内容正文:
第02讲 光现象
题型一 光的直线传播及应用
题型二 光的反射现象及应用
题型三 探究光的反射规律
题型四 探究平面镜成像特点
题型五 平面镜成像的应用
题型六 光的折射现象及其应用
题型七 光的色散及其色散现象
题型八 光现象综合作图
课标要求
命题预测
重难点
1.通过实验,探究光在同种均匀介质中是沿直线传播的
《声现象》是最简单同时也是也是中考必考内容。考题往往以选择题(单选较多)、填空题、作图题、实验题的形式出现,分值一般为2~5分。考查情景主要是学生生活中已有的感性认识和课堂上观察或总结出的规律,学生需要在理解的基础上准确把握。
(1)认识光的直线传播条件、生活中常见光的直线传播的现象、小孔成像、利用光的直线传播作图等。
(2)探究并了解光束在平面镜上反射时,反射角与入射角的 关系。
(3)通过光束从空气射入水(或玻璃)中的实验,了解光的折
射现象及其特点。
(4)熟知平面镜成像规律及应用、利用平面镜成像规律作图、探究平面镜成像规律等。
(5)认识光的色散、生活中光的色散现象、复色光与单色光(三原色)。
(6)知道红外线和紫外线在生活中的应用。
2.通过探究,了解光的反射规律。了解什么是镜面反射和漫反射
3.通过探究,了解光的折射规律。认识生活中的折射现象
4.探究并了解平面镜成像时像与物的关系
5.通过观察和实验(光的色散),知道白光是由色光组成的
光的直线传播及应用
题型一
【典型例题剖析】
【例1】当月球运动到太阳和地球之间,月球就会挡住太阳射向地球的光,月球身后的影子正好落到地球上时,如图,在a、b、c、d位置此刻都看不到日食现象的是( )
A.a、b两位置 B.b、c两位置 C.a、c两位置 D.a、d两位置
【中考考点对接】
1、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
2、光线:由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
3、光直线传播的应用
(1)激光准直:由于光的直线传播,在开凿隧道时,工人们可以用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不会出现偏差。
(2)影子的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体的后面形成黑色区域即影子。
(3)日食月食的形成:当地球 在中间时可形成月食。
(4)小孔成像:小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像,其像的形状与孔的形状无关。
【解题能力提升】
影子和小孔成像的异同
现象
相同点
不同点
影子
形成原因都是光沿直线传播
影子是光照射不到的区域,影子的形成不一定和物体的形状相同,而且影子是黑暗的
小孔成像
通过小孔成的像是光实际照射到的区域,像的形状和物体的形状相同,而且像是亮的
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·湖南·中考真题)《墨经》中记载了影子的形成等光学现象。如图所示,墙上手影形成的原因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【变式1-2】(2024·广西·中考真题)关于光的传播,下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播 B.光比声音传播速度慢
C.光在水中的传播速度是3×108m/s D.光在同种均匀介质中沿直线传播
【变式1-3】【中国传统文化】早在战国时期,我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。小明在学习光现象时,便于更好理解,于是他动手用蜡烛作为光源,在木板上钻一个圆形小孔,然后发现光线透过小孔在墙壁上形成一个像。下列说法正确的是( )
A.在墙上形成的像是虚像
B.小孔成像说明光沿直线传播
C.像的形状是圆形
D.保持蜡烛和墙的位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,蜡烛在墙上的像会变大
光的反射现象及应用
题型二
【典型例题剖析】
【例1】一束光照射到平面镜上,反射光线与入射光线夹角为130°,则反射角为 ,人迎着反射光的方向可以看到刺眼的光,而在其它方向却看不到反射光,这是由于发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【中考考点对接】
1、光的反射定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律:三线共面,两线两侧,两角相等,光路可逆。即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。不发光物体把照在它上面的光反射进入我们的眼睛,所以我们能看见不发光的物体。
3、光的反射分类:镜面反射和漫反射。
定义:射到物面上的平行光反射后仍然平行。
镜面反射 条件:反射面 平滑。
应用:迎着太阳看平静水面特别亮、黑板“反光”等都是因为发生了镜面反射。
定义:射到物体上的平行光反射后向着不同的方向,每条光线遵守光的反射定律。
漫反射 条件:反射面凹凸不平。
应用:能从不同方向看到本身不发光的物体,是光射到物体上发生漫反射的缘故。
【解题能力提升】
1.对光的反射定律的理解
(1)每条入射光线,有且只有一条反射光线与之相对应。
(2)反射现象发生时,先由入射光,后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的,所以叙述光的反射定律时,不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
(3)在光的反射现象中,入射光线靠近法线时,入射角减小,反射角也随之减小;入射光线远离法线时,入射角增大,反射光线随之远离法线,反射角也增大。
(4)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线与入射光线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
2.无论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·内蒙古赤峰·中考真题)“以铜为镜,可以正衣冠”,描述了哪种光现象( )
A.光的反射 B.光沿直线传播
C.光的折射 D.光的色散
【变式1-2】【新情景】2024年春晚舞台上,舞蹈《锦鲤》惊艳亮相,舞者身着红白色的衣裙仿佛自由自在的锦鲤,可鱼翔浅底,亦可翱翔天际。如图所示是舞者表演的瞬间,水中的倒影的形成原因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【变式1-3】【新情景】(2024·广东深圳·中考真题)巴黎奥运会即将开幕,爱思考的乐达达同学去巴黎旅游,发现奥运五环被挡住看不见是因为光沿 传播,埃菲尔铁塔无灯的栏杆被人看见是因为栏杆 的光进入达达同学的眼睛。
探究光的反射规律
题型三
【典型例题剖析】
【例1】(2024·江苏徐州·中考真题)如图甲所示,在探究光的反射规律实验中,平面镜水平放置,白色纸板竖直地立在平面镜上。将激光笔发出的一束激光紧贴纸板射向镜面上的O点。
(1)在纸板上能看到激光路径,是因为激光在纸板表面发生 反射;
(2)图甲中,激光与平面镜成40°角入射,则反射角为 ;
(3)纸板上可以同时看到入射光线和反射光线,说明它们和法线在 内;
(4)如图乙所示,纸板绕CD轴向后转动一定角度,再将激光紧贴纸板射向镜面上的O点,此时纸板上看不到反射光线,保持平面镜和入射光线位置不变,要在纸板上同时显示入射光线和反射光线,应怎样调整纸板? 。
【中考考点对接】
实验猜想
(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等;
(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的
实验器材
平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片(显示光路)
进行实验与收集证据
(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转;
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹;
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹;
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中;
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数
入射角
反射角
1
60°
60°
2
45°
45°
3
30°
30°
…
分析论证
(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变;
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小;
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内
归纳总结(光的反射定律)
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角
【解题能力提升】
1.实验注意事项
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象。
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(3)实验过程中严禁将激光对着人眼,以防灼伤眼睛;
(4)通过镜面对入射光的反射作用,可以看出镜子有改变光路的作用;
(5)本实验时一个归纳性实验,改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据,从而得出普遍规律,避免实验结论的偶然性。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·吉林长春·中考真题)在“探究光反射时的规律”的实验中:
