内容正文:
专题03 光现象(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
光的直线传播与反射规律
能解释光的直线传播、反射、折射现象,熟练应用光的反射定律作图
基础概念多以选择题、填空题、作图题考查,难度较低
光的折射现象与透镜对光的作用
明确透镜对光的作用,能区分凸透镜与凹透镜的成像特点及适用场景
作图题高频考查光的折射光路、凸透镜成像光路,需注意规范画法
凸透镜成像规律
会用凸透镜成像规律分析实际问题
凸透镜成像规律常结合实验或应用考查
光现象与透镜的应用
能识别生活中的光现象与透镜应用实例,理解其物理原理
结合生活场景或科技考查应用能力
知识点01
1、光源
(1)光源定义:宇宙间的物体有的是发光的有的是不发光的,我们把 的物体叫光源。
(2)根据产生形式,光源可分为 和 。
(3)根据形态可分为点光源、线光源、面光源。
2、光的直线传播
(1)光在 的介质中沿直线传播。
(2)光线:为了表示光的传播方向,我们用一根 的直线表示光的径迹和方向,这样的直线叫光线。 光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具,它是一个 ,而 真实存在的。
3、光的直线传播的现象和应用
(1)常见的直线传播现象:立竿见影、日食、月食、小孔成像等。
(2)光沿直线传播的应用:利用激光准直引导掘进机直线前进、排队时看齐、射击瞄准,瞄准点、准星、缺口三点一线。
4、光的传播速度用
(1)光的传播速度:真空中的光速是宇宙中最快的速度,c=2.99792×108m/s,光在空气中的速度接近真空中的速度,计算中取c=3×108m/s。水中是真空的3/4,玻璃中是真空的2/3。
(2)光年:光在1年内传播的距离。光年是 单位,用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。
知识点02 光的反射
1、光的反射
(1)定义:光射到物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做 。
(2)基本要素:一点两角三线。
一点:入射点:光线射到镜面上的点,用“O”表示。
两角:入射角:入射光线与法线的夹角。
反射角:反射光线与法线的夹角。
三线:法线:过入射点,并垂直于镜面的直线, 用虚线表示。
入射光线:射到反射面上的光线。
反射光线:被反射面反射后的光线。
(3)光的反射定律:光反射时,反射光线与入射光线、法线在 内,反射光线和入射光线 法线的两侧,反射角 入射角。
2、镜面反射和漫反射
(1)镜面反射:当平行光射到平面镜上时,反射光仍是平行的,这种反射叫做 。
(2)漫反射:平行光照到凹凸不平的表面上,反射光就会杂乱无章地射向不同的方向,这种反射叫做 。
(3)相同点:都是反射现象,都遵守反射定律。
(4)不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光, 的反射光只射向一个方向(刺眼),而 射向四面八方。
知识点03
1、平面镜:平静的水面、建筑物外面的玻璃幕墙、舞蹈练功房里的大镜子等都可以看成平面镜,通过平面镜能够观察到物体的像。
2、平面镜的应用
(1)利用平面镜成像(穿衣镜)。
(2)改变光路(海底潜望镜)。
(3)扩大视野空间(商店装饰)。
3、平面镜成像作图
如图OA,OA′为某一发光点S发出的光线经平面镜MN反射后的两条反射光线,作出这两条反射光线的入射光线,并确定发光点S的位置。
(1)先将两条反射光线反向延长,交点为S′。
(2)再根据平面镜成像的特点作出像点S′对应的发光点S。
(3)最后连接SO、SO′为两条反射光线的入射光线。(注意反向延长线、辅助线用虚线)如图所示。
知识点04
1、光的折射现象
(1)当光从一种介质斜射入另一种介质时,光在另一种介质中传播方向发生 的现象叫光的折射。
(2)光的折射发生在两种介质的交界面上,但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质 射入另一种介质时,其传播方向不改变(改变、不改变)。
(3)入射光线射入另一种介质时的交点(O),叫入射点;入射光线与法线夹角(α)叫 ;折射光线与法线的夹角(γ)叫 。
(4)在生活中,我们常见的折射现象很多,如:看清澈的池水,池水水底变浅;在岸上看到的鱼接近于水面;透过玻璃砖看物体发生了错位;水杯中的筷子好像弯折了;“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。
2、透镜
(1)透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的 制成的。
(2)透镜与面镜区别:面镜利用光的 成像,透镜利用光的 成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。
(3)透镜分类:透镜分为 和 。
(4)凹透镜与凸透镜的辨别
①触摸法:用手摸,凸透镜:中间厚两边薄,凹透镜:中间薄两边厚。
②成像法;放在书上的字上,放大是凸透镜,缩小是凹透镜。
③太阳聚焦法:把透镜放在阳光下,再放一张白纸在透镜下,若能在纸上找到一个很亮的点(焦点)即为凸透镜,否则为凹透镜。
3、主光轴、光心、焦距和焦点
(1)透镜光路基本概念:透镜光路示意图。
(2)过透镜两个球面球心的直线叫 (主轴),用“CC”表示,透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。
(3)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后 主光轴上一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示。
(4)焦点到光心的距离 ,焦距用“f”表示。
(5)物体到光心的距离叫 ,用“u”表示;像到光心的距离叫 ,用“v”表示。
4、透镜对光的作用
(1)凸透镜有 光线作用,所以凸透镜也叫 。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸(或正弯月形)等形式,凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜,较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用,这与透镜的厚度有关。
(2)凹透镜有 光线作用,所以凹透镜也叫 。凹透镜对光有发散作用.平行光线通过凹球面透镜发生偏折后,光线发散,成为发散光线,不可能形成实性焦点,沿着散开光线的反向延长线,在投射光线的同一侧交于F点,形成的是一虚焦点(凹透镜有两个虚焦点)。
5、透镜的三条特殊光线
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向 。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧 ;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过 。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 ;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于 。
知识点05 凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像规律
成像条件物距(u)
成像的性质
像距(v)
应用
u﹥2f
倒立、缩小的实像
照相机
u=2f
倒立、等大的实像
f﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
投影仪
u=f
不成像
射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
放大镜
凸透镜成像规律需要牢记,同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀:“物大焦,
倒立实,物越大,像越小;物小焦,正立虚;物为焦,不成像”。这里的“物”指物距,“像”指像距,“焦”指焦距。
2、凹透镜成像规律:凹透镜始终成缩小、正立的虚像。
知识点06
1、光的色散:太阳光通过三棱镜后,依次被分解成 七种颜色,这种现象叫色散。光的色散实验说明,白光是由各种色光混合而成的。
2、色光的混合
(1)单色光: 再分解的色光叫做单色光。
(2)复色光:由单色光 的光叫做复色光。
(3)光的三原色: 三种色光,是无法用其他色光混合而成的,被称为光的三原色。
题型一 光源和光沿直线传播的条件
易|错|点|拨
1、光源判断误区:易将 “反光物体” 误归为光源,如错认为 “月亮、镜子、闪闪发光的钻石是光源”,忽略光源需 “自身能发光” 的核心条件 —— 月亮靠反射太阳光发亮、镜子和钻石靠反射其他光发亮,均不属于光源;也易遗漏 “隐形光源”,如误将 “正在发光的萤火虫、发光二极管” 排除在光源外,实际它们能自身发光,属于光源。
2、传播条件误判:一是忽略 “光沿直线传播的前提是‘同种均匀介质’”,错认为 “光在任何介质中都沿直线传播”;二是混淆 “光的直线传播现象与其他光现象”,如误将 “筷子在水中‘折断’” 归为光的直线传播,实际是光的折射,本质是传播介质不均匀导致的。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)五千年的华夏文明,创造了无数的诗歌辞赋,我们在欣赏这些诗歌辞赋时,不仅要挖掘其思想内涵,还可以探究其中所描述的自然现象与物理规律,下面是某位同学对部分诗句中蕴含的物理知识的理解。其中正确的是( )
A.“蝉噪林逾静,鸟鸣山更幽”——区分蝉和鸟的声音靠的是“音调”
B.“真金不怕火炼”——金的熔点高于一般炉火火焰温度
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.“山明水净夜来霜”——霜的形成是凝固现象
【典例2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)如图所示,在纸板上由远到近插几枚大头针,使后一枚针总是遮住前几枚针,然后拔掉大头针,将针孔画线连接起来,你发现连线是 ,这个实验说明 。
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”,在距地表高度为36000km利用红外遥感技术拍摄地球。下列说法中不正确的是( )
A.在月球上,宇航员不能面对面说话 B.以地球为参照物,“风云四号”卫星是静止的
C.光在真空中的传播速度为3×108m/s D.卫星能够拍摄到地球,是因为地球是光源
【变式2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)建立模型是为了研究问题的方便和探讨事物的本质所作的一种模拟或简化描述的方法,科学家经常采用画图的方式来描述某些抽象的事物,在研究的 时候引入 就是运用建模的思想。
题型二 光沿直线传播的应用与作图
易|错|点|拨
1、应用场景误判:一是错将 “非光的直线传播现象” 归为此类应用,如误将 “海市蜃楼”“水中倒影” 当作光沿直线传播的实例,实际前者是光的折射、后者是光的反射,与直线传播无关;二是忽略应用中的 “隐含条件”,如用 “小孔成像” 判断像的形状时,误认为 “像的形状与小孔形状有关”,实际像的形状仅由物体形状决定,与小孔形状无关。
2、作图规范偏差:一是漏标 “光的传播方向”,如画 “影子形成” 的光路图时,只画光线却不标箭头,无法体现光的传播方向;二是混淆 “实线与虚线”,如画 “小孔成像” 的像时,误将像用实线绘制,导致作图不符合规范。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)小明将易拉罐的上部剪去,蒙上半透明纸,在罐底部开一个小孔,用它做小孔成像实验,如图所示,下列说法中错误的是( )
A.小孔成像成的像是倒立的实像
B.它的成像原理是光沿直线传播
C.只将小孔由圆形改为三角形,像的形状将改变
D.蜡烛燃烧不断缩短,烛焰的像向上移动
【典例2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)在太阳、烛火、月亮、萤火虫中,不属于光源的是 。电闪雷鸣时,我们总是先看到闪电后听到雷声,说明光速比声速 (填“大”或“小”)。太阳光垂直照射在塑料棚顶的一个很小的“△”形孔上,在地面上形成的光斑是 (填“Δ”或“○”)形。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中,其影随莺而移”,如图甲;而在纸窗上开一小孔,使莺的“影子”呈现在室内纸屏上,却观察到“莺东则影西,莺西则影东”,如图乙。则下列说法正确的是( )
A.图甲和图乙所描述的现象都是小孔成像 B.图甲和图乙都属于光的直线传播的现象
C.图甲中的“影”一定比图乙的“影”大 D.图甲和图乙中的“影”都是“莺”的像
【变式2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)小明在课外按如图所示装置做小孔成像实验。如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是 (选填“三角形”或“蜡烛”) 的实像(选填“倒立”、“正立”)。
题型三 生活中常见的光反射现象
易|错|点|拨
1、现象类型混淆误区:易将 “光的反射现象” 与 “光的折射现象” 弄混,错把 “筷子在水中‘弯折’”“看到水中的鱼” 等折射现象归为反射;也易误将 “影子的形成”“小孔成像” 等光的直线传播现象当作反射,忽略反射需 “光遇到界面返回原介质” 的核心特征。
2、反射本质误判:一是错认为 “只有镜面才能发生光的反射”,忽略 “漫反射也是反射”;二是误解 “平面镜成像的成因”,如认为 “镜子中的像来自镜子本身发光”,实际是物体发出的光经镜面反射后,反射光线的反向延长线会聚形成的虚像,镜子本身不发光。
【典例1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)下面的四种现象中,与其它三项形成原因不同的是( )
A.水中树的倒影 B.日晷上呈现针的影子
C.透过树叶间的阳光 D.树荫下的圆形光斑
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)“举杯邀明月,对影成三人”诗句中,有一人是李白本人,其中一“人”是他的影子,是由于光的 (选填“直线传播”或“反射”)形成的;第三个“人”则是由于光的 (选填“直线传播”或“反射”)而形成的这个人的 (选填“实像”或“虚像”)。
【变式1】(24-25八年级上·山东泰安·期中)唐代高骈的诗句“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”中,“楼台倒影”的形成原理与下列现象的形成原理相同的是( )
①对镜贴花黄
②猴子捞月一场空
③匡衡“凿壁借光”
④小孔成像
A.①② B.②④ C.②③ D.①④
【变式2】(24-25八年级上·山东德州·期中)“九寨沟”的镜海中有着“鱼在天上游,鸟在水中飞”的美景奇观,这水中画面的“鸟”是由于光的 形成的 像。
题型四 探究光的反射定律实验
易|错|点|拨
1、操作规范偏差:一是 “未让光线紧贴光屏入射”,导致光线在光屏上的传播路径不清晰,无法准确标记入射光线、反射光线的位置;二是 “转动光屏时未保持与镜面垂直”,如将光屏的一侧向后折,此时反射光线仍存在,但因光屏与反射光线所在平面不重合,看不到反射光线,易误判 “反射光线消失”,忽略实验需保证 “光屏与镜面垂直” 以呈现反射光线的前提。
2、数据与结论误区:一是 “记录角度时混淆入射角与反射角”,误将 “入射光线与镜面的夹角” 当作入射角,导致计算出的 “反射角≠入射角”,违背反射定律;二是 “仅通过一组数据得出结论”,如只做一次实验就总结 “反射角等于入射角”,忽略实验需多次改变入射角测量,避免偶然误差,确保结论的普遍性。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)用如图所示的装置探究“光的反射规律”实验,白色硬纸板EF垂直于平面镜放置,白纸板可沿ON折转。
(1)若将ON右侧的硬纸板F向后翻折,则 (选填“能”或“不能”)在硬纸板上看到反射光线,反射光 (选填“仍存在”或“不存在”);
(2)若将光线沿BO入射,则可观察到反射光线沿 射出,这说明在反射现象中 ;
(3)改变入射光线的方向,多测量几组入射角和反射角的数据填入表格中进行比较,由表格中数据可得出结论: 。
实验次数
入射角i
反射角r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)如图所示探究光的反射规律时,在水平放置的平面镜上方竖直放一光屏,光屏由可以绕ON折转的E、F两块白板组成,如图甲所示。
(1)如图,为了完成实验,还需要的测量工具是 ;
(2)实验中,在纸板前可以从不同的角度看到它上面的光路,是因为光在纸板上发生了 ;
(3)实验过程中小明根据甲图测量的角度关系得出结论:反射角等于入射角。请对小明的此探究进行评价: ;
(4)实验过程中,进行下列哪项操作后,在纸板上仍可以看到反射光的是 。
A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转
C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾
【变式2】(24-25八年级上·山东枣庄·期中)如图所示,在“探究光的反射规律”的实验中:
(1)实验前,应将纸板 放置于平面镜上,让一束光贴着纸板射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,如图甲所示,此时反射角为 度;
(2)移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束 时针方向转动;
(3)如图甲所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上 (选填“能”或“不能”)观察到反射光线;如图乙所示的旋转光屏(光屏的E、F两部分均可绕轴ON旋转),旋转光屏E到位置1时,也同时需要旋转光屏F到位置 (选填“2”或“3”)才能观察到完整光路,通过以上操作过程可知,要观察完整的光路,光屏E、F两部分旋转后要处于 ;
