放在水平桌面上，再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持　 　，白色的硬纸板表面应尽可能　 　（光滑/粗糙）。 （2）小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF，然后将纸板绕ON向后折，如图乙所示，此时在NOF面上　 　（看到/看不到）反射光线，此时，反射光　 　（存在/不存在）;为了进一步确定此时反射光线的位置，小李将纸板沿PQ剪开，将纸板的上半部分向后折，如图丙所示，发现在纸板右侧的　 　（上部/下部）会看到反射光线．此实验现象说明反射光线、入射光线和法线　 　（在/不在）同一平面。 （3）在图甲中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是　 　。 题型三：平面镜成像特点探究 【典例3】如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。 （1） 如图甲，在竖立的玻璃板前放一支　 　（选填“点燃”或“不点燃”）的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，小红拿另一支大小相同的蜡烛 N 在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛 M 的像完全重合，这说明平面镜成像时，像与物的大小相等，这里采用了　 　法； （2） （2）实验时，小红同学应在　 　（选填“M”或“N”）侧观察蜡烛 M 经玻璃板所成的像。移去后面的蜡烛 N。在其所在位置上放一光屏，则光屏上　 　 接收到蜡烛烛焰的像（选填“能”或“不能”）； （3）在该实验中，所用玻璃板是特制的，其中一面镀了膜。为了保证实验效果，实验时应选玻璃板　 　的边缘（选填“镀膜面”或“不镀膜面”）与白纸上的横线重合，此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的　 　； （4）若图乙中猫的头部位置保持不变，把镜子沿 MN 截成两半，其中的一半平行向后移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子 。 A．都不能成像 B．各成半个像，合起来成一个完整的像 C．都成完整的像，且两个像在同一位置 D．都成完整的像，且两个像在不同位置 （5）在本实验中选择玻璃板不选平面镜目的是　 　，选择两支相同的蜡烛目的是　 　。 题型四：光的折射定律及验证 【典例4】在探究“光的折射的特点”实验中 （1）如图甲，小科将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将　 　(选填“向左移动”“向右移动”或“不动”)，这说明光从空气斜射入水中时，传播方向　 　(选填“会”或“不会”)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些　 　。 （2）如图乙，小科继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否　 　。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出，此时折射角为　 　度。 题型五：凸透镜成像规律探究 【典例5】实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像。回答下列问题： （1）实验前要调节　 　的高低，使它们的中心大致处于同一高度。 （2）从图中读出物距为　 　cm， 并推算出焦距为　 　(选填字母) 。 A．f<15cm B.15cm<f<20cm C．f>30cm （3）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子　 　。 （4）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，遮住凸透镜的上半部，烛焰是否仍然成完整的像？　 。 典型例题精练 例1、如图所示，是“探究平面镜成像特点”的实验装置。在实验中点燃蜡烛A，用蜡烛B（与A完全相同）替代蜡烛A在玻璃板后的像。 ①该实验用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到B蜡烛，因此选用透明玻璃板的目的是 　 　。 ②下列表格中的数据是一位同学测量的四组像和物体到玻璃板的距离。实验中刻度尺的使用以及读数均正确，但是分析数据时发现第二组的数据有较大的偏差，你认为造成这个偏差的原因可能是 　 　。 A.选用的玻璃板太厚 B.选用的玻璃板太薄 C.在判断蜡烛B与蜡烛A的像是否完全重合时出现了较大偏差 实验序号 1 2 3 4 物到玻璃板的距离/cm 15.31 23.02 25.60 28.50 像到玻璃板的距离/cm 15.30 23.15 25.61 28.50 ③在判断平面镜中成的是实像还是虚像时，移走蜡烛B，在像所在位置放一光屏后，人眼应 　 　观察光屏（选填“透过玻璃板”或“直接”）。 例2、我们利用如图甲所示的装置进行探究“平面镜成像特点“的实验。 （1）选用玻璃板代替平面镜的目的是便于 　 　。 （2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像 　 　。透过玻璃看到的蜡烛B，实际上是光的 　 　形成的虚像。移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接观察光屏，在光屏上 　 　（填“能”或“不能”）看见蜡烛的像； （3）如果实验中采用厚玻璃板，实验中会观测到蜡烛A通过玻璃板在不同位置成了两个像，其中靠近玻璃板的一个像是玻璃 　 　（选填“前”或“后”）侧表面反射所成的像；若测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为 　 　cm； （4）如图乙所示，玻璃板原来沿直线BC竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度θ（θ＜90°）后，蜡烛A成的像移动到点A1处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则θ＝　 　。 例3、小强同学探究凸透镜成像的规律如图装置，凸透镜的焦距是10cm。 （1）点燃蜡烛后，应调节烛焰、光屏，使它们的中心在凸透镜的 　 　上， （2）将实验器材按图中甲位置放置后，光屏上成清晰的像，应用此规律工作的是 　 　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。实验一段时间后，光屏上的像“跑”到图乙所示的位置，若要像重新回到光屏中央，应将凸透镜向 　 　移（选填“上”或“下”）； （3）如图甲保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为30cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是 　 　。 A.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像 B.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 C.向右移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 D.无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像 （4）小金同学进一步探究：如图丙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度从图示位置同时匀速向左运动，经过 　 　s，光屏上成清晰的像。 （5）图丁是2021年12月9日“天宫课堂”中，航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验，如图丁是通过水球成 　 　（选填“实”或“虚”）像的瞬间。随后，王亚平向水球里注射一个气泡，神奇的一幕发生了，水球里竟然形成了一正一反的两个人像，如图戊，注入气泡后，中间部分相当于两个 　 　组成的（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”）。 例4、小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将蜡烛和凸透镜固定在光具座上，通过调节光屏使烛焰在光屏上成清晰的像。 （1）如图甲所示成像原理在生活中的应用是 　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （2）若蜡烛和光屏的位置不变，小明只移动凸透镜，当凸透镜移到 　 　cm刻度线时，在光屏上又一次成清晰的像。 （3）在上一步实验获得清晰的像后，小明只用LED光源替换蜡烛并保持位置不变，且从图中LED光源与透镜之间向左看到LED光源的形状如乙图的左图所示，在光屏上看到的像是乙图中的 　 　（填序号）。 （4）最后保持凸透镜和光屏的位置不变，小明换用焦距为7cm的凸透镜继续实验，要使光屏上还能成清晰的像，可将F光源向 　 　（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 （5）生活中，他认为装有水的纯水桶相当于凸透镜，小明又找来一个圆柱形玻璃杯，在玻璃杯后白纸上面水平方向的箭头如图丙所示，慢慢向玻璃杯中注水至水面高过箭头位置，透过玻璃杯看纸上的“箭头”，不可能是选项中的 　 　。 例5、（1）如甲图，小明将一块凸透镜正对太阳光，在透镜下面放上白纸（白纸与透镜平行），改变透镜到白纸的距离s并测出s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出乙图所示的图象，可判断该透镜的焦距f为 　 　cm。 （2）调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 　 　上，这样调整的目的是 　 　；在调整器材高度时，应 　 　（填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。 （3）如丙所示，当把一块焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在 　 　（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的实像。 （4）在第（3）问中，当光屏上成清晰像的时候，保持透镜和光屏位置不变，若将蜡烛向左移动适当的距离，为了使光屏上仍能成清晰的像，则应在透镜前加上适当度数的 　 　（选填“近视眼镜”、“老花眼镜”）。 （5）小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，则像距v与t的大致变化关系为丁图中的 　 　。 例6、探究光的反射规律： 【设计实验与制定计划】 （1）实验器材：平面镜、激光笔、硬纸板、铅笔、量角器。 （2）实验步骤：①如图甲，把硬纸板与平面镜垂直放置，让激光笔贴着硬纸板射出一束光到镜面上，用铅笔记录下光路，并用量角器测出角度。 ②如图乙，把硬纸板BD向后翻折，看能否看到反射光线 【进行实验与收集证据】得到如表数据，观察到如下现象：把硬纸板BD向后翻折后，看不到反射光线 次序 入射角 反射角 1 60° 60° 2 45° 45° 3 30° 30° 【得出结论】根据实验数据和现象得到两个结论： （1）　 　。 （2）光反射时，反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。 【评估】得到结论后，实验小组明白了实验步骤中“把硬纸板与平面镜垂直放置”是为了确保硬纸板在反射光线、入射光线所在的平面内从而显示出完整的光路。在图甲中，若将硬纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光线 　 　（选填字母符号）。 A.仍在硬纸板上呈现 B.被硬纸板挡住 C.在硬纸板前方 例7、如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。图中A、B是两只外形相同的蜡烛。 （1）如图甲，点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，这说明像与物的大小相等，这种确定像与物大小关系的方法是 　 　（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“科学推理法”）。 （2）若图乙中猫的头部位置保持不变，把镜子沿MN截成两半，其中的一半平行向后移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子 　 　。 A.都不能成像 B.各成半个像，合起来成一个完整的像 C.都成完整的像，且两个像在同一位置 D.都成完整的像，且两个像在不同位置 （3）小明看到自己的手表与同桌的相同，于是突发奇想将两块手表替代A、B蜡烛，正立于玻璃板两侧，如图丙所示，此时A手表指针指在9点整，那么B手表的指针应调至 　 　点才能与A手表指针的像完全重合。 （4）如图丁是由本实验得出结论在实际生活中的一个应用。检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像。则视力表在镜中的像与被测者间的距离为 　 　m。 例8、在“探究光的反射定律”的实验中 （1）硬纸板的作用是：　 　和探究反射光线、入射光线与法线在同一平面内。 （2）若将一束光贴着纸板F沿BO方向射到O点，光将沿图中的OA方向射出，因为在光的反射现象中光路是　 　的。 （3）小成还想探究平面镜成像特点。他在竖立的玻璃板前5cm处放一支点燃的蜡烛A，烛焰高8cm，小成发现在玻璃板的后面出现蜡烛的像，他再取一段未点燃的同样的蜡烛B放在像处，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合；如图所示。 ①B蜡烛的烛焰高　 　cm； ②为了使像看起来更清晰小成最好在　 　的环境中进行（选填“较亮”或“较暗”）； ③小成在B蜡烛的烛焰上放一根火柴，火柴　 　（选填“可能”或“不可能”）被点燃； ④小成以5cm/s的速度匀速将A蜡烛远离玻璃板2s时，B蜡烛应与A相距　 　cm才可能与A的像完全重合。 例9、一束激光从某种玻璃中射向空气（如图一所示），保持入射点不动，改变入射角（每次增加0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光线消失（如图二所示），只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射。 （1）上述玻璃的临界角是　 　。 （2）当光从空气射向玻璃，　 　（填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 （3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入（如图三所示），请在图中完成这束入射光的光路图。 例10、课外实践活动中，小明和同学选择了”探究小汽车挡风玻璃为什么要倾斜安装”这一主题，并选用带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺，两支完全相同的蜡烛A和B，进行了如下实验： （1）在白纸上画一条直线作为玻璃板的位置，在竖立的玻璃板前面点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直至它与蜡烛A的像完全重合，蜡烛B所在的位置就是　 　的位置。 （2）用刻度尺连接蜡烛A和蜡烛B所在位置的对应点，发现连线与镜面　 　。 （3）随后，将玻璃板与水平面成45°角放置(如图乙)，则此时蜡烛的像为图乙中的　 　(选填”a”“b”或”c”)。如果把蜡烛看成司机，则司机所成的像　 　(选填”会”或”不会”)遮挡司机的视线而影响司机驾驶。 例11、在探究平面镜成像特点的实验中，小明选取一块平板玻璃、两根完全相同的蜡烛 A 和B、刻度尺、白纸、火柴、记号笔等器材进行实验。他先点燃蜡烛A放在玻璃板前方。请回答： （1）他再取一段未点燃的同样的蜡烛B放在像处，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合，这说明　 　； （2）找到它在玻璃板后面的像后，用直线把蜡烛A和它的像的位置连接起来，用刻度尺测量它们到平面镜的距离相等，于是通过本次实验得出实验结论之一：像距与物距相等。有些同学这个过程认为不合理，理由是　 ； （3）实验中将玻璃板的上端向蜡烛A的方向倾斜，像的位置将会　 　（填“升高”或“降低”）； （4）在找准像的位置后，小明在白纸上标记出 a、b、c 三点，如图乙。