(1)将平面镜放在水平桌面上,将附有量角器的半圆形白纸板竖立在平面镜上。使一束光贴着纸板分别沿AO、BO、CO入射,在纸板上观察到的光路如图甲所示,说明反射角 入射角。光束CO绕O点顺时针转过后的反射角为 度;
(2)图甲中,让一束光贴着纸板沿入射,反射光沿OA射出,说明在反射现象中,光路是 的;
(3)图乙中,要在右侧纸板上看到反射光,需将右侧纸板向 折。
【变式1-2】(2024·江苏无锡·中考真题)探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
【变式1-3】(2024·河南·中考真题)如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 。
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和 ,并记录下来。
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法: 。
探究平面镜成像特点
题型四
【典型例题剖析】
【例1】(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)小时候,赫仑同学常常听姥爷说,“照镜子要离镜子近些,离镜子远了,镜子里的像就变小啦”。当他学完光学后,回去给姥爷演示了如下实验。为让实验更准确,请完成下列问题:
(1)如图所示,将白纸平铺在水平桌面上,用支架把 (选填“薄”或“厚”)玻璃板竖直地架立于白纸上;
(2)将两个完全相同的跳棋棋子A和B分别立于玻璃板前后,并移动B直至与A的像重合,测量并记录相关数据。多次改变A的前后位置,重复以上实验。他多次实验的目的是 (选填“得到普遍规律”或“减小实验误差”);
(3)分析相关数据,发现平面镜所成的像是虚像,像与实物等大,像距等于物距。“照镜子要离镜子近些,离镜子远了,镜子里的像就变小啦”,这种说法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【中考考点对接】
提出问题
平面镜成像时,像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系
猜想与假设
平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等,像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等
实验器材
薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等
设计并进行实验
(1)在水平桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜,在纸上沿着玻璃板画一条直线,这条直线代表玻璃板的位置;
(2)如图所示,把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,透过玻璃板进行观察,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛(未点燃),竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置;
(3)在纸上记录下两支蜡烛的位置,并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同;
(4)移动点燃的蜡烛,重做实验;
(5)用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来,用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角;
(6)用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离,将测得的数据记录在表格中
实验数据记录
次数
蜡烛到平面镜的距离
蜡烛的像到平面镜的距离/cm
蜡烛的像与蜡烛的大小关系
蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系
1
10
10
等大
垂直
2
15
15
等大
垂直
3
20
20
等大
垂直
4
25
25
等大
垂直
分析与论证
(1)未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合,说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等;
(2)由实验数据可知,蜡烛和它的像的连线与镜面垂直,蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等
探究归纳
平面镜成像的特点:平面镜所成像的大小与物体大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与平面镜垂直,即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称
【解题能力提升】
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·北京·中考真题)某同学利用如图所示的装置及完全相同的电子蜡烛A、B等器材,探究物体在平面镜中成像时像距与物距是否有关。其中薄透明玻璃板与水平纸面垂直。主要实验步骤如下:
(1)将点亮的A放在玻璃板前,用刻度尺测量 ;将未点亮的B放在玻璃板后,不断调整B的位置,直到从各个角度观察B与A的像 ,用刻度尺测量B到玻璃板的距离。将实验数据记录在表格中;
(2)改变 ,仿照步骤(1)再做1次实验,将实验数据记录在表格中。
【变式1-2】(2024·江苏常州·中考真题)小华探究“平面镜成像特点”。
(1)实验装置如图甲所示,为顺利完成实验,MN应选择 (透明玻璃板/平面镜),并将其 放置在水平桌面上;
(2)将点燃的蜡烛A放置在MN前面,将外形相同、没有点燃的蜡烛B在MN后面移动,直至与A的像完全重合,重合现象说明 。此时,蜡烛B所处的位置即为像的位置;
(3)改变蜡烛A的位置,重复步骤(2),可得三组像与物的位置,如图乙所示,由此可知平面镜成像时, ;
(4)为判断平面镜成像的虚实,用光屏替代蜡烛B,然后 (直接/隔着MN)观察光屏上有无像,根据实验现象可得平面镜所成的像是 像。
【变式1-3】(2024·湖南·中考真题)小明在探究“平面镜成像的特点”时,有以下操作:
(1)如图甲所示,将一张白纸平铺在水平桌面上,并将一块薄玻璃板竖立在白纸中间位置,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 的位置;
(2)如图乙所示,此时蜡烛2与蜡烛1的像已完全重合。接下来使蜡烛1向远离玻璃板方向移动到某一位置,蜡烛2应向 玻璃板方向移动,才能与蜡烛1的像再次重合;
(3)三次实验物和像的位置记录如图丙所示。他在探究像和物的连线与平面镜的位置关系时,用直线连接图丙中物点A与像点 ,完成三次连线后找到了规律。
平面镜成像的应用
题型五
【典型例题剖析】
【例1】【新考法】(2024·山东淄博·中考真题)小明将只有一面开口的魔箱面向同学,把纸币从顶部的投币口放入(图甲),纸币竟不翼而飞。打开魔箱,原来里面有一块镜子(图乙),下列说法正确的是( )
A.魔箱中的镜子是凸透镜
B.看到的魔箱中的竖直方格是实像
C.镜子与水平面的夹角为
D.魔箱的成像原理是光的反射
【中考考点对接】
1、 平面镜成像特点:
(1)像与物大小相等。
(2)像到镜的距离与物到镜的距离相等。
(3)像与物的对应点的连线与镜面垂直。
(4)像与物左右位置颠倒。
(5)平面镜所成的像是虚像(实像、虚像)。
2、平面镜的应用
应用分类
示例
成像
照镜子
舞蹈演员纠正自己的舞姿
改变光路
太阳能电站
潜望镜
扩大视觉空间
墙上装平面镜,感觉空间更大
利用平面镜在较小空间内完成视力检查
【解题能力提升】
对实像和虚像的理解
成因
特点
实例
实像
实际光线会聚所成的像
既可以用眼睛直接观察,又可以用光屏承接
小孔成像
虚像
不是实际光线会聚而成的,而是由实际光线的反向延长线相交形成的
只能用眼睛直接观察,不能用光屏承接
平面镜成像、水中倒影、水中的鱼
【跟踪变式训练】
【变式1-1】【新考法】(2024·四川广元·中考真题)一只小蜜蜂悬停在平静的湖面上方,它向下看,看到下方有一个与自己相同的“同伴”,于是它飞向湖面迎接“同伴”,在此过程中( )
A.“同伴”向它迎来 B.“同伴”离它而去 C.“同伴”逐渐变小 D.“同伴”真实存在
【变式1-2】(2024·湖南长沙·中考真题)戏剧是我国的传统艺术瑰宝。戏剧演员对着平面镜画脸谱时,下列说法正确的是( )
A.平面镜成像是由于光的反射 B.平面镜成像是由于光的折射
C.演员靠近平面镜时像变大 D.平面镜所成的像是实像
【变式1-3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)小萌站在竖直放置的穿衣镜前2m处,她在镜中的像与她的距离为 m。小萌靠近穿衣镜的过程中,她在镜中的像大小将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
光的折射现象及其应用
题型六
【典型例题剖析】
【例1】(2024·甘肃临夏·中考真题)光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是( )
A.墙上呈现手的影子
B.桥在水中的倒影
C.平面镜使太阳光聚集到同一位置
D.人看到鱼在水中的像
【中考考点对接】
1、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当发生折射现象时,一定也发生了反射现象。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2、光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;即:折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)。在折射现象中,光路是可逆的。在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大(如图所示)。在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。