(4)若让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出。说明在光的反射现象中,光路具有 性。
题型五 光的反射定律应用与作图
易|错|点|拨
1、看 “通断与用电器” 判状态:通路是 “开关闭合、用电器工作”;断路是 “某处断开、无电流”;短路是 “电源正负极直接连”,抓关键特征快速区分。
2、借 “电表读数” 辨短路:若电流表示数极大、电压表接近0,大概率是短路,结合电表示数辅助判断。
3、联 “故障现象” 定状态:灯泡不亮时,先查是否断路;若电表异常,优先考虑短路,将现象与状态直接关联。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)有一光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示,一束光与液面的夹角为,S为光电屏上的光斑。下列说法正确的是( )
A.反射角的大小为
B.当水面升高时,反射角将变大
C.若光电屏上的光斑右移,可判断出液面在下降
D.入射点不变,增大入射光线与水平液面夹角,光斑S将向右移动
【典例2】(24-25八年级上·山东枣庄·期中)晴天正午,小淇走在公园的树林下,她看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑,这些光斑是 (选填“太阳”、或“树叶”)的像;如图,一束太阳光与水平面成30°角射向平面镜,太阳光竖直反射入一口枯井中,则反射角大小为 。
【典例3】(24-25八年级上·山东德州·期中)高楼玻璃幕墙会造成光污染。如图所示,一束阳光射到玻璃上,入射光线与玻璃的夹角为40°,请在图画出它的反射光线并标出反射角的度数。
【变式1】(24-25八年级上·山东潍坊·期中)如图所示,激光笔发出的光经水平放置的平面镜反射后,射向墙壁。若要让反射光线射到O点,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.竖直向上移动 B.水平向左移动
C.水平向右移动 D.绕入射点逆时针转动
【变式2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)夜晚,汽车灯光照到自行车尾灯,自行车尾灯看起来很亮。尾灯 (选填“是”或“不是”)光源。尾灯由许多角反射器组成,它实际上相当于多组互相垂直的平面镜组合而成。如图所示,自行车尾灯的光路图正确的是 。
【变式3】(24-25八年级上·山东泰安·期中)光热电站利用追日镜(平面镜)将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图所示。当太阳从位置1运动到位置2时,如何绕入射点旋转追日镜(平面镜)M才能使太阳光恰好反射到吸热塔的A点呢?请在图中画出太阳运动到位置2时,追日镜(平面镜)M所在的位置并补全光路。
题型六 探究平面镜成像特点实验
易|错|点|拨
1、器材与操作误区:一是错选 “平面镜” 代替 “玻璃板”,导致无法透过镜面看到另一侧的蜡烛,无法确定像的位置;二是未调节 “玻璃板与桌面垂直”,如玻璃板倾斜放置,会使蜡烛的像偏高或偏低,导致无法用另一侧蜡烛与像完全重合,误判 “像与物大小不等”。
2、现象判断偏差:一是误将 “玻璃板的反射面” 当成单一平面,忽略玻璃板有两个反射面,若未选择薄玻璃板,会看到两个像,易混淆真实像的位置;二是错认为 “像的大小与物体到玻璃板的距离有关”,如将物体远离玻璃板时,主观感觉像变小,实际像与物始终等大,视觉上的 “变小” 是因为视角变化,违背 “像与物大小相等” 的特点。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验时用透明玻璃板代替平面镜,是为了便于 ;本实验应该在较 (选填“亮”或“暗”)的环境中进行,实验现象更明显;
(2)点燃A蜡烛,放在玻璃板前,拿 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的 (选填“A蜡烛”或“B蜡烛”)侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,说明 ;
(3)改变蜡烛A的位置,标记出每次蜡烛A和蜡烛B的位置(如图乙),当蜡烛A远离玻璃板时,像 (选填“变大”、“变小”或“不变”),用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离,发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等,由此可以得出结论: ;多次测量的目的是: ;
(4)撤走蜡烛B,放一块光屏在原来蜡烛B的位置,前后移动光屏,发现光屏不能承接到蜡烛的像,说明平面镜成的是 (选填“虚”或“实”)像;
(5)某同学实验过程中,发现无论怎样移动蜡烛B,都无法使其与蜡烛A的像重合,可能的原因 。
【变式1】(24-25八年级上·山东德州·期中)强同学利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”:在水平桌面上铺一张白纸,玻璃板竖直立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同、不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。
请根据实验过程回答下列问题:
(1)实验中选用玻璃板而不选用平面镜是为了 ;
(2)将点燃的蜡烛A放在玻璃板前,移动玻璃板后的蜡烛B直至与蜡烛A的像完全重合,记录蜡烛A、蜡烛B的位置。改变蜡烛A的位置,重复上述实验,实验记录如图乙所示。蜡烛A由1位置移到2位置,像的大小会如何变化: ;多次改变蜡烛A的位置并相应移动蜡烛B,蜡烛B均能与蜡烛A的像完全重合,这说明平面镜所成像的大小与物体的大小 ;
(3)把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 像。
题型七 平面镜成像的应用与作图
易|错|点|拨
1、应用场景误判:一是错将 “平面镜成像的‘等大、等距’特点” 与 “凸透镜成像” 混淆,如误认为 “通过平面镜能成放大的像”,实际平面镜始终成与物体等大的虚像,视觉上的 “大小变化” 是视角导致;二是忽略 “平面镜成像的‘对称’特性” 在应用中的关键作用,如设计 “潜望镜” 时,误将两块平面镜的角度装错,未利用 “像与物关于镜面对称” 的特点,导致无法正确反射光线看到目标。
2、作图规范偏差:一是漏画 “虚像的关键标识”,如画物体在平面镜中的像时,未用虚线绘制虚像,或未保证 “像与物关于镜面对称”;二是错标 “光的传播方向”,如绘制平面镜成像的光路图时,反射光线的箭头方向画反,或未画出 “入射光线、反射光线及法线”,导致光路逻辑错误。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,是检查视力时的示意图。若要使被测试者看到的“视力表”与被测者相距5m,视力表与平面镜间的距离是2.8m,则人距离其背后的视力表为 m。与不用平面镜的方法相比,这样设计的好处是 。
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图,根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)小刚用一块较厚的玻璃板M来探究平面镜成像特点,如图所示,图中像与像是一次实验中同时看到的两个像,它们的大小 (选填“较大”、“较大”或“相等”);小刚按照图中的测量方法,测得,,则他所用的玻璃板厚度为 cm。
【变式2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)如图甲所示,公园中的双塔、拱桥和绿树在湖面所成了美丽倒影,图乙中A点表示水中“塔尖”的位置,请你在图乙中画出光从塔尖经水面反射进入人眼的光路图。
题型八 光的折射的概念和现象
易|错|点|拨
1、概念理解误区:一是忽略 “光的折射发生的前提 —— 光从一种介质斜射入另一种介质”,错认为 “光在同种介质中传播也会折射”;二是混淆 “折射光线与入射光线的偏折规律”,误记 “光从空气斜射入水时,折射光线远离法线”,导致对折射方向的判断错误。
2、现象判断偏差:一是错将“光的折射现象” 归为反射或直线传播,如误将 “水中的筷子‘弯折’”“看到水中的鱼位置变浅” 当作光的反射,或把 “海市蜃楼” 当作光的直线传播;二是忽略 “人眼看到折射形成的虚像时,像的位置与物体实际位置的差异”,如误认为 “看到水中鱼的位置就是鱼的真实位置”,实际虚像比真实鱼的位置偏高,这是折射导致的视觉偏差
【典例1】(24-25八年级上·山东德州·期中)下列的光现象中,属于光的折射形成的是( )
A.池水变浅 B.水中倒影 C.树荫下的光斑 D.立竿见影
【典例2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)古诗词是中华传统文化的瑰宝之一,它不仅文字优美,还蕴含着许多物理知识。“不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”指声音的 。“夜半钟声到客船”中的“钟声”是根据 辨别的。“疑是青山往后走,原是竹舟顺水流”中的“青山往后走”是以 为参照物。“潭清疑水浅”是光的 现象。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)唐代诗人储光羲的诗中写到:“垂钓绿湾春,春深杏花乱。潭清疑水浅,荷动知鱼散……”。其中“潭清疑水浅”是作者站在岸边感觉水变浅了,能正确表示“潭清疑水浅”光路的是( )
A. B. C. D.
【变式2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图是池塘上方警示牌和它在水中“倒影”的两幅照片。图甲中我们能看到水中倒影,这是由于 ;水中倒影没有牌子本身明亮,这是由于 ;由于刮风,图乙中的水面出现涟漪,倒影有些模糊,这是由于 。
题型九 光的折射规律的应用与作图
易|错|点|拨
1、规律应用误区:一是忽略 “光的折射规律的适用条件”,如解释 “渔民叉鱼时需叉向看到鱼的下方” 时,错归因为 “光的直线传播”,实际是光从水射入空气折射形成虚像,虚像位置偏高,需依据折射规律判断真实物体位置;二是误将 “不同介质中光的折射规律弄反”,如光从水斜射入空气时,错按 “折射角小于入射角” 计算,导致判断的折射光线方向错误(实际此时折射角大于入射角)。
2、作图规范偏差:一是漏画 “关键元素”,如画光的折射光路图时,忘记画法线、未标光的传播方向箭头,或未标注入射角、折射角;二是 “折射光线画法错误”,如光从空气斜射入玻璃时,折射光线未向法线偏折,或光从玻璃斜射入空气时,未发生 “远离法线” 的偏折,违背折射规律的核心要求。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,下列判断正确的是( )
A.该图是光线由空气斜射入玻璃的光路图 B.折射光线与反射光线夹角为105°
C.EO是入射光线,入射角等于60° D.入射角增大10°,反射光线与入射光线的夹角也增大10°
【典例2】(24-25八年级上·山东济南·期中)课堂上老师给学生表演了一个魔术,一个茶碗从侧面看去是空的,但当慢慢往茶碗中倒水后,在同一个位置观察竟会发现碗中原来还藏着一枚硬币。在解释看到硬币的原因时,老师画出了其中的一条入射光线,请你画出该入射光线的大致折射光线,并标注折射角。
【变式1】(24-25八年级上·山东淄博·期中)将一枚硬币粘在搪瓷杯底部。将头部向后移一点,使硬币刚好被杯口边缘遮住而看不见。一位同学把水徐徐加入杯中(不改变硬币的位置),虽然眼睛的位置、杯和杯中硬币的位置都没有改变,但硬币又可以重新映入眼帘。下列光路图中能解释其原因的是( )
A. B. C. D.
【变式2】(24-25八年级上·山东济南·期中)在图中根据给出的入射光线,画出反射光线并标出反射角,画出水中的折射光线的大致方向。
题型十 透镜对光的作用及作图
易|错|点|拨
1、作用概念误区:一是混淆 “凸透镜与凹透镜对光的作用”,错认为 “凹透镜对所有光线都有会聚作用”,或误将 “凸透镜的‘会聚’理解为光线必然相交”;二是忽略 “透镜对光的作用与光线入射方向的关系”,如平行于主光轴的光线经凹透镜后,错画成 “向焦点会聚”。
2、作图规范偏差:一是漏画 “透镜作图的关键元素”,如未标注透镜的主光轴、光心,或画特殊光线时未遵循规律;二是 “特殊光线画法错误”,如平行于主光轴的光线经凸透镜后,错画成 “不经过焦点”,或平行于主光轴的光线经凹透镜后,错画成 “直接经过焦点”,违背透镜对特殊光线的作用规律。
【典例1】(24-25八年级上·山东济南·期中)香水的主要成分是酒精,很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水,其实这是非常危险的。下图四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异,其中在阳光照射下最容易引发火灾的是( )
A. B. C. D.
【典例2】(24-25八年级上·山东威海·期中)在图的虚线框内填上合适的透镜。
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.甲是凹透镜,乙是凸透镜 B.甲是凸透镜,乙是凹透镜
C.两个都是凹透镜 D.两个都是凸透镜
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,平行光束射向透镜,请完成光路图。
题型十一 探究凸透镜成像规律的实验
易|错|点|拨
1、操作规范误区:一是未调节 “烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度”,导致烛焰的像无法成在光屏中央,易误判 “无法成像”;二是移动光屏寻找像时,未保持 “凸透镜位置固定”,随意移动凸透镜,导致无法准确探究 “物距与像距的关系”,违背实验控制变量的要求。
2、现象与数据偏差:一是错将 “凸透镜成的虚像” 当作实像,如当物距小于焦距时,在光屏上找不到像,却误将 “透过凸透镜看到的正立放大的像” 当作实像;二是记录 “物距、像距” 时测量错误,如误将 “物体到光屏的距离” 当作像距,导致数据与成像规律不符。
【典例1】(24-25八年级上·山东济南·期中)在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的像,如图甲所示,在生活中使用放大镜时,又能看到正立放大的像,如图乙所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,如图丙所示。用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,则 之间的距离是凸透镜的焦距;
(2)点燃蜡烛,调整光屏、凸透镜、烛焰,使它们的中心在 ;
(3)改变蜡烛的位置,并移动光屏观察成像,记录成像情况在如下表格中;
凸透镜焦距f=10cm
序号
物距/ cm
像距/ cm
像的性质(正倒、大小、虚实)
像的大小
1
42
13
倒立、缩小、实像
逐渐变大
2
32
14.5
3
22
18.5
4
20
20
倒立, 等大、实像
5
19
21
倒立、放大、实像
6
17
24.5
7
15
30
若太空实验中的水球可看成是凸透镜,根据实验数据可知,图甲中王亚平老师和水球之间的距离应是 ;
(4)小玉分析数据得到:当物距 时,成倒立、放大的实像。交流时发现,该结论与其他小组的不同。为使数据更加充分,请结合图乙提出改进建议: 。
【变式1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)在探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)如图甲,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 cm;
(2)实验操作过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光屏上可得到一个清晰的倒立 的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ;
(3)由于实验时间较长,蜡烛变短,应该将光屏向 (选填“上”或“下”)方调节才能使像成在光屏中央。
【变式2】(24-25八年级上·山东临沂·期中)小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并将凸透镜固定在50cm刻度线处。
(1)点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在 ,使像成在光屏的中央。
(2)当蜡烛和光屏的位置如图甲所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像,则这个像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,应用了此成像特点的是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(3)小明将蜡烛向左移动,想要在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)小明将蜡烛移动到35cm刻度线处,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏移至 cm刻度线处。
(5)小明将蜡烛移动到43cm刻度线处,无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到清晰的像,此时应在凸透镜 (选填“左侧”或“右侧”)透过凸透镜观察像的特点,则这个像是 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的 (选填“实”或“虚”)像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的。