他应分别测出　 　（填“a 、b”、“b、c”或“a、c”）两点到平板玻璃的距离进行比较； 例12、图甲、乙是”探究凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）如图甲所示，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=　 　cm。 （2）如图乙所示，光屏上呈现清晰的像(像未画出)，若保持蜡烛和光屏位置不变，向　 　(选填”左”或”右”)移动透镜可使光屏上再次呈现清晰的像，此时的像是　 　(选填”放大”或”缩小”)的实像。 （3）在凸透镜的中间贴上一片不透明的三角形纸片继续探究，光屏上____。 A．不能成像 B．能成烛焰不完整的像 C．能成纸片的像 D．能成烛焰完整但较暗的像 例13、科学兴趣小组在做“凸透镜成像规律”实验时，组内三人分别设计了实验方案。 小明的方案：分别把点燃的蜡烛放在u=f和u=2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点。 小红的方案：在小明的基础上，再把蜡烛放在u>2f和f<u<2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况。 小方的方案：把点燃的蜡烛从较远的位置逐渐靠近凸透镜，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录对应的成像情况，尤其是在f和2f处所成像的情况。 （1）以上三种方案中，最合理的是　 　(选填“小明”“小红”或“小方”)的方案。 （2）为了模拟远视眼的矫正，小明将两只凸透镜装在了光具座上(如图甲)，其中2号凸透镜相当于图乙中人眼球结构中的　 　。 例14、如图所示，小柯用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。 （1）该同学移动蜡烛、水透镜、光屏至如图所示，恰能在光屏上看到清晰的像，利用此成像特点可制成 　 　(选填”照相机”、”放大镜”或”投影仪”)；若仅将蜡烛和光屏互换位置，则光屏上　 　(选填“能”或”不能”)成清晰的像。 （2）此时水透镜的焦距可能是______。 A．5.8cm B．14.3cm C．25.5cm （3）小科想要模拟近视眼看东西模糊的情景，应该把图中的光屏远离水透镜或者对水透镜　 　(选填”注水”或”抽水”)。 例15、（1）小金在实验室里做光的反射规律实验：他把一张白纸平铺在木板上，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直线ON，作为研究光的反射规律的参考直线。用激光笔沿着白纸的表面，让光斜射到平面镜上，观察反射光，然后用笔描出入射光和反射光的径迹，如图甲所示。小金让光沿AO方向照射在平面镜的O点，他在ON的另一侧观察到了反射光OB．接着他让白纸沿ON折叠90°，这时他只观察到了入射光，而反射光在纸上看不到了，这样做的目的是为了　 　。 （2）小金对平面镜成像的特点进行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如图乙所示进行实验。 ①实验中他发现无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛，都不能与放在玻璃板前的蜡烛的像完全重合，其原因是　 　。 ②上述问题解决后，小金顺利完成了实验。这个实验中，细心的小金透过玻璃板观察蜡烛的像时，看到像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是　 　。 课后专题练 练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。 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。 （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右图所示，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： 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0 23.0 45.0 67.0 90.0 113.0 134.0 根据表中数据，请在图乙坐标中描点作出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！ 练2、小明同学利用图示装置来研究凸透镜成像。 （1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在　 　，目的是　 　。 （2）实验时，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，你解决的方法是将光屏 　 　移动（填“向上”或“向下”） （3）如图1所示，当凸透镜位于光具座A处时，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性质是　 　；利用这一规律可制成　 （选填“照相机”或“幻灯机”）；蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的　 　方； （4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是　 　（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像； （5）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0＝45cm，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L＝15cm，如图2所示，则该透镜焦距f　 　15cm（选填“＞”“＜”或“＝”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S＝　 　cm （6）最后小明用不透光的纸板遮挡住凸透镜的上半边，然后前后移动光屏，他　 　（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像。 练3、生活中使用的相机大多安装有可调节焦距的变焦镜头。小华在使用照相机拍摄景物时，发现当镜头的焦距改变时像的大小也会随之改变。于是，他猜想：“凸透镜成实像时，像的高度h与凸透镜的焦距f有关”。实验桌上有如下器材：高度不同的发光体A、B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏。请你利用上述器材设计实验，验证小华的猜想。要求：（1）写出实验步骤；（2）画出实验数据记录表。 练4、在做“探究凸透镜成像规律”的实验中： （1）小莉将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜12cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜的焦距约是　 　cm。 （2）小莉同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像如图1所示，若要使烛焰在光屏中心成像，只调节光屏，应将光屏向　 　（选填“上”、“下”、“左”、“右”）移动。 （3）若将烛焰移至距凸透镜15cm处，移动光屏，使烛焰在屏上清晰的像，　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜）就是应用这一原理制成的。 （4）小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像。将近视眼镜镜片取下，发现光屏上的像变模糊了。 ①为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向 　 　（左/右）移动。 ②图2下列四个选项中，能正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是　B　。 A．乙甲 B．丙甲 C．乙丁 D．丙丁 实验次序 物距u/cm 物高H/cm v﹣f/cm 像高h/cm 1 30 8 5 4 2 20 8 10 8 3 15 8 20 16 4 13 8 30 24 （5）小刚用另一凸透镜探究“凸透镜成像规律实验”时，所用实验装置如图3所示，物体的高度H，像高h，凸透镜的焦距为f，物距为u，像距为v，像到焦点的距离为v﹣f，经过实验，测得数据如表，又对像到焦点距离（即v﹣f）与有关的量进行了分析，根据上表格可知，小刚所用凸透镜的焦距f＝　 cm．请你在图4中描绘出h与（v﹣f）的图象，并写出像的高度h/cm与像到焦点距离（v﹣f）/cm的关系式： 。 练5、用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。 （1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、 　的实像。生活中的　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的。 （2）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到　 　cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是　 。（选填“不完整的像”、“完整的像”、“完整的像但较暗”） （3）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向　 　（选填“左”或“右”）移动“烛焰尖部”又会变清晰。 练6、物理兴趣小组想知道某只透镜的焦距f为多少，做实验甲，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图线乙。 （1）可判断该透镜的焦距f为　 　； （2）将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上（如图丙），器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　 上。做成像实验，记录每次成实像的物距u，像距v．物像间距L（u+v），绘出图线丁（以f为长度单位），由图可知，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥ （用f表示）。 （3）在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率n，结合丙、丁两图，可知当物距u＝1.5f时，n＝　 　。 练7、一束平行光经过凸透镜后，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑如图甲所示，小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，并用蜡烛作光源，实验装置如图乙所示。 （1）该凸透镜焦距为 　cm。 （2）当蜡烛、凸透镜的位置如图乙所示时，光屏上看到一个清晰的像，该像是一个倒立、 　 　的实像，该成像性质在生活中的一个应用是 　。 （3）若想使光屏上的烛焰的像变得再大一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应将蜡烛向　 　（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，再调整光屏的位置。 （4）在图乙中，小明借来物理老师的眼镜，并将其靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像由清晰变模糊，向右移动光屏又发现清晰的像，说明老师的眼镜的镜片是　 　透镜，老师的视力缺陷为　 　（选填“近视”或“远视”）。 （5）将点燃的蜡烛移到如图丙所示的位置，人眼观察到放大的像，现将光屏放在虚线的位置，人眼观察到烛焰的像 　。 A．能成在光屏上 B．大小不变 C．会消失 D．亮度变暗 （6）小军同学在实验中发现，在光具座上无论怎样移动光屏，都无法在光屏上找到烛焰清晰的像，其原因不可能是　 　。 A．蜡烛在透镜焦点附近（u＞f），光具座不够长 B．物距小于凸透镜的一倍焦距 C．蜡烛在凸透镜的两倍焦距处 D．蜡烛在凸透镜的焦点上 练8、小科学完光学知识后回家进行了实验，先根据课本介绍将铅笔放入水中观察到了预期的现象(图甲)，后又发现将铅笔竖直放入盛有水的圆柱形的杯子当中，观察到水中的铅笔变粗并错位。将铅笔由水杯中间向两边移动，发现水中的铅笔错位更加明显，快到水杯边上时，水中的铅笔竟然“消失”了。 于是小科在老师的指导下，查阅了一些资料，并且将实验现象画成简图。 资料一：若界面为弧形，可以将折射点及反射点的切面视为该点的折射面(图乙)。 资料二：光从水中射向空气中折射角与入射角的变化规律如下表。 入射角 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 折射角 0° 13.4° 27.1° 41.7° 58.7° 无折射 无折射 （1）请在图丙中画出入射光线ao大致的折射光线。 （2）当铅笔放入盛有水的圆柱形杯子当中，水杯相当于凸透镜，当铅笔的位置小于一倍焦距时，成正立放大的　 　。(填“虚”或“实”像，因此筷子变粗。 （3）分析表中数据，反射的光线通过折射面射入人眼，折射角大于入射角，进一步分析可得到折射角之间的差值，随着入射角的增大而　 　， 因此铅笔错位更加厉害. （4）图表中还可发现入射角大于一定角度时(如大于50°时)，铅笔会“消失”视野中，发生这个现象的原因是因为此时的光线　 　的缘故。 练9、小金在探究“平面镜成像特点“时，完成如图甲乙所示操作，回答问题： （1）等效替代法是指在研究中因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替 代的方法，本实验中用到等效替代方法的具体体现在　 　。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是　 　。 （3）该实验对玻璃板的操作非常重要，下列操作中对实验结论的得出无影响的是 。 A．玻璃板未与白纸板垂直（如图1） B．玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2） C．玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3） 练10、小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指。他感到很惊奇：玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因。下面是小明的探究过程： 根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关。为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图甲所示。 （1）光从水中射向空气时，折射角______（填“大于”“小于”或“等于”）入射角，当入射角增大时，折射角______（填“增大”“减小”或“不变”）。那么，当入射角增大到某一值时，小明的推测：______； （2）小明为了验证自己的推测，进行了如图乙所示的实验。实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到______，证实了自己的推测； （3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：______。 练11、如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______的作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 练12、（1）如图甲将硬纸板垂直放在平面镜上，使一束光贴着纸板A入射到O点，实验时若入射光线偏离法线，则反射角将_______（选填“变大”、 “变小”或“不变”）；当纸板A上显示出光路时，将另一半纸板B绕 ON向后折时，反射光线不在纸板B上，此时反射光实际上是________（选填“存在”或“不存在”）的； （2）如图乙，一束光从A点射向水面上的O点，照射到容器底部的B点，如果要让折射光线射到C点，在保持入射点不变时，应________（选填“增大”或“减小”）入射角或者在保持入射光线位置不变时，应___________（选填“加水”或“排水”）。 