3、生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
【解题能力提升】
光的折射现象是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。这种现象发生在两种介质的交界处,其中折射光线进入到另一种介质中,而反射光线则返回原介质中。光的折射与光的反射不同,反射光的光速与入射光线相同,而折射光线的光速与入射光线不同。在两种介质的交界处,不仅会发生折射,同时也发生反射。这是因为光在不同物质中的传播速度不同,导致在两种介质的交界处传播方向发生变化。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·辽宁·中考真题)如图,斜插入水中的筷子,看起来弯折了的原因是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射
C.光的色散 D.光的折射
【变式1-2】(2024·黑龙江大庆·中考真题)以下光的反射、折射的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式1-3】(2024·吉林·中考真题)清澈见底的池水看起来比实际浅,这种现象产生原因是光的( )
A.反射 B.直线传播 C.折射 D.色散
光的色散及其色散现象
题型七
【典型例题剖析】
【例1】(2024·山东济宁·中考真题)用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的 现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由 混合而成的。
【中考考点对接】
1、光的色散定义:太阳光通过三棱镜后,分解成各种单一颜色的光,这种现象叫光的色散。
2、不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折最大,偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
3、光的色散在生活中的色散现象:雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等。
4、太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成,它是复色光。
5、把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光,这个现象叫做色光的混合(彩色电视机的彩色画面的形成)。红、绿、蓝也叫光的三原色。
【解题能力提升】
色光的混合规律:
红光+绿光=黄光
红光+蓝光=品红光
绿光+蓝光=青光
红光+绿光+蓝光=白光
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·江苏镇江·中考真题)诗句“香炉初上日,瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景:太阳刚升起时,从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹。此现象属于( )
A.光的直线传播 B.光的色散 C.光的反射 D.小孔成像
【变式1-2】【新考法】(2024·江苏常州·中考真题)2023年12月1日起,执行新的《食用农产品市场销售质量安全监督管理办法》,市场全面禁用生鲜灯。某超市的切片西瓜原来用红色光照射,现在统一用白光照射.在白光照射下,呈现绿皮、黑籽、红瓤的切片西瓜,原来在红色光照射下,呈现( )
A.黑皮、红籽、红瓤 B.绿皮、黑籽、红瓤
C.黑皮、黑籽、红瓤 D.黑皮、黑籽、黑瓤
【变式1-3】(2024·湖南岳阳·模拟预测)如图所示在暗室内让一束太阳光照射到三棱镜,射出的光在竖直放置的白屏上形成彩色光带,这是 现象。如果三棱镜是无色透明的,则Ⅲ区的光具有显著的 。
光现象综合作图
题型八
【典型例题剖析】
【例1】(2024·山东潍坊·中考真题)如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
【中考考点对接】
1.利用光的反射定律作图:所有实际传播的光(无论是反射光还是入射光)都要画成实线,并用箭头表示它的传播方向;法线用虚线,要垂直于反射面。
2.平面镜成的像主要有两种方法:一是根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图;二是根据平面镜成像特点作图(对称法)。
(1)根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图:从S 射向平面镜的所有光线,经平面镜反射后,反射光线的反向延长线都会交于点S',所以在作图时,只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线,作出其反射光线的反向延长线,就可以确定像S'。
(2)根据平面镜成像特点作图(对称法):作出物体AB关于平面镜的对称点A'B',连接B'A'即为物体AB的像。
3.利用光的折射定律作图:当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角;而当光从水或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
【解题能力提升】
1、作入射光线或者反射光线或者法线以及标出反射面,需要用光的反射定律解决;
2、画出物体在平面镜中的像或者确定物以及画出平面镜,需要用平面镜成像原理;
3、画出折射光线、入射光线以及法线等需要用光的折射规律。
4、物体在平面镜中成的像需要用虚线画,用实线则错误。
注意:画光线要用箭头表示光的传播方向,没有箭头正确标出光的传播方向的光路图是错误的。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·江苏常州·中考真题)激光束AO由空气斜射向水面,请在图中画出对应的反射光线和折射光线(保留作图痕迹)。
【变式1-2】【新情境】(2024·山东菏泽·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置,表示宇航员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响)。
【变式1-3】(2024·河南·中考真题)如图,观光水池中,一束红光沿AO方向从水射入空气,折射光线为。若另一束红光沿BO方向从水射入空气,请大致画出入射光线BO的折射光线,并标出对应的折射角r。
1.(2024·甘肃兰州·中考真题)如图甲所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,小亮将点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,他通过玻璃板能够看到蜡烛A在玻璃板后面所成的像,下列与平面镜成像相关的说法中不正确的是( )
A.选用与蜡烛A完全相同的蜡烛B做实验,目的是便于比较像与物的大小
B.蜡烛A靠近玻璃板时,所成像的大小不变
C.移开蜡烛B,若将光屏置于像的位置,则光屏上会出现蜡烛A的像
D.图甲所示的实验中,蜡烛A的成像原理与图乙中的③相同
2.(2024·山东泰安·中考真题)下列光现象由光的反射形成的是( )
A.手影游戏 B.水中倒影
C.筷子“弯折” D.光的色散
3.(2024·四川南充·中考真题)川北皮影,又称“影子戏”或“灯影戏”,是一项具有丰富历史和深厚文化底蕴的国家级非物质文化遗产。它是用灯光将受皮影的操纵者(拦门匠)操作的人物或物件表演的影投射到屏幕上,如图甲。图①②③④现象中与川北皮影成像原理相同的是( )
A.①图:海市蜃楼 B.②图:南充清辉阁倒影
C.③图:手影游戏 D.④图:鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方
4.(2024·天津·中考真题)清澈见底的池水看起来比实际的浅,为了安全不要贸然下水。池水变“浅”的原因是()
A.光的折射 B.平面镜成像 C.光的反射 D.光的直线传播
5.(2024·广西·中考真题)如图所示,在探究光反射时的规律实验中,通过实验可知,反射光线、入射光线和法线都在 (选填“同”或“不同”)一平面内,反射角r 入射角i。
6.【新情景】(2024·四川成都·中考真题)夜幕降临,横跨成都锦江两岸的安顺廊桥灯火璀璨,桨声灯影里,夜色让人陶然而醉,正所谓“锦江灯月遥相近,烟火市井三千年”。如图,水中“灯影”是由于光的 形成的;若锦江水面上涨,水中“灯影”到水面的距离变 。
7.(2024·四川广安·中考真题)如图所示,请作出这束光从三棱镜斜面射出的折射光线的大致方向。
8.【跨学科实践】(2024·四川南充·中考真题)2023年9月17日,我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,是反射光线,请画出其入射光线并标出入射角大小(保留作图痕迹)。
9.(2024·山东滨州·中考真题)某小组在探究光的反射的实验中
(1)在“探究光反射时的规律”实验中,
①把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 于镜面,如图甲所示。
②实验时,使一束光EO与平面镜夹角为射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,此时,反射角大小为 。
③如图乙所示,把纸板NOF绕ON向后折,在纸板上看不到反射光。这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在 内。
(2)在“探究平面镜成像的特点”实验中,
①用玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 。
②如图丙所示,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小相等,这种研究方法是物理学中常用的 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