(6)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方,如图乙所示位置,能让像重新回到光屏中心的操作是________(填序号)。
A.光屏下调 B.蜡烛上调 C.透镜上调
(7)评估交流时,同组的小强建议将蜡烛换为由发光二极管组成的“F”“T”“H”形光源,你建议使用________。
A.蜡烛光源 B.“F”形光源 C.“H”形光源 D.“T”形光源
题型十二 透镜成像在生活中的应用
易|错|点|拨
1、透镜类型混淆误区:一是错认 “生活中透镜的类型”,如误将 “相机镜头” 当作单一凸透镜,或把 “老花镜” 与 “近视镜” 弄混,导致误判其对光的作用;二是忽略 “透镜应用中的‘隐性’类型”,如误将 “显微镜的目镜” 当作凹透镜。
2、成像与场景匹配偏差:一是错将 “透镜成像效果与实际需求颠倒”,如用 “相机” 拍摄时,误期望成正立像,忽略相机需通过取景器倒立显示来匹配成像特点;二是误解 “透镜应用的物距要求”,如使用 “手机微距拍摄” 时,误将物体放得过远,导致成像模糊或缩小,违背微距拍摄的物距条件。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)某车库采用车牌自动识别系统,当摄像头拍摄到车辆车牌后,经计算机对注册车牌予以识别,并控制电动机抬起栏杆放行,下列说法正确的是( )
A.拍摄的像是倒立、放大的实像
B.车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,摄像头才能进行拍摄
C.在显示屏上能看到车牌信息,是利用了光的镜面反射
D.摄像头拍摄车牌时,所成的实像在二倍焦距以外
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律,此时光屏上呈现出烛焰清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。如果保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏交换位置,光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现清晰的像。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)imax3d是立体影片的放映技术,结合imax巨幕,能够产生逼真震撼的全视野立体效果。放映时,两个放映机将两个略有差异的画面呈现在比普通影院屏幕更大的巨幕上,观看者带上特殊眼镜后,能产生强烈的“身临其境”感。关于imax3d电影,下列说法正确的是( )
A.放映时胶片应置于放映机镜头的一倍焦距和二倍焦距之间
B.在观看电影时,逼真震撼的声音是通过空气传播到人耳的
C.巨幕一般都做成粗糙白色平面是让光在幕布上发生漫反射
D.观影者看到巨幕上“身临其境”的画面是倒立放大的虚像
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示为了防止碰瓷事件的发生,很多车主都在车上安装的行车记录仪,便于及时用摄像头将行车过程中发生的事记录下来。在拍摄周围景观时,屏幕上成 (选填“缩小”“放大”)的实像,当屏幕上看到物体的图像在变大时,说明汽车在 (选填“靠近”“远离”)物体。
题型十三 光的色散与三原色
易|错|点|拨
1、色散概念误区:一是错将 “光的色散” 归为 “光的反射或折射的单一现象”,忽略其本质是 “太阳光经三棱镜时,不同色光折射程度不同而被分解成七色光”,如误认为 “彩虹的形成仅靠光的反射”,实际是太阳光在水滴中折射、反射后发生色散的结果;二是误解 “色光的性质”,如认为 “不同色光的传播速度不同导致色散”,实际在同种介质中不同色光速度相近,色散的关键是 “折射角不同”。
2、三原色混淆偏差:一是错将 “光的三原色” 与 “颜料的三原色” 弄混,如误将 “颜料混合原理” 用于色光混合,认为 “红光和绿光混合成黄光”;二是忽略 “光的三原色混合的本质”,误认为 “色光混合是‘叠加变暗’”,实际光的三原色混合是 “叠加变亮”,与颜料混合 “叠加变暗”完全相反。
【典例1】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)日晷是一种中国古代计时工具,通过观察直杆在太阳下的影子所在的位置来确定时间。下列选项中所描述的现象与日晷原理相同的是( )
A.杯弓蛇影 B.雨后彩虹 C.镜花水月 D.坐井观天
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,一束太阳光通过三棱镜折射后,在白色光屏上形成一条彩色光带, 这个现象叫光的 现象;如果在白色光屏前放置一块红色玻璃,我们在白屏上能看到 。
【变式1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)关于光现象,以下说法正确的是( )
A.医院、饭店经常利用紫外线灯来灭菌
B.彩色电视机画面上丰富多彩的颜色是红、黄、蓝三种颜色的光组合而成的
C.任何色光通过三棱镜后都能发生色散现象
D.验钞机是利用了红外线能使荧光物质发光来检验钞票真伪的
【变式2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)17世纪以前,人们一直认为白色是最单纯的颜色,直到1666年,物理学家牛顿通过实验揭开了颜色之谜。如图所示,让太阳光穿过三棱镜,在另一侧的白光屏上可以看到一条七彩光带,这一现象叫 ,白色光屏上最下面一种色光的颜色是 。如果在白色光屏和三棱镜之间平行放置一红色透明玻璃片,我们将 (选填“能”或“不能”)看到七彩光带。
题型十四 物体的颜色
解|题|技|巧
1、颜色决定因素误区:一是错认为 “物体的颜色是自身‘发出’的”,忽略其本质是 “物体反射特定色光、吸收其他色光”—— 如红色物体在白光下呈现红色,是因为它反射红光、吸收其他色光,而非自身发光;二是混淆 “透明物体与不透明物体的颜色规律”,误将 “不透明物体的颜色由反射色光决定” 套用到透明物体上。
2、光照影响误判:一是忽略 “光源色光对物体颜色的影响”,如误认为 “红色物体在绿光下仍呈红色”,实际绿光照射红色物体时,红光被吸收、绿光也被吸收,物体将呈现黑色;二是错判 “白色与黑色物体的色光作用”,如认为 “白色物体吸收所有色光”,导致对不同光照下物体颜色的判断错误。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)国庆假期,小明约同学到百花湖公园游玩。如图所示是他们用照相机拍摄了公园景区倒影图。下列说法正确的是( )
A.小明能从不同方向看到公园的景物,因为光发生了漫反射
B.离水面越远的建筑物,在水中的像越小
C.树叶呈现绿色,是因为它吸收了绿光
D.河水越深,水中的像离水面越远
【典例2】(24-25八年级上·山东临沂·期中)一朵红色的月季花,在阳光的照射下非常美丽,但在绿色光的照射下,月季花呈 颜色。“霜叶红于二月花”,秋天的枫叶呈现红色是因为它 。
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)周末,小华跟着妈妈到蓼河公园游玩,下列说法正确的是( )
A.小华看到河水很“浅”,是由于光的反射使湖底的像更靠近水面
B.小华看见湖岸边盛开着红色的花朵,是因为花朵反射红光
C.临近中午,小华看见阳光下,水面波光粼粼,这是光的直线传播形成的
D.戴着蓝色玻璃墨镜的妈妈,也可以观赏到湖边“花红柳绿”的景色
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)光使世界绚丽多彩,人们的生活离不开光。“映日荷花别样红”,人们看到花朵是红色的,是因为它 (选填“吸收”、“折射”或“反射”)日光中的红光。若戴上黄色镜片看红花,则将感觉花的颜色为 色。
期中基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(24-25八年级上·山东临沂·期中)下列关于白居易《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由于光的反射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面折射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
2.(24-25八年级上·山东临沂·期中)黄山镇600亩红枫陆续染红,橙黄与深绿的叶片相互交织,吸引摄影爱好者“在黄山等一场枫叶红”。关于摄影,下列说法正确的是( )
A.照相机的镜头对光有发散作用 B.照相机成像原理与小孔成像相同
C.景物通过照相机镜头成虚像 D.景物离照相机镜头越近成像越大
3.(24-25八年级上·山东泰安·期中)下列有关生活中的一些声现象和光现象,说法正确的是( )
①科学家利用声呐发出次声波来探知海洋的深度
②人们可以利用凸面镜制成太阳灶
③打雷时,我们总是先看到闪电后听到雷声,是因为在空气中光比声音传播的快
④自行车尾灯是靠光的反射来引起后方车辆司机注意的
A.只有①② B.只有①③ C.只有②④ D.只有③④
4.(24-25八年级上·山东菏泽·期中)艳阳高照时,建筑大楼的玻璃幕墙反光,会导致行人或司机出现眩晕感,从而引发事故。下列选项中,对此现象分析正确的是( )
A.玻璃幕墙是光源
B.光在玻璃幕墙处发生了漫反射
C.光在玻璃幕墙处发生了镜面反射
D.光在玻璃幕墙处发生了可逆
5.(24-25八年级上·山东济南·期中)古代人们用圭表、日晷、沙漏等仪器来测量,如图所示,日晷是用来测量( )
A.长度 B.时间 C.速度 D.光的直线传播
6.(24-25八年级上·山东青岛·期中)下面仪器可以用来测量时间的是( )
A.游标卡尺 B.日晷
C.温度计 D.卷尺
7.(24-25八年级上·山东烟台·期中)生活中的许多现象总是与我们所学的物理知识息息相关,电影院放电影用的银幕都是白色而且表面粗糙,这是因为“白色银幕”可以 所有色光(选填“吸收”或“反射”);“银幕表面粗糙”可以使光在银幕上发生 (选填“镜面”或“漫”)反射,确保观众能在不同的位置观影。观众能听到声音,这是因为声音可以在 中传播。
8.(24-25八年级上·山东菏泽·期中)《墨经》中最早记载了小孔成像现象(如图所示),该现象由光的 形成。当室外的人靠近小孔时,他在墙壁上所成像的大小将变 。
期中重难突破练(测试时间:10分钟)
9.(24-25八年级上·山东淄博·期中)下列关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是( )
A.甲图:平面镜使太阳光聚集到同一位置
B.乙图:入选“人类非物质文化遗产代表作名录”的皮影戏
C.丙图:海市蜃楼
D.丁图:杯弓蛇影
10.(24-25八年级上·山东威海·期中)2022年11月8日,在我国的大部分地区都看到了“月全食”奇观。下列现象中与月食成因相同的是( )
A.筷子看起来在水面处折断了 B.用太阳灶烧水
C.手影游戏 D.湖光倒影
11.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,身高1.7 m的某同学站在平面镜前,平面镜AB长0.9 m,该同学到平面镜的距离是2 m。下列关于物、像、镜的说法中,正确的是( )
A.该同学通过此平面镜成的像为虚像
B.该同学在镜中的像到平面镜距离为4 m
C.该同学离平面镜越近,在镜中成的像越大
D.该同学能从平面镜中看到自己的像高0.9m
12.(24-25八年级上·山东泰安·期中)如图所示,把平面镜放在水平桌面上,再把纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹,则下列说法中正确的是( )
①入射光线逐渐靠近法线ON时,发现反射光也逐渐靠近法线
②当光沿NO方向射入时,发现光的径迹更亮,说明此时反射光与入射光重合
③当光沿FO方向射入时,发现反射光沿OE方向射出,说明在反射现象中光路可逆
④实验中能从多个方向看到纸板上的光路,是因为光在纸板上发生镜面反射
A.只有①②③正确 B.只有①②④正确
C.只有①③④正确 D.只有②③④正确
13.(24-25八年级上·山东烟台·期中)小明身高1.7m,距离平面镜3m,他在平面镜中的像高是 m,像到平面镜的距离是 m。当他沿平行于平面镜的方向缓慢移动时,他在平面镜中的像相对于小明本人是 (选填“运动”或“静止”)。
14.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示的光路图中,MM'是镜面,AO为入射光线,OB为反射光线,∠AOB=120°,反射角等于 ;若光线AO绕O点顺时针旋转15°后,则反射光线与入射光线的夹角等于 。
15.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
16.(24-25八年级上·山东济南·期中)如图所示,是小明用激光笔射出的一束光打到水面上的简图,请画出折射光线的大致方向,并标出折射角r0(保留作图痕迹)。
17.(24-25八年级上·山东临沂·期中)
(1)如图所示,某隧道内环境昏暗难以勘探,某时刻阳光以与水平面成的夹角斜射入隧道口。请利用平面镜使阳光水平射入隧道,画出平面镜,保留作图依据。
(2)画出图物体AB在平面镜MN中所成的像。
18.(24-25八年级上·山东济宁·期中)探究凸透镜成像的规律,完成下列各题:
(1)按图所示操作,测出本实验所用凸透镜的焦距为 cm;
(2)调整光屏、凸透镜、烛焰的高度,使它们的中心大致在同一高度的目的是 ;
(3)将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放,点燃蜡烛后,发现无论如何移动光屏总找不到像,可能的原因是 ;(写出一种原因即可)
(4)假设在如图所示的条件下,烛焰恰好能在光屏上成清晰的像。若在此情况下沿光具座移动蜡烛远离凸透镜,为能再次在光屏上看见烛焰清晰的像,应将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动。
期中综合拓展练(测试时间:15分钟)
19.(24-25八年级上·山东临沂·期中)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距为20cm
B.将蜡烛放在d点时不成像
C.将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,光屏上成的像变小
D.将蜡烛放在c点,移动光屏,光屏上成正立、放大的像
20.(24-25八年级上·山东济南·期中)为了节能减排,许多地下车库采用光导照明系统,如图甲所示,采光区采集的阳光进入内壁镀有高反射膜的传输区,经多次反射后,传导到漫射区,光经过它的漫反射传播到车库的各个方向。如图乙所示,其中的一条入射光线与镜面成40°角,请在答题纸的指定位置画出反射光线并标出反射角的大小。
21.(24-25八年级上·山东济南·期中)小芳同学正在进行“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)实验室提供了厚度相同的“无色透明”和“茶色透明”两块薄玻璃板,小芳应选择 (选填“无色”或“茶色”)透明玻璃板进行实验,理由是: ;
(2)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板竖直放置在白纸上。如图甲所示,将蜡烛A放在玻璃板前并点燃,然后在玻璃板的后面移动与蜡烛A完全相同且未点燃的蜡烛B,直到它与蜡烛A的像完全重合,在白纸上描出玻璃板、蜡烛A和B的位置。如图乙所示,物距应为A点到玻璃板 (选填“左”或“右”)侧平面的距离,像距应为 (选填“B”“C”或“D”)点到该平面的距离;
(3)将蜡烛A远离玻璃板,看到的像会 (选填“远离”或“靠近”)玻璃板,为了探究此时像的大小是否变化,需要进行的操作是 ;
(4)小芳通过实验,总结平面镜成像特点。受实验的启发,联系生活中常见的窗户,小芳晚上站在窗前,看到了自己在窗户玻璃中成的像,以下现象符合实际的是 。
①将图丙中平移窗的两扇窗户向中间移动,自己的像位置不变
②将图丙中平移窗的两扇窗户移动至中间,可以看到自己前后不同的多个像
③图丁中的左侧内开窗打开时,自己的像相对窗户关闭时的位置向下移动
④图丁中右侧的内开窗打开过程中,自己的像移动的轨迹是一条曲线
22.(24-25八年级上·山东泰安·期中)如图所示,某实验小组进行“探究光的反射定律”的实验。将一纸板垂直放置在平面镜上,直线ON垂直于镜面,并将纸板分为A、B两部分。
序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(1)实验小组按如图甲所示进行实验,让光在纸板A的表面沿EO方向入射时,纸板B上的OF为反射光线。多次改变入射光的角度,重复进行实验,得到多组数据如下表所示。由表中数据可以得到的结论是:在光的反射现象中,反射角 入射角;这里进行多次实验的目的是: ;
(2)在图甲中,如果让光沿着FO的方向射向平面镜,会看到反射光沿着 (选填“OF”、“ON”或“OE”)方向射出。这表明在反射现象中,光路是 的;
(3)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B的上半部分 (选填“能”或“不能”)看到反射光,在纸板B的下半部分 (选填“能”或“不能”)看到反射光,表明反射光线、入射光线和法线在 内。
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专题03 光现象(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
光的直线传播与反射规律
能解释光的直线传播、反射、折射现象,熟练应用光的反射定律作图
基础概念多以选择题、填空题、作图题考查,难度较低
光的折射现象与透镜对光的作用
明确透镜对光的作用,能区分凸透镜与凹透镜的成像特点及适用场景
作图题高频考查光的折射光路、凸透镜成像光路,需注意规范画法
凸透镜成像规律
会用凸透镜成像规律分析实际问题
凸透镜成像规律常结合实验或应用考查
