第二章 小孔成像实验探究-【课时提优计划作业本】2024-2025学年新教材八年级物理上册（苏科版2024）

第二章光现象 小孔成像实验探究 课堂作业 1.学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象.如图所示，她们在两 个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两个半透明的塑料膜蒙在空罐的顶 部.分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像 圆孔 方 圆扎 (1)分析比较甲、乙两幅图，可以得出结论： (2)分析比较甲、丙两幅图，可以得出结论： (3)通过实验可以看到，烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是 (选填“正立”或“倒立”)的 实像，说明小孔成像的原理是 (4)树荫下的圆形光斑是 通过树叶间的缝隙在地面上所成的实像 2.晴天正午，小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图甲所 示.光斑形状与什么因素有关呢？光斑又是如何形成的呢？对此他们马上进行了探究，提出 的猜想如下：I.光斑形状与树叶形状有关，光斑是树叶的影子：Ⅱ.光斑形状与树叶间空隙 形状有关：Ⅲ.光斑形状与树叶间空隙大小有关 小孔 甲 丙 (1)根据所学知识，可确定猜想I (选填“合理”或“不合理”) (2)为进行探究，他们制作了a、b、c、d四张带孔卡片，如图乙所示.其中，a、b卡片中小孔的 尺寸均为3mm,a、c、d卡片中大孔的尺寸均大于2cm,且c、d卡片中大孔尺寸相同.在 进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光透过卡片上的 孔，观察纸面上出现的光斑形状.若让你在a、b、c、d四张卡片中选择一张卡片来证实“光 斑形状与树叶间空隙形状有关”，应选用 卡片 45 课时提优计划作业本物理八年级上))>) (3)在探究光斑形状与树叶间空隙大小是否有关时，小明选用卡片进行实验探究，发现白 纸上出现四个圆形光斑，由此得出“光斑形状与树叶间空隙大小无关”的结论，这结论 (选填“可靠”或“不可靠”).若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在 图丙虚线框内画出孔的形状，你认为设计出的孔应满足的条件为：① ② (4)通过探究，他们认为地上的光斑不论大小都是由光的 形成的。 课后作业 3.在“探究树荫下光斑”的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了 四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示.接着，从图示位置 沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况.下图中能达成研究目的的是 () 70 A B 4.在一个烈日炎炎的午后，陈老师走在街头，看到地面上树荫里 有许多圆形光斑，抬头看看树叶间刺眼的阳光，想到这树荫下 藏着物理学的秘密，便拍下两张照片（如图所示）.经估测，阳 光从距地面约7m高处的树叶间隙照射下来时，树荫下对应的清晰光斑的直径约为0.07m. 我们常说太阳光从太阳位置出发经过约8mi来到地球（假设太阳和地球之间的距离为 1.5×101m),粗略计算太阳的直径最接近 A.1.5×10°m B.1.5×103m C.5×10m D.5×103m 5.