③将光屏放在蜡烛A的像的位置,直接观察光屏,光屏上没有呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 。
10.(2024·辽宁·中考真题)某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上 放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于确定 的位置;
(2)将一个蓝色长尾票夹(型号:5#)放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小 。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是 像;
(3)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,在蓝色票夹一侧通过钢化膜看到的是图(c)中的 。
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第02讲 光现象
题型一 光的直线传播及应用
题型二 光的反射现象及应用
题型三 探究光的反射规律
题型四 探究平面镜成像特点
题型五 平面镜成像的应用
题型六 光的折射现象及其应用
题型七 光的色散及其色散现象
题型八 光现象综合作图
课标要求
命题预测
重难点
1.通过实验,探究光在同种均匀介质中是沿直线传播的
《声现象》是最简单同时也是也是中考必考内容。考题往往以选择题(单选较多)、填空题、作图题、实验题的形式出现,分值一般为2~5分。考查情景主要是学生生活中已有的感性认识和课堂上观察或总结出的规律,学生需要在理解的基础上准确把握。
(1)认识光的直线传播条件、生活中常见光的直线传播的现象、小孔成像、利用光的直线传播作图等。
(2)探究并了解光束在平面镜上反射时,反射角与入射角的 关系。
(3)通过光束从空气射入水(或玻璃)中的实验,了解光的折
射现象及其特点。
(4)熟知平面镜成像规律及应用、利用平面镜成像规律作图、探究平面镜成像规律等。
(5)认识光的色散、生活中光的色散现象、复色光与单色光(三原色)。
(6)知道红外线和紫外线在生活中的应用。
2.通过探究,了解光的反射规律。了解什么是镜面反射和漫反射
3.通过探究,了解光的折射规律。认识生活中的折射现象
4.探究并了解平面镜成像时像与物的关系
5.通过观察和实验(光的色散),知道白光是由色光组成的
光的直线传播及应用
题型一
【典型例题剖析】
【例1】当月球运动到太阳和地球之间,月球就会挡住太阳射向地球的光,月球身后的影子正好落到地球上时,如图,在a、b、c、d位置此刻都看不到日食现象的是( )
A.a、b两位置 B.b、c两位置 C.a、c两位置 D.a、d两位置
【答案】D
【详解】日食是由光的直线传播形成的,由图可知,太阳射向地球的光线被月亮挡住,b、c两点会看不到太阳,而a、d两点会看到太阳,不能形成日食,故看不到日食现象。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【中考考点对接】
1、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
2、光线:由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
3、光直线传播的应用
(1)激光准直:由于光的直线传播,在开凿隧道时,工人们可以用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不会出现偏差。
(2)影子的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体的后面形成黑色区域即影子。
(3)日食月食的形成:当地球 在中间时可形成月食。
(4)小孔成像:小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像,其像的形状与孔的形状无关。
【解题能力提升】
影子和小孔成像的异同
现象
相同点
不同点
影子
形成原因都是光沿直线传播
影子是光照射不到的区域,影子的形成不一定和物体的形状相同,而且影子是黑暗的
小孔成像
通过小孔成的像是光实际照射到的区域,像的形状和物体的形状相同,而且像是亮的
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·湖南·中考真题)《墨经》中记载了影子的形成等光学现象。如图所示,墙上手影形成的原因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【答案】A
【详解】光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,沿直线传播的光被手挡住,墙上黑暗区域就是手的影子。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-2】(2024·广西·中考真题)关于光的传播,下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播 B.光比声音传播速度慢
C.光在水中的传播速度是3×108m/s D.光在同种均匀介质中沿直线传播
【答案】D
【详解】A.光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故A错误;
B.光在空气中的传播速度约为,声音在空气中的传播速度约为,故B错误;
C.光在真空的传播速度约为,在水中的传播速度小于在真空的传播速度,约为真空中传播速度的,故C错误;
D.由光的传播规律可知,光在同种均匀介质中沿直线传播,故D正确。
故选D。
【变式1-3】【中国传统文化】早在战国时期,我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。小明在学习光现象时,便于更好理解,于是他动手用蜡烛作为光源,在木板上钻一个圆形小孔,然后发现光线透过小孔在墙壁上形成一个像。下列说法正确的是( )
A.在墙上形成的像是虚像
B.小孔成像说明光沿直线传播
C.像的形状是圆形
D.保持蜡烛和墙的位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,蜡烛在墙上的像会变大
【答案】B
【详解】A.蜡烛在墙上成的像是倒立的实像,故A错误;
B.小孔成像是由光沿直线传播形成的,故B正确;
C.小孔成像成的是物体的像,与小孔的形状无关,故C错误;
D.保持蜡烛和墙的位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,因为成像的大小取决于像到小孔的距离,则木板与小孔距离越小,像也越小,故D错误。
故选B。
光的反射现象及应用
题型二
【典型例题剖析】
【例1】一束光照射到平面镜上,反射光线与入射光线夹角为130°,则反射角为 ,人迎着反射光的方向可以看到刺眼的光,而在其它方向却看不到反射光,这是由于发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【答案】 65° 镜面反射
【详解】[1]入射角为入射光线与法线的夹角,反射角为反射光线与法线的夹角,且反射角等于入射角,已知反射光线与入射光线夹角为130°,则反射角为65°。
[2]光线射向平面镜,经平面镜反射后,平行射出,正好反射到有的人眼睛上,觉得很刺眼,这种反射是镜面反射。此时人迎着反射光的方向可以看到刺眼的光,而在其它方向却看不到反射光。
【中考考点对接】
1、光的反射定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律:三线共面,两线两侧,两角相等,光路可逆。即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。不发光物体把照在它上面的光反射进入我们的眼睛,所以我们能看见不发光的物体。
3、光的反射分类:镜面反射和漫反射。
定义:射到物面上的平行光反射后仍然平行。
镜面反射 条件:反射面 平滑。
应用:迎着太阳看平静水面特别亮、黑板“反光”等都是因为发生了镜面反射。
定义:射到物体上的平行光反射后向着不同的方向,每条光线遵守光的反射定律。
漫反射 条件:反射面凹凸不平。
应用:能从不同方向看到本身不发光的物体,是光射到物体上发生漫反射的缘故。
【解题能力提升】
1.对光的反射定律的理解
(1)每条入射光线,有且只有一条反射光线与之相对应。
(2)反射现象发生时,先由入射光,后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的,所以叙述光的反射定律时,不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
(3)在光的反射现象中,入射光线靠近法线时,入射角减小,反射角也随之减小;入射光线远离法线时,入射角增大,反射光线随之远离法线,反射角也增大。
(4)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线与入射光线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
2.无论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·内蒙古赤峰·中考真题)“以铜为镜,可以正衣冠”,描述了哪种光现象( )
A.光的反射 B.光沿直线传播
C.光的折射 D.光的色散
【答案】A
【详解】“以铜为镜”涉及的物理知识是平面镜成像,其原理是光的反射,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-2】【新情景】2024年春晚舞台上,舞蹈《锦鲤》惊艳亮相,舞者身着红白色的衣裙仿佛自由自在的锦鲤,可鱼翔浅底,亦可翱翔天际。如图所示是舞者表演的瞬间,水中的倒影的形成原因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【答案】B
【详解】因为光滑的舞台相当于平面镜,所以看到的倒影是平面镜成像,即光的反射形成的。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式1-3】【新情景】(2024·广东深圳·中考真题)巴黎奥运会即将开幕,爱思考的乐达达同学去巴黎旅游,发现奥运五环被挡住看不见是因为光沿 传播,埃菲尔铁塔无灯的栏杆被人看见是因为栏杆 的光进入达达同学的眼睛。