光现象与透镜的应用
能识别生活中的光现象与透镜应用实例,理解其物理原理
结合生活场景或科技考查应用能力
知识点01
1、光源
(1)光源定义:宇宙间的物体有的是发光的有的是不发光的,我们把能发光的物体叫光源。
(2)根据产生形式,光源可分为自然光源和人造光源。
(3)根据形态可分为点光源、线光源、面光源。
2、光的直线传播
(1)光在同一种均匀的介质中沿直线传播。
(2)光线:为了表示光的传播方向,我们用一根带箭头的直线表示光的径迹和方向,这样的直线叫光线。 光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具,它是一个理想模型,而不是真实存在的。
3、光的直线传播的现象和应用
(1)常见的直线传播现象:立竿见影、日食、月食、小孔成像等。
(2)光沿直线传播的应用:利用激光准直引导掘进机直线前进、排队时看齐、射击瞄准,瞄准点、准星、缺口三点一线。
4、光的传播速度用
(1)光的传播速度:真空中的光速是宇宙中最快的速度,c=2.99792×108m/s,光在空气中的速度接近真空中的速度,计算中取c=3×108m/s。水中是真空的3/4,玻璃中是真空的2/3。
(2)光年:光在1年内传播的距离。光年是长度单位,用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。
知识点02 光的反射
1、光的反射
(1)定义:光射到物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射。
(2)基本要素:一点两角三线。
一点:入射点:光线射到镜面上的点,用“O”表示。
两角:入射角:入射光线与法线的夹角。
反射角:反射光线与法线的夹角。
三线:法线:过入射点,并垂直于镜面的直线, 用虚线表示。
入射光线:射到反射面上的光线。
反射光线:被反射面反射后的光线。
(3)光的反射定律:光反射时,反射光线与入射光线、法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角。
2、镜面反射和漫反射
(1)镜面反射:当平行光射到平面镜上时,反射光仍是平行的,这种反射叫做镜面反射。
(2)漫反射:平行光照到凹凸不平的表面上,反射光就会杂乱无章地射向不同的方向,这种反射叫做漫反射。
(3)相同点:都是反射现象,都遵守反射定律。
(4)不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼),而漫反射射向四面八方。
知识点03
1、平面镜:平静的水面、建筑物外面的玻璃幕墙、舞蹈练功房里的大镜子等都可以看成平面镜,通过平面镜能够观察到物体的像。
2、平面镜的应用
(1)利用平面镜成像(穿衣镜)。
(2)改变光路(海底潜望镜)。
(3)扩大视野空间(商店装饰)。
3、平面镜成像作图
如图OA,OA′为某一发光点S发出的光线经平面镜MN反射后的两条反射光线,作出这两条反射光线的入射光线,并确定发光点S的位置。
(1)先将两条反射光线反向延长,交点为S′。
(2)再根据平面镜成像的特点作出像点S′对应的发光点S。
(3)最后连接SO、SO′为两条反射光线的入射光线。(注意反向延长线、辅助线用虚线)如图所示。
知识点04
1、光的折射现象
(1)当光从一种介质斜射入另一种介质时,光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。
(2)光的折射发生在两种介质的交界面上,但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时,其传播方向不改变(改变、不改变)。
(3)入射光线射入另一种介质时的交点(O),叫入射点;入射光线与法线夹角(α)叫入射角;折射光线与法线的夹角(γ)叫折射角。
(4)在生活中,我们常见的折射现象很多,如:看清澈的池水,池水水底变浅;在岸上看到的鱼接近于水面;透过玻璃砖看物体发生了错位;水杯中的筷子好像弯折了;“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。
2、透镜
(1)透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。
(2)透镜与面镜区别:面镜利用光的反射现象成像,透镜利用光的折射现象成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。
(3)透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。
(4)凹透镜与凸透镜的辨别
①触摸法:用手摸,凸透镜:中间厚两边薄,凹透镜:中间薄两边厚。
②成像法;放在书上的字上,放大是凸透镜,缩小是凹透镜。
③太阳聚焦法:把透镜放在阳光下,再放一张白纸在透镜下,若能在纸上找到一个很亮的点(焦点)即为凸透镜,否则为凹透镜。
3、主光轴、光心、焦距和焦点
(1)透镜光路基本概念:透镜光路示意图。
(2)过透镜两个球面球心的直线叫主光轴(主轴),用“CC”表示,透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。
(3)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示。
(4)焦点到光心的距离焦距,焦距用“f”表示。
(5)物体到光心的距离叫物距,用“u”表示;像到光心的距离叫像距,用“v”表示。
4、透镜对光的作用
(1)凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸(或正弯月形)等形式,凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜,较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用,这与透镜的厚度有关。
(2)凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。凹透镜对光有发散作用.平行光线通过凹球面透镜发生偏折后,光线发散,成为发散光线,不可能形成实性焦点,沿着散开光线的反向延长线,在投射光线的同一侧交于F点,形成的是一虚焦点(凹透镜有两个虚焦点)。
5、透镜的三条特殊光线
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。
知识点05 凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像规律
成像条件物距(u)
成像的性质
像距(v)
应用
u﹥2f
倒立、缩小的实像
f﹤v﹤2f
照相机
u=2f
倒立、等大的实像
v=2f
f﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
v﹥2f
投影仪
u=f
不成像
射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
v﹥f
放大镜
凸透镜成像规律需要牢记,同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀:“物大焦,
倒立实,物越大,像越小;物小焦,正立虚;物为焦,不成像”。这里的“物”指物距,“像”指像距,“焦”指焦距。
2、凹透镜成像规律:凹透镜始终成缩小、正立的虚像。
知识点06
1、光的色散:太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,这种现象叫色散。光的色散实验说明,白光是由各种色光混合而成的。
2、色光的混合
(1)单色光:不能再分解的色光叫做单色光。
(2)复色光:由单色光混合成的光叫做复色光。
(3)光的三原色:红、绿、蓝三种色光,是无法用其他色光混合而成的,被称为光的三原色。
题型一 光源和光沿直线传播的条件
易|错|点|拨
1、光源判断误区:易将 “反光物体” 误归为光源,如错认为 “月亮、镜子、闪闪发光的钻石是光源”,忽略光源需 “自身能发光” 的核心条件 —— 月亮靠反射太阳光发亮、镜子和钻石靠反射其他光发亮,均不属于光源;也易遗漏 “隐形光源”,如误将 “正在发光的萤火虫、发光二极管” 排除在光源外,实际它们能自身发光,属于光源。
2、传播条件误判:一是忽略 “光沿直线传播的前提是‘同种均匀介质’”,错认为 “光在任何介质中都沿直线传播”;二是混淆 “光的直线传播现象与其他光现象”,如误将 “筷子在水中‘折断’” 归为光的直线传播,实际是光的折射,本质是传播介质不均匀导致的。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)五千年的华夏文明,创造了无数的诗歌辞赋,我们在欣赏这些诗歌辞赋时,不仅要挖掘其思想内涵,还可以探究其中所描述的自然现象与物理规律,下面是某位同学对部分诗句中蕴含的物理知识的理解。其中正确的是( )
A.“蝉噪林逾静,鸟鸣山更幽”——区分蝉和鸟的声音靠的是“音调”
B.“真金不怕火炼”——金的熔点高于一般炉火火焰温度
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.“山明水净夜来霜”——霜的形成是凝固现象
【答案】B
【详解】A.不同发声体的音色不同,区分蝉和鸟的声音靠的是音色,故A错误;
B.晶体要熔化需要温度达到熔点且持续吸热,“真金不怕火炼”说明金的熔点高于一般炉火火焰温度,故B正确;
C.月亮本身不会发光,不是光源,故C错误;
D.霜是空气中水蒸气遇冷凝华形成的,故D错误。
故选B。
【典例2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)如图所示,在纸板上由远到近插几枚大头针,使后一枚针总是遮住前几枚针,然后拔掉大头针,将针孔画线连接起来,你发现连线是 ,这个实验说明 。
【答案】 一条直线 光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】[1][2]根据光的直线传播规律知,在纸板上由远到近插几枚大头针,使后一枚针总是遮住前几枚针,则这些大头针在同一条直线上,故将针孔画线连接起来是一条直线,该实验说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”,在距地表高度为36000km利用红外遥感技术拍摄地球。下列说法中不正确的是( )
A.在月球上,宇航员不能面对面说话
B.以地球为参照物,“风云四号”卫星是静止的
C.光在真空中的传播速度为3×108m/s
D.卫星能够拍摄到地球,是因为地球是光源
【答案】D
【详解】A.月球表面是真空,而声音不能在真空中传播,所以宇航员不可以面对面说话,故A正确,不符合题意;
B.以地球为参照物,“风云四号”卫星位置没有发生相对变化,是静止的,故B正确,不符合题意;
C.根据物理常识可知,光在真空中的传播速度为3×108m/s=3×105km/h,故C正确,不符合题意;
D.卫星能够拍摄到地球,是因为地球能反射太阳光,地球本身不发光,不是光源,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)建立模型是为了研究问题的方便和探讨事物的本质所作的一种模拟或简化描述的方法,科学家经常采用画图的方式来描述某些抽象的事物,在研究的 时候引入 就是运用建模的思想。
【答案】 光的直线传播 光线
【详解】[1][2]建立模型是为了研究问题的方便和探讨事物的本质所作的一种模拟或简化描述的方法,科学家经常采用画图的方式来描述某些抽象的事物,例如:在研究光的直线传播的时候引入光线就是运用建模的思想。
题型二 光沿直线传播的应用与作图
易|错|点|拨
1、应用场景误判:一是错将 “非光的直线传播现象” 归为此类应用,如误将 “海市蜃楼”“水中倒影” 当作光沿直线传播的实例,实际前者是光的折射、后者是光的反射,与直线传播无关;二是忽略应用中的 “隐含条件”,如用 “小孔成像” 判断像的形状时,误认为 “像的形状与小孔形状有关”,实际像的形状仅由物体形状决定,与小孔形状无关。
2、作图规范偏差:一是漏标 “光的传播方向”,如画 “影子形成” 的光路图时,只画光线却不标箭头,无法体现光的传播方向;二是混淆 “实线与虚线”,如画 “小孔成像” 的像时,误将像用实线绘制,导致作图不符合规范。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)小明将易拉罐的上部剪去,蒙上半透明纸,在罐底部开一个小孔,用它做小孔成像实验,如图所示,下列说法中错误的是( )
A.小孔成像成的像是倒立的实像
B.它的成像原理是光沿直线传播
C.只将小孔由圆形改为三角形,像的形状将改变
D.蜡烛燃烧不断缩短,烛焰的像向上移动
【答案】C
【详解】AB.小孔成像是由光的直线传播形成的,小孔成像所成的像是倒立的实像,故AB正确,不符合题意;
C.根据小孔成像的特点,像的形状由物体的形状决定,与孔的形状无关,所以将圆孔改为三角形小孔,则像的形状不变,故C错误,符合题意;
D.由于蜡烛的燃烧不断缩短,烛焰的高度逐渐降低,由于光沿直线传播,所以像的位置会偏高,即像逐渐向上移动,故D正确,不符合题意。
故选C。
【典例2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)在太阳、烛火、月亮、萤火虫中,不属于光源的是 。电闪雷鸣时,我们总是先看到闪电后听到雷声,说明光速比声速 (填“大”或“小”)。太阳光垂直照射在塑料棚顶的一个很小的“△”形孔上,在地面上形成的光斑是 (填“Δ”或“○”)形。
【答案】 月亮 大 ○
【详解】[1]太阳、烛火、萤火虫能自行发光,是光源,而月亮不能自行发光,而是反射的太阳光。所以月亮不属于光源。
[2]闪电和雷声是同时产生的,由于光速比声速大,所以我们总是先看到闪电后听到雷声。
[3]太阳光垂直照射在塑料棚顶的一个很小的“△”形孔上,在地面上形成的光斑是太阳通过小孔所成的像,小孔所成像与孔的形状无关,总是呈现物体的像即此处地面上的光斑是太阳的像,所以是“○”形的。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中,其影随莺而移”,如图甲;而在纸窗上开一小孔,使莺的“影子”呈现在室内纸屏上,却观察到“莺东则影西,莺西则影东”,如图乙。则下列说法正确的是( )
A.图甲和图乙所描述的现象都是小孔成像 B.图甲和图乙都属于光的直线传播的现象
C.图甲中的“影”一定比图乙的“影”大 D.图甲和图乙中的“影”都是“莺”的像
【答案】B
【详解】A.图甲描述的是影子随物体移动的现象,这是由于光沿直线传播,遇到不透明的物体(如莺)时,在物体的后面形成的没有光线照射到的黑暗区域,即影子。这并不是小孔成像。而图乙描述的是通过纸窗上的小孔,在室内纸屏上形成的“影子”,这实际上是小孔成像。小孔成像的特点是倒立的实像,且像的大小与物体到小孔的距离和屏幕到小孔的距离有关。故A错误;
B.无论是图甲中的影子还是图乙中的小孔成像,它们都是由于光沿直线传播造成的。影子是光被物体遮挡后形成的黑暗区域,而小孔成像是光通过小孔后在屏幕上形成的像。故B正确;
C.图甲中的“影”是物体的影子,它的大小取决于物体的大小和光源的位置。而图乙中的“影”是小孔成像形成的像,它的大小取决于物体到小孔的距离、屏幕到小孔的距离以及小孔的大小。因此,无法直接比较图甲和图乙中的“影”的大小。故C错误;
D.图甲中的“影”是物体的影子,它并不是物体的像,而是由于光被物体遮挡后形成的黑暗区域。而图乙中的“影”是小孔成像形成的像,它是倒立的实像。故D错误。
故选B。
【变式2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)小明在课外按如图所示装置做小孔成像实验。如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是 (选填“三角形”或“蜡烛”) 的实像(选填“倒立”、“正立”)。
【答案】 蜡烛 倒立
【详解】[1][2]物体发出的光通过小孔后,由于光沿直线传播,所以在小孔后面的光屏上形成倒立的实像,这就是小孔成像,像的形状与孔无关,像的形状与发光物体的形状有关,所以他在半透明纸上看到的像是蜡烛倒立的实像。
题型三 生活中常见的光反射现象
易|错|点|拨
1、现象类型混淆误区:易将 “光的反射现象” 与 “光的折射现象” 弄混,错把 “筷子在水中‘弯折’”“看到水中的鱼” 等折射现象归为反射;也易误将 “影子的形成”“小孔成像” 等光的直线传播现象当作反射,忽略反射需 “光遇到界面返回原介质” 的核心特征。
2、反射本质误判:一是错认为 “只有镜面才能发生光的反射”,忽略 “漫反射也是反射”;二是误解 “平面镜成像的成因”,如认为 “镜子中的像来自镜子本身发光”,实际是物体发出的光经镜面反射后,反射光线的反向延长线会聚形成的虚像,镜子本身不发光。
【典例1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)下面的四种现象中,与其它三项形成原因不同的是( )
A.水中树的倒影 B.日晷上呈现针的影子
C.透过树叶间的阳光 D.树荫下的圆形光斑
【答案】A
【详解】A.水中树的倒影属于平面镜成像,是光的反射现象,与BCD形成原因不同,故A符合题意;
BCD.日晷面上呈现针的影子, 透过树叶缝隙的光线,树荫下的圆形光斑,都是光的直线传播形成的,故BCD不符合题意。
故选A。
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)“举杯邀明月,对影成三人”诗句中,有一人是李白本人,其中一“人”是他的影子,是由于光的 (选填“直线传播”或“反射”)形成的;第三个“人”则是由于光的 (选填“直线传播”或“反射”)而形成的这个人的 (选填“实像”或“虚像”)。
【答案】 直线传播 反射 虚像
【详解】[1]“举杯邀明月,对影成三人”中的一人是饮酒者本人,另外两“人”是饮酒者形成的影子和饮酒者在酒杯中的虚像。地面上的“人”是饮酒者的影子,它是沿直线传播的光被不透明的人挡住,在人后面的地面上光照不到的地方形成影子。
[2][3]酒杯中的“人”是光的反射形成的虚像,酒面相当于一个平面镜,人在这个平面镜中成像,即平面镜成像,它是由光的反射形成的人的虚像。
