内容正文:
第一部分 教材知识巩固
声、光、热学
第二讲 光现象
2022年版课程标准内容要求
2.3.3探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
考点1
光的直线传播
1.光源:能够____________的物体叫作光源,如太阳、萤火虫、发光的电灯等。
特别提醒:月亮不是光源。
自行发光
4.光的传播
(1)传播介质:光不仅可以在空气、水等介质中传播,还可以在真空中传播,光波是一种电磁波。
(2)传播速度:光在不同介质中传播的速度不同,在真空中的传播速度最快,约为______________m/s。
5.光年:表示光在真空中传播一年的距离,在天文学中是用来表示________的单位。
2.光线:用来表示光的传播路径和方向的带箭头的直线。光线的引入利用了理想模型法,光线并不是真实存在的。
3.光的直线传播:光在____________介质中沿直线传播。小孔成像、影子、日(月)食的形成原理都是________________。
同种均匀
光的直线传播
3×108
长度
考点2
光的反射定律
1.定义:光射到物体表面时,有一部分被物体表面________回来的现象。
2.光的反射定律
(1)反射光线、入射光线和法线在____________内(三线共面)。
(2)反射光线和入射光线分别位于________两侧(两线分居)。
(3)反射角________入射角(两角相等)。
(4)在光的反射现象中,光路是________的。
反射
同一平面
法线
等于
可逆
特别提醒:①当光线垂直入射时,传播方向反向,入射角和反射角都等于0°;②由于先有入射,后有反射,故表述为“反射角等于入射角”,相反的表述不符合逻辑。
1.[人教“练习与应用”改编题]阳光与水平面成60°角射向地面,想用平面镜使阳光竖直射入井底,请在图中画出平面镜的位置,并标明反射角的度数。
考点3
镜面反射和漫反射
反射类型 镜面反射 漫反射
光路图
不同点 反射面平滑,平行光反射后仍为平行光 反射面粗糙,平行光反射后射向各个方向
共同点 都遵循光的______________
反射定律
反射类型 镜面反射 漫反射
眼睛感受 迎着反射光看很刺眼,俗话说“反光”;其他方位看不见或不明显 从各个方向都能看清
举例 镜子、金属表面、平静的水面、光污染等 粗糙的墙面、书本、电影幕布等
2.[沪科“作业”改编题]雨后的夜晚为了不踩到地上的积水,你给游客的建议是( )
A.迎着月光或背着月光走,地上暗处都应是水
B.迎着月光或背着月光走,地上亮处都应是水
C.迎着月光走地上暗处是水,背着月光走亮处是水
D.迎着月光走地上亮处是水,背着月光走地上暗处是水
D
考点4
平面镜成像
1.成像原理:____________。
2.成像特点
(1)①平面镜所成像的大小与物体的大小________;②像和物体到平面镜的距离________;③像和物的连线与镜面________。总结:平面镜所成的像与物体关于镜面________。
(2)平面镜成______像。
光的反射
相等
相等
垂直
对称
虚
特别提醒:实像为实际光线会聚而成,如小孔成像、照相机成像、投影仪成像等;虚像为光线的反向延长线会聚而成,如水中“鱼”、放大镜成像等。
3.应用:舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势、牙医用来诊断病情的反光镜等。
3.[沪科“作业”改编题]检查视力的时候,视力表放在被测者的后上方,被测者识别对面墙上镜子里视力表的像。如图所示,视力表与平面镜间的水平距离为2.7 m,要求视力表在镜中的像与被测者相距5 m,则人应坐在离平面镜_______m的位置检查。检查完被测者向平面镜缓缓走近时,视力表在平面镜中像的大小________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
2.3
不变
4.[沪科、人教图片改编题]某实验小组利用如图所示的实验装置探究平面镜成像的特点,S'为烛焰上S点的像点,请在图中画出人眼看到像点S'的一条光路。
5.[沪科“作业”改编题]图中,平面镜后方有一不透明的挡板,画出物体AB通过平面镜所成的像A'B'。
考点5
光的折射
1.定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生________的现象叫光的折射。
2.折射规律
(1)折射光线与入射光线、法线在____________内(三线共面)。
(2)折射光线和入射光线分居________两侧(两线分居)。
(3)当光由空气斜射入水中时,折射角________入射角;入射角增大,折射角________(发生折射时空气中的角大)。
(4)在光的折射现象中,光路是________的。
3.折射现象:从水中看岸上的物体“变高”了;水中的筷子“向上弯折”等。
偏折
同一平面
法线
小于
增大
可逆
特别提醒:当光垂直入射时,传播方向不变。
6.[沪科“作业”改编题]以下光的反射、折射的光路图,正确的是( )
A
7.[人教“问题”、沪科“迷你实验室”改编题]小龙在桌面上放一个空碗,碗内底部放一枚硬币,让弟弟看过去,没有看见硬币(如图甲);弟弟保持不动,小龙慢慢往碗中倒水,弟弟突然看见碗中出现了一枚“硬币”(如图乙)。没有看见硬币,是因为________________;看见的“硬币”是光的________形成的______(选填“实”或“虚”)像。请在丙图中画出人眼刚好看到硬币上P点的光路图。