练13、小明在学了光的折射后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实验：用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一个激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中进入玻璃，再次进入空气中，其光路如图所示。小明上网查出一些介质的其他参数如下表。 物质 密度/(kg/m3) 光速/(m/s) 空气 1.29 3.0×108 水 1.0×103 2.25×108 玻璃 2.5×103 2.0×108 植物油 0.8×103 （1）分析光路图（a）可得出结论：______； （2）分析光路图（a）和表中数据可得出折射角变化的规律：______； （3）你认为光在植物油中传播的速度比在水中的传播速度______（填“大”或“小”）； （4）现代医学治疗中常用超声波击碎人体内的结石，当超声波斜射入人体时，能发生类似光一样的折射。如图（b）所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的______侧。（选填“左”或“右”） 练14、正午时，小华在地面上铺一张白纸，将刻有边长为1cm的等边三角形小孔的纸板正对着太阳，保持纸板与白纸的距离为30cm，观察白纸上的光斑： （1）接着小华用另一张卡片覆盖在三角形孔上移动，大约遮住孔的一半时，观察光斑变化情况，与没有遮挡时相比较白纸上光斑大小将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度___________（选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （2）没有遮挡时，渐渐增大纸板与白纸的距离到2m左右时，此时光斑形状是___________形，然后再用卡片遮挡，减小通光孔的大小，白纸上光斑大小将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度___________（选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （3）晴天太阳透过树叶缝隙在地面上形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是______________。 练15、某物理小制作小组的同学利用空的薯片筒等器材自制了可以探究小孔成像特点的物理实验装置，他们在三个相同的空筒的底部中央分别打上小圆孔和小方孔，再用三片半透明的塑料膜蒙在空筒的口上作光屏。调整烛焰和灯丝的位置使光屏上可以观察到烛焰和灯丝通过小孔所成的像，如图所示。 （1）分析比较甲、乙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与小孔的形状_______。（选填“有关”或“无关”） （2）分析比较甲、丙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与_______。 （3）小组同学们还发现蜡烛和小孔的位置固定后，改变光屏与小孔的距离s，像的高度h随着改变。于是他们改变s并记录对应的h值在表格中： 序号 s/厘米 h/厘米 1 2.0 1.0 2 4.0 2.0 3 6.0 3.0 4 8.0 4.0 5 10.0 5.0 从表格中可以看出h与s的关系为：当同一物体到小孔的距离不变时，像的高度h与像到小孔的距离s_______。 练16、为探究光的反射规律，小金进行如图所示的实验。 （1）当入射角为40°时，反射角为　 　。 （2）小金将纸板F绕垂直于镜面ON向后转动，在纸板F上还能看到反射光吗？ 请分析原因：　 　。 （3）若使入射光线与平面镜的夹角为30°，那么反射光线与入射光线的夹角为：　 　。 练17、如图是小峰在“探究凸透镜成像的规律”的实验装置。根据学过的知识回答以下问题： （1）小峰将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，并调节到如图甲所示的位置时，光屏上出现了倒立、　 　（填“放大”“缩小”或“等大”）的烛焰的像。 （2）若图中的点划线为凸透镜的主光轴，A点为烛焰上的一点，请在的图甲上通过作图确定A点在光屏上的像A'的位置和凸透镜的一个焦点F。 （3）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，是否仍然成像？　 　。 （4）小峰回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带（如图乙所示），受此启发，他选取实验中的凸透镜，利用测凸透镜焦距的原理图（如丙图所示），分别用红光和紫光来进行测凸透镜焦距的实验，得出实验结论：对同一凸透镜，光的　 　焦距大些 （选填“红”或“紫”），你的依据是　 　。 练18、如图为一声速测量仪器的使用说明书和实验装置图，阅读并回答问题。 （1）若把铜铃放在甲、乙的中点，则液晶显示屏的示数为 　ms。 （2）一同学将铜铃放到甲的左边，并与甲、乙均在一条直线上，则铜铃离甲越远，液晶显示屏的数值　 　（填“变大”、“变小”或“不变”） 练19、如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想： 猜想1：与液体深度有关 猜想2：与液体种类有关 猜想3：与入射光的颜色有关 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 ．加水过程中，杯底光斑将向　 　（填“左”或“右”）移动． （2）你认为猜想1　 　（选填“正确”或“不正确”），理由是：　 　． （3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”　 　（选填“大”或“小”）． （4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则　 　光的“偏折比”大． （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为　 　． 练20、某兴趣小组的甲、乙、丙三位同学合作估测常温下声音在空气中的传播速度。 （1）他们选择了鼓（含鼓槌）做实验，除这器材外，至少还需要的实验器材是 　 　和　 　。 （2）如图1所示，甲负责敲鼓、乙负责计时、丙负责听声。实验步骤如下，请你将实验操作的步骤B补充完整。 A、量出甲、乙两人之间的直线距离s，并记录； B、甲同学用力敲一下鼓，乙同学在　 　时立即开始记时； C、负责听声的丙同学听到鼓声时就立即喊“停”，听到丙同学“停”的指令，乙同学立即按停秒表； D、将测得的时间t记录下来； E、计算出声音的速度v声，则v声（速度）＝ （文字表达也可以）。 （3）实验过后，三位同学反思自己的实验过程，认识到用这样的方法所测量的声音传播时间可能不是很准确度，原因是：　 。 （4）挫折使人进步，甲、乙两同学通过网上交流，认识到手机软件在实验中可以发挥神奇的功效，于是他们下载了一款名为Phyphox的物理实验手机软件继续进行实验。该软件能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔，当手机接收到第一次响声时能自动开始计时，当再次接收到响声时能自动停止计时，而且它对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。下面是他们俩第二次实验的过程（如图2）： A、找一空旷的广场，分别站于间距为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。 B、甲先在自己的手机边击掌一次，乙听到甲的击掌声后，也在自己手机边击掌一次。 C、查看甲、乙两手机记录下的时间值，分别为t甲、t乙。问： ①本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲　 　t乙（＞/＝/＜）。 ②测得空气中声音的传播速度v声＝ 。（用t甲、t乙、s表示） 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题8 光学实验探究问题解题策略 （知识精讲） 考点分析 随着教育改革的深入和科技进步的影响，实验探究题将更加注重对学生实践能力和创新思维的考查。光学实验探究题注重对光传播和成像特点的考查，考查光现象辨识(光的直线传播、光的反射、光的折射)、色散、解释生活中的光现象等，偶尔也会结合其他章节知识一起考查；命题时常结合自然界中的光现象，以纯文字或结合图片的形式考查，偶尔也结合教材图片或小实验出现。 同时考查凸透镜成像规律、凸透镜成像规律的应用(照相机、投影仪、放大镜等)以及以凸透镜成像规律的实验为背景的选择题或填空题等．命题的形式有：a.根据物距和焦距的关系判断成像特点；b.根据成像特点调节物距像距问题；c.成像规律的应用；命题时常结合实验图片(光具座) 或以纯文字的形式考查. 单独考查凸透镜成像规律及其应用较多，但也会结合光学其他知识综合考查。 学生需要熟练掌握基本的实验操作技能，能够根据实验目的选择合适的器材，设计合理的实验步骤，并能够准确地处理和分析实验数据。希望学生通过本专题对于光学实验探究能进行充分的练习掌握解答光学实验探究的方法和技巧。 知识精讲 探究类型一：小孔成像实验 ①让太阳光通过硬纸片上各种不同形状的1厘米小孔，观察阳光通过不同形状的小孔后在地面上形成的光斑形状。 ②让太阳光通过硬纸片上的5厘米正方形大孔，观察阳光通过大孔后在地面上形成的光斑形状。另取一张硬纸片，把正方形大孔遮去一部分，观察阳光通过变小的孔在地面上形成的光斑形状。移动纸片减小孔的大小，直到阳光通过孔在地面上形成圆形的光斑为止。 阳光通过大孔时，地面上形成的光斑形状与大孔的形状有关。 实验表明：小孔很小时，地面上的亮斑是太阳经小孔所形成的像。小孔成像实验说明了光在均匀物质中是沿直线传播的。 探究类型二：光的反射定律 1. 实验目的：探究光的反射规律。 2. 实验结论 （1） 在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。 （2） 反射光线、入射光线分别位于法线两侧。 （3） 反射角等于入射角。 3. 实验题眼突破 （1） 实验器材：硬纸板、激光笔、量角器、马克笔、平面镜 （2） 纸板的作用：显示光的传播路径；若纸板不平整，光路图可能不完整。 （3） 量角器的作用：便于测量反射角、入射角的大小。 （4） 纸板与平面镜的放置要求及目的： ①要求：纸板与平面镜应垂直 ②目的：使纸板上呈现完整的光路；若不垂直则在纸板上看不到反射光线 （5） 实验时从纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在纸板上发生了漫反射 （6） 光路的确定：在纸板的光线上描两点，连接并标上方向 （7） 反射角与入射角的大小关系：反射角等于入射角，反射角随入射角的增大而增大 （8） 不容易观察到光的路径的解决办法： ①充烟雾或喷水雾 ②在黑暗环境(如暗室、夜晚等) ③水中掺牛奶 ④直接用激光笔 （9） “三线共面”的判断方法：如图，将F板绕ON前后转动，观察纸板上是否有反射光线，若纸板上没有光线，说明三线共面。 （10） 证明光反射时光路可逆：将激光笔逆着反射光线射入，观察光的传播路径是否重合： （11） 多次改变入射角大小进行测量的目的：保证实验结论具有普遍性。 （12） 数据表格的设计与记 第1次 第2次 第3次 入射角 反射角 （13） 实验数据的分析及结论的总结。 【热点搜寻】光的反射定律与折射规律的探究分几步走,一是得出三线共面,方法是将反(折)射光线所在平面向前或后折,发现反(折)射光线不在该平面上了;二是通过改变入射角,发现无论怎么变,反(折)射光线和入射光线都分居法线两侧;三是通过测量入射角和反(折)射角的大小关系,得出角度之间的大小关系。考的比较多的是第一步。 探究类型三：平面镜成像规律： 1. 实验目的：探究平面镜成像特点。 2. 实验结论： （1） 像的大小和物体大小相等。 （2） 像和物体到平面镜的距离相等。 （3） 像和物体的连线与镜面垂直。 （4） 平面镜成虚像。 3. 实验题眼突破 （1） 本实验所用实验方法：观察比较法、等效代替法 （2） 实验器材：两支相同蜡烛、毛玻璃板、白纸、刻度尺 （3） 刻度尺的作用：测量物和像到玻璃板的距离 （4） 白纸的作用：在白纸上标注镜面、物、像的位置，便于实验数据的处理 （5） 选择方格纸比白纸好：可以更加准确地确定像和物的位置 （6） 玻璃板要与水平桌面垂直放置：确保物和像能完全重合 拓展：若玻璃板向点燃蜡烛的方向倾斜，则蜡烛的像总在未点燃蜡烛的上方偏高处；若玻璃板向未点燃蜡烛的方向倾斜，则蜡烛的像总在未点燃蜡烛的下方偏低处 （7） 用透明玻璃板代替平面镜的原因：玻璃透明，易于确定像的位置和比较像与物的大小 （8） 选择薄玻璃板的原因：避免厚玻璃板前后表面成像，产生重影 （9） 选用两支完全相同的蜡烛的原因：便于对比物像的大小关系 （10） 选择较暗的实验环境的目的：使实验现象更明显 （11） 验证平面镜成虚像：光屏无法承接点燃蜡烛的像 （12） 多次改变蜡烛与玻璃板的间距进行测量的目的：使实验结论具有普遍性 （13） 若测得的物体和像到玻璃板的距离不等，可能的原因：玻璃板与桌面不垂直、后支蜡烛与前支蜡烛在玻璃板中的像没有完全重合、玻璃板有厚度、测量长度时存在误差等) （14） 记录测量数据 测量次数 像距/cm 物距/cm 像的大小 像的性质 1 2 3 【热点搜寻】平面镜成像的特点:像是虚像;像和物关于镜面对称(像和物的大小相等,到镜面的距离相等,对应点的连线和镜面垂直);像和物上下相同,左右相反(镜中人的左手是人的右手,看镜子中的钟的时间要看纸张的反面);物体远离或靠近镜面时,像的大小不变。 【平面镜成像作图】 方法一：用光的反射来分析平面镜成像的原理 (1)在蜡烛上任选一点S。 (2)S点会发出很多光线，其中一部分会经过平面镜反射进入人眼。 (3)因为人眼总是感觉光沿直线传播，所以人眼逆着反射光线看过去，就感觉光线是由反射光线的反向延长线在镜后的交点S′发出的。我们把S′叫做S的虚像。 (4)物体上的每个点在镜子里都有一个虚像点,所有的像点就组成整个物体的虚像。 (5)平面镜所成的像是反射光线的反向延长线相交而成的，不是实际光线相交而成的，故为虚像。 方法二：平面镜成像作图 根据平面镜成像的规律，像与物关于平面镜对称，过A点作平面镜的垂线，与平面镜交于点，延长垂线段，在平面镜右侧作一点A'，使A'O1=AO。同理，找出B'点，使B'B垂直于平面镜且B'O2=BO2。用虚线连接A'B'并补画箭头，则A'B'就是AB在平面镜中的像，如图所示。 探究类型四：光的折射现象中的概念： 在光的折射现象中，要掌握“一点”(入射点)、“两角”(入射角、折射角)和“三线”(入射光线、法线、折射光线)分别代表的含义。如图所示，O叫作入射点，AO叫作入射光线，OC叫作折射光线，过入射点O的垂直于界面的直线NN'叫作法线，入射光线AO跟法线的夹角α叫作入射角，折射光线OC跟法线NN'的夹角r叫作折射角。 ①让一束光通过玻璃槽盖子上的狭缝斜射到水面，光进入水中时，其传播方向会发生变化吗? 光的传播方向会发生变化，折射角小于入射角。 ②在课本第72页图2-56中，改变入射角α的大小，比较每一次入射角α和折射角y的大小以及折射角γ随入射角α的变化情况，你能得出什么结论?如果让光垂直射向水面，进入水中的光又会怎样?折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小；光垂直射向水面时，进入水中的光与入射光在同一条直线上。 探究类型五：凸透镜成像规律 1. 实验目的：探究凸透镜所成像与物距的关系。 2. 实验器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座(带刻度尺)。 （1） 凸透镜成像规律口诀： ①一倍焦距分虚实，二倍焦距定大小。虚像同侧正，实像异侧倒。 ②(下面几句话成立条件：焦点以外，成实像时) a. 物近像远像变大，物远像近像变小。 b. 像的大小物距定，像儿跟着物体跑。 （2） 实验结论： ①当u>2f时，成倒立、缩小的实像。 ②当u＝2f时，成倒立、等大的实像。 ③当f<u<2f时，成倒立、放大的实像。 ④当u<f时，成虚像，物距减小，像距减小，像变小。 3. 实验题眼突破： （1） 实验器材的组装：在光具座上自左向右依次放置：蜡烛、凸透镜、光屏(白色硬纸板) （2） 使烛焰的像能成在光屏的中央的方法：实验前先调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度 （3） 焦距的测量及判断：用平行光垂直照射到凸透镜上，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小最亮的亮点，测出亮点到凸透镜光心的距离即可 （4） 蜡烛用发光二极管代替的目的：让所成的像稳定并容易对比大小 （5） 光屏上找不到像的原因： ①蜡烛在焦点以内 ②蜡烛在焦点上 （6） 光屏上成清晰像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成像的原因：光路可逆 （7） 用纸遮住凸透镜一部分，出现的现象：光屏的像只会暗些，像还是一个完整的像 （8） 凸透镜前加透镜时像的变化： ①加凸透镜：物距变大、像距变小、像变小； ②加凹透镜：物距变小、像距变大、像变大。 （9） 蜡烛变短时透镜的调整：当蜡烛燃烧变短时，透镜应向下调节或将蜡烛向上调节，使烛焰和透镜在同一高度 （10） 表格数据分析及根据表格数据描绘物距与像距的关系图像 像的性质 实验次数 物距（cm） 像距（cm） 倒立、缩小的实像 1 2 倒立、等大的实像 1 倒立、放大的实像 1 2 正立、放大的虚像 1 2 【热点搜寻】关于凸透镜成像的题目是初中光学中数量最多、难度最大的一类,在初中光学中占有重要地位,特别是这类题目中的焦距f、物距u、像距v发生变化引起所成像性质的改变。熟记凸透镜的成像规律是熟练解决这类问题的前提,有时用到光路的可逆性和像、物的对应性,要灵活处理。 题型分类 题型一：小孔成像实验 【典例1】大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理。在“制作小孔成像观察仪”活动中，小光同学将圆筒插人易拉罐中做成如图甲的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。 （1）为了更清楚地观察像，通常选择　 （选填：“较暗”或“较亮”）的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在　 　（选填：“较暗”或“较亮”）的环境中。因此，制作观察仪时，用半透明塑料薄膜制成的光屏应放在圆筒的　 　（填“A”或“B”）端。 （2）实验中，物体通过小孔所成的像是　 　（选填：“正立”或“倒立”）的　 　（选填：“实像”或“虚像”），像的形状与　 （选填：“小孔”或“物体”）相同。小孔成像的现象可以用　 　的知识来解释，请在图乙中画出物体AB通过小孔在光屏上成像的光路图。 （3）用制成的小孔成像观察仪观察物体时，保持物体和小孔间的距离不变，移动圆筒，使光屏远离小孔，则光屏上像的大小将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】（1）较亮；较暗；A；（2）倒立；实像；物体；光沿直线传播；（3）变大。 【解答】解：（1）为了更清楚地观察像，通常选择较亮的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在较暗的环境中，使像更清晰；为了成的像更清晰，便于观察，半透明的薄纸应该放在圆筒的前端即A端； （2）小孔成像是实际光线的会聚，所以是倒立的实像，像的形状与孔的形状无关，与物体的形状有关；小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用； 发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。A点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，B点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像。如图： （3）当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大。 题型二：光的反射定律及验证 【典例2】在“探究光反射的规律”时，小李进行了如图甲所示的实验。 （1）他先将平面镜平放在水平桌面上，再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持　 　，白色的硬纸板表面应尽可能　 　（光滑/粗糙）。 （2）小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF，然后将纸板绕ON向后折，如图乙所示，此时在NOF面上　 　（看到/看不到）反射光线，此时，反射光　 　（存在/不存在）;为了进一步确定此时反射光线的位置，小李将纸板沿PQ剪开，将纸板的上半部分向后折，如图丙所示，发现在纸板右侧的　 　（上部/下部）会看到反射光线．此实验现象说明反射光线、入射光线和法线　 　（在/不在）同一平面。 （3）在图甲中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是　 　。 【答案】（1）垂直；粗糙；（2）看不到；存在；下部；在；（3）可逆 【解答】（1）他先将平面镜平放在水平桌面上，再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持垂直，白色的硬纸板表面应尽可能粗糙。 （2）小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF，然后将纸板绕ON向后折，如图乙所示，此时在NOF面上看不到反射光线，此时，反射光存在;为了进一步确定此时反射光线的位置，小李将纸板沿PQ剪开，将纸板的上半部分向后折，如图丙所示，发现在纸板右侧的下部会看到反射光线．此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面。 （3）在图甲中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是可逆的。 题型三：平面镜成像特点探究 【典例3】如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。 （1） 如图甲，在竖立的玻璃板前放一支　 　（选填“点燃”或“不点燃”）的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，小红拿另一支大小相同的蜡烛 N 在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛 M 的像完全重合，这说明平面镜成像时，像与物的大小相等，这里采用了　 　法； （2） （2）实验时，小红同学应在　 　（选填“M”或“N”）侧观察蜡烛 M 经玻璃板所成的像。移去后面的蜡烛 N。在其所在位置上放一光屏，则光屏上　 　 接收到蜡烛烛焰的像（选填“能”或“不能”）； （3）在该实验中，所用玻璃板是特制的，其中一面镀了膜。为了保证实验效果，实验时应选玻璃板　 　的边缘（选填“镀膜面”或“不镀膜面”）与白纸上的横线重合，此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的　 　； （4）若图乙中猫的头部位置保持不变，把镜子沿 MN 截成两半，其中的一半平行向后移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子 。 A．都不能成像 B．各成半个像，合起来成一个完整的像 C．都成完整的像，且两个像在同一位置 D．都成完整的像，且两个像在不同位置 （5）在本实验中选择玻璃板不选平面镜目的是　 　，选择两支相同的蜡烛目的是　 　。 【答案】（1）点燃；等效替代法；（2）M；不能；（3）镀膜面；反射；（4）D；（5）便于观察到所成的像的位置；比较像与物的大小 【解答】（1）如图甲，在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，小红拿另一支大小相同的蜡烛 N 在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛 M 的像完全重合，这说明平面镜成像时，像与物的大小相等，这里采用了等效替代法法； （2）实验时，由于蜡烛在M一侧，因此反射光线也在M一侧，小红同学应在M侧观察蜡烛 M 经玻璃板所成的像。移去后面的蜡烛 N，在其所在位置上放一光屏，由于平面镜成的是虚像，因此光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像； （3）在该实验中，所用玻璃板是特制的，其中一面镀了膜。为了保证实验效果，实验时应选玻璃板镀膜面的边缘与白纸上的横线重合，此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的反射； （4）平面镜成像的大小只与物体的大小有关，与平面镜的大小无关，即无论平面镜大小，物体都能在里面成完整的像。当一半向后移动后，猫到两个镜面的距离不同，因此像的位置不同，故选D。 （5）在本实验中选择玻璃板不选平面镜目的是便于观察到所成的像的位置，选择两支相同的蜡烛目的是比较像与物的大小。 题型四：光的折射定律及验证 【典例4】在探究“光的折射的特点”实验中 （1）如图甲，小科将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将　 　(选填“向左移动”“向右移动”或“不动”)，这说明光从空气斜射入水中时，传播方向　 　(选填“会”或“不会”)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些　 　。 （2）如图乙，小科继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否　 　。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出，此时折射角为　 　度。 【答案】（1）向左移动；会；烟雾；（2）在同一平面内；减小；0 【解答】（1）当水槽内加水后，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，即折射光线向左偏折，因此水底光斑的位置将向左移动，这说明光从空气斜射入水中时，传播方向会发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些烟雾。 （2）如图乙，小科继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之减小当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出，由于折射光线与法线重合，则此时折射角为0度。 题型五：凸透镜成像规律探究 【典例5】实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像。回答下列问题： （1）实验前要调节　 　的高低，使它们的中心大致处于同一高度。 （2）从图中读出物距为　 　cm， 并推算出焦距为　 　(选填字母) 。 A．f<15cm B.15cm<f<20cm C．f>30cm （3）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子　 　。 （4）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，遮住凸透镜的上半部，烛焰是否仍然成完整的像？　 。 【答案】（1）烛焰、凸透镜和光屏（2）40；B（3）照相机（4）是 【解答】（1）实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏的高低，使它们的中心大致处于同一高度，这样可以保证像成在光屏的中央； （2）根据图片可知，此时物距u=50cm-10cm=40cm，像距v=80cm-50cm=30cm。由于像距小于物距，此时成倒立缩小的实像，即u>2f，f<v<2f，解得：15cm<f<20cm，故选B。 （3）当凸透镜成倒立缩小的实像时，应用为照相机； （4）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，遮住凸透镜的上半部，这时照射到凸透镜上的光线会减少，即所成像的亮度会减小，但是不会影响成像的性质，即蜡烛火焰的像仍然是完整的。 典型例题精练 例1、如图所示，是“探究平面镜成像特点”的实验装置。在实验中点燃蜡烛A，用蜡烛B（与A完全相同）替代蜡烛A在玻璃板后的像。 ①该实验用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到B蜡烛，因此选用透明玻璃板的目的是 　便于确定像的位置　。 ②下列表格中的数据是一位同学测量的四组像和物体到玻璃板的距离。实验中刻度尺的使用以及读数均正确，但是分析数据时发现第二组的数据有较大的偏差，你认为造成这个偏差的原因可能是 　C　。 A.选用的玻璃板太厚 B.选用的玻璃板太薄 C.在判断蜡烛B与蜡烛A的像是否完全重合时出现了较大偏差 实验序号 1 2 3 4 物到玻璃板的距离/cm 15.31 23.02 25.60 28.50 像到玻璃板的距离/cm 15.30 23.15 25.61 28.50 ③在判断平面镜中成的是实像还是虚像时，移走蜡烛B，在像所在位置放一光屏后，人眼应 　直接　观察光屏（选填“透过玻璃板”或“直接”）。 【答案】①便于确定像的位置；②C；③直接。 【解答】解：①透明的玻璃板有透光性，该实验用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到B蜡烛，因此选用透明玻璃板的目的是便于确定像的位置。 ②表格中实验时的各组数据都是用同一块玻璃板做实验得到的，第二次实验的数据偏差较大，所以不是因为玻璃板太厚或太薄，而是第二次实验时判断蜡烛B与蜡烛A的像是否完全重合时出现了较大偏差，故选C。 ③虚像是由实际光线的反向延长线形成的，实像可呈现在光屏上，虚像则不能呈现在光屏上。在判断平面镜中成的是实像还是虚像时，在其像所在位置放一光屏，所以在观察像时，人眼的应该是直接观察光屏。 例2、我们利用如图甲所示的装置进行探究“平面镜成像特点“的实验。 （1）选用玻璃板代替平面镜的目的是便于 　确定像的位置　。 （2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像 　完全重合　。透过玻璃看到的蜡烛B，实际上是光的 　折射　形成的虚像。移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接观察光屏，在光屏上 　不能　（填“能”或“不能”）看见蜡烛的像； （3）如果实验中采用厚玻璃板，实验中会观测到蜡烛A通过玻璃板在不同位置成了两个像，其中靠近玻璃板的一个像是玻璃 　前　（选填“前”或“后”）侧表面反射所成的像；若测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为 　0.4　cm； （4）如图乙所示，玻璃板原来沿直线BC竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度θ（θ＜90°）后，蜡烛A成的像移动到点A1处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则θ＝　45°　。 【答案】（1）确定像的位置；（2）完全重合；折射；不能；（3）前；0.4；（4）45°。 【解答】解：（1）实验中用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置； （2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像完全重合； 透过玻璃看到的蜡烛B，实际上是光的折射成的虚像； 移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接观察光屏，在光屏上不能看见蜡烛的像； （3）实验中，看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像，其中距离观察者较远的像较暗； 反射是光线到达玻璃板后有一部分被玻璃的前面反射到你的眼睛，所以看到一个清晰的像，一部分光折射到了玻璃板后还有一部分光透过玻璃板，玻璃的后面反射的光比玻璃前面的光少，所以较远的像较暗； 根据物像到反射面的距离相等，平面镜的前后两面所成的像之间的距离为平面镜厚度的2倍，即平面镜的厚度是0.4cm； （4）平面镜成像与成像物体对应点连线与平面镜垂直，连接A、A1，做出连线的垂直平分线，即移动后平面镜位置，如下图，可知玻璃板沿顺时针方向转过45°。 例3、小强同学探究凸透镜成像的规律如图装置，凸透镜的焦距是10cm。 （1）点燃蜡烛后，应调节烛焰、光屏，使它们的中心在凸透镜的 　同一高度　上， （2）将实验器材按图中甲位置放置后，光屏上成清晰的像，应用此规律工作的是 　投影仪　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。实验一段时间后，光屏上的像“跑”到图乙所示的位置，若要像重新回到光屏中央，应将凸透镜向 　下　移（选填“上”或“下”）； （3）如图甲保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为30cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是 　D　。 A.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像 B.