如图所示，小明探究树荫下的光斑时，在一块硬纸板上挖出边长为4.5m 的正方形的孔，把这块挖有方形孔的纸板对准太阳光，当纸板和地面相距较 远时，在地面上能观察到 (选填“正方形”“圆形”或“三角形”)光斑， 这是由光的 造成的：再逐渐增大纸板与地面的距离时，你会发现地 面上的光斑将变 (选填“大”或“小”)：当纸板和地面距离非常近时，在地面上能观察 到 (选填“正方形”“圆形”或“三角形”)光斑，这个光斑形成的原因是 6.物理科创小组制作了一个长方体光学元件盒（如图乙所示），在盒子左侧开有一个小孔，上表 面右侧开有一个正方形窗口，窗口上贴有半透明薄纸片ABCD,其余部分处于密封状态，小 明将一根点燃的蜡烛（如图甲所示）立在小孔正前方，在半透明薄纸片上观察到了烛焰的像. 科创小组的同学告诉他，盒中有1块不透光的平面镜， 46 第二章光现象 半透明幕纸片 半透明薄纸片 小 光学元件金 甲 乙 丙 (1)半透明薄纸片上的像是 (选填“实”或“虚”)像。 (2)请在图丙中的虚线框内画出平面镜（保留作图痕迹）. (3)在下列四幅图中，能正确表示小明在半透明薄纸片上所看到的像的是 (4)要使半透明薄纸片上的像变大，小明想到了以下一些方案，你认为可行的是 (填序号) ①将蜡烛移向小孔②将小孔大小增大③将元件盒缩短④将元件盒加长 7.小明与同学们在树荫下玩耍时发现地上有许多圆形的和非圆形的光斑，小明认为小孔成的 是太阳的像，应该是圆形的，怎么会出现非圆形的光斑呢？小强猜想：非圆形的光斑可能是 由于小孔离地面太近造成的.小林猜想：非圆形的光斑可能是由于小孔太大造成的.为此他 们进行了下列实验 I.在卡片纸上挖一个方形小孔，在地面上放一张白纸作为光屏：让太阳光穿过小孔，移动 卡片纸，在光屏上形成圆形光斑：测出卡片纸到光屏的距离为s Ⅱ.让卡片纸逐渐靠近光屏，发现像由圆形慢慢变成方形 Ⅲ.保持卡片纸到光屏的距离、不变，逐渐增大方形孔，发现像由圆形慢慢变成方形， (1)通过以上探究证实了 (选填“小强”“小林”或“小强和小林”)的猜想是正确的 (2)小明通过进一步实验发现：当方形小孔的边长一定时，若卡片纸到地面的距离大于某一 个值（通常称为临界值）时，光斑是圆形的：而当卡片纸到地面的距离小于临界值时，光 斑是方形的.他通过实验收集了如下表所示的数据， 方形小孔的边长a'cm 0.2 0.4 0.6 0.8 临界值cm 8 32 72 128 通过分析表中数据可知，临界值和方形小孔的边长a之间的数量关系为s。= ,如果方形小孔的边长为1cm,则卡片纸到地面的距离至少为 cm时 才能看到圆形的光斑. 47解析：(1)作出点P的像点P',连接P'E,与镜面的成像的原理是光的直线传播.(4)树荫下的圆形光斑 交点为人射点O,再连接P,O点，PO即为人射光 就是太阳的实像， 线，OE为反射光线.(2)已知S是S在平面镜中成 2.(1)不合理(2)(3)不可靠如图所示（答案 的像，则连接S、S,作出SS的垂直平分线，即为镜 不唯一)每组孔形状不同同一组孔大小不同 面；延长SA交镜面于点O,连接S、O,并延长SO (4)直线传播 就得到SA的反射光线OB. 19.(1)50(2)入射角为0°左(3)将白纸板沿 法线对折，看反射光线与入射光线是否重合，若能重 口△◇ 合，则可证明反射角等于人射角解析：(1)入射角 解析：(1)猜想I认为光斑是树叶的影子，影子是光 是入射光线与法线的夹角，则题图中的入射角是 照不到的暗区，所以不合理.(2)根据控制变量法可 90°-40°=50°.(2)当入射角为0时.反射光线与入 知，验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形 射光线、法线重合：当人射光线从与反射光线重合的 状)有关”时，要保持树叶间空隙大小不变，b、c卡片 位置向右偏转一定角度时，反射光线会与入射光线 符合要求，但b卡片中孔太小，在形状上设有明显的 分居在法线两侧，所以反射光线向左偏转.