【变式1】(24-25八年级上·山东泰安·期中)唐代高骈的诗句“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”中,“楼台倒影”的形成原理与下列现象的形成原理相同的是( )
①对镜贴花黄
②猴子捞月一场空
③匡衡“凿壁借光”
④小孔成像
A.①② B.②④ C.②③ D.①④
【答案】A
【详解】“楼台倒影”的形成原理是光的反射;
①对镜贴花黄是平面镜成像,原理是光的反射,故①符合题意;
②猴子捞月一场空是平面镜成像,原理是光的反射,故②符合题意;
③匡衡“凿壁借光”是利用了光的直线传播,故③不符合题意;
④小孔成像是利用了光的直线传播,故④不符合题意;
故①②符合题意,选A。
【变式2】(24-25八年级上·山东德州·期中)“九寨沟”的镜海中有着“鱼在天上游,鸟在水中飞”的美景奇观,这水中画面的“鸟”是由于光的 形成的 像。
【答案】 反射 虚
【详解】[1][2]“鸟在水中飞”:鸟和人都处在同一种介质中,鸟反射的光线经过水面的反射进入人眼,是由光的反射形成的虚像。
题型四 探究光的反射定律实验
易|错|点|拨
1、操作规范偏差:一是 “未让光线紧贴光屏入射”,导致光线在光屏上的传播路径不清晰,无法准确标记入射光线、反射光线的位置;二是 “转动光屏时未保持与镜面垂直”,如将光屏的一侧向后折,此时反射光线仍存在,但因光屏与反射光线所在平面不重合,看不到反射光线,易误判 “反射光线消失”,忽略实验需保证 “光屏与镜面垂直” 以呈现反射光线的前提。
2、数据与结论误区:一是 “记录角度时混淆入射角与反射角”,误将 “入射光线与镜面的夹角” 当作入射角,导致计算出的 “反射角≠入射角”,违背反射定律;二是 “仅通过一组数据得出结论”,如只做一次实验就总结 “反射角等于入射角”,忽略实验需多次改变入射角测量,避免偶然误差,确保结论的普遍性。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)用如图所示的装置探究“光的反射规律”实验,白色硬纸板EF垂直于平面镜放置,白纸板可沿ON折转。
(1)若将ON右侧的硬纸板F向后翻折,则 (选填“能”或“不能”)在硬纸板上看到反射光线,反射光 (选填“仍存在”或“不存在”);
(2)若将光线沿BO入射,则可观察到反射光线沿 射出,这说明在反射现象中 ;
(3)改变入射光线的方向,多测量几组入射角和反射角的数据填入表格中进行比较,由表格中数据可得出结论: 。
实验次数
入射角i
反射角r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
【答案】(1) 不能 仍存在
(2) OA 光路可逆
(3)光的反射现象中,反射角等于入射角
【详解】(1)[1][2]光的反射现象中,入射光线、反射光线和法线在同一平面内,若将ON右侧的硬纸板F向后翻折,两侧纸板不在同一平面内,则不能在硬纸板上看到反射光线,由于光线在镜面上发生了反射现象,反射光线仍然是存在的。
(2)[1][2]若将光线沿BO入射,则可观察到反射光线沿OA射出,光的传播路径与之前完全相反,这说明在反射现象中光路可逆。
(3)由表格中数据可知,反射角与入射角的度数始终相等,说明:光的反射现象中,反射角等于入射角。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)如图所示探究光的反射规律时,在水平放置的平面镜上方竖直放一光屏,光屏由可以绕ON折转的E、F两块白板组成,如图甲所示。
(1)如图,为了完成实验,还需要的测量工具是 ;
(2)实验中,在纸板前可以从不同的角度看到它上面的光路,是因为光在纸板上发生了 ;
(3)实验过程中小明根据甲图测量的角度关系得出结论:反射角等于入射角。请对小明的此探究进行评价: ;
(4)实验过程中,进行下列哪项操作后,在纸板上仍可以看到反射光的是 。
A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转
C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾
【答案】(1)量角器
(2)漫反射
(3)实验次数太少,结论不具有普遍性
(4)B
【详解】(1)实验中需要测量入射角与反射角大小,因此还需要的测量工具是量角器。
(2)在纸板前可以从不同的角度看到它上面的光路,是因为光在纸板上发生了漫反射,反射光射向了四面八方。
(3)小明只进行一次实验,就得出实验结论,实验结论存在偶然性,为了得到普遍规律,应进行多次实验。
(4)A.如图乙所示,将纸板右半部分向后折,左右两部分纸板不在同一平面,而反射光线、入射光线和法线在同一平面内,所以不能在纸板上观察到反射光,故A不符合题意;
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转,法线、入射光线、反射光线所在的平面不变,在纸板上可以观察到反射光,故B符合题意;
C.如图丁所示,将白板与入射光束一起以CD为轴向后倾倒,法线不在纸板的平面内,则反射光线不在纸板平面内,反射光线还在,但在纸板上观察不到反射光,故C不符合题意。
故选B。
【变式2】(24-25八年级上·山东枣庄·期中)如图所示,在“探究光的反射规律”的实验中:
(1)实验前,应将纸板 放置于平面镜上,让一束光贴着纸板射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,如图甲所示,此时反射角为 度;
(2)移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束 时针方向转动;
(3)如图甲所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上 (选填“能”或“不能”)观察到反射光线;如图乙所示的旋转光屏(光屏的E、F两部分均可绕轴ON旋转),旋转光屏E到位置1时,也同时需要旋转光屏F到位置 (选填“2”或“3”)才能观察到完整光路,通过以上操作过程可知,要观察完整的光路,光屏E、F两部分旋转后要处于 ;
(4)若让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出。说明在光的反射现象中,光路具有 性。
【答案】(1) 垂直 40
(2)顺
(3) 不能 3 同一平面
(4)可逆
【详解】(1)[1]如果纸板与平面镜不垂直,则镜面的法线不在纸板上,入射光沿纸板照射后,反射光线将不在纸板上,则我们在纸板上看不到反射光线,无法完成实验,所以实验时应使纸板与平面镜垂直。
[2]由图甲可知,入射光线与反射面的夹角是50°,则入射角为
(2)移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,入射角增大,根据反射角等于入射角,反射角也增大,即反射光线将会顺时针转动。
(3)[1]因入射光线、法线、反射光线在同一平面内,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,则纸板右半部分与入射光线不在同一平面内,因此纸板右半部分上不能看到反射光线。
[2][3]因入射光线、法线、反射光线在同一平面内,要想观察到完整光路,光屏E、F两部分旋转后要处于同一个平面内,因此当旋转光屏E到位置1时,也同时需要旋转光屏F到位置3。
(4)让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出,光线的传播路径与原来恰好相反,说明在反射现象中,光路是可逆的。
题型五 光的反射定律应用与作图
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1、看 “通断与用电器” 判状态:通路是 “开关闭合、用电器工作”;断路是 “某处断开、无电流”;短路是 “电源正负极直接连”,抓关键特征快速区分。
2、借 “电表读数” 辨短路:若电流表示数极大、电压表接近0,大概率是短路,结合电表示数辅助判断。
3、联 “故障现象” 定状态:灯泡不亮时,先查是否断路;若电表异常,优先考虑短路,将现象与状态直接关联。
【典例1】(24-25八年级上·山东日照·期中)有一光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示,一束光与液面的夹角为,S为光电屏上的光斑。下列说法正确的是( )
A.反射角的大小为
B.当水面升高时,反射角将变大
C.若光电屏上的光斑右移,可判断出液面在下降
D.入射点不变,增大入射光线与水平液面夹角,光斑S将向右移动
【答案】C
【详解】A.根据图像可知,入射光线与液面的夹角是40°,可以判断入射角为90°-40°=50°
根据光的反射定律,反射角等于50°,故A错误;
B.当水面升高时,入射角大小不变,反射角等于入射角,则反射角大小也不变,故B错误;
C.当液面下移时,如图所示:
光斑会右移,故C正确;
D.入射点不变,增大入射光线与水平液面夹角,则入射角减小,反射角减小,反射光线向左转动,都会使得光点S将向左移动,故D错误。
故选C。
【典例2】(24-25八年级上·山东枣庄·期中)晴天正午,小淇走在公园的树林下,她看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑,这些光斑是 (选填“太阳”、或“树叶”)的像;如图,一束太阳光与水平面成30°角射向平面镜,太阳光竖直反射入一口枯井中,则反射角大小为 。
【答案】 太阳 60°
【详解】[1]沿直线传播的太阳光经过树叶间的缝隙时,会发生小孔成像现象,在树下地面上形成圆形的光斑,圆形光斑实际上是太阳的像,此像是由实际光线会聚而成是实像。
[2]由题意可知,一束太阳光与水平面成30°角射向平面镜,太阳光竖直反射入一口枯井中,则入射光线与反射光线的夹角为
30°+90°=120°
因反射角与入射角相等,则反射角为60°。
【典例3】(24-25八年级上·山东德州·期中)高楼玻璃幕墙会造成光污染。如图所示,一束阳光射到玻璃上,入射光线与玻璃的夹角为40°,请在图画出它的反射光线并标出反射角的度数。
【答案】
【详解】由题意知,入射光线与玻璃的夹角为40°,入射角为入射光线与法线的夹角,因此入射角为50°,在光的反射中,反射角等于入射角,因此发射角也为50°,据此画出反射光线,如图所示:
【变式1】(24-25八年级上·山东潍坊·期中)如图所示,激光笔发出的光经水平放置的平面镜反射后,射向墙壁。若要让反射光线射到O点,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.竖直向上移动 B.水平向左移动
C.水平向右移动 D.绕入射点逆时针转动
【答案】D
【详解】A.将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,不能中目标,故A不符合题意
B.将平面镜水平向左移动一段距离,入射光线不变,入射点也不变,则反射光线也不会改变,不能中目标,故B不符合题意;
C.将平面镜水平向右移动一段距离,入射光线不变,入射点也不变,则反射光线也不会改变,不能中目标,故C不符合题意;
D.将平面镜绕入射点逆时针转动,入射角变大,则反射角也变大,反射光线向下移动,能照中目标,故D符合题意。
故选D。
【变式2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)夜晚,汽车灯光照到自行车尾灯,自行车尾灯看起来很亮。尾灯 (选填“是”或“不是”)光源。尾灯由许多角反射器组成,它实际上相当于多组互相垂直的平面镜组合而成。如图所示,自行车尾灯的光路图正确的是 。
【答案】 不是 B
【详解】[1]光源是指能够自行发光的物体。自行车尾灯本身并不能发光,它只是通过反射入射光来使其看起来亮。因此,尾灯不是光源。
[2]尾灯由许多角反射器组成,这些角反射器实际上相当于多组互相垂直的平面镜组合而成。当汽车灯光照射到尾灯上时,光线会被这些平面镜反射回去。根据光的反射定律,反射光线、入射光线和法线都处于同一平面内,且反射角等于入射角。由于尾灯中的平面镜是互相垂直的,所以入射光线经过两次反射后,会沿着与入射光线平行的方向射出,反射光线的方向与入射光线的方向相反。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式3】(24-25八年级上·山东泰安·期中)光热电站利用追日镜(平面镜)将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图所示。当太阳从位置1运动到位置2时,如何绕入射点旋转追日镜(平面镜)M才能使太阳光恰好反射到吸热塔的A点呢?请在图中画出太阳运动到位置2时,追日镜(平面镜)M所在的位置并补全光路。
【答案】
【详解】连接太阳位置2与入射点,此为入射光线的路径。入射光线与反射光线夹角平分线为法线位置,镜面与法线垂直。图如下:
题型六 探究平面镜成像特点实验
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1、器材与操作误区:一是错选 “平面镜” 代替 “玻璃板”,导致无法透过镜面看到另一侧的蜡烛,无法确定像的位置;二是未调节 “玻璃板与桌面垂直”,如玻璃板倾斜放置,会使蜡烛的像偏高或偏低,导致无法用另一侧蜡烛与像完全重合,误判 “像与物大小不等”。
2、现象判断偏差:一是误将 “玻璃板的反射面” 当成单一平面,忽略玻璃板有两个反射面,若未选择薄玻璃板,会看到两个像,易混淆真实像的位置;二是错认为 “像的大小与物体到玻璃板的距离有关”,如将物体远离玻璃板时,主观感觉像变小,实际像与物始终等大,视觉上的 “变小” 是因为视角变化,违背 “像与物大小相等” 的特点。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验时用透明玻璃板代替平面镜,是为了便于 ;本实验应该在较 (选填“亮”或“暗”)的环境中进行,实验现象更明显;
(2)点燃A蜡烛,放在玻璃板前,拿 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的 (选填“A蜡烛”或“B蜡烛”)侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,说明 ;
(3)改变蜡烛A的位置,标记出每次蜡烛A和蜡烛B的位置(如图乙),当蜡烛A远离玻璃板时,像 (选填“变大”、“变小”或“不变”),用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离,发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等,由此可以得出结论: ;多次测量的目的是: ;
(4)撤走蜡烛B,放一块光屏在原来蜡烛B的位置,前后移动光屏,发现光屏不能承接到蜡烛的像,说明平面镜成的是 (选填“虚”或“实”)像;
(5)某同学实验过程中,发现无论怎样移动蜡烛B,都无法使其与蜡烛A的像重合,可能的原因 。
【答案】(1) 确定像的位置 暗
(2) 未点燃 A蜡烛 像与物大小相等
(3) 不变 像与物到平面镜的距离相等 避免偶然性,寻找普遍规律
(4)虚
(5)玻璃板与纸面(桌面)不垂直
【详解】(1)[1][2]玻璃板有透光性,实验时用透明玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的位置。 在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮,所以要在比较黑暗的环境中进行实验。
(2)[1]在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖 直在玻璃板后面移动,这里选择未点燃的蜡烛B是为了 避免其发出的光线对观察产生干扰,从而更准确地观察到蜡烛A的像。
[2][3]平面镜成像属于光的反射,故人眼要一直在玻璃板的A蜡烛观察,直至它与蜡烛A的像完全重合,说明像与物的大小相等。
(3)[1]根据平面镜成像的特点,像与物大小相等,所以当蜡烛A远离玻璃板时,蜡烛A的大小不变,所示像的大小不变。
[2]用刻度尺测量出两支蜡烛到玻璃板的距离,发现两支蜡烛到玻璃板的距离都相等,由此可以得出结论:像与物到平面镜的距离相等。
[3]通过多次改变蜡烛A的位置并进行测量,可以更加确信地得出像与物体到平面镜距离相等的结论,同时避免偶然性,寻找普遍规律。
(4)虚像不能成在光屏上,撤走蜡烛B,放一块光屏到蜡烛B撤走时的位置,直接观察光屏,发现光屏不能承接到像,说明平面镜成的是虚像。
(5)平面镜所成的像和物体关于平面镜对称,如果玻璃板与纸面(桌面)不垂直,那么蜡烛A在玻璃板上形成的像就会与玻璃板存在一定的倾斜角度,导致蜡烛B无法与像完全重合,所以找不到像。
【变式1】(24-25八年级上·山东德州·期中)强同学利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”:在水平桌面上铺一张白纸,玻璃板竖直立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同、不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。
请根据实验过程回答下列问题:
(1)实验中选用玻璃板而不选用平面镜是为了 ;
(2)将点燃的蜡烛A放在玻璃板前,移动玻璃板后的蜡烛B直至与蜡烛A的像完全重合,记录蜡烛A、蜡烛B的位置。改变蜡烛A的位置,重复上述实验,实验记录如图乙所示。蜡烛A由1位置移到2位置,像的大小会如何变化: ;多次改变蜡烛A的位置并相应移动蜡烛B,蜡烛B均能与蜡烛A的像完全重合,这说明平面镜所成像的大小与物体的大小 ;
(3)把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 像。
【答案】(1)确定像的位置
(2) 不变 相等
(3)虚
【详解】(1)玻璃板与平面镜相比,玻璃板既可以成像也可以透光,便于确定像的位置。
(2)[1]根据平面镜成像规律可知,像与物大小相等。因此移动物体的位置,物体的大小不变,像的大小不变。
[2]实验中蜡烛A与蜡烛B外形完全相同,用蜡烛B代替蜡烛A与蜡烛A的像重合,每次均能完全重合,说明像和物体的大小相等。
(3)光屏只能承接实像,平面镜所成的像是虚像,光屏不能承接。
题型七 平面镜成像的应用与作图