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 C.向右移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 D.无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像 （4）小金同学进一步探究：如图丙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度从图示位置同时匀速向左运动，经过 　5　s，光屏上成清晰的像。 （5）图丁是2021年12月9日“天宫课堂”中，航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验，如图丁是通过水球成 　实　（选填“实”或“虚”）像的瞬间。随后，王亚平向水球里注射一个气泡，神奇的一幕发生了，水球里竟然形成了一正一反的两个人像，如图戊，注入气泡后，中间部分相当于两个 　凹透镜　组成的（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”）。 【答案】（1）同一高度；（2）投影仪；下；（3）D；（4）5；（5）实；凹透镜。 【解答】解：（1）如图，烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，要调节凸透镜和光屏的中心，使之与烛焰的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中央位置； （2）由图可知，此时物距为15cm，位于一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，应用为投影仪；实验一段时间后，原来成在光屏中央的像“跑”到光屏的上方，根据穿过光心的光线方向不变，若要像重新回到光屏中央，可将凸透镜向下移动； （3）由甲图可知，在甲图中物距为40.0cm﹣25.0cm＝15.0cm，像距为70.0cm﹣40.0cm＝30.0cm，换用焦距为30cm的凸透镜后，光屏恰好位于新凸透镜的右侧焦点上，所以无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像，故选：D。 （4）由丙图可知，物距u＝15cm，像距v＝15cm， 保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度，同时匀速向左运动， 则t秒时，物距u′＝15cm+（2cm/s﹣1cm/s）t＝15cm+1cm/s×t， 像距v′＝15cm+1cm/s×t， 则可知在移动过程中，要能在不动的光屏上成像，物距必须等于像距， 由凸透镜成像规律可知此时成倒立等大的实像， 所以此时u′＝v′＝2f＝20cm，即15cm+t×1cm/s＝20cm，解得t＝5s； （4）水球具有中间厚、边缘薄的特点，则水球相当于一个凸透镜，所以可以看到王亚平的倒立、缩小的实像； 向水球里注射一个气泡，由图可知，中间部分相当于两个凹透镜，凹透镜成正立、缩小的虚像，所以水球里形成了一正一反的两个人像。 例4、小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将蜡烛和凸透镜固定在光具座上，通过调节光屏使烛焰在光屏上成清晰的像。 （1）如图甲所示成像原理在生活中的应用是 　投影仪　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （2）若蜡烛和光屏的位置不变，小明只移动凸透镜，当凸透镜移到 　65.0　cm刻度线时，在光屏上又一次成清晰的像。 （3）在上一步实验获得清晰的像后，小明只用LED光源替换蜡烛并保持位置不变，且从图中LED光源与透镜之间向左看到LED光源的形状如乙图的左图所示，在光屏上看到的像是乙图中的 　①　（填序号）。 （4）最后保持凸透镜和光屏的位置不变，小明换用焦距为7cm的凸透镜继续实验，要使光屏上还能成清晰的像，可将F光源向 　远离　（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 （5）生活中，他认为装有水的纯水桶相当于凸透镜，小明又找来一个圆柱形玻璃杯，在玻璃杯后白纸上面水平方向的箭头如图丙所示，慢慢向玻璃杯中注水至水面高过箭头位置，透过玻璃杯看纸上的“箭头”，不可能是选项中的 　C　。 【答案】（1）投影仪；（2）65.0；（3）①；（4）远离；（5）C。 【解答】解：（1）由图甲可知，此时的物距小于像距，成倒立放大的实像，所示成像原理在生活中的应用是投影仪。 （2）由图可知，此时的物距为15.0cm，像距为30.0cm，根据折射时光路是可逆的，若蜡烛和光屏的位置不变，当凸透镜移到65.0cm刻度线时，此时物距为30.0cm，像距为15.0cm，凸透镜成倒立缩小的实像。 （3）在上一步实验获得清晰的像后，只用LED光源替换蜡烛并保持位置不变，且从图中LED光源与透镜之间向左看到LED光源的形状如乙图的左图所示，此时v＞2f，成倒立缩小实像，因此在光屏上看到的像是乙图中的①。 （4）因为凸透镜f＜u＜2f时成倒立放大实像，此时v＞2f，根据甲图数据可得等式： f＜15.0cm＜2f； 30.0cm＞2f； 联解得：7.5cm＜f＜15.0cm； 保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为7cm的凸透镜继续实验，因为所换凸透镜比原来凸透镜焦距小，所以会成像在光屏后面，要使光屏上还能成清晰的像，应减小像距，增大物距，可将F光源向远离凸透镜的方向移动。 （5）A、图中的像相对于物体是正立放大的，当物距小于焦距时可以成正立放大的虚像，故A有可能； B、图中的像相对于物体是倒立放大的，当物距大于焦距小于二倍焦距时，可以成倒立放大的实像，故B有可能； C、图中的像是倒立变粗的像，由于玻璃杯上下的形状是相同的，故像在上下方向的大小是不变的，故C不可能； D、图中的像相对于物体是倒立缩小的，当物距大于二倍焦距时，可以成倒立缩小的实像，故D有可能。 故选：C。 例5、（1）如甲图，小明将一块凸透镜正对太阳光，在透镜下面放上白纸（白纸与透镜平行），改变透镜到白纸的距离s并测出s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出乙图所示的图象，可判断该透镜的焦距f为 　12　cm。 （2）调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 　主光轴　上，这样调整的目的是 　使像能成在光屏的中心　；在调整器材高度时，应 　点燃　（填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。 （3）如丙所示，当把一块焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在 　Ⅱ　（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的实像。 （4）在第（3）问中，当光屏上成清晰像的时候，保持透镜和光屏位置不变，若将蜡烛向左移动适当的距离，为了使光屏上仍能成清晰的像，则应在透镜前加上适当度数的 　近视眼镜　（选填“近视眼镜”、“老花眼镜”）。 （5）小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，则像距v与t的大致变化关系为丁图中的 　B　。 【答案】（1）12；（2）主光轴；使像能成在光屏的中心；点燃；（3）Ⅱ；（4）近视眼镜；（5）B。 【解答】解：（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距S＝12cm时，白纸被烤焦的时间t＝4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距f＝12cm； （2）在实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，并在同一直线上，这条直线是凸透镜的主光轴，这样调整的目的是使像能成在光屏的中心；在调整器材高度时，应点燃蜡烛； （3）凸透镜焦距是15cm，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，物距为50cm﹣15cm＝35cm，大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像，像在1倍和2倍焦距之间，即Ⅱ区域； （4）保持透镜和光屏位置不变，若将蜡烛向左移动适当的距离，物距增大了，则根据凸透镜成像特点，像距要变小，但是使光屏上仍能成清晰的像，那就要让光线发散一些，能起到发散作用的是凹透镜，近视镜是凹透镜； （5）当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，物距变大，像距则变小，且越来越靠近焦点，故像距v与t的大致变化关系为图中的B。 例6、探究光的反射规律： 【设计实验与制定计划】 （1）实验器材：平面镜、激光笔、硬纸板、铅笔、量角器。 （2）实验步骤：①如图甲，把硬纸板与平面镜垂直放置，让激光笔贴着硬纸板射出一束光到镜面上，用铅笔记录下光路，并用量角器测出角度。 ②如图乙，把硬纸板BD向后翻折，看能否看到反射光线 【进行实验与收集证据】得到如表数据，观察到如下现象：把硬纸板BD向后翻折后，看不到反射光线 次序 入射角 反射角 1 60° 60° 2 45° 45° 3 30° 30° 【得出结论】根据实验数据和现象得到两个结论： （1）　反射角等于入射角　。 （2）光反射时，反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。【评估】得到结论后，实验小组明白了实验步骤中“把硬纸板与平面镜垂直放置”是为了确保硬纸板在反射光线、入射光线所在的平面内从而显示出完整的光路。在图甲中，若将硬纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光线 　C　（选填字母符号）。 A.仍在硬纸板上呈现 B.被硬纸板挡住 C.在硬纸板前方 【答案】（1）反射角等于入射角；（2）C。 【解答】解：（1）根据表中反射角和入射角的数据可得出的结论为：反射角等于入射角； （2）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，而法线始终垂直于平面镜，则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜，所以可知反射光束在纸板前方，故应选C。 例7、如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。图中A、B是两只外形相同的蜡烛。 （1）如图甲，点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，这说明像与物的大小相等，这种确定像与物大小关系的方法是 　等效替代法　（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“科学推理法”）。 （2）若图乙中猫的头部位置保持不变，把镜子沿MN截成两半，其中的一半平行向后移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子 　D　。 A.都不能成像 B.各成半个像，合起来成一个完整的像 C.都成完整的像，且两个像在同一位置 D.都成完整的像，且两个像在不同位置 （3）小明看到自己的手表与同桌的相同，于是突发奇想将两块手表替代A、B蜡烛，正立于玻璃板两侧，如图丙所示，此时A手表指针指在9点整，那么B手表的指针应调至 　3　点才能与A手表指针的像完全重合。 （4）如图丁是由本实验得出结论在实际生活中的一个应用。检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像。则视力表在镜中的像与被测者间的距离为 　4.6　m。 【答案】（1）等效替代法；（2）D；（3）3；（4）4.6。 【解答】解：（1）点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像重合为止，这说明像与物的大小相等，用B蜡烛代替A蜡烛去和A蜡烛的像进行比较，这是方法是等效替代法； （2）平面镜所成的像，像和物体形状、大小相同，与平面镜的大小无关，半个平面镜仍能成完整像；平面镜左右两部分都能成完整的像，像与小猫关于镜面对称，因为其中的一半平行向后移一段距离，所以两个像的位置是不同的，故D正确； （3）由于平面镜成的像与物关于镜面对称，故表面上的刻度是左右相反的，因此当此时A手表指针指在9点整，那么B手表的指针应调至3点才能与A手表指针的像完全重合； （4）如图，视力表到平面镜的距离是2.5m，根据物像到平面镜的距离相等，所以视力表像到平面镜的距离也是2.5m，所以人到视力表像的距离为2.5m+（2.5m﹣0.4m）＝4.6m。 例8、在“探究光的反射定律”的实验中 （1）硬纸板的作用是：　显示光的传播路径　和探究反射光线、入射光线与法线在同一平面内。 （2）若将一束光贴着纸板F沿BO方向射到O点，光将沿图中的OA方向射出，因为在光的反射现象中光路是　可逆　的。 （3）小成还想探究平面镜成像特点。他在竖立的玻璃板前5cm处放一支点燃的蜡烛A，烛焰高8cm，小成发现在玻璃板的后面出现蜡烛的像，他再取一段未点燃的同样的蜡烛B放在像处，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合；如图所示。 ①B蜡烛的烛焰高　8　cm； ②为了使像看起来更清晰小成最好在　较暗　的环境中进行（选填“较亮”或“较暗”）； ③小成在B蜡烛的烛焰上放一根火柴，火柴　不可能　（选填“可能”或“不可能”）被点燃； ④小成以5cm/s的速度匀速将A蜡烛远离玻璃板2s时，B蜡烛应与A相距　30　cm才可能与A的像完全重合。 【答案】（1）显示光的传播路径；（2）可逆；（3）①8；②较暗；③不可能；④30。 【解答】解：（1）实验时从硬纸板前不同的方向都能看到入射光线，是由于硬纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故； 从图中可以很清晰观察到光的传播路径，即硬纸板可以显示光的传播路径，探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内； （2）让光线逆着BO的方向射向镜面O点，会发现反射想沿着OA方向射出，这表明：在光的反射现象中，光路具有可逆性； （3）①因为蜡烛A的烛焰高8cm，根据像与物的大小相等可知，B蜡烛的烛焰高也为8cm； ②为了使像看起来更清晰，最好在较暗的环境中进行实验，这样可以增加光线的对比，使观察效果更明显； ③平面镜成虚像。蜡烛B实际上是没有点燃的，只是蜡烛B的位置和蜡烛A的像重合，感觉蜡烛B好像点燃了，实际上蜡烛B没有点燃，所以B的烛焰上放一根火柴，火柴不能被点燃； ④由v，可得A蜡烛移动的距离s＝vt＝5cm/s×2s＝10cm，此时A蜡烛距平面镜的距离s′＝10cm+5cm＝15cm，B蜡烛与A相距15cm×2＝30cm。 例9、一束激光从某种玻璃中射向空气（如图一所示），保持入射点不动，改变入射角（每次增加0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光线消失（如图二所示），只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射。 （1）上述玻璃的临界角是　41.8°　。 （2）当光从空气射向玻璃，　不会　（填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 （3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入（如图三所示），请在图中完成这束入射光的光路图。 【答案】（1）41.8；（2）不会；（3）见下图。 【解答】解：（1）由题意可以知道，当入射角为41.8°时，折射光线消失了，所以玻璃的临界角为41.8°， （2）光只有从水或玻璃射向空气时，才会发生全反射，所以光从空气射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失； （3）光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，其入射角为45°大于临界角，故其发生全反射，其大致路径如下图： 例10、课外实践活动中，小明和同学选择了”探究小汽车挡风玻璃为什么要倾斜安装”这一主题，并选用带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺，两支完全相同的蜡烛A和B，进行了如下实验： （1）在白纸上画一条直线作为玻璃板的位置，在竖立的玻璃板前面点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直至它与蜡烛A的像完全重合，蜡烛B所在的位置就是　 　的位置。 （2）用刻度尺连接蜡烛A和蜡烛B所在位置的对应点，发现连线与镜面　 　。 （3）随后，将玻璃板与水平面成45°角放置(如图乙)，则此时蜡烛的像为图乙中的　 　(选填”a”“b”或”c”)。如果把蜡烛看成司机，则司机所成的像　 　(选填”会”或”不会”)遮挡司机的视线而影响司机驾驶。 【答案】（1）蜡烛A的像（2）垂直（3）a；不会 【解答】（1）未点燃的蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法； （2）像与物到平面镜的距离相等，连线与镜面垂直，则蜡烛关于平面镜对称； （3）在题图乙中作烛焰上一点关于玻璃板的对称点，即为烛焰上一点的像点，发现此像点在a位置，则蜡烛的像为题图乙中的a。玻璃是倾斜的，司机通过玻璃所成的虚像会在斜上方，不会遮挡司机的视线。 例11、在探究平面镜成像特点的实验中，小明选取一块平板玻璃、两根完全相同的蜡烛 A 和B、刻度尺、白纸、火柴、记号笔等器材进行实验。他先点燃蜡烛A放在玻璃板前方。请回答： （1）他再取一段未点燃的同样的蜡烛B放在像处，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合，这说明　 　； （2）找到它在玻璃板后面的像后，用直线把蜡烛A和它的像的位置连接起来，用刻度尺测量它们到平面镜的距离相等，于是通过本次实验得出实验结论之一：像距与物距相等。有些同学这个过程认为不合理，理由是　 ； （3）实验中将玻璃板的上端向蜡烛A的方向倾斜，像的位置将会　 　（填“升高”或“降低”）； （4）在找准像的位置后，小明在白纸上标记出 a、b、c 三点，如图乙。他应分别测出　 　（填“a 、b”、“b、c”或“a、c”）两点到平板玻璃的距离进行比较； 【答案】（1）平面镜所成的像与物等大（2）只进行一次实验，具有实验偶然性（未移动A至不同位置进行多次实验，实验结果具有偶然性）（3）升高（4）a、c 【解答】（3）蜡烛在平面镜中所成的像与蜡烛关于平面镜对称，如下图所示： 实验中将玻璃板的上端向蜡烛A的方向倾斜，像的位置将会升高。 （4）根据图乙可知，c点在蜡烛像的外侧，则对应的发光点应该在蜡烛的外侧，即a和c对应，那么他应该分别测出a、c两点到平板玻璃的距离进行比较。 例12、图甲、乙是”探究凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）如图甲所示，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=　 　cm。 （2）如图乙所示，光屏上呈现清晰的像(像未画出)，若保持蜡烛和光屏位置不变，向　 　(选填”左”或”右”)移动透镜可使光屏上再次呈现清晰的像，此时的像是　 　(选填”放大”或”缩小”)的实像。 （3）在凸透镜的中间贴上一片不透明的三角形纸片继续探究，光屏上____。 A．不能成像 B．能成烛焰不完整的像 C．能成纸片的像 D．能成烛焰完整但较暗的像 【答案】（1）10.0（2）左；放大（3）D 【解答】(1)平行光正对凸透镜照射，在透镜另一侧得到一个最小、最亮的光斑，光斑到光心的距离即为焦距，所以焦距为10.0cm。 (2)题图乙中物距大于像距，说明物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。保持蜡烛和光屏的位置不变，向左移动凸透镜，使移动后的物距等于原来的像距，移动后的像距等于原来的物距，由光路的可逆性可知，此时光屏上仍呈现清晰的像，由于物距小于像距，成倒立、放大的实像。 (3)在凸透镜的中间贴上一片不透明的三角形纸片，光屏上的像仍是完整的，但由于透过去的光减少，像变暗。 例13、科学兴趣小组在做“凸透镜成像规律”实验时，组内三人分别设计了实验方案。 小明的方案：分别把点燃的蜡烛放在u=f和u=2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点。 小红的方案：在小明的基础上，再把蜡烛放在u>2f和f<u<2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况。 小方的方案：把点燃的蜡烛从较远的位置逐渐靠近凸透镜，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录对应的成像情况，尤其是在f和2f处所成像的情况。 （1）以上三种方案中，最合理的是　 　(选填“小明”“小红”或“小方”)的方案。 （2）为了模拟远视眼的矫正，小明将两只凸透镜装在了光具座上(如图甲)，其中2号凸透镜相当于图乙中人眼球结构中的　 　。 【答案】（1）小方（2）晶状体 【解答】（1）小明和小红的方案都是将蜡烛分别放在两个位置，只能得到两组数据，数据太少，且采集的不够全面。而小芳的方案中，让蜡烛从较远的位置逐渐靠近凸透镜时，会不断采集成像情况，从而收集多组数据，这样会更加科学。 （2）根据甲图可知，蜡烛相当于物体，透镜1相当于眼镜，透镜2相当于眼球中的晶状体，光屏相当于眼球中的视网膜。 例14、如图所示，小柯用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。 （1）该同学移动蜡烛、水透镜、光屏至如图所示，恰能在光屏上看到清晰的像，利用此成像特点可制成　 　(选填”照相机”、”放大镜”或”投影仪”)；若仅将蜡烛和光屏互换位置，则光屏上　 　(选填“能”或”不能”)成清晰的像。 （2）此时水透镜的焦距可能是______。 A．5.8cm B．14.3cm C．25.5cm （3）小科想要模拟近视眼看东西模糊的情景，应该把图中的光屏远离水透镜或者对水透镜　 　(选填”注水”或”抽水”)。 【答案】（1）照相机；能；（2）B；（3）注水 【解答】（1）据图可知，物距大于像距，成倒立缩小的实像，所以应用是照相机；由于光路可逆，因此仅将蜡烛和光屏互换位置，仍能在光屏上成清晰的像。 （2）物距u=70cm-20cm=50cm，像距v=90cm-70cm=20cm。倒立缩小的像，u＞2f，即50cm＞2f，得f＜25cm；f＜v＜2f，即f＜20cm＜2f，得10cm＜f＜20cm。B符合题意，故答案为：B。 （3）近视眼成像在视网膜前面，模拟近视眼需使像成在光屏前面，可以通过减小焦距使光线更会聚的方式达到目的，所以注水。 例15、（1）小金在实验室里做光的反射规律实验：他把一张白纸平铺在木板上，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直线ON，作为研究光的反射规律的参考直线。用激光笔沿着白纸的表面，让光斜射到平面镜上，观察反射光，然后用笔描出入射光和反射光的径迹，如图甲所示。小金让光沿AO方向照射在平面镜的O点，他在ON的另一侧观察到了反射光OB．接着他让白纸沿ON折叠90°，这时他只观察到了入射光，而反射光在纸上看不到了，这样做的目的是为了　探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上　。 （2）小金对平面镜成像的特点进行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如图乙所示进行实验。 ①实验中他发现无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛，都不能与放在玻璃板前的蜡烛的像完全重合，其原因是　玻璃板与纸面不垂直　。 ②上述问题解决后，小金顺利完成了实验。这个实验中，细心的小金透过玻璃板观察蜡烛的像时，看到像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是　玻璃板太厚　。 【答案】（1）探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上；（2）①玻璃板与纸面不垂直；②玻璃板太厚。 【解答】解：（1）将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究反射光线、法线、入射光线是否在同一平面内。 （2）①像与物是关于镜子对称的，实验时玻璃板要竖直放置，如果不竖直，成的像就偏高或偏低，后面的蜡烛是摆在桌面上的，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。 ②由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃太厚，两面都能反射光，能成两个像，所以通过玻璃板该同学看到了同一个蜡烛的两个像。 课后专题练 练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。 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。 （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右图所示，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： 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0 23.0 45.0 67.0 90.0 113.0 134.0 根据表中数据，请在图乙坐标中描点作出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）a的像；（2）8.12；（3）像与物到镜面距离相等；（4）a到水面的距离；（5）如上所示；（6）1.6。 【解答】解：（1）为确定防水小灯泡a放在水中某处成像的位置，根据等效替代法，通过观察灯泡b所成像的位置，与a的像重合； （2）根据图甲可知，灯泡b到水面的距离为8.12cm； （3）因为平面镜成正立、等大的虚像，并且像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等，所以灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等； （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，考虑到光的折射，则刻度尺的零刻度线在灯泡a的位置，故刻度尺在水面处的示数表示灯泡a的深度，即a到水面的距离； （5）根据表中数据在图乙中描点，并用直线连接起来，如下图所示： （6）根据v＝0.75u．当v＝1.2m时，u＝1.6m，因此看起来不太深的水也不能贸然下去，以免危险！ 练2、小明同学利用图示装置来研究凸透镜成像。 （1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在　 　，目的是　 　。 （2）实验时，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，你解决的方法是将光屏 　 　移动（填“向上”或“向下”） （3）如图1所示，当凸透镜位于光具座A处时，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性质是　 　；利用这一规律可制成　 （选填“照相机”或“幻灯机”）；蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的　 　方； （4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是　 　（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像； （5）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0＝45cm，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L＝15cm，如图2所示，则该透镜焦距f　 　15cm（选填“＞”“＜”或“＝”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S＝　 　cm （6）最后小明用不透光的纸板遮挡住凸透镜的上半边，然后前后移动光屏，他　 　（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像。 【答案】（1）同一高度；使像成在光屏的中央；（2）向上；（3）倒立、放大的实像；幻灯机；上；（4）缩小；（5）＜；15；（6）能。 【解答】解：（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是将像呈现在光屏中央； （2）在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，说明蜡烛、凸透镜、光屏三者中心没在同一个高度。蜡烛偏低，或凸透镜偏高，光屏偏高。要使像成在光屏的中心：①蜡烛上调；②凸透镜、光屏同时下调；③上调光屏； （3）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，由图可知此时物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，是幻灯机的制作原理； 蜡烛燃烧一段时间后，由于通过光心的光线方向不改变，则烛焰的像将向上移动； （4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），相当于增大物距，减小像距，当光屏上再次成清晰的像时，此时应该物距大于二倍焦距，则所成像应该为倒立、缩小的实像； （5）当凸透镜位于光具座A处时，物距u1＝L＝15cm，则像距v1＝45cm＝15cm＝30cm，成倒立放大的实像，满足条件：2f＞u＞f，即f＜15cm； 根据光路可逆可知，保持蜡烛和光屏位置不变，当凸透镜位于光具座B处时，u2＝30cm，v2＝15cm，蜡烛由A到B，需向右移动15cm； （6）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。 练3、生活中使用的相机大多安装有可调节焦距的变焦镜头。小华在使用照相机拍摄景物时，发现当镜头的焦距改变时像的大小也会随之改变。于是，他猜想：“凸透镜成实像时，像的高度h与凸透镜的焦距f有关”。实验桌上有如下器材：高度不同的发光体A、B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏。请你利用上述器材设计实验，验证小华的猜想。要求：（1）写出实验步骤；（2）画出实验数据记录表。 【答案】解题过程见解答。 【解答】解：①将焦距为5cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光体A、光屏分别放在凸透镜两侧。调节发光体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一水平线上。 ②将发光体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。 ③用焦距10cm凸透镜替换焦距5cm的凸透镜，调节发光体A、凸透镜和光屏，使它们的中心在同一高度，④将发光体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。 （2）记录的表格设计如下： 焦距f/cm 像的高度h/cm 练4、在做“探究凸透镜成像规律”的实验中： （1）小莉将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜12cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜的焦距约是　 　cm。 （2）小莉同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像如图1所示，若要使烛焰在光屏中心成像，只调节光屏，应将光屏向　 　（选填“上”、“下”、“左”、“右”）移动。 （3）若将烛焰移至距凸透镜15cm处，移动光屏，使烛焰在屏上清晰的像，　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜）就是应用这一原理制成的。 （4）小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像。将近视眼镜镜片取下，发现光屏上的像变模糊了。 ①为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向 　 　（左/右）移动。 ②图2下列四个选项中，能正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是　B　。 A．乙甲 B．丙甲 C．乙丁 D．