(3)为了 区分，所以选择c卡片，便于实验观察.(3)小明选用 得出“反射角等于人射角”这一结论，可进行的操作 a卡片进行实验探究，a卡片中孔的形状都相同，孔 是：将白纸板沿法线对折，看反射光线与入射光线是 的大小不同，但他只做了一次实验，所以由此得出的 否重合，若能重合，则可证明反射角等于入射角。 结论不可靠：根据控制变量法可知，验证“光斑的形 经典提优 状与树叶间空隙大小的关系”时，应保持树叶间空隙 20.C解析：根据平面镜成像的规律可知，像与物 的形状相同，改变空隙大小，并多做几次实验，比较 关于镜面对称，以水面为平面镜作出灯S在水中的 光斑形状，由此设计的带孔的卡片如答图所示：设计 像S',因为SD=3m,所以SD=3m,连接S'A并 出的孔应满足的条件：①改变每组孔的形状：②同一 延长至人的眼睛，如答图所示，BC为人眼睛到地面 组孔的大小不同.(4)地上的光斑不论大小都是由光 的距离，AC为人到岸边的距离.由题意可知，SD= 的直线传播形成的. 3m,DA=5m,BC=1.8m,两个直角三角形 课后作业 △DAS与△CAB相似.所以记-2，即人到岸边 3.A解析：A选项中随着卡片乙向左移动，孔的形 状始终是三角形，并且逐渐变小，A符合题意：B、C、 的最远距离AC= BC D选项中随着卡片乙向左移动，孔的形状均发生了 SD ×DA=1,8mX5m=3m 3 m 变化，不符合控制变量法的要求，B、C、D不符合 C正确. 题意 4.A解析：根据光的直线传播特点及相似三角形 知识可知，太阳直径与太阳到小孔的距离的比值等 于光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值，即 1.5×10m =0.07m,解得太阳的直径D=1.5× 7 m 小孔成像实验探究 10°m. 课堂作业 5.圆形直线传播大正方形光的直线传播 1.(1)小孔成像（的形状）与小孔的形状无关 解析：太阳光通过硬纸板上正方形小孔时，在相距较 (2)小孔成像（的形状）与物体的形状有关(3)倒立 远的地面上将观察到一个圆形的光斑，这个圆斑是 光的直线传播(4)太阳解析：(1)题图甲和题 太阳的实像，这是小孔成像现象，形成原因是光的直 图乙中小孔的形状不同，物体（烛焰）形状相同，所成 线传播：硬纸板与地面的距离增大，也就是小孔到光 的像形状相同，由此可见，小孔成像中像的形状与小 屏的距离增大时，光斑的形状不变，但是光斑变大： 孔的形状无关.(2)题图甲与题图丙中物体的形状不 当纸板和地面距离非常近时，太阳光可以看成是平 同，小孔的形状相同，所成的像形状不同，由此可见， 行光，在地面上将出现与小孔形状相同的光斑，所以 小孔成像中像的形状与物体的形状有关.(3)小孔成 能观察到正方形的光斑.它形成的原因仍然是光的 像成的是一个倒立的实像；物体发出的光沿直线传 直线传播。 播，经过小孔后在后面的屏上形成物体的像，即小孔6.(1)实(2)如图所示(3)B(4)①④ ·18· 平透明薄纸片 题组提优训练 考点一： 、45 45° 1.D解析：太阳光穿过云层，透过小冰品和小水滴 时发生色散现象，看上去在太阳的周围出现一个彩 色圆圈，由内而外呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜 解析：(1)实像能用光屏承接，而虚像不能用光屏承 色，这就是日晕现象，D正确 接，像能成在半透明薄纸片（相当于光屏）上，这说明 2.B解析：小孔成像是由光的直线传播形成的， 该像是实像.(2)通过小孔的水平光线经过平面镜反 A不符合题意；水中倒影属于平面镜成像现象，是由 射后，竖直向上照射到半透明薄纸片上，反射光线与 光的反射形成的，B符合题意：手影游戏和树下阴影 入射光线垂直，所以先作反射光线和入射光线夹角 都是由光的直线传播形成的，C、D不符合题意. 