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1、应用场景误判:一是错将 “平面镜成像的‘等大、等距’特点” 与 “凸透镜成像” 混淆,如误认为 “通过平面镜能成放大的像”,实际平面镜始终成与物体等大的虚像,视觉上的 “大小变化” 是视角导致;二是忽略 “平面镜成像的‘对称’特性” 在应用中的关键作用,如设计 “潜望镜” 时,误将两块平面镜的角度装错,未利用 “像与物关于镜面对称” 的特点,导致无法正确反射光线看到目标。
2、作图规范偏差:一是漏画 “虚像的关键标识”,如画物体在平面镜中的像时,未用虚线绘制虚像,或未保证 “像与物关于镜面对称”;二是错标 “光的传播方向”,如绘制平面镜成像的光路图时,反射光线的箭头方向画反,或未画出 “入射光线、反射光线及法线”,导致光路逻辑错误。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,是检查视力时的示意图。若要使被测试者看到的“视力表”与被测者相距5m,视力表与平面镜间的距离是2.8m,则人距离其背后的视力表为 m。与不用平面镜的方法相比,这样设计的好处是 。
【答案】 0.6 节省空间
【详解】[1][2]因平面镜成像时像距与物距是相等的,视力表与平面镜之间的距离为2.8m,故视力表在镜中的像与平面镜的距离为2.8m,而被测试者看到的“视力表”与被测者相距5m,则人距离平面镜的距离为2.2m,所以人距离其背后的视力表为0.6m。因平面镜成等大正立的像,那被测者可以看镜中视力表的像来测视力,这样大大节省了空间。
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图,根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
【答案】
【详解】根据平面镜成像特点,像与物关于平面镜对称,分别作A、B关于平面镜的对称点A'、B',连接两点即为物体AB在平面镜所成的像A'B'。作图如下
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)小刚用一块较厚的玻璃板M来探究平面镜成像特点,如图所示,图中像与像是一次实验中同时看到的两个像,它们的大小 (选填“较大”、“较大”或“相等”);小刚按照图中的测量方法,测得,,则他所用的玻璃板厚度为 cm。
【答案】 相等 0.3
【详解】[1]平面镜成像时,像的大小与物体的大小相等;图中像A1与像A2是一次实验中同时看到的两个像,成的都是物体A的像,则它们的大小相等。
[2]由于u=4.2cm,v=3.9cm,且由平面镜成像规律可知,像到镜面的距离等于物体到镜面的距离,所以玻璃板的厚度为
4.2cm-3.9cm=0.3cm
【变式2】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)如图甲所示,公园中的双塔、拱桥和绿树在湖面所成了美丽倒影,图乙中A点表示水中“塔尖”的位置,请你在图乙中画出光从塔尖经水面反射进入人眼的光路图。
【答案】
【详解】由题可知,A的位置是塔尖通过水面所成像的位置,平面镜成像时,像与物体关于镜面对称,据此画出塔尖的位置A',连接人的眼睛和A,则连线与水面的交点为反射点,据此作出反射光线、入射光线,如图所示:
题型八 光的折射的概念和现象
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1、概念理解误区:一是忽略 “光的折射发生的前提 —— 光从一种介质斜射入另一种介质”,错认为 “光在同种介质中传播也会折射”;二是混淆 “折射光线与入射光线的偏折规律”,误记 “光从空气斜射入水时,折射光线远离法线”,导致对折射方向的判断错误。
2、现象判断偏差:一是错将“光的折射现象” 归为反射或直线传播,如误将 “水中的筷子‘弯折’”“看到水中的鱼位置变浅” 当作光的反射,或把 “海市蜃楼” 当作光的直线传播;二是忽略 “人眼看到折射形成的虚像时,像的位置与物体实际位置的差异”,如误认为 “看到水中鱼的位置就是鱼的真实位置”,实际虚像比真实鱼的位置偏高,这是折射导致的视觉偏差
【典例1】(24-25八年级上·山东德州·期中)下列的光现象中,属于光的折射形成的是( )
A.池水变浅 B.水中倒影 C.树荫下的光斑 D.立竿见影
【答案】A
【详解】A.池水变浅是光从水中斜射入空气中时发生折射现象,故A符合题意;
B.水中倒影是光的反射现象,故B不符合题意;
C.树荫下的光斑是光沿直线传播所形成的小孔成像现象,故C不符合题意;
D.立竿见影是光沿直线传播现象,故D不符合题意。
故选A。
【典例2】(24-25八年级上·山东淄博·期中)古诗词是中华传统文化的瑰宝之一,它不仅文字优美,还蕴含着许多物理知识。“不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”指声音的 。“夜半钟声到客船”中的“钟声”是根据 辨别的。“疑是青山往后走,原是竹舟顺水流”中的“青山往后走”是以 为参照物。“潭清疑水浅”是光的 现象。
【答案】 响度 音色 竹舟 折射
【详解】[1]声音的大小或强弱叫响度。“不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”指的是声音的响度大。
[2]不同发声体的音色一般不同。“夜半钟声到客船”中的“钟声”是根据音色辨别的。
[3]“青山往后走”描述的是青山在运动,参照物选择的是行驶的竹舟,青山和竹舟之间的位置发生了改变,所以是运动的。
[4]“潭清疑水浅”,潭水变浅是由于光的折射形成的虚像。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)唐代诗人储光羲的诗中写到:“垂钓绿湾春,春深杏花乱。潭清疑水浅,荷动知鱼散……”。其中“潭清疑水浅”是作者站在岸边感觉水变浅了,能正确表示“潭清疑水浅”光路的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】人看到池底变浅是由于从池底反射出的光由水斜射进入空气中时,在水面发生折射,同时发生反射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,看到的是位置偏高的虚像,就会觉得池底变浅了。反射光线和入射光线关于法线对称,折射光线和入射光线位于法线两侧。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图是池塘上方警示牌和它在水中“倒影”的两幅照片。图甲中我们能看到水中倒影,这是由于 ;水中倒影没有牌子本身明亮,这是由于 ;由于刮风,图乙中的水面出现涟漪,倒影有些模糊,这是由于 。
【答案】 光的反射形成的 部分光线发生了折射 光的漫反射
【详解】[1]水中倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的。
[2]水中倒影没有牌子本身明亮,是因为一部分光线被反射到空气中,一部分光线折射进入水中,使得水面反射的光线减少,所以倒影暗了一些。
[3]水面有涟漪,则一部分光线发生了漫反射,反射光线射向了四面八方,使得倒影有些模糊。
题型九 光的折射规律的应用与作图
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1、规律应用误区:一是忽略 “光的折射规律的适用条件”,如解释 “渔民叉鱼时需叉向看到鱼的下方” 时,错归因为 “光的直线传播”,实际是光从水射入空气折射形成虚像,虚像位置偏高,需依据折射规律判断真实物体位置;二是误将 “不同介质中光的折射规律弄反”,如光从水斜射入空气时,错按 “折射角小于入射角” 计算,导致判断的折射光线方向错误(实际此时折射角大于入射角)。
2、作图规范偏差:一是漏画 “关键元素”,如画光的折射光路图时,忘记画法线、未标光的传播方向箭头,或未标注入射角、折射角;二是 “折射光线画法错误”,如光从空气斜射入玻璃时,折射光线未向法线偏折,或光从玻璃斜射入空气时,未发生 “远离法线” 的偏折,违背折射规律的核心要求。
【典例1】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,下列判断正确的是( )
A.该图是光线由空气斜射入玻璃的光路图
B.折射光线与反射光线夹角为105°
C.EO是入射光线,入射角等于60°
D.入射角增大10°,反射光线与入射光线的夹角也增大10°
【答案】B
【详解】A.根据反射角等于入射角,法线与镜面垂直,入射光线与反射光线、折射光线分居法线两侧得,CD为法线、AB为界面,EO为入射光线、OF为反射光线、OC为折射光线,则入射角小于折射角,则光线由玻璃斜射入空气的光路图,故A错误;
B.由图得,折射光线与反射光线夹角为
∠FOG=180°-30°-45°=105°
故B正确;
C.EO为入射光线,入射角为入射光线与法线的夹角,因此入射角为30°,故C错误;
D.在光的反射现象中,反射角等于入射角,因此入射角增大10°,反射角也增大10°,则反射光线与入射光线的夹角增大20°,故D错误。
故选B。
【典例2】(24-25八年级上·山东济南·期中)课堂上老师给学生表演了一个魔术,一个茶碗从侧面看去是空的,但当慢慢往茶碗中倒水后,在同一个位置观察竟会发现碗中原来还藏着一枚硬币。在解释看到硬币的原因时,老师画出了其中的一条入射光线,请你画出该入射光线的大致折射光线,并标注折射角。
【答案】
【详解】当水倒到一定高度后,看到了硬币。产生这种现象的原因是由于从硬币反射的光经水面折射,折射光线远离法线向下偏折,当光线射入人眼,人凭光直线传播的感觉,认为硬币在折射光线的反向延长线上,其实人看到的是硬币的虚像,比实际的位置要高。如图所示:
【变式1】(24-25八年级上·山东淄博·期中)将一枚硬币粘在搪瓷杯底部。将头部向后移一点,使硬币刚好被杯口边缘遮住而看不见。一位同学把水徐徐加入杯中(不改变硬币的位置),虽然眼睛的位置、杯和杯中硬币的位置都没有改变,但硬币又可以重新映入眼帘。下列光路图中能解释其原因的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】硬币又可以重新映入眼帘是因为硬币的漫反射光经水面折射,折射光线远离法线向下偏折,折射角大于入射角,当光线射入人眼,由于光的直线传播,认为硬币在折射光线的反向延长线上,其实人看到的是硬币位置偏上的虚像。
A.图中,光从水中斜射向空气中,经水面折射,折射光线远离法线向下偏折,折射角大于入射角,故A符合题意;
B.图中,光从空气中斜射向水中,经水面折射,折射光线靠近法线,折射角小于入射角,故B不符合题意;
C.图中,光从水中斜射向空气中,经水面折射,折射光线靠近法线,折射角小于入射角,与光的折射规律不符,故C不符合题意;
D.图中,光从空气中斜射向水中,经水面折射,折射光线远离法线,折射角大于入射角,与光的折射规律不符,故D不符合题意。
故选A。
【变式2】(24-25八年级上·山东济南·期中)在图中根据给出的入射光线,画出反射光线并标出反射角,画出水中的折射光线的大致方向。
【答案】
【详解】图中法线已经画出,根据反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,在法线左侧的空气中作出反射光线,并标明反射角;根据光的折射定律,光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,由此在法线左侧的水中作出折射光线,如图所示:
题型十 透镜对光的作用及作图
易|错|点|拨
1、作用概念误区:一是混淆 “凸透镜与凹透镜对光的作用”,错认为 “凹透镜对所有光线都有会聚作用”,或误将 “凸透镜的‘会聚’理解为光线必然相交”;二是忽略 “透镜对光的作用与光线入射方向的关系”,如平行于主光轴的光线经凹透镜后,错画成 “向焦点会聚”。
2、作图规范偏差:一是漏画 “透镜作图的关键元素”,如未标注透镜的主光轴、光心,或画特殊光线时未遵循规律;二是 “特殊光线画法错误”,如平行于主光轴的光线经凸透镜后,错画成 “不经过焦点”,或平行于主光轴的光线经凹透镜后,错画成 “直接经过焦点”,违背透镜对特殊光线的作用规律。
【典例1】(24-25八年级上·山东济南·期中)香水的主要成分是酒精,很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水,其实这是非常危险的。下图四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异,其中在阳光照射下最容易引发火灾的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】如图所示为四瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,A为平面镜,B为凸透镜,CD为凹透镜;最容易在阳光下引发火灾的应该是B瓶口,因为B瓶口是凸透镜,对光有会聚作用,最容易在阳光下引发火灾,故ACD不符合题意,B符合题意,
故选B。
【典例2】(24-25八年级上·山东威海·期中)在图的虚线框内填上合适的透镜。
【答案】
【详解】由图可知,光线经透镜折射后,相对于入射光线远离了主光轴,即透镜对光线有发散作用,所以该透镜是凹透镜,如图所示:
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.甲是凹透镜,乙是凸透镜 B.甲是凸透镜,乙是凹透镜
C.两个都是凹透镜 D.两个都是凸透镜
【答案】C
【详解】由图可知,甲乙透镜对光线都具有发散作用,所以都是凹透镜。故C正确,ABD错误。
故选C。
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示,平行光束射向透镜,请完成光路图。
【答案】
【详解】由题图可知,该透镜中间薄边缘厚,属于凹透镜;在凹透镜中:平行于主光轴的折射光线对应的入射光线,其延长线经过与折射光线同一侧的虚焦点,过光心的光线传播方向不变,如图所示:
题型十一 探究凸透镜成像规律的实验
易|错|点|拨
1、操作规范误区:一是未调节 “烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度”,导致烛焰的像无法成在光屏中央,易误判 “无法成像”;二是移动光屏寻找像时,未保持 “凸透镜位置固定”,随意移动凸透镜,导致无法准确探究 “物距与像距的关系”,违背实验控制变量的要求。
2、现象与数据偏差:一是错将 “凸透镜成的虚像” 当作实像,如当物距小于焦距时,在光屏上找不到像,却误将 “透过凸透镜看到的正立放大的像” 当作实像;二是记录 “物距、像距” 时测量错误,如误将 “物体到光屏的距离” 当作像距,导致数据与成像规律不符。
【典例1】(24-25八年级上·山东济南·期中)在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的像,如图甲所示,在生活中使用放大镜时,又能看到正立放大的像,如图乙所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,如图丙所示。用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,则 之间的距离是凸透镜的焦距;
(2)点燃蜡烛,调整光屏、凸透镜、烛焰,使它们的中心在 ;
(3)改变蜡烛的位置,并移动光屏观察成像,记录成像情况在如下表格中;
凸透镜焦距f=10cm
序号
物距/ cm
像距/ cm
像的性质(正倒、大小、虚实)
像的大小
1
42
13
倒立、缩小、实像
逐渐变大
2
32
14.5
3
22
18.5
4
20
20
倒立, 等大、实像
5
19
21
倒立、放大、实像
6
17
24.5
7
15
30
若太空实验中的水球可看成是凸透镜,根据实验数据可知,图甲中王亚平老师和水球之间的距离应是 ;
(4)小玉分析数据得到:当物距 时,成倒立、放大的实像。交流时发现,该结论与其他小组的不同。为使数据更加充分,请结合图乙提出改进建议: 。
【答案】(1)凸透镜光心与焦点
(2)同一高度
(3)大于二倍焦距
(4) 大于焦距且小于二倍焦距 继续探究物距小于焦距的情况
【详解】(1)凸透镜可以将平行于主光轴的光线会聚到焦点。将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,如图丙所示。用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,则光斑即是焦点所在,则凸透镜光心与焦点之间的距离是凸透镜的焦距。
(2)为了使像成在光屏中央,点燃蜡烛,调整光屏、凸透镜、烛焰,使它们的中心在同一高度。
(3)图甲中成的是王亚平老师倒立、缩小的像。根据实验数据可知,物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,所以图甲中王亚平老师和水球之间的距离应大于二倍焦距。
(4)[1][2]分析实验数据结合所学可知,当物距大于焦距且小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像。但由表可知,没有探究物距小于焦距的情况,所以为使数据更加充分,应继续探究物距小于焦距的情况。
【变式1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)在探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)如图甲,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 cm;
(2)实验操作过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光屏上可得到一个清晰的倒立 的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ;
(3)由于实验时间较长,蜡烛变短,应该将光屏向 (选填“上”或“下”)方调节才能使像成在光屏中央。
【答案】(1)10.0
(2) 放大 投影仪
(3)上
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距是