【答案】 直线 反射
【详解】[1][2]光在同种均匀介质中沿直线传播。巴黎奥运会即将开幕,爱思考的乐达达同学去巴黎旅游,发现奥运五环被挡住看不见是因为光沿直线传播;埃菲尔铁塔无灯的栏杆不是光源,埃菲尔铁塔无灯的栏杆被人看见是因为栏杆反射的光进入达达同学的眼睛。
探究光的反射规律
题型三
【典型例题剖析】
【例1】(2024·江苏徐州·中考真题)如图甲所示,在探究光的反射规律实验中,平面镜水平放置,白色纸板竖直地立在平面镜上。将激光笔发出的一束激光紧贴纸板射向镜面上的O点。
(1)在纸板上能看到激光路径,是因为激光在纸板表面发生 反射;
(2)图甲中,激光与平面镜成40°角入射,则反射角为 ;
(3)纸板上可以同时看到入射光线和反射光线,说明它们和法线在 内;
(4)如图乙所示,纸板绕CD轴向后转动一定角度,再将激光紧贴纸板射向镜面上的O点,此时纸板上看不到反射光线,保持平面镜和入射光线位置不变,要在纸板上同时显示入射光线和反射光线,应怎样调整纸板? 。
【答案】(1)漫
(2)50°
(3)同一平面
(4)调整纸板与入射光线在同一平面且垂直于水平桌面
【详解】(1)纸板比较粗糙,在纸板上能看到激光路径,是因为激光在纸板表面发生漫反射。
(2)入射光线与法线的夹角为入射角,由图可知,入射角为
在光的反射现象中,反射角等于入射角,则反射角为
(3)纸板上可以同时看到入射光线和反射光线,说明它们和法线在同一平面内。
(4)纸板绕CD轴向后转动一定角度,再将激光紧贴纸板射向镜面上的O点,此时纸板上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线不在同一平面内;由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内,法线的位置没有改变,始终垂直平面镜,保持平面镜和入射光线位置不变,则要在纸板上同时显示入射光线和反射光线,应调整纸板与入射光线在同一平面且垂直于水平桌面,直到能看到反射光线,使反射光线和入射光线在同一平面内。
【中考考点对接】
实验猜想
(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等;
(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的
实验器材
平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片(显示光路)
进行实验与收集证据
(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转;
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹;
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹;
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中;
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数
入射角
反射角
1
60°
60°
2
45°
45°
3
30°
30°
…
分析论证
(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变;
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小;
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内
归纳总结(光的反射定律)
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角
【解题能力提升】
1.实验注意事项
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象。
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(3)实验过程中严禁将激光对着人眼,以防灼伤眼睛;
(4)通过镜面对入射光的反射作用,可以看出镜子有改变光路的作用;
(5)本实验时一个归纳性实验,改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据,从而得出普遍规律,避免实验结论的偶然性。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·吉林长春·中考真题)在“探究光反射时的规律”的实验中:
(1)将平面镜放在水平桌面上,将附有量角器的半圆形白纸板竖立在平面镜上。使一束光贴着纸板分别沿AO、BO、CO入射,在纸板上观察到的光路如图甲所示,说明反射角 入射角。光束CO绕O点顺时针转过后的反射角为 度;
(2)图甲中,让一束光贴着纸板沿入射,反射光沿OA射出,说明在反射现象中,光路是 的;
(3)图乙中,要在右侧纸板上看到反射光,需将右侧纸板向 折。
【答案】 等于 30 可逆 前
【详解】(1)[1]使一束光贴着纸板分别沿AO、BO、CO入射,在纸板上观察到的光路如图甲所示,由图中反射光线与法线的夹角可知,反射角等于入射角。
[2]光束CO绕O点顺时针转过后,入射角变成了,故反射角为。
(2)[3]让一束光贴着纸板沿入射,反射光沿OA射出,光线可以沿原光路返回,说明在反射现象中,光路是可逆的。
(3)[4]图乙中,要在右侧纸板上看到反射光,需将右侧纸板向前折,此现象说明入射光线、法线、反射光线在同一平面内。
【变式1-2】(2024·江苏无锡·中考真题)探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
【答案】 下 同一平面 相等 反射光路是可逆的 垂直 光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内 见解析
【详解】(1)[1]保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,入射光线偏离法线,反射光线也偏离法线,故光斑向下移动。
(2)①[2]将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,发现当纸板B和纸板A在同一平面内时,B板上才能够呈现出反射光线,说明光的反射定律中,入射光线和反射光线、法线三条光线在同一平面内。
②[3]分析表格中的数据发现,反射角等于入射角。
③[4]用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,沿着原来的路径返回,故说明光路是可逆的。
(3)[5][6]白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是垂直;若白板与平面镜不垂直,则法线不在该白板上,入射光线、反射光线、法线也不会在这个平面镜内,故看不到反射光线、入射光线,说明光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内。
(4)[7]由于角反射器是由互相垂直的反光面组成的,当汽车的灯光照在尾灯上时,经过两次反射后,光线将平行于入射光线,反射进入司机眼中,司机看到尾灯特别亮。
【变式1-3】(2024·河南·中考真题)如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 。
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和 ,并记录下来。
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法: 。
【答案】 换用不同颜色的笔记录每次光的路径 反射角 同一平面内 用喷雾器在纸板右侧喷水雾,观察反射光线是否存在
【详解】(1)[1]记录时,为了区分每次的光路,可以换用不同颜色的笔记录每次光的入射和反射路径。
(2)[2]为比较反射角和入射角的大小关系,应该用量角器测量每次的入射角和反射角,并记录。
(3)[3]由题意得,当显示入射光线、反射光线的纸板在同一平面上时,入射光线、反射光线都能同时看见;当把显示反射光线的纸板NOF向后折,这时在NOF上看不到反射光,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
[4]用喷雾器在纸板右侧喷水雾,水雾可以显示出光的传播路径,就可以验证反射光线是否存在。
探究平面镜成像特点
题型四
【典型例题剖析】
【例1】(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)小时候,赫仑同学常常听姥爷说,“照镜子要离镜子近些,离镜子远了,镜子里的像就变小啦”。当他学完光学后,回去给姥爷演示了如下实验。为让实验更准确,请完成下列问题:
(1)如图所示,将白纸平铺在水平桌面上,用支架把 (选填“薄”或“厚”)玻璃板竖直地架立于白纸上;
(2)将两个完全相同的跳棋棋子A和B分别立于玻璃板前后,并移动B直至与A的像重合,测量并记录相关数据。多次改变A的前后位置,重复以上实验。他多次实验的目的是 (选填“得到普遍规律”或“减小实验误差”);
(3)分析相关数据,发现平面镜所成的像是虚像,像与实物等大,像距等于物距。“照镜子要离镜子近些,离镜子远了,镜子里的像就变小啦”,这种说法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1)薄
(2)得到普遍规律
(3)错误
【详解】(1)为了便于确定像的位置,实验时用薄玻璃板来代替平面镜进行实验,若玻璃板太厚,前后两个面都能成像,会对实验造成干扰。
(2)通过一次实验就得出的结论具有偶然性,所以要多次改变A的前后位置,重复实验,得到普遍规律。
(3)分析相关数据,发现平面镜所成的像是虚像,像与实物等大,所以像的大小与物体距离平面镜的距离远近无关,所以“照镜子要离镜子近些,离镜子远了,镜子里的像就变小啦”的说法是错误的。
【中考考点对接】
提出问题
平面镜成像时,像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系
猜想与假设