丙丁 实验次序 物距u/cm 物高H/cm v﹣f/cm 像高h/cm 1 30 8 5 4 2 20 8 10 8 3 15 8 20 16 4 13 8 30 24 （5）小刚用另一凸透镜探究“凸透镜成像规律实验”时，所用实验装置如图3所示，物体的高度H，像高h，凸透镜的焦距为f，物距为u，像距为v，像到焦点的距离为v﹣f，经过实验，测得数据如表，又对像到焦点距离（即v﹣f）与有关的量进行了分析，根据上表格可知，小刚所用凸透镜的焦距f＝　 cm．请你在图4中描绘出h与（v﹣f）的图象，并写出像的高度h/cm与像到焦点距离（v﹣f）/cm的关系式： 。 【答案】（1）12；（2）上；（3）投影仪；（4）①左；②B；（5）10；如上图所示；h（v﹣f）； 【解答】解：（1）凸透镜正对太阳光时，光线平行于主光轴，光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，出现一个最小最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，即光屏到凸透镜的距离为焦距大小，此凸透镜的焦距约是12cm； （2）光屏上承接烛焰的像偏高，要想让像成在光屏的中央，若只调节光屏，应将光屏向上调节；（若只调节凸透镜，应将凸透镜向下移动）； （3）若将烛焰移至距凸透镜15cm处，u＝15cm，因透镜的焦距f＝12cm，此时，f＜u＜2f大，成倒立、放大实像，投影仪就是根据这一原理制成的； （4）①近视镜为凹透镜，对经凸透镜会聚来的光线有发散作用，使光线延迟会聚，取下近视镜，光会提前会聚，为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向左移动； ②近视眼是晶状体变厚或眼球过长，会聚能力变强，物体的像会聚在视网膜的前方，如图丙所示，所以应延迟光线的会聚，要佩戴凹透镜进行矫正，如图甲，所以选择B； （5）由表中数据知，在第2次实验中，当物距为20厘米时，所成的像与物体等高，即为等大的实像，根据凸透镜成像规律，所以u＝2f＝20cm，所以，凸透镜的焦距为10cm； 根据表中h与（v﹣f）数据，在坐标系中找到对应的点，然后连线，如下图所示： 由表中数据知，当（v﹣f）为原来的几倍，像高h就变为原来的几倍，所以，像高h与像到焦点距离（v﹣f）成正比，设这个函数关系式为为h＝k（v﹣f），由表中数据，当v﹣f＝5cm时，h＝4cm，代入关系式，得k，所以，像的高度h/cm与像到焦点距离（v﹣f）/cm的关系式为h（v﹣f）； 练5、用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。 （1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、 　的实像。生活中的　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的。 （2）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到　 　cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是　 。（选填“不完整的像”、“完整的像”、“完整的像但较暗”） （3）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向　 　（选填“左”或“右”）移动“烛焰尖部”又会变清晰。 【答案】（1）放大；投影仪；（2）75；完整的像但较暗；（3）左。 【解答】解：（1）当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为50.0cm﹣35.0cm＝15.0cm，物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像； 生活中的投影仪就是利用这一成像原理制成的。 （2）在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为u＝55cm﹣35cm＝20cm，u＝2f，成倒立、等大的实像。像成在二倍焦距的位置，v＝75cm﹣55cm＝20cm，光屏在75cm的位置，所以光屏向左移动。 挡住透镜，上半部分，下半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，由于折射光线变少，所以亮度变暗； （3）在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，A点气体流速变大，则A点处气体压强变小，烛焰将向左移动，物距增大，像距应减小，所以应将光屏向左移动，“烛焰尖部”又会变清晰。 练6、物理兴趣小组想知道某只透镜的焦距f为多少，做实验甲，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图线乙。 （1）可判断该透镜的焦距f为　 　； （2）将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上（如图丙），器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　 上。做成像实验，记录每次成实像的物距u，像距v．物像间距L（u+v），绘出图线丁（以f为长度单位），由图可知，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥ （用f表示）。 （3）在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率n，结合丙、丁两图，可知当物距u＝1.5f时，n＝　 　。 【答案】（1）12cm；（2）主光轴；4f；（3）2。 【解答】解：（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距S＝12cm时，白纸被烤焦的时间t＝4min，所用的时间最短， 说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距f＝12cm。 （2）将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，且烛焰、光屏中心和透镜中心在同一高度，即位于凸透镜的主光轴上； 根据凸透镜的成实像时满足u＞f，由图丁可知，随着物距u的增大，物像间距L先减小后增大，当物距u＝2f时，物像间距L最小为4f， 因此，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f。 （3）由图丁可知，当物距u＝1.5f时，物像间距L＝4.5f， 根据L＝u+v可得，v＝L﹣u＝4.5f﹣1.5f＝3f， 则放大率n2。 练7、一束平行光经过凸透镜后，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑如图甲所示，小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，并用蜡烛作光源，实验装置如图乙所示。 （1）该凸透镜焦距为 　cm。 （2）当蜡烛、凸透镜的位置如图乙所示时，光屏上看到一个清晰的像，该像是一个倒立、 　 　的实像，该成像性质在生活中的一个应用是 　。 （3）若想使光屏上的烛焰的像变得再大一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应将蜡烛向　 　（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，再调整光屏的位置。 （4）在图乙中，小明借来物理老师的眼镜，并将其靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像由清晰变模糊，向右移动光屏又发现清晰的像，说明老师的眼镜的镜片是　 　透镜，老师的视力缺陷为　 　（选填“近视”或“远视”）。 （5）将点燃的蜡烛移到如图丙所示的位置，人眼观察到放大的像，现将光屏放在虚线的位置，人眼观察到烛焰的像 　。 A．能成在光屏上 B．大小不变 C．会消失 D．亮度变暗 （6）小军同学在实验中发现，在光具座上无论怎样移动光屏，都无法在光屏上找到烛焰清晰的像，其原因不可能是　 　。 A．蜡烛在透镜焦点附近（u＞f），光具座不够长 B．物距小于凸透镜的一倍焦距 C．蜡烛在凸透镜的两倍焦距处 D．蜡烛在凸透镜的焦点上 【答案】（1）10.0；（2）缩小；照相机；（3）右；（4）凹；近视；（5）B；（6）C。 【解答】解：（1）由图可知，最小、最亮的光斑距离凸透镜10cm，故凸透镜的焦距为：40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm； （2）由图可知，物距为50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm大于2倍焦距； 蜡烛在2倍焦距以外，成倒立缩小的实像，此现象应用于照相机； （3）凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此若想使光屏上烛焰的像变得再大一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应将蜡烛向右适当移动一段距离； （4）将老师的眼镜靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像由清晰变模糊，向右移动光屏又发观清晰的像，说明延迟了光线的会聚，老师所戴眼镜的镜片，对光线起了发散作用，则为凹透镜； 近视眼是远处物体的像不能呈现在视网膜上，而是呈现在视网膜的前方，因此需佩戴凹透镜才能看清远处的物体； （5）由图可知：此时凸透镜成的是正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故像的大小没有变化； （6）A、物距略大于一倍焦距，成倒立、放大的实像，像距很大，若光具座不够长，光屏上的像不会清晰，A不符合题意； B、物距小于透镜的一倍焦距，成放大正立的虚像，像不能成在光屏上，B不符合题意； C、蜡烛在透镜的两倍焦距处，成倒立等大的实像，像可以成在光屏上，C符合题意； D、蜡烛在透镜的焦点上，此时不能成像，D不符合题意；故选C。 练8、小科学完光学知识后回家进行了实验，先根据课本介绍将铅笔放入水中观察到了预期的现象(图甲)，后又发现将铅笔竖直放入盛有水的圆柱形的杯子当中，观察到水中的铅笔变粗并错位。将铅笔由水杯中间向两边移动，发现水中的铅笔错位更加明显，快到水杯边上时，水中的铅笔竟然“消失”了。 于是小科在老师的指导下，查阅了一些资料，并且将实验现象画成简图。 资料一：若界面为弧形，可以将折射点及反射点的切面视为该点的折射面(图乙)。 资料二：光从水中射向空气中折射角与入射角的变化规律如下表。 入射角 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 折射角 0° 13.4° 27.1° 41.7° 58.7° 无折射 无折射 （1）请在图丙中画出入射光线ao大致的折射光线。 （2）当铅笔放入盛有水的圆柱形杯子当中，水杯相当于凸透镜，当铅笔的位置小于一倍焦距时，成正立放大的　 　。(填“虚”或“实”像，因此筷子变粗。 （3）分析表中数据，反射的光线通过折射面射入人眼，折射角大于入射角，进一步分析可得到折射角之间的差值，随着入射角的增大而　 　， 因此铅笔错位更加厉害. （4）图表中还可发现入射角大于一定角度时(如大于50°时)，铅笔会“消失”视野中，发生这个现象的原因是因为此时的光线　 　的缘故。 【答案】（1）（2）虚（3）增大（4）只有反射，没有折射，光线消失无法进入人眼(全反射) 【解答】（1）光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，如下图所示： （2）水杯相当于凸透镜，当铅笔的位置小于一倍焦距时，成正立放大的虚像，因此筷子变粗。 （3）分析表中数据，反射的光线通过折射面射入人眼，折射角大于入射角，进一步分析可得到折射角之间的差值，随着入射角的增大而增大， 因此铅笔错位更加厉害。 练9、小金在探究“平面镜成像特点“时，完成如图甲乙所示操作，回答问题： （1）等效替代法是指在研究中因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替 代的方法，本实验中用到等效替代方法的具体体现在　 　。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是　 　。 （3）该实验对玻璃板的操作非常重要，下列操作中对实验结论的得出无影响的是 。 A．玻璃板未与白纸板垂直（如图1） B．玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2） C．玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3） 【答案】（1）用未点燃的蜡烛代表点燃蜡烛的像；（2）A和A’、B和B’、C和C’到玻璃版所在位置的距离相等；（3）B 【解答】（1）本实验中用到等效替代方法的具体体现在：用未点燃的蜡烛代表点燃蜡烛的像。 （2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是：A和A’、B和B’、C和C’到玻璃版所在位置的距离相等。 （3）A.玻璃板未与白纸板垂直（如图1），会导致像成在桌面的上方或下方，导致蜡烛无法与其完全重合，无法得到像和物体的大小关系，故A不合题意； B.玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2），这对像的位置的确定没有任何影响，故B符合题意； C.玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3），这样就无法确定像和物体的连线与平面镜的位置关系，或者物距和像距的大小关系，故C不合题意。 故选B。 练10、小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指。他感到很惊奇：玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因。下面是小明的探究过程： 根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关。为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图甲所示。 （1）光从水中射向空气时，折射角______（填“大于”“小于”或“等于”）入射角，当入射角增大时，折射角______（填“增大”“减小”或“不变”）。那么，当入射角增大到某一值时，小明的推测：______； （2）小明为了验证自己的推测，进行了如图乙所示的实验。实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到______，证实了自己的推测； （3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：______。 【答案】（1）大于；增大；折射光线消失（2）光斑消失；（3）不会，光从空气射入水中时，折射角始终小于入射角 【解答】（1）光从水中射向空气时，折射光线远离法线，折射角大于入射角，当入射角增大时，折射角也增大；当入射角增大到某一值时，折射光线会空气中消失，此时只剩反射光线。 （2）实验过程中激光束折射进入空去中，在光屏上形成亮斑，逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，会发现光斑下移，当增大到某一角度时，小明会观察到光斑消失，证实了小明的推测是正确的。 （3）当光从空气射向水中时，折射角始终小于入射角，不会出现折射角大于的情况，所以不会出现“看不见”的现象。 练11、如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______的作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 【答案】（1）显示光路；（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（3）小于；（4） 45° 【解答】（1）某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。 （2）根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 （3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。 （4）已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。 