(2)[1][2]实验操作过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示,此时物距
此时
即
成倒立、放大的实像,应用于投影仪。
(3)由于实验时间较长,蜡烛变短,根据过光心的光线传播方向不变可知,光屏上的像会向上移动,此时应该将光屏向上方调节才能使像成在光屏中央。
【变式2】(24-25八年级上·山东临沂·期中)小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并将凸透镜固定在50cm刻度线处。
(1)点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在 ,使像成在光屏的中央。
(2)当蜡烛和光屏的位置如图甲所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像,则这个像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,应用了此成像特点的是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(3)小明将蜡烛向左移动,想要在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)小明将蜡烛移动到35cm刻度线处,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏移至 cm刻度线处。
(5)小明将蜡烛移动到43cm刻度线处,无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到清晰的像,此时应在凸透镜 (选填“左侧”或“右侧”)透过凸透镜观察像的特点,则这个像是 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的 (选填“实”或“虚”)像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的。
(6)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方,如图乙所示位置,能让像重新回到光屏中心的操作是________(填序号)。
A.光屏下调 B.蜡烛上调 C.透镜上调
(7)评估交流时,同组的小强建议将蜡烛换为由发光二极管组成的“F”“T”“H”形光源,你建议使用________。
A.蜡烛光源 B.“F”形光源 C.“H”形光源 D.“T”形光源
【答案】(1)同一高度
(2) 缩小 照相机
(3)左
(4)80
(5) 右侧 放大 虚 放大镜
(6)B
(7)B
【详解】(1)为使像成在光屏中央,实验前应调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。
(2)[1][2]如图所示,物距大小像距,根据凸透镜成像规律可知,此时物距大于二倍焦距,所成的是倒立、缩小的实像,是照相机的应用。
(3)根据成实像时,物远像近像变小,可知,将蜡烛向左移动,应将光屏向左移动,才能在光屏上再次得到清晰的像。
(4)如甲图所示,物距等于30cm,像距等于15cm。当蜡烛移动到35cm刻度线处,此时的物距变为15cm,根据光路可逆,当像距变为30cm时,可在光屏上再次成清晰的像,所以光屏应移动到80cm的位置。
(5)[1][2][3][4]将蜡烛移动到43cm刻度线处,此时的物距为7cm,小于焦距,所以可在凸透镜的右侧观看到所成的为正立、放大的虚像,生活中放大镜是该成像的应用。
(6)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方,根据过光心的光传播方向不变,能让像重新回到光屏中心的方法有:将蜡烛向上移动、将光屏向上移动、将凸透镜向下移动,故选B。
(7)烛焰、“T”、“H”三个光源都是左右对称的,因此无法比较成像的左右关系,而F形光源上下不对称,左右也不对称,比较像与物的上下左右关系,效果最好,故选B。
题型十二 透镜成像在生活中的应用
易|错|点|拨
1、透镜类型混淆误区:一是错认 “生活中透镜的类型”,如误将 “相机镜头” 当作单一凸透镜,或把 “老花镜” 与 “近视镜” 弄混,导致误判其对光的作用;二是忽略 “透镜应用中的‘隐性’类型”,如误将 “显微镜的目镜” 当作凹透镜。
2、成像与场景匹配偏差:一是错将 “透镜成像效果与实际需求颠倒”,如用 “相机” 拍摄时,误期望成正立像,忽略相机需通过取景器倒立显示来匹配成像特点;二是误解 “透镜应用的物距要求”,如使用 “手机微距拍摄” 时,误将物体放得过远,导致成像模糊或缩小,违背微距拍摄的物距条件。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)某车库采用车牌自动识别系统,当摄像头拍摄到车辆车牌后,经计算机对注册车牌予以识别,并控制电动机抬起栏杆放行,下列说法正确的是( )
A.拍摄的像是倒立、放大的实像
B.车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,摄像头才能进行拍摄
C.在显示屏上能看到车牌信息,是利用了光的镜面反射
D.摄像头拍摄车牌时,所成的实像在二倍焦距以外
【答案】B
【详解】摄像头的镜头是凸透镜,利用光的折射成像,成像的原理和照相机相同,所以车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,所成的像是倒立、缩小的实像,所成的像在一倍焦距和二倍焦距之间,故ACD错误,B正确。
故选B。
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律,此时光屏上呈现出烛焰清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。如果保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏交换位置,光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现清晰的像。
【答案】 缩小 能
【详解】[1]如图,物距大于像距,根据凸透镜成像的规律,此时成倒立、缩小的实像。
[2]如果保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏交换位置,根据光路可逆,物距和像距对调,对调后物距小于像距,光屏上能呈现清晰的像。
【变式1】(24-25八年级上·山东济南·期中)imax3d是立体影片的放映技术,结合imax巨幕,能够产生逼真震撼的全视野立体效果。放映时,两个放映机将两个略有差异的画面呈现在比普通影院屏幕更大的巨幕上,观看者带上特殊眼镜后,能产生强烈的“身临其境”感。关于imax3d电影,下列说法正确的是( )
A.放映时胶片应置于放映机镜头的一倍焦距和二倍焦距之间
B.在观看电影时,逼真震撼的声音是通过空气传播到人耳的
C.巨幕一般都做成粗糙白色平面是让光在幕布上发生漫反射
D.观影者看到巨幕上“身临其境”的画面是倒立放大的虚像
【答案】ABC
【详解】AD.放映时,胶片到放映机镜头的距离在1倍焦距和2倍焦距之间,此时成倒立、放大的实像,故D错误,A正确;
B.声音的传播需要介质,电影的声音是通过空气传播到人耳的,故B正确;
C.观众能从各个不同的角度看到银幕上的画面,这是由于光在幕布上发生了漫反射,故C正确。
故选ABC。
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)如图所示为了防止碰瓷事件的发生,很多车主都在车上安装的行车记录仪,便于及时用摄像头将行车过程中发生的事记录下来。在拍摄周围景观时,屏幕上成 (选填“缩小”“放大”)的实像,当屏幕上看到物体的图像在变大时,说明汽车在 (选填“靠近”“远离”)物体。
【答案】 缩小 靠近
【详解】[1]行车记录仪的摄像头的镜头相当于一个凸透镜,拍摄物体时,物体在二倍焦距以外,物体所成的像是倒立、缩小的实像。
[2]根据凸透镜成实像时,物距越小,像距越大、像越大,当屏幕上看到物体的图像在变大时,说明汽车在靠近物体。
题型十三 光的色散与三原色
易|错|点|拨
1、色散概念误区:一是错将 “光的色散” 归为 “光的反射或折射的单一现象”,忽略其本质是 “太阳光经三棱镜时,不同色光折射程度不同而被分解成七色光”,如误认为 “彩虹的形成仅靠光的反射”,实际是太阳光在水滴中折射、反射后发生色散的结果;二是误解 “色光的性质”,如认为 “不同色光的传播速度不同导致色散”,实际在同种介质中不同色光速度相近,色散的关键是 “折射角不同”。
2、三原色混淆偏差:一是错将 “光的三原色” 与 “颜料的三原色” 弄混,如误将 “颜料混合原理” 用于色光混合,认为 “红光和绿光混合成黄光”;二是忽略 “光的三原色混合的本质”,误认为 “色光混合是‘叠加变暗’”,实际光的三原色混合是 “叠加变亮”,与颜料混合 “叠加变暗”完全相反。
【典例1】(24-25八年级上·山东菏泽·期中)日晷是一种中国古代计时工具,通过观察直杆在太阳下的影子所在的位置来确定时间。下列选项中所描述的现象与日晷原理相同的是( )
A.杯弓蛇影 B.雨后彩虹
C.镜花水月 D.坐井观天
【答案】D
【详解】日晷利用影子的变化来计时,利用了光的直线传播。
A.杯弓蛇影是由于光的反射形成的虚像,故A不符合题意;
B.雨后彩虹是色散现象,是由于光的折射形成的,故B不符合题意;
C.镜花水月是由于光的反射形成的虚像,故C不符合题意;
D.坐井观天是由于光的直线传播使井底的青蛙只能看到小范围的天空,故D符合题意。
故选D。
【典例2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,一束太阳光通过三棱镜折射后,在白色光屏上形成一条彩色光带, 这个现象叫光的 现象;如果在白色光屏前放置一块红色玻璃,我们在白屏上能看到 。
【答案】 色散 红光
【详解】[1]当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,所以在白色光屏上形成一条彩色光带,这是光的色散现象。
[2]如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃,红色玻璃只能透过红光,其他颜色的光被吸收,即白屏上其他颜色的光消失,只显示红光。
【变式1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)关于光现象,以下说法正确的是( )
A.医院、饭店经常利用紫外线灯来灭菌
B.彩色电视机画面上丰富多彩的颜色是红、黄、蓝三种颜色的光组合而成的
C.任何色光通过三棱镜后都能发生色散现象
D.验钞机是利用了红外线能使荧光物质发光来检验钞票真伪的
【答案】A
【详解】A.紫外线可以用来杀菌、使荧光物质发光,因此医院、饭店经常利用紫外线灯来灭菌,故A正确;
B.彩色电视机画面上丰富多彩的颜色是红、绿、蓝三种颜色的光组合而成的,故B错误;
C.单色光通过三棱镜后无法发生色散现象,故C错误;
D.紫外线可以用来杀菌、使荧光物质发光,故验钞机是利用了紫外线能使荧光物质发光来检验钞票真伪的,故D错误。
故选 A。
【变式2】(24-25八年级上·山东济宁·期中)17世纪以前,人们一直认为白色是最单纯的颜色,直到1666年,物理学家牛顿通过实验揭开了颜色之谜。如图所示,让太阳光穿过三棱镜,在另一侧的白光屏上可以看到一条七彩光带,这一现象叫 ,白色光屏上最下面一种色光的颜色是 。如果在白色光屏和三棱镜之间平行放置一红色透明玻璃片,我们将 (选填“能”或“不能”)看到七彩光带。
【答案】 光的色散 紫色 不能
【详解】[1]让太阳光穿过三棱镜,会在另一侧的白光屏上从上到下出现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫一条彩色光带,为光的色散现象,说明太阳光不是单色光,是由七钟可见光混合而成。
[2]三棱镜对紫光的偏折能力最大,因此最下边是紫色光线。
[3]物体颜色中透明物体的颜色由其通过的光来决定,红色透明玻璃片只允许红光通过,因此在光屏上只能看到红光,即不能看到七彩光带。
题型十四 物体的颜色
解|题|技|巧
1、颜色决定因素误区:一是错认为 “物体的颜色是自身‘发出’的”,忽略其本质是 “物体反射特定色光、吸收其他色光”—— 如红色物体在白光下呈现红色,是因为它反射红光、吸收其他色光,而非自身发光;二是混淆 “透明物体与不透明物体的颜色规律”,误将 “不透明物体的颜色由反射色光决定” 套用到透明物体上。
2、光照影响误判:一是忽略 “光源色光对物体颜色的影响”,如误认为 “红色物体在绿光下仍呈红色”,实际绿光照射红色物体时,红光被吸收、绿光也被吸收,物体将呈现黑色;二是错判 “白色与黑色物体的色光作用”,如认为 “白色物体吸收所有色光”,导致对不同光照下物体颜色的判断错误。
【典例1】(24-25八年级上·山东临沂·期中)国庆假期,小明约同学到百花湖公园游玩。如图所示是他们用照相机拍摄了公园景区倒影图。下列说法正确的是( )
A.小明能从不同方向看到公园的景物,因为光发生了漫反射
B.离水面越远的建筑物,在水中的像越小
C.树叶呈现绿色,是因为它吸收了绿光
D.河水越深,水中的像离水面越远
【答案】A
【详解】A.漫反射是指光线在粗糙表面上发生无规则反射的现象,小明能从不同方向看到公园的景物,是因为光发生了漫反射,故A正确;
B.平面镜所成的像与物体大小相等,离水面越远的建筑物,在水中的像大小不变,故B错误;
C.树叶呈现绿色,并不是因为它吸收了绿光,而是因为它反射了绿光,故C错误;
D.根据平面镜成像的特点,像与物体到镜面的距离是相等的,像的位置只与物体到水面的距离有关,与水的深度无关,故D错误。
故选A。
【典例2】(24-25八年级上·山东临沂·期中)一朵红色的月季花,在阳光的照射下非常美丽,但在绿色光的照射下,月季花呈 颜色。“霜叶红于二月花”,秋天的枫叶呈现红色是因为它 。
【答案】 黑 反射红光
【详解】[1][2]不透明的物体反射与物体相同的色光,其他色光被吸收。在绿色光的照射下,红色的月季花吸收绿色光,没有光被反射进人眼,所以月季花呈黑色;“霜叶红于二月花”,秋天的枫叶呈现红色是因为它反射红光进入人眼。
【变式1】(24-25八年级上·山东济宁·期中)周末,小华跟着妈妈到蓼河公园游玩,下列说法正确的是( )
A.小华看到河水很“浅”,是由于光的反射使湖底的像更靠近水面
B.小华看见湖岸边盛开着红色的花朵,是因为花朵反射红光
C.临近中午,小华看见阳光下,水面波光粼粼,这是光的直线传播形成的
D.戴着蓝色玻璃墨镜的妈妈,也可以观赏到湖边“花红柳绿”的景色
【答案】B
【详解】A.小华看到河水很“浅”,是水底看起来比较浅,这是由于光的折射形成的,看水底是逆着光的传播方向看的,即逆着折射光线看,由于错觉,我们始终认为光是沿直线传播的,所以看到的位置比实际位置浅,故A错误;
B.小明看见湖岸边盛开着红色的花朵,是因为花朵反射红光,故B正确;
C.临近中午,小明看见阳光下,水面波光粼粼,这是由于水面反射太阳光形成的,属于光的反射,故C错误;
D.蓝色玻璃墨镜只能透过蓝光,戴着蓝色玻璃墨镜的妈妈,不可以观赏到湖边“花红柳绿”的景色,故D错误。
故选B。
【变式2】(24-25八年级上·山东威海·期中)光使世界绚丽多彩,人们的生活离不开光。“映日荷花别样红”,人们看到花朵是红色的,是因为它 (选填“吸收”、“折射”或“反射”)日光中的红光。若戴上黄色镜片看红花,则将感觉花的颜色为 色。
【答案】 反射 黑
【详解】[1]看见红色的花朵,是因为花朵反射红色光进入眼睛的缘故。
[2]镜片只能透过与其颜色相同的色光,反射与其颜色不同的色光,若戴上黄色镜片看红花,镜片会将红光反射出去,则人眼接收不到光,则将感觉花的颜色为黑色。
期中基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(24-25八年级上·山东临沂·期中)下列关于白居易《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由于光的反射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面折射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
【答案】A
【详解】A.水面相当于平面镜,水中的“夕阳”是由于光的反射所形成的虚像,故A正确;
B.江面呈现出红色是江面反射红光所导致的,故B错误;
C.月亮的光是反射太阳发出的光,月亮本身不会发光,因此月亮不是自然界中的光源,故C错误;
D.露珠特别明亮是因为露珠表面光滑,发生了镜面反射,将大部分光线反射进人眼中,故D错误。
故选A。
2.(24-25八年级上·山东临沂·期中)黄山镇600亩红枫陆续染红,橙黄与深绿的叶片相互交织,吸引摄影爱好者“在黄山等一场枫叶红”。关于摄影,下列说法正确的是( )
A.照相机的镜头对光有发散作用
B.照相机成像原理与小孔成像相同
C.景物通过照相机镜头成虚像
D.景物离照相机镜头越近成像越大
【答案】D
【详解】AB.照相机的镜头是凸透镜,对光有会聚的作用,属于光的折射;小孔成像的原理是光的直线传播, 故AB错误;
C.照相机的镜头相当于一个凸透镜,是利用了“物距大于两倍焦距时,成倒立、缩小的实像”的原理制成的,照相机通过镜头成倒立、缩小的实像,故C错误;
D.由凸透镜成实像规律“物近像远像变大”可知,景物离照相机镜头越近成像越大,故D正确。
故选 。
3.(24-25八年级上·山东泰安·期中)下列有关生活中的一些声现象和光现象,说法正确的是( )
①科学家利用声呐发出次声波来探知海洋的深度
②人们可以利用凸面镜制成太阳灶
③打雷时,我们总是先看到闪电后听到雷声,是因为在空气中光比声音传播的快
④自行车尾灯是靠光的反射来引起后方车辆司机注意的
A.只有①② B.只有①③ C.只有②④ D.只有③④
【答案】D
【详解】①超声波具有定向性好,穿透能力强,易获得较集中声能等特点,科学家利用声呐发出超声波来探知海洋的深度,故①错误;
②凹面镜对光线有会聚作用,利用凹面镜制成的太阳灶可以用来会聚太阳光烧水煮饭,故②错误;
③光在空气中的传播速度远远大于声音在空气中的传播速度,因此打雷时,我们总是先看到闪电后听到雷声,故③正确;