平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等,像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等
实验器材
薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等
设计并进行实验
(1)在水平桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜,在纸上沿着玻璃板画一条直线,这条直线代表玻璃板的位置;
(2)如图所示,把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,透过玻璃板进行观察,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛(未点燃),竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置;
(3)在纸上记录下两支蜡烛的位置,并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同;
(4)移动点燃的蜡烛,重做实验;
(5)用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来,用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角;
(6)用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离,将测得的数据记录在表格中
实验数据记录
次数
蜡烛到平面镜的距离
蜡烛的像到平面镜的距离/cm
蜡烛的像与蜡烛的大小关系
蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系
1
10
10
等大
垂直
2
15
15
等大
垂直
3
20
20
等大
垂直
4
25
25
等大
垂直
分析与论证
(1)未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合,说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等;
(2)由实验数据可知,蜡烛和它的像的连线与镜面垂直,蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等
探究归纳
平面镜成像的特点:平面镜所成像的大小与物体大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与平面镜垂直,即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称
【解题能力提升】
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·北京·中考真题)某同学利用如图所示的装置及完全相同的电子蜡烛A、B等器材,探究物体在平面镜中成像时像距与物距是否有关。其中薄透明玻璃板与水平纸面垂直。主要实验步骤如下:
(1)将点亮的A放在玻璃板前,用刻度尺测量 ;将未点亮的B放在玻璃板后,不断调整B的位置,直到从各个角度观察B与A的像 ,用刻度尺测量B到玻璃板的距离。将实验数据记录在表格中;
(2)改变 ,仿照步骤(1)再做1次实验,将实验数据记录在表格中。
【答案】(1) A到玻璃板的距离 完全重合
(2)A的位置
【详解】(1)[1]探究物体在平面镜中成像时像距与物距是否有关,需要测量蜡烛A到玻璃板的距离,用刻度尺测量B到玻璃板的距离。
[2]将未点亮的B放在玻璃板后,不断调整B的位置,直到从各个角度观察B与A的像完全重合,此时物体B可以替代蜡烛A的像。
(2)改变蜡烛A的位置,仿照步骤(1)再做1次实验,将实验数据记录在表格中,需要多次实验,寻找普遍规律。
【变式1-2】(2024·江苏常州·中考真题)小华探究“平面镜成像特点”。
(1)实验装置如图甲所示,为顺利完成实验,MN应选择 (透明玻璃板/平面镜),并将其 放置在水平桌面上;
(2)将点燃的蜡烛A放置在MN前面,将外形相同、没有点燃的蜡烛B在MN后面移动,直至与A的像完全重合,重合现象说明 。此时,蜡烛B所处的位置即为像的位置;
(3)改变蜡烛A的位置,重复步骤(2),可得三组像与物的位置,如图乙所示,由此可知平面镜成像时, ;
(4)为判断平面镜成像的虚实,用光屏替代蜡烛B,然后 (直接/隔着MN)观察光屏上有无像,根据实验现象可得平面镜所成的像是 像。
【答案】 透明玻璃板 竖直 像与物大小相等 见解析 直接 虚
【详解】(1)[1]在探究平面镜成像特点的实验中,为了方便确定像的位置,应用透明玻璃板代替平面镜,因为玻璃板是透明的,直接通过玻璃板既可观察到成像情况,又可以看到玻璃板后面的蜡烛B,便于确定像的位置。
[2]透明玻璃板应竖直放置在水平桌面上,以确保物体和像都在水平桌面上。
(2)[3]蜡烛B与A外形相同,B与A的像完全重合,说明B与A的像大小相等,则A的像与A大小相等,所以在平面镜成像中,像与物的大小相等。
(3)[4]图乙中,测量每组对应的A及其像与镜面距离,可得:在平面镜成像时,像与物体到镜面的距离相等。
(4)[5]平面镜成像是光的反射形成的,隔着MN观察时,有反射光线进入眼睛,仍能观察到像,所以应直接观察光屏上有无像。
[6]实像是实际光线会聚而成的,在光屏上能呈现,虚像不是实际光线会聚而成的,不能在光屏上呈现,直接在光屏上观察不能看到平面镜所成的像,说明平面镜所成的像是虚像。
【变式1-3】(2024·湖南·中考真题)小明在探究“平面镜成像的特点”时,有以下操作:
(1)如图甲所示,将一张白纸平铺在水平桌面上,并将一块薄玻璃板竖立在白纸中间位置,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 的位置;
(2)如图乙所示,此时蜡烛2与蜡烛1的像已完全重合。接下来使蜡烛1向远离玻璃板方向移动到某一位置,蜡烛2应向 玻璃板方向移动,才能与蜡烛1的像再次重合;
(3)三次实验物和像的位置记录如图丙所示。他在探究像和物的连线与平面镜的位置关系时,用直线连接图丙中物点A与像点 ,完成三次连线后找到了规律。
【答案】 平面镜 远离 B
【详解】(1)[1]沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)[2]平面镜成的像与物体大小是相等的且关于镜面对称,所以蜡烛1向远离玻璃板方向移动时,蜡烛2也应向远离玻璃板方向移动。
(3)[3]像和物的连线与平面镜的位置关系应该为垂直,物点A对应的像点应该为B,所以应该用直线连接图丙中物点A与像点B。
平面镜成像的应用
题型五
【典型例题剖析】
【例1】【新考法】(2024·山东淄博·中考真题)小明将只有一面开口的魔箱面向同学,把纸币从顶部的投币口放入(图甲),纸币竟不翼而飞。打开魔箱,原来里面有一块镜子(图乙),下列说法正确的是( )
A.魔箱中的镜子是凸透镜
B.看到的魔箱中的竖直方格是实像
C.镜子与水平面的夹角为
D.魔箱的成像原理是光的反射
【答案】D
【详解】A.魔箱中的镜子是平面镜,故A错误;
BD.成像原理是光的反射,成的是正立的虚像,故B错误;D正确;
C.魔箱中的方格是水平放置的,通过平面镜看到方格的像是竖直的,根据像与物关于平面镜对称可知,镜子与水平面的夹角为,C错误。
故选D。
【中考考点对接】
1、 平面镜成像特点:
(1)像与物大小相等。
(2)像到镜的距离与物到镜的距离相等。
(3)像与物的对应点的连线与镜面垂直。
(4)像与物左右位置颠倒。
(5)平面镜所成的像是虚像(实像、虚像)。
2、平面镜的应用
应用分类
示例
成像
照镜子
舞蹈演员纠正自己的舞姿
改变光路
太阳能电站
潜望镜
扩大视觉空间
墙上装平面镜,感觉空间更大
利用平面镜在较小空间内完成视力检查
【解题能力提升】
对实像和虚像的理解
成因
特点
实例
实像
实际光线会聚所成的像
既可以用眼睛直接观察,又可以用光屏承接
小孔成像
虚像
不是实际光线会聚而成的,而是由实际光线的反向延长线相交形成的
只能用眼睛直接观察,不能用光屏承接
平面镜成像、水中倒影、水中的鱼
【跟踪变式训练】
【变式1-1】【新考法】(2024·四川广元·中考真题)一只小蜜蜂悬停在平静的湖面上方,它向下看,看到下方有一个与自己相同的“同伴”,于是它飞向湖面迎接“同伴”,在此过程中( )
A.“同伴”向它迎来 B.“同伴”离它而去 C.“同伴”逐渐变小 D.“同伴”真实存在
【答案】A
【详解】当一只小蜜蜂悬停在平静的湖面上方时,湖面就相当于一个平面镜,平面镜成像特点是像与物体大小相等,像到镜的距离等于物体到镜的距离,所成的像是虚像。当小蜜蜂飞向湖面迎接“同伴”时,物距变小,像距也跟着变小,但像的大小不变。所以在此过程中,“同伴”向它迎来,大小不变。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-2】(2024·湖南长沙·中考真题)戏剧是我国的传统艺术瑰宝。戏剧演员对着平面镜画脸谱时,下列说法正确的是( )
A.平面镜成像是由于光的反射 B.平面镜成像是由于光的折射
C.演员靠近平面镜时像变大 D.平面镜所成的像是实像
【答案】A
【详解】AB.平面镜成像是光在平面镜上发生反射,其反射光线的反向延长线会聚于一点形成一个像,所以平面镜成像的原理是光的反射,故A正确,B错误;
C.平面镜所成的像与物大小相等,所以演员靠近平面镜时像的大小不变,故C错误;
D.平面镜所成的像是实际光线的反向延长线会聚形成的,不能用光屏承接,所以是虚像,故D错误。
故选A。
【变式1-3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)小萌站在竖直放置的穿衣镜前2m处,她在镜中的像与她的距离为 m。小萌靠近穿衣镜的过程中,她在镜中的像大小将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】 4 不变
【详解】[1]根据平面镜成像的特点,像与物到镜面的距离相等,小萌站在竖直放置的平面镜前2m处,则像距镜面也为2m,则镜中的像与人的距离为
2m+2m=4m[2]平面镜所成的像与物体是等大的,当人逐渐靠近平面镜时,视觉上感觉像在变大,但实际上像的大小并没有变。所以他在平面镜中像的大小不变。
光的折射现象及其应用
题型六