练12、（1）如图甲将硬纸板垂直放在平面镜上，使一束光贴着纸板A入射到O点，实验时若入射光线偏离法线，则反射角将_______（选填“变大”、 “变小”或“不变”）；当纸板A上显示出光路时，将另一半纸板B绕 ON向后折时，反射光线不在纸板B上，此时反射光实际上是________（选填“存在”或“不存在”）的； （2）如图乙，一束光从A点射向水面上的O点，照射到容器底部的B点，如果要让折射光线射到C点，在保持入射点不变时，应________（选填“增大”或“减小”）入射角或者在保持入射光线位置不变时，应___________（选填“加水”或“排水”）。 【答案】（1）变大；存在；（2）减小；加水 【解答】（1）如图甲将硬纸板垂直放在平面镜上，使一束光贴着纸板A入射到O点，实验时若入射光线偏离法线，则入射角增大，根据反射角等于入射角，反射角将变大。 纸板A的作用是便于观察光路，将另一半纸板B绕 ON向后折时，由于B不在A所在平面内，反射光线不在纸板B上，此时反射光实际上是存在的。 （2）如果要让折射光线射到容器底的C点，在保持入射点不变时，折射角应变小，由于在光的折射中，折射角随着入射角的减小而减小，所以应减小入射角。 在保持入射光线位置不变时，折射光线会向左偏移，所以折射点向左偏移，水面应上升，所以要往容器内加水。 练13、小明在学了光的折射后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实验：用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一个激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中进入玻璃，再次进入空气中，其光路如图所示。小明上网查出一些介质的其他参数如下表。 物质 密度/(kg/m3) 光速/(m/s) 空气 1.29 3.0×108 水 1.0×103 2.25×108 玻璃 2.5×103 2.0×108 植物油 0.8×103 （1）分析光路图（a）可得出结论：______； （2）分析光路图（a）和表中数据可得出折射角变化的规律：______； （3）你认为光在植物油中传播的速度比在水中的传播速度______（填“大”或“小”）； （4）现代医学治疗中常用超声波击碎人体内的结石，当超声波斜射入人体时，能发生类似光一样的折射。如图（b）所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的______侧。（选填“左”或“右”） 【答案】（1）光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化；（2）光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角；（3）大；（4）左 【解答】（1）观察光路图（a），光线从空气进入水中时，传播方向发生改变，从水进入玻璃时，传播方向发生改变，从玻璃进入空气中时，传播方向也发生改变，由此可总结光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化。 （2）观察光路图（a），光从空气进入水中时，折射角小于入射角，而从表中数据可看到，空气中的光速大于水中的光速；再往下看，光从水进入玻璃中时，折射角小于入射角，而从表中数据可看到，水中的光速大于玻璃中的光速；由此可得出折射角变化的规律：光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角。 （3）从表中数据可看到，光从空气进入水中时，折射角小于入射角，而从表中数据可看到，空气的密度小于水的密度；再往下看，光从水进入玻璃中时，折射角小于入射角，而从表中数据可看到，水的密度小于玻璃的密度；由此可得出折射角变化的规律：光从密度小的介质斜射入密度大的介质中时，折射角小于入射角；植物油的密度小于水的密度，则可知道光从植物油进入水中时，折射角小于入射角，而由[2]解析可知，光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角，光在植物油的角度为入射角，在水中的角度为折射角，则可知道光在植物油中速度较大。 （4）由题意可知，当超声波斜射入人体时，能发生类似光一样的折射，根据光的折射规律，入射光线、折射光线在法线的两侧，从图（b）可看到，结石在O点的右侧，超声波从空气进入人体，则入射点应在O点的左侧。 练14、正午时，小华在地面上铺一张白纸，将刻有边长为1cm的等边三角形小孔的纸板正对着太阳，保持纸板与白纸的距离为30cm，观察白纸上的光斑： （1）接着小华用另一张卡片覆盖在三角形孔上移动，大约遮住孔的一半时，观察光斑变化情况，与没有遮挡时相比较白纸上光斑大小将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度___________（选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （2）没有遮挡时，渐渐增大纸板与白纸的距离到2m左右时，此时光斑形状是___________形，然后再用卡片遮挡，减小通光孔的大小，白纸上光斑大小将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度___________（选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （3）晴天太阳透过树叶缝隙在地面上形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是______________。 【答案】（1）变小；不变；（2）等边三角形；不变；减弱；（3）树叶缝隙到地面距离不等 【解答】（1）太阳光是平行光源，开始时孔较大，白纸离孔的距离为30cm，太阳光通过三角形的孔形成的是和孔形状一致的等边三角形光斑，不改变孔到白纸之间的距离，当遮住孔的一半时，平行的太阳光通过孔形成与孔形状相同的光斑，因此光斑变小；由于单位面积上太阳光的照射强度相同，透过小孔形成的光斑亮度不变。 （2）当没有遮挡时，此时孔较大，渐渐增大纸板与白纸的距离到2m左右时，太阳光平行的穿过边长为1cm的等边三角形的孔，白纸上的光斑为等边三角形；继续移动覆盖的卡片，减小孔的大小，达到小孔成像的条件时，白纸上光斑将变成圆形，此时成太阳的像，小孔成像的大小由物距和像距决定，此时物距和像距都不变，因此所成像的圆斑大小不变；小孔变小，通过的光量减少，则光斑亮度减弱。 （3）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙离地面的距离不等造成的。 练15、某物理小制作小组的同学利用空的薯片筒等器材自制了可以探究小孔成像特点的物理实验装置，他们在三个相同的空筒的底部中央分别打上小圆孔和小方孔，再用三片半透明的塑料膜蒙在空筒的口上作光屏。调整烛焰和灯丝的位置使光屏上可以观察到烛焰和灯丝通过小孔所成的像，如图所示。 （1）分析比较甲、乙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与小孔的形状_______。（选填“有关”或“无关”） （2）分析比较甲、丙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与_______。 （3）小组同学们还发现蜡烛和小孔的位置固定后，改变光屏与小孔的距离s，像的高度h随着改变。于是他们改变s并记录对应的h值在表格中： 序号 s/厘米 h/厘米 1 2.0 1.0 2 4.0 2.0 3 6.0 3.0 4 8.0 4.0 5 10.0 5.0 从表格中可以看出h与s的关系为：当同一物体到小孔的距离不变时，像的高度h与像到小孔的距离s_______。 【答案】（1）无关；（2）物体的形状有关；（3）成正比 【解答】（1）比较甲、乙两图知道，小孔形状不同，但是像的形状相同，由此得出结论：小孔成像与小孔的形状无关。 （2）比较甲、丙两图知道，小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，由此得出结论：小孔成像与物体的形状有关。 （3）分析表格数据发现，蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h随着像到小孔的距离s的增大而增大，且像的高度h与像到小孔的距离s的比值都相等，即当同一物体到小孔的距离不变时，像的高度h与像到小孔的距离s成正比。 练16、为探究光的反射规律，小金进行如图所示的实验。 （1）当入射角为40°时，反射角为　 　。 （2）小金将纸板F绕垂直于镜面ON向后转动，在纸板F上还能看到反射光吗？ 请分析原因：　 　。 （3）若使入射光线与平面镜的夹角为30°，那么反射光线与入射光线的夹角为：　 　。 【答案】（1）40°；（2）不能；反射光线、入射光线、法线在同一平面内；（3）120°。 【解答】解：（1）如图：反射角等于入射角，都为40°。 （2）由光的反射定律可知：反射光线与入射光线在同一平面内，则她将纸板B向后折不能接收到反射光线； （3）一条光线与平面镜的夹角为30°，那么入射光线与法线间的夹角，即入射角为90°﹣30°＝60°； 由光的反射定律知；反射角等于入射角为60°，反射光线与入射光线的夹角为60°+60°＝120°。 练17、如图是小峰在“探究凸透镜成像的规律”的实验装置。根据学过的知识回答以下问题： （1）小峰将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，并调节到如图甲所示的位置时，光屏上出现了倒立、　 　（填“放大”“缩小”或“等大”）的烛焰的像。 （2）若图中的点划线为凸透镜的主光轴，A点为烛焰上的一点，请在的图甲上通过作图确定A点在光屏上的像A'的位置和凸透镜的一个焦点F。 （3）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，是否仍然成像？　 　。 （4）小峰回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带（如图乙所示），受此启发，他选取实验中的凸透镜，利用测凸透镜焦距的原理图（如丙图所示），分别用红光和紫光来进行测凸透镜焦距的实验，得出实验结论：对同一凸透镜，光的　 　焦距大些 （选填“红”或“紫”），你的依据是　 　。 【答案】（1）缩小；（2）如上图；（3）是；（4）红；红色光较紫色光偏折能力弱。 【解答】解：（1）由图可知：物距大于相距，则光屏上成倒立、缩小的实像。 （2）在主轴上确定出凸透镜的右边的焦点位置。 过A点和光心作一条光线，折射光线与光屏的交点为像点A′； 过A点作平行于主光轴的入射光线，然后过透镜后到达A′点，折射光线与主光轴的交点即为焦点F； 如下图所示： ； （3）保持蜡烛与凸透镜的位置不变，不影响成像。只是撤去光屏，光屏上不能承接到像了； （4）用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距不相同。红色光较紫色光偏折能力弱，所以红色光对凸透镜的焦距大。 练18、如图为一声速测量仪器的使用说明书和实验装置图，阅读并回答问题。 （1）若把铜铃放在甲、乙的中点，则液晶显示屏的示数为 　ms。 （2）一同学将铜铃放到甲的左边，并与甲、乙均在一条直线上，则铜铃离甲越远，液晶显示屏的数值　 　（填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】（1）0；（2）不变。 【解答】解：（1）如果铜铃在甲、乙中点，则铜铃与甲的距离和与乙的距离是相等的，且由于声速相同，所以声音从铜铃到达甲、乙的时间相同。故液晶屏的示数为0； （2）因为铜铃与甲、乙在一条直线上，所以铜铃离乙的距离总是比甲正好远甲、乙间的距离，由于乙比甲远的距离是一定的，所以声音传到乙和甲的时间差是不变的。 练19、如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想： 猜想1：与液体深度有关 猜想2：与液体种类有关 猜想3：与入射光的颜色有关 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 ．加水过程中，杯底光斑将向　 　（填“左”或“右”）移动． （2）你认为猜想1　 　（选填“正确”或“不正确”），理由是：　 　． （3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”　 　（选填“大”或“小”）． （4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则　 　光的“偏折比”大． （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为　 　． 【答案】（1）0.7；右；（2）不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小；（4）红；（5）1.25。 【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比0.7； 当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动； （2）由图可知，水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确； （3）将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1， 由图1可知：水中的折射角大于油中的折射角，由于入射角相同，则在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小； （4）光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折光线，如图2， 由图2可知：红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知：红光的“偏折比”大； （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为r，折射角为i，如图3， 此时“偏折比”为0.8，即：0.8； 当光在下表面折射时如图3中，则此时入射角为r′，折射角为i′，根据几何知识可知：∠r′＝∠i，∠i′＝∠r， 所以，光在下表面折射时的“偏折比”为：1.25。 练20、某兴趣小组的甲、乙、丙三位同学合作估测常温下声音在空气中的传播速度。 （1）他们选择了鼓（含鼓槌）做实验，除这器材外，至少还需要的实验器材是 　 　和　 　。 （2）如图1所示，甲负责敲鼓、乙负责计时、丙负责听声。实验步骤如下，请你将实验操作的步骤B补充完整。 A、量出甲、乙两人之间的直线距离s，并记录； B、甲同学用力敲一下鼓，乙同学在　 　时立即开始记时； C、负责听声的丙同学听到鼓声时就立即喊“停”，听到丙同学“停”的指令，乙同学立即按停秒表； D、将测得的时间t记录下来； E、计算出声音的速度v声，则v声（速度）＝ （文字表达也可以）。 （3）实验过后，三位同学反思自己的实验过程，认识到用这样的方法所测量的声音传播时间可能不是很准确度，原因是：　 。 （4）挫折使人进步，甲、乙两同学通过网上交流，认识到手机软件在实验中可以发挥神奇的功效，于是他们下载了一款名为Phyphox的物理实验手机软件继续进行实验。该软件能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔，当手机接收到第一次响声时能自动开始计时，当再次接收到响声时能自动停止计时，而且它对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。下面是他们俩第二次实验的过程（如图2）： A、找一空旷的广场，分别站于间距为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。 B、甲先在自己的手机边击掌一次，乙听到甲的击掌声后，也在自己手机边击掌一次。 C、查看甲、乙两手机记录下的时间值，分别为t甲、t乙。问： ①本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲　 　t乙（＞/＝/＜）。 ②测得空气中声音的传播速度v声＝ 。（用t甲、t乙、s表示） 【答案】（1）刻度尺；停表；（2）看到甲敲击鼓面；；（3）停表操作反应的误差；（4）①＞；② 【解答】解：（1）计算速度需要测量路程和时间，路程的测量需要刻度尺，时间的测量需要停表； 故答案为：刻度尺；停表； （2）光速比声速快，声音的传递也需要时间，所以看到甲敲击鼓面开始计时更准确；速度是路程与时间的比值； 故答案为：看到甲敲击鼓面；； （3）时间和长度的测量上都会有误差； 故答案为：停表操作反应的误差； （4）①由记录的过程可知，t甲比t乙多记录声音传播的时间； 故答案为：＞； ②声音从A传递到B所需时间为： 测得空气中声音的传播速度为： 故答案为： 1 学科网（北京）股份有限公司 $$