光的直线传播
折射
虚
考点6
光的色散
1.光的色散:太阳光经过棱镜________后,可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象。光的色散表明太阳光(白光)是由多种色光混合而成的。
2.光的三原色:______________。
3.物体的颜色:透明物体的颜色由________它的色光决定;不透明物体的颜色由它________的色光决定。
折射
红、绿、蓝
透过
反射
4.看不见的光
分类 红外线 紫外线
定义 在光谱的①________外侧存在的能使物体发热的不可见光 在光谱的②________外侧存在的不可见光
特性 ③______作用强 化学效应强
应用 检测病情、红外线夜视仪、遥控、遥感、烘箱、烤炉等 使荧光物质发光、合成维生素D、杀死微生物治病等
红光
紫光
热
8.[沪科“跨学科实践”改编题]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,这是光的________现象;说明白光是由____________混合而成的。
色散
各种色光
重点
光现象辨识
例 下列现象属于光沿直线传播的是____________,属于光的反射的是________,属于光的折射的是________。
①日(月)食 ②筷子在水中“折断” ③平面镜成像 ④手影游戏 ⑤日晷 ⑥池水变“浅” ⑦水面倒影 ⑧小孔成像
①④⑤⑧
③⑦
②⑥
实验1
探究光的反射定律
1.实验器材:激光笔、平面镜、可折叠光屏、__________、刻度尺、铅笔。
量角器
2.实验操作
(1)实验前,将平面镜放在水平桌面上,再将可折叠光屏________放置于平面镜上。
(2)验证“三线共面”的方法:如图甲所示,让光线EO紧贴纸板沿某一角度射向O点,观察到光线EO经平面镜反射,沿OF方向射出。再将右侧纸板沿ON向后折,如图乙所示,观察到右侧纸板上________反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)验证“两角相等”的方法:多次改变________________,观察并描绘光的径迹,量出入射角i和反射角r,比较r和i的大小。
(4)验证光路可逆的方法:将激光沿着FO的方向射入,观察反射光的传播方向。
垂直
没有
入射角的大小
3.实验结论:在光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在______________;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角;光路________。
4.装置改进:将可折叠光屏换成带角度刻线的可折叠光屏,可以直接读出入射角和反射角的度数,使实验更简便。
同一平面内
可逆
例1 如图1所示,是小昭探究光反射时的规律的装置图,纸板AB是用两块白色硬纸板连接起来的平面,可以沿ON轴线翻折。
(1)小昭把平面镜放在水平桌面上,再把纸板AB竖直立在平面镜上,使纸板上的直线ON垂直于镜面,ON可视为________。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。故呈现径迹的硬纸板表面应尽可能________(选填“光滑”或“粗糙”)一些。
法线
漫
粗糙
(2)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__________________________
________。
(3)取下纸板,用量角器测量ON两侧的∠i和∠r,并将数据记录于表中,是为了______________________________;多次实验的目的是_____________。当入射光EO与平面镜夹角为50°时,反射角为__________。
用不同颜色的笔画线将其描画下来
比较反射角与入射角的大小关系
得到普遍规律
40°
(4)分析表中数据得出结论:
①反射光线、入射光线分别位于法线________;
②反射角________入射角。
序号 入射光线相对法线的位置 反射光线相对法线的位置 i r
1 左 右 30° 30°
2 左 右 45° 45°
3 左 右 60° 60°
4 右 左 60° 60°
两侧
等于
(5)如果让光束沿着图1中FO的方向射向镜面,它被反射后将沿着________射出(用图1中的字母表示)。
(6)硬纸板在实验中除了显示光路,还可以探究反射光线、入射光线和法线____________________。在图2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上观察到________________________________
__________的现象,表明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
OE
是否在同一平面内
下半部分有反射光线,上半部分无反射光线
拓展设问:
(7)如图3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?