【典型例题剖析】
【例1】(2024·甘肃临夏·中考真题)光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是( )
A.墙上呈现手的影子 B.桥在水中的倒影
C.平面镜使太阳光聚集到同一位置 D.人看到鱼在水中的像
【答案】D
【详解】A.墙上呈现手的影子,是因为手挡住了光线形成的,说明光是沿直线传播的,故A不符合题意;
B.桥在水中的倒影,类似于平面镜成像,由光的反射形成的,故B不符合题意;
C.平面镜使太阳光聚集到同一位置,平面镜对光的作用是发生发射,故C不符合题意;
D.人看到鱼在水中的像,是由鱼反射的光线经水面折射形成的靠上的虚像,故D符合题意。
故选D。
【中考考点对接】
1、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当发生折射现象时,一定也发生了反射现象。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2、光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;即:折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)。在折射现象中,光路是可逆的。在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大(如图所示)。在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。
3、生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
【解题能力提升】
光的折射现象是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。这种现象发生在两种介质的交界处,其中折射光线进入到另一种介质中,而反射光线则返回原介质中。光的折射与光的反射不同,反射光的光速与入射光线相同,而折射光线的光速与入射光线不同。在两种介质的交界处,不仅会发生折射,同时也发生反射。这是因为光在不同物质中的传播速度不同,导致在两种介质的交界处传播方向发生变化。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·辽宁·中考真题)如图,斜插入水中的筷子,看起来弯折了的原因是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射
C.光的色散 D.光的折射
【答案】D
【详解】斜插入水中的筷子,看起来弯折了是光的折射现象形成的,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式1-2】(2024·黑龙江大庆·中考真题)以下光的反射、折射的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】反射角等于入射角,反射光线与入射光线在同一介质中,折射光线与入射光线在不同介质中,空气中的入射角大于水中的折射角,故A正确,BCD错误。
故选A。
【变式1-3】(2024·吉林·中考真题)清澈见底的池水看起来比实际浅,这种现象产生原因是光的( )
A.反射 B.直线传播 C.折射 D.色散
【答案】C
【详解】池底的光线由水中斜射到空气中时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了,这是光的折射现象,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
光的色散及其色散现象
题型七
【典型例题剖析】
【例1】(2024·山东济宁·中考真题)用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的 现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由 混合而成的。
【答案】 反射 多种色光
【详解】[1]阳光照射到平面镜上,由于平面镜的反射,改变了传播方向而照射到室内。
[2]白色的阳光射向斜插在水中的平面镜然后射出,发生反射和折射,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光,说明白光是由这七种色光混合而成的。
【中考考点对接】
1、光的色散定义:太阳光通过三棱镜后,分解成各种单一颜色的光,这种现象叫光的色散。
2、不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折最大,偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
3、光的色散在生活中的色散现象:雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等。
4、太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成,它是复色光。
5、把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光,这个现象叫做色光的混合(彩色电视机的彩色画面的形成)。红、绿、蓝也叫光的三原色。
【解题能力提升】
色光的混合规律:
红光+绿光=黄光
红光+蓝光=品红光
绿光+蓝光=青光
红光+绿光+蓝光=白光
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·江苏镇江·中考真题)诗句“香炉初上日,瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景:太阳刚升起时,从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹。此现象属于( )
A.光的直线传播 B.光的色散 C.光的反射 D.小孔成像
【答案】B
【详解】当太阳刚升起时,阳光照射到瀑布溅起的水雾上,被水雾中的小水滴分散成了七种颜色的光,随后我们可以从水雾中看到彩虹,这是光的色散现象。
故选B。
【变式1-2】【新考法】(2024·江苏常州·中考真题)2023年12月1日起,执行新的《食用农产品市场销售质量安全监督管理办法》,市场全面禁用生鲜灯。某超市的切片西瓜原来用红色光照射,现在统一用白光照射.在白光照射下,呈现绿皮、黑籽、红瓤的切片西瓜,原来在红色光照射下,呈现( )
A.黑皮、红籽、红瓤 B.绿皮、黑籽、红瓤
C.黑皮、黑籽、红瓤 D.黑皮、黑籽、黑瓤
【答案】C
【详解】不透明物体的颜色是由它反射的色光所决定的,如果一个物体呈现某种颜色,那么它只反射那种颜色的光,而吸收其他所有颜色的光。白光下的切片西瓜颜色:绿皮、黑籽、红瓤。这意味着西瓜皮反射绿光,吸收其他颜色的光;西瓜籽不反射任何光,以至于看起来是黑色的;西瓜瓤反射红光,吸收其他颜色的光。则在红色光照射下:西瓜皮:由于它只反射绿光,所以西瓜皮在红色光照射下会吸收所有红色光,不反射任何光,因此看起来是黑色的;西瓜籽:它本身就不反射光(或反射很少的光),所以在任何颜色的光照射下看起来都是黑色的。在红色光照射下,它同样会吸收所有红色光,看起来是黑色的。西瓜瓤:它反射红光,所以在红色光照射下,它会反射大量的红色光,看起来是红色的。综上所述,原来在红色光照射下,切片西瓜会呈现黑皮、黑籽、红瓤的颜色。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式1-3】(2024·湖南岳阳·模拟预测)如图所示在暗室内让一束太阳光照射到三棱镜,射出的光在竖直放置的白屏上形成彩色光带,这是 现象。如果三棱镜是无色透明的,则Ⅲ区的光具有显著的 。
【答案】 光的色散 热效应
【详解】[1]太阳光经三棱镜后,图中光屏Ⅱ区位置从下到上依次呈现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光,这是光的色散现象。
[2]Ⅲ区位于红光之外,是红外线,具有热效应。
光现象综合作图
题型八
【典型例题剖析】
【例1】(2024·山东潍坊·中考真题)如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点。如图所示:
(2)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点,与平面镜交于A,在光的反射中,光路是可逆的,若光由P点发出,则经过平面镜反射后,其反射光线的反向延长线经过,故将和A点连接并延长,与水面的交点O即为光由水中射出时的出射点,连接SO,即为光在水中的光线,如图所示:
【中考考点对接】
1.利用光的反射定律作图:所有实际传播的光(无论是反射光还是入射光)都要画成实线,并用箭头表示它的传播方向;法线用虚线,要垂直于反射面。
2.平面镜成的像主要有两种方法:一是根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图;二是根据平面镜成像特点作图(对称法)。
(1)根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图:从S 射向平面镜的所有光线,经平面镜反射后,反射光线的反向延长线都会交于点S',所以在作图时,只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线,作出其反射光线的反向延长线,就可以确定像S'。
(2)根据平面镜成像特点作图(对称法):作出物体AB关于平面镜的对称点A'B',连接B'A'即为物体AB的像。
3.利用光的折射定律作图:当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角;而当光从水或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
【解题能力提升】
1、作入射光线或者反射光线或者法线以及标出反射面,需要用光的反射定律解决;
2、画出物体在平面镜中的像或者确定物以及画出平面镜,需要用平面镜成像原理;
3、画出折射光线、入射光线以及法线等需要用光的折射规律。
4、物体在平面镜中成的像需要用虚线画,用实线则错误。