的角平分线，即为法线，根据法线垂直于平面镜，作 3.A解析：射击瞄准时要做到“三点一线”，是因为 出平面镜，如答图所示.(3)烛焰经过小孔成倒立的 光在同种均匀介质中沿直线传播，所以做到“三点一 线”时，可以对准目标 像，倒立的像经平面镜反射到半透明薄纸片上，则倒 4.C解析：人在背景板上的影子是由光沿直线传 立的像顺时针旋转了90°，B符合题意.(4)小孔所成 播形成的，不论用什么颜色的光照射背景板前的人， 像的大小与物体到小孔的距离有关，还与承接像的 人在背景板上的影子都是黑色的：不透明物体只能 光屏到小孔的距离有关.①将蜡烛移向小孔，物距变 反射与其颜色相同的光，吸收其他颜色的光.方案① 小，所成的像会变大：②将小孔的大小增大，不会改 中，在红色背景板上的黑色影子上叠加蓝色光，人的 变像的大小，且如果孔过大，将不会成像：③将光学 影子依然是黑色的，A不符合题意：方案②中，在蓝 元件盒缩短，像距变小，所成的像变小：④将光学元 色背景板上的黑色影子上叠加黄色光，人的影子依 件盒加长，像距变大了，所成的像变大，①④可行. 然是黑色的，B不符合题意：方案③中，在白色背景 7.(1)小强和小林(2)200cm1×a2200解析： 板上的黑色影子上叠加红色光，由于白色物体能反 (1)保持小孔的大小与形状不变，让卡片纸逐渐靠近 射所有色光，因此白色背景板上的影子呈现红色， 光屏，发现白纸上的像由圆形慢慢变成方形，说明光 C符合题意；方案④中，在黄色背景板上的黑色影子 斑的形状与小孔到光屏的距离有关，证明小强的猜 上叠加蓝色光，人的影子依然是黑色的，D不符合 想是正确的：保持卡片纸到光屏的距离x不变，逐渐 题意 增大方形小孔，发现白纸上的像由圆形慢慢变成方 5.A解析：小孔成的是倒立的实像，是由光在同 形，说明光斑的形状与小孔的大小有关，证明小林的 种均匀介质中沿直线传播形成的，A错误：人照镜 猜想是正确的：由以上分析可知，小强与小林两人的 子是利用平面镜能成等大的像，B正确：白光通过 猜想都是正确的.(2)由题表中数据可知，a变为原 三棱镜可以分解成多种色光，C正确：发生漫反射 来的2倍、3倍、4倍时，5变为原来的4倍、9倍、 的光线尽管杂乱无章，但仍然遵循光的反射定律， 16倍，说明s与a的平方成正比，设=ka2,将a= D正确. 0.2cm,so=8cm代入，解得k=200cm1,则临界 考点二： 值s和方形小孔的边长a之间的数量关系为so= 1.C解析：铅笔的像为虚像，像的尖端朝左，A错 200cm1×a2:如果方形小孔的边长a'=1cm,则 误：笔尖像的移动速度等于笔尾像的移动速度，B错 8。=200cm1×(1cm)2=200cm,则卡片纸到地面 误：经过3s后，笔尖的像与笔尾的像的距离仍等于 的距离至少为200cm时才能看到圆形的光斑. 铅笔的长度，即6cm,C正确：将平面镜M以底部为 轴逆时针转动45°，铅笔的像竖直且尖端朝下， 第二章复习课 D错误. 知识网络结构 2.D解析：选用茶色玻璃板来代替平面镜，既能 1.(1)自身能够发光(2)红橙黄绿蓝 看到棋子B又能看到棋子A的像，是为了便于确 靛紫(3)红绿蓝(4)透过的色光反射的 定像的位置，从而便于探究平面镜成像特点，A正 色光(5)内电化学2.(1)同种均匀介质 确；茶色玻璃板如果不竖直放置，不论怎样移动棋 (2)影子小孔日食月食(3)真空3×10 子B,都不可能与棋子A的像完全重合，就无法验 3.(1)虚相等相等对称(2)反射(3)传播 证像与物的关系，B正确：棋子B与棋子A的像能 方向潜望镜4.(1)同一平面法线反射入 完全重合，说明像与物大小相等，C正确：平面镜成 射(2)光滑粗糙 的像是由反射光线的反向延长线相交而成的，属于 19