④自行车的尾灯是利用互成直角的小平面镜,将汽车射来的光再沿原路反射回来,引起司机的注意,故④正确。
综上所述,③④正确,①②错误。故ABC错误,D正确。
故选D。
4.(24-25八年级上·山东菏泽·期中)艳阳高照时,建筑大楼的玻璃幕墙反光,会导致行人或司机出现眩晕感,从而引发事故。下列选项中,对此现象分析正确的是( )
A.玻璃幕墙是光源
B.光在玻璃幕墙处发生了漫反射
C.光在玻璃幕墙处发生了镜面反射
D.光在玻璃幕墙处发生了可逆
【答案】C
【详解】A.玻璃幕墙自身不能发光,所以不是光源,故A错误;
BCD.玻璃外墙表面光滑,光从空气中照射到玻璃,光路改变方向仍然在空气中传播,平行光照射时,反射光线平行射出,所以看起来刺眼,属于镜面反射,此时没有发生光路可逆现象,故BD错误,C正确。
故选C。
5.(24-25八年级上·山东济南·期中)古代人们用圭表、日晷、沙漏等仪器来测量,如图所示,日晷是用来测量( )
A.长度 B.时间 C.速度 D.光的直线传播
【答案】B
【详解】由于光沿直线传播,一天中不同时刻影子的方位不同,日晷就是利用此原理制成的用来测量时间的工具。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.(24-25八年级上·山东青岛·期中)下面仪器可以用来测量时间的是( )
A.游标卡尺 B.日晷
C.温度计 D.卷尺
【答案】B
【详解】AD.游标卡尺、卷尺是测量长度的工具,不能用来测量时间,故AD不符合题意;
B.日晷能根据光沿直线传播的原理测量时间,故B符合题意;
C.温度计是用来测量温度的工具,不能用来测量时间,故C不符合题意。
故选B。
7.(24-25八年级上·山东烟台·期中)生活中的许多现象总是与我们所学的物理知识息息相关,电影院放电影用的银幕都是白色而且表面粗糙,这是因为“白色银幕”可以 所有色光(选填“吸收”或“反射”);“银幕表面粗糙”可以使光在银幕上发生 (选填“镜面”或“漫”)反射,确保观众能在不同的位置观影。观众能听到声音,这是因为声音可以在 中传播。
【答案】 反射 漫 空气
【详解】[1]不透明物体的颜色是由物体反射的色光决定的,黑色物体能吸收所有色光,而白色物体可以反射所有色光,彩色物体只反射和物体相同的色光。故电影院放电影用的银幕都是白色的,是因为“白色银幕”可以反射所有色光。
[2]反射表面是光滑的,则发生镜面反射,反射表面是粗糙的,则发生漫反射;“银幕表面粗糙”可以使光在银幕上发生漫反射,确保观众能在不同的位置观影。
[3]观众能听到的声音,是因为声音通过空气这个介质进行传播的,故声音可以在空气中传播。
8.(24-25八年级上·山东菏泽·期中)《墨经》中最早记载了小孔成像现象(如图所示),该现象由光的 形成。当室外的人靠近小孔时,他在墙壁上所成像的大小将变 。
【答案】 光的直线传播 大
【详解】[1]如图所示,光通过小孔,沿直线传播形成了倒立的实像,故小孔成像是由于光的直线传播形成的。
[2]如图所示,当室外的人靠近小孔时,人两端的两条入射光线的夹角变大,像距不变,他在墙壁上所成像的大小将变大。
期中重难突破练(测试时间:10分钟)
9.(24-25八年级上·山东淄博·期中)下列关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是( )
A.甲图:平面镜使太阳光聚集到同一位置
B.乙图:入选“人类非物质文化遗产代表作名录”的皮影戏
C.丙图:海市蜃楼
D.丁图:杯弓蛇影
【答案】C
【详解】A.平面镜使太阳光聚集到同一位置,这是光的反射现象,故A不符合题意;
B.皮影戏属于光的直线传播,故B不符合题意;
C.海市蜃楼是光在不均匀的大气中传播时,发生折射形成的,故C符合题意;
D.杯弓蛇影是由光的反射形成的,故D不符合题意。
故选C。
10.(24-25八年级上·山东威海·期中)2022年11月8日,在我国的大部分地区都看到了“月全食”奇观。下列现象中与月食成因相同的是( )
A.筷子看起来在水面处折断了 B.用太阳灶烧水
C.手影游戏 D.湖光倒影
【答案】C
【详解】“月全食”是光的直线传播形成的。
A.筷子看起来在水面处折断了是光线从水中斜射入空气中发生了偏折,属于光的折射现象,故A不符合题意;
B.用太阳灶烧水,凹面镜对光线有会聚作用,太阳光照射到凹面镜上,经凹面镜反射后,反射光线会会聚在焦点上,太阳灶烧水就是利用了这一原理,故B不符合题意;
C.手影游戏,影子是由光的直线传播形成的,故C符合题意;
D.湖光倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故D不符合题意。
故选C。
11.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,身高1.7 m的某同学站在平面镜前,平面镜AB长0.9 m,该同学到平面镜的距离是2 m。下列关于物、像、镜的说法中,正确的是( )
A.该同学通过此平面镜成的像为虚像
B.该同学在镜中的像到平面镜距离为4 m
C.该同学离平面镜越近,在镜中成的像越大
D.该同学能从平面镜中看到自己的像高0.9m
【答案】A
【详解】AC.平面镜所成的是正立、等大的虚像,故A正确,C错误;
B.像到镜面距离与物体到镜面距离相等,该同学在镜中的像到平面镜距离为2m,故B错误;
D.如图所示:
人能看见像的范围如图,由数学知识,结合光的反射规律可知,人不能看到完整的像,能看到的那部分像的高度为0.1m,故D错误。
故选A。
12.(24-25八年级上·山东泰安·期中)如图所示,把平面镜放在水平桌面上,再把纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹,则下列说法中正确的是( )
①入射光线逐渐靠近法线ON时,发现反射光也逐渐靠近法线
②当光沿NO方向射入时,发现光的径迹更亮,说明此时反射光与入射光重合
③当光沿FO方向射入时,发现反射光沿OE方向射出,说明在反射现象中光路可逆
④实验中能从多个方向看到纸板上的光路,是因为光在纸板上发生镜面反射
A.只有①②③正确 B.只有①②④正确
C.只有①③④正确 D.只有②③④正确
【答案】A
【详解】①当入射光线逐渐靠近法线ON时,入射角变小,反射角等于入射角,则发现反射光线逐渐靠近法线ON,故①正确;
②当光线沿NO方向射入时,反射光线也沿着法线ON射出,所以光的径迹更亮,说明此时反射光线与入射光线重合,故②正确;
③当光线沿FO方向射入时,发现反射光线沿OE方向射出,说明在反射现象中,光路可逆,故③正确;
④实验中能从多个方向看到纸板上的光路,是因为光线在纸板上发生了漫反射,故④错误。
综上分析,①②③正确,④错误。
故选A。
13.(24-25八年级上·山东烟台·期中)小明身高1.7m,距离平面镜3m,他在平面镜中的像高是 m,像到平面镜的距离是 m。当他沿平行于平面镜的方向缓慢移动时,他在平面镜中的像相对于小明本人是 (选填“运动”或“静止”)。
【答案】 1.7 3 静止
【详解】[1]由平面镜成像特点可知,像和物大小相同,所以,小明在平面镜中的像高也是1.7m。
[2]由平面镜成像特点可知,像距和物距大小相等,所以,小明距离平面镜3m,则他的像到平面镜的距离也是3m。
[3]在平面镜成像中,像和物关于平面镜对称,所以当小明沿平行于平面镜的方向缓慢移动时,他在平面镜中的像相对于他本人是静止的。
14.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示的光路图中,MM'是镜面,AO为入射光线,OB为反射光线,∠AOB=120°,反射角等于 ;若光线AO绕O点顺时针旋转15°后,则反射光线与入射光线的夹角等于 。
【答案】 60° 90°
【详解】[1]光的反射现象中,反射角等于入射角,已知入射光线与反射光线的夹角是120°,则反射角等于
[2]光线AO绕O点顺时针旋转15°后,此时入射角减小15°,则反射角也会减小15°,入射光线与反射光线的夹角减小30°,则反射光线与入射光线的夹角等于
15.(24-25八年级上·山东济宁·期中)如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
【答案】 OF 右
【详解】[1]由图可知, ∠FOC=30°,∠BOE=60°,所以
∠EOC=90°-60°=30°
根据反射角等于入射角,且光在同种介质中发生反射,所以AB的左侧发生了光的反射,则AB为界面, CD为法线,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线, OF为反射光线。
[2]由图可知,入射角∠EOC=30°;折射角为∠DOG=45°。此时的折射角大于入射角,由光的折射规律可知光是从玻璃中斜射入空气中,所以界面的右侧为空气。
16.(24-25八年级上·山东济南·期中)如图所示,是小明用激光笔射出的一束光打到水面上的简图,请画出折射光线的大致方向,并标出折射角r0(保留作图痕迹)。
【答案】
【详解】过入射点O作法线,光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,据此画出折射光线OB,并标出折射角,如下图所示:
17.(24-25八年级上·山东临沂·期中)
(1)如图所示,某隧道内环境昏暗难以勘探,某时刻阳光以与水平面成的夹角斜射入隧道口。请利用平面镜使阳光水平射入隧道,画出平面镜,保留作图依据。
(2)画出图物体AB在平面镜MN中所成的像。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由题意知,要求反射光线沿水平方向射入隧道内,先画出反射光线。因为在反射现象中反射角等于入射角,故法线为反射光线与入射光线夹角的平分线,做出法线,根据镜面与法线垂直做出镜面,如图所示:
(2)平面镜成像时,像与物关于镜面对称,先做出A、B两点关于镜面的对称点,连接两点,即为物体的虚像,如图所示:
18.(24-25八年级上·山东济宁·期中)探究凸透镜成像的规律,完成下列各题:
(1)按图所示操作,测出本实验所用凸透镜的焦距为 cm;
(2)调整光屏、凸透镜、烛焰的高度,使它们的中心大致在同一高度的目的是 ;
(3)将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放,点燃蜡烛后,发现无论如何移动光屏总找不到像,可能的原因是 ;(写出一种原因即可)
(4)假设在如图所示的条件下,烛焰恰好能在光屏上成清晰的像。若在此情况下沿光具座移动蜡烛远离凸透镜,为能再次在光屏上看见烛焰清晰的像,应将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动。
【答案】(1)10.0
(2)使像成在光屏中央
(3)物距小于焦距
(4)靠近
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,由图可知,凸透镜的焦距是
(2)为了使像成在光屏中央,便于观察像的特点,应调整光屏、凸透镜、烛焰的高度,使它们的中心大致在同一高度。
(3)无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像,可能是物距小于焦距,成了虚像,不能成在光屏上,也可能是烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度,像无法成在光屏上,或烛焰在焦点上,不能成像。
(4)若在此情况下沿光具座移动蜡烛远离凸透镜,为能再次在光屏上看见烛焰清晰的像,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,应将光屏向靠近凸透镜的方向移动。
期中综合拓展练(测试时间:15分钟)
19.(24-25八年级上·山东临沂·期中)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距为20cm
B.将蜡烛放在d点时不成像
C.将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,光屏上成的像变小
D.将蜡烛放在c点,移动光屏,光屏上成正立、放大的像
【答案】C
【详解】A.由图可知,此时的物距等于像距,为20.0cm,成的是倒立、等大的实像,则
20.0cm=2f
故
f=10.0cm
故A错误;
B.将蜡烛放在d点时,物距小于焦距,成正立放大的虚像,与放大镜的原理相同,故B错误;
C.凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小,将蜡烛放在d点时,物距大于两倍焦距,将蜡烛由b点移至a点时,物距增大,像距减小,像变小,移动光屏,可在光屏上成更小的像,故C正确;
D.将蜡烛放在c点,物距为
50.0cm-35.0cm=15.0cm
物距大于1倍焦距且小于2倍焦距,可在光屏上成倒立、放大的像,故D错误。
故选C。
20.(24-25八年级上·山东济南·期中)为了节能减排,许多地下车库采用光导照明系统,如图甲所示,采光区采集的阳光进入内壁镀有高反射膜的传输区,经多次反射后,传导到漫射区,光经过它的漫反射传播到车库的各个方向。如图乙所示,其中的一条入射光线与镜面成40°角,请在答题纸的指定位置画出反射光线并标出反射角的大小。
【答案】
【详解】做光的反射图像,需要先画出与反射面垂直的法线,入射光线与镜面成40°角,入射角为入射光线与法线之间的夹角为90°- 40°=50°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,则反射角也为50°。光路图如下:
21.(24-25八年级上·山东济南·期中)小芳同学正在进行“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)实验室提供了厚度相同的“无色透明”和“茶色透明”两块薄玻璃板,小芳应选择 (选填“无色”或“茶色”)透明玻璃板进行实验,理由是: ;
(2)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板竖直放置在白纸上。如图甲所示,将蜡烛A放在玻璃板前并点燃,然后在玻璃板的后面移动与蜡烛A完全相同且未点燃的蜡烛B,直到它与蜡烛A的像完全重合,在白纸上描出玻璃板、蜡烛A和B的位置。如图乙所示,物距应为A点到玻璃板 (选填“左”或“右”)侧平面的距离,像距应为 (选填“B”“C”或“D”)点到该平面的距离;
(3)将蜡烛A远离玻璃板,看到的像会 (选填“远离”或“靠近”)玻璃板,为了探究此时像的大小是否变化,需要进行的操作是 ;
(4)小芳通过实验,总结平面镜成像特点。受实验的启发,联系生活中常见的窗户,小芳晚上站在窗前,看到了自己在窗户玻璃中成的像,以下现象符合实际的是 。
①将图丙中平移窗的两扇窗户向中间移动,自己的像位置不变
②将图丙中平移窗的两扇窗户移动至中间,可以看到自己前后不同的多个像
③图丁中的左侧内开窗打开时,自己的像相对窗户关闭时的位置向下移动
④图丁中右侧的内开窗打开过程中,自己的像移动的轨迹是一条曲线
【答案】(1) 茶色 相较于无色玻璃板,茶色玻璃板对光的反射能力更强
(2) 左 D
(3) 远离 移动蜡烛B,观察B是否能与A的像重合
(4)①②④
【详解】(1)[1][2]相较于无色玻璃板,茶色玻璃板对光的反射能力更强,与蜡烛烛焰的对比也更加明显,所以应采用茶色玻璃。
(2)[1][2]在平面镜成像中,物体的像与物体关于平面镜对称,对比可知,右侧的D与A点关于玻璃板的左侧面对称,所以物距应为A点到玻璃板左侧平面的距离,像距应为D点到该平面的距离。
(3)[1]由于平面镜所成的像与物体到平面镜的距离相等,所以蜡烛A远离玻璃板时,看到像也会远离玻璃板。
[2]使蜡烛A远离玻璃板,为了探究像的大小是否变化,接下来的操作是∶移动蜡烛B,观察B是否能与A的像重合。
(4)①平面镜成的像与关于镜面对称,故将图丙中平移窗的两扇窗户向中间移动,自己的像位置不变,故①正确;
②将图丙中平移窗的两扇窗户移动至中间,玻璃板的四个面都成像,自己看到的像前后重叠在一起,故②正确;
③图丁中的左侧内开窗打开时,玻璃上端向靠近人的方向倾斜,人所成的像关于镜面对称,此时的像相对于窗户关闭时的像的位置上移,故③错误;
④图丁中的右侧内开窗打开的过程中,像和人始终关于镜面对称,所以自己的像移动的轨迹是一条曲线,故④正确。
故答案为①②④。
22.(24-25八年级上·山东泰安·期中)如图所示,某实验小组进行“探究光的反射定律”的实验。将一纸板垂直放置在平面镜上,直线ON垂直于镜面,并将纸板分为A、B两部分。
序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(1)实验小组按如图甲所示进行实验,让光在纸板A的表面沿EO方向入射时,纸板B上的OF为反射光线。多次改变入射光的角度,重复进行实验,得到多组数据如下表所示。由表中数据可以得到的结论是:在光的反射现象中,反射角 入射角;这里进行多次实验的目的是: ;
(2)在图甲中,如果让光沿着FO的方向射向平面镜,会看到反射光沿着 (选填“OF”、“ON”或“OE”)方向射出。这表明在反射现象中,光路是 的;
(3)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B的上半部分 (选填“能”或“不能”)看到反射光,在纸板B的下半部分 (选填“能”或“不能”)看到反射光,表明反射光线、入射光线和法线在 内。
【答案】(1) 等于 寻找普遍规律
(2) OE 可逆
(3) 不能 能 同一平面
【详解】(1)[1]由表格数据可知,随着入射角的增大,反射角也随之增大,且反射角等于入射角,因此可得到结论:在光的反射现象中,反射角等于入射角。
[2]为了得到普遍结论,避免实验偶然性,要进行多次实验。
(2)[1][2]在光的反射中,光路是可逆的,因此如果让光沿着FO的方向射向平面镜,则原来的入射光线会变为现在的反射光线,反射光会沿着OE方向射出。
(3)[1][2][3]在光的反射中,入射光线、法线、反射光线在同一平面内。将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折,则纸板B的上半部分与入射光线不在同一平面内,纸板B的下半部分与入射光线在同一平面内,因此在纸板B的上半部分不能看到反射光线,在纸板B的下半部分能看到反射光。
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