注意:画光线要用箭头表示光的传播方向,没有箭头正确标出光的传播方向的光路图是错误的。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】(2024·江苏常州·中考真题)激光束AO由空气斜射向水面,请在图中画出对应的反射光线和折射光线(保留作图痕迹)。
【答案】
【详解】入射光线与水面的交点为入射点O;过入射点画出法线,然后根据光从空气斜射入水中,所以折射角小于入射角画出折射光线,根据反射角等于入射角画出反射光线,如图所示:
【变式1-2】【新情境】(2024·山东菏泽·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置,表示宇航员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响)。
【答案】
【详解】眼睛以为光线是沿直线传播的,连接眼睛与像点,可得折射光线,折射光线与界面的交点为入射点,连接S点与入射点,可得入射光线,如图所示:
【变式1-3】(2024·河南·中考真题)如图,观光水池中,一束红光沿AO方向从水射入空气,折射光线为。若另一束红光沿BO方向从水射入空气,请大致画出入射光线BO的折射光线,并标出对应的折射角r。
【答案】
【详解】在光的折射现象中,折射角随入射角的减小而减小,折射角是折射光线与法线的夹角,据此画出入射光线BO的折射光线,并标出对应的折射角r,如下图所示:
1.(2024·甘肃兰州·中考真题)如图甲所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,小亮将点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,他通过玻璃板能够看到蜡烛A在玻璃板后面所成的像,下列与平面镜成像相关的说法中不正确的是( )
A.选用与蜡烛A完全相同的蜡烛B做实验,目的是便于比较像与物的大小
B.蜡烛A靠近玻璃板时,所成像的大小不变
C.移开蜡烛B,若将光屏置于像的位置,则光屏上会出现蜡烛A的像
D.图甲所示的实验中,蜡烛A的成像原理与图乙中的③相同
【答案】C
【详解】A.在“探究平面镜成像特点”的实验中,选用与蜡烛A完全相同的蜡烛B做实验,若B与A的像能重合,则可证明A的像与A的大小相同。故A正确,不符合题意;
BC.平面镜所成的像是正立、等大的虚像,虚像只能用眼睛看到,不能用光屏承接,故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.水中倒影是光的反射形成的,平面镜成像也是光的反射形成的,它们原理相同,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.(2024·山东泰安·中考真题)下列光现象由光的反射形成的是( )
A.手影游戏 B.水中倒影
C.筷子“弯折” D.光的色散
【答案】B
【详解】A.手影游戏是光的直线传播形成的,故A不符合题意;
B.水中倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B符合题意;
C.筷子“弯折”是水中筷子反射的光斜射入空气中发生折射形成的,故C不符合题意;
D.光的色散属于光的折射现象,故D不符合题意。
故选B。
3.(2024·四川南充·中考真题)川北皮影,又称“影子戏”或“灯影戏”,是一项具有丰富历史和深厚文化底蕴的国家级非物质文化遗产。它是用灯光将受皮影的操纵者(拦门匠)操作的人物或物件表演的影投射到屏幕上,如图甲。图①②③④现象中与川北皮影成像原理相同的是( )
A.①图:海市蜃楼 B.②图:南充清辉阁倒影
C.③图:手影游戏 D.④图:鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方
【答案】C
【详解】皮影戏是光源发出的光射到不透明的道具上,在其背后形成的影子落到屏幕上形成的,是光的直线传播形成的;
A.海市蜃楼是由于光在密度不均匀的空气中发生折射形成的,故A不符合题意;
B.倒影是平面镜成像现象,是由于光的反射形成的,故B不符合题意;
C.手影游戏是光源发出的光射到不透明的手上,形成的影子,是光的直线传播形成的,故C符合题意;
D.由于水中的鱼反射的光从水中斜射到空气中发生折射,所以鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方,是光的折射形成的,故D不符合题意。
故选C。
4.(2024·天津·中考真题)清澈见底的池水看起来比实际的浅,为了安全不要贸然下水。池水变“浅”的原因是( )
A.光的折射 B.平面镜成像 C.光的反射 D.光的直线传播
【答案】A
【详解】池底反射的光线从水中斜射到空气中发生折射,折射光线远离法线,向下偏折,所以人眼逆着折射光线看上去,看到的池底的像比池底的实际位置浅。
故选A。
5.(2024·广西·中考真题)如图所示,在探究光反射时的规律实验中,通过实验可知,反射光线、入射光线和法线都在 (选填“同”或“不同”)一平面内,反射角r 入射角i。
【答案】 同 等于
【详解】[1]在探究光反射时的规律实验中,向后翻折纸板NOF,将看不到反射光线,可知反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
[2]根据光的反射定律可知,反射角等于入射角。
6.【新情景】(2024·四川成都·中考真题)夜幕降临,横跨成都锦江两岸的安顺廊桥灯火璀璨,桨声灯影里,夜色让人陶然而醉,正所谓“锦江灯月遥相近,烟火市井三千年”。如图,水中“灯影”是由于光的 形成的;若锦江水面上涨,水中“灯影”到水面的距离变 。
【答案】 反射 小
【详解】[1]水中“灯影”是平面镜成像现象,是因为光照射到水面上发生光的反射形成的。
[2]若锦江水面上涨,则灯距离水面的距离减小,即物距减小,由平面镜成像规律可知,像距等于物距,所以像距变小,故水中“灯影”到水面的距离变小。
7.(2024·四川广安·中考真题)如图所示,请作出这束光从三棱镜斜面射出的折射光线的大致方向。
【答案】
【详解】光从三棱镜斜射入空气中时,折射光线和入射光线位于法线两侧,折射角大于入射角,如下图示数:
8.【跨学科实践】(2024·四川南充·中考真题)2023年9月17日,我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,是反射光线,请画出其入射光线并标出入射角大小(保留作图痕迹)。
【答案】
【详解】先画出法线,反射角是反射光线与法线的夹角,则反射角为
反射角等于入射角,所以入射角是37°,根据反射角等于入射角,在法线的左侧画出入射光线,如下图所示:
9.(2024·山东滨州·中考真题)某小组在探究光的反射的实验中
(1)在“探究光反射时的规律”实验中,
①把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 于镜面,如图甲所示。
②实验时,使一束光EO与平面镜夹角为射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,此时,反射角大小为 。
③如图乙所示,把纸板NOF绕ON向后折,在纸板上看不到反射光。这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在 内。
(2)在“探究平面镜成像的特点”实验中,
①用玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 。
②如图丙所示,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小相等,这种研究方法是物理学中常用的 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
③将光屏放在蜡烛A的像的位置,直接观察光屏,光屏上没有呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 。
【答案】 垂直 50° 同一平面 位置 等效替代法 虚像
【详解】(1)[1]纸板ENF竖直立在平面镜上,此时直线ON作为法线垂直于镜面。
[2]入射光与平面镜夹角为40°,根据光的反射定律,此时反射角等于入射角都等于50°。
[3]把纸板NOF绕ON向后折,反射光没办法在纸板上看到,即表明反射光线、入射光线和法线三线共面。
(2)[4]玻璃板既能反射光又能透光,所以相比平面镜更便于确定像的位置。
[5]物理学中,用易观察或者易测量的物体来代替不易观察不易测量的研究对象的方法就是等效替代法。
[6]虚像无法呈现在光屏上,所以平面镜成的像是虚像。
10.(2024·辽宁·中考真题)某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上 放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于确定 的位置;
(2)将一个蓝色长尾票夹(型号:5#)放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小 。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是 像;
(3)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,在蓝色票夹一侧通过钢化膜看到的是图(c)中的 。
【答案】 竖直 像 相等 虚 甲
【详解】(1)[1] 探究平面镜成像的特点时,为使得像成在桌面上,手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜应竖直放置在水平桌面上。
[2] 选取手机钢化膜作为平面镜,是因为手机钢化膜不但反射光成虚像,还能透光看到后面的物体,便于确定像的位置。
(2)[3] 将一个蓝色长尾票夹(型号:5#)放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小相等,用到了等效替代法。
[4] 实像能用光屏承接,虚像不能,在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是虚像。
(3)[5] 平面镜成正立、等大的虚像,所以如图(b),将蓝色票夹放在纸上,在蓝色票夹一侧通过钢化膜看到的是图(c)中的甲。
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