______________________。
图3
使纸板与平面镜垂直
(8) 装置改进 接下来老师进行了如下演示,先用加湿器使整个教室充满雾气,将平面镜放在一能转动的水平圆台上,在柱M上固定一红色激光笔,使其发出的光垂直射向平面镜上的O点,其作用是为了显示________的位置,然后打开固定在柱N上的绿色激光笔,使绿色激光射向O点,出现了如图4所示的情景,为了证明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,接下来老师缓慢转动圆台,当我们观察到______________________________________的现象会得出结论。
图4
法线
入射绿光、红光、反射绿光看起来重合
(9) 结论应用 光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图5为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿______时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
图5
逆
实验2
探究平面镜成像的特点
1.实验器材:两支________的蜡烛、玻璃板、白纸、光屏、火柴、铅笔及__________。
2.实验方法:____________法。用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛,确定像的位置并比较像与物的大小关系。
相同
刻度尺
等效替代
3.实验操作
(1)将一张白纸铺在水平桌面上,用记号笔在白纸中间画一条合适的直线,将玻璃板________放置在这条直线上。
(2)将点燃的蜡烛A置于玻璃板前,然后将__________(选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,直到蜡烛B看上去与蜡烛A的像____________。记录蜡烛A、B的位置。
(3)移动点燃的蜡烛,多做几次实验。
(4)辨别成像是实像还是虚像的方法:移去蜡烛B,将光屏放在蜡烛B的位置,________(选填“直接”或“隔着玻璃板”)观察光屏看是否能看到像。
垂直
未点燃
完全重合
直接
4.实验结论
平面镜成像的特点:像与物体的大小________,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离________,像和物体的连线与镜面________。综上,像与物体关于平面镜________。物体通过平面镜所成的像是______像。
5.装置改进:用方格纸代替白纸探究平面镜成像的特点,优点是_________
_____________________________。
相等
相等
垂直
对称
虚
可以直接比较像与物到镜面的距离关系
例2 为完成“探究平面镜成像特点”实验,小芳选择了如图1所示的实验装置。
(1)为了更好地完成实验,最好选用________(选填“无色”或“茶色”)玻璃板,用玻璃板代替平面镜的目的是____________________。实验中小芳同学从点燃的蜡烛一侧透过玻璃板看到像有重影,改善重影问题的方法是______________,实验中选取同样大小的蜡烛A、B是为了______________
______________。
(2)如图1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。
(3)他把直角三角板的一条直角边紧贴桌面上的白纸,另一条直角边紧靠玻璃板,这样做可以检验玻璃板与桌面是否________。
(4)为了便于观察像,从环境亮度考虑,应在________的环境中进行实验。
茶色
便于确定像的位置
用薄玻璃板
便于比较像和物的大小关系
平面镜
垂直
较暗
(5) 现象分析 将点燃的蜡烛A放置在玻璃板前面,此时应在蜡烛______(选填“A”或“B”)一侧透过玻璃板观察蜡烛A的像。将外形相同、没有点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直至与A的像完全重合,这说明了_________
___________________________。此时,蜡烛B所处的位置即为像的位置。
(6)(2025苏州节选)小芳多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面的距离l2与物到镜面的距离l1的关系时,下列测量方法中,正确的是__________。
A
平面镜成的像的大小与物体的大小相等
方法2
(7)小芳用笔在白纸上记下了蜡烛和像对应点的位置(如图2),用刻度尺测量出它们到直线的距离,实验数据记录表格如下:
实验序号 1 2 3
A到玻璃板的距离/cm 3.00 5.00 8.00
B到玻璃板的距离/cm 3.00 5.00 8.00
分析表中数据,可以得到结论:平面镜所成的像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离________。
(8)把图2中的白纸沿着玻璃板的位置对折,观察到像与物的对应点完全重合,说明像与物关于平面镜________。
相等
对称
(9)为了观察平面镜所成像的虚实,用光屏代替蜡烛B,应按照图3中______(选填“①”“②”“③”或“④”)的方式观察光屏,发现光屏上________(选填“有”或“没有”)蜡烛火焰的像,说明平面镜成的是虚像。
(10)换用两个相同的跳棋子、两块相同的橡皮重复上述操作。多次实验的目的是________________。
③
没有
得出普遍结论
拓展设问:
(11)实验中,小芳正在观察蜡烛A的像,小青用物理书挡在玻璃板的后面,那么小芳______(选填“能”或“不能”)看到蜡烛A的像。
(12)若小芳还想知道人靠近玻璃门时像的大小是否改变,实验时她应多次改变蜡烛______(选填“A”或“B”)到玻璃板的距离。
(13) 器材选取 用图1中的器材探究平面镜成像的特点时,发现不方便得到像和物左右之间的关系,为解决这一问题,应选用图4中的______(选填“a”“b”或“c”)形状的物体进行实验。
能
A
c
(14)将蜡烛A竖直放在水平桌面上,点燃蜡烛观察发现:玻璃板中蜡烛A的像偏低且倾斜。你认为在图5所示的①、②、③三幅图中,______图是产生以上实验现象的原因。
图5
(15) 结论应用 根据“像与物关于镜面对称”的特点,小芳与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。小芳扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起______手。
③
右
命题点1
光现象的辨识
1.(2024贵州)《淮南万毕术》中记载:“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻。”如图所示描绘了该记载中的场景。人能通过盆中水面及平面镜观察墙外的情况利用了( )
A.光的折射
B.光的色散
C.光的反射
D.光的直线传播
C
2.(2016贵阳)远看浅浅的湖(河)水,一旦涉入水中后,才发现水的实际深度比看到的要深许多,如图所示。水对眼睛的这种“欺骗”,对于想游泳的同学存在很大的安全隐患,我们必须要警惕。造成这一现象的主要原因是( )
A.光的直线传播 B.光发生了折射
C.光发生了反射 D.某些人的幻觉
3.(2020贵阳)6月21日,在我省大部分地区都有幸看到了“日食”这一天文景观。“日食”是由于太阳光沿________传播的过程中被月球遮挡形成的。
B
直线
命题点2
光现象作图
4.(2025贵州)如图所示,一束阳光经窗玻璃反射进入眼睛,请画出图中反射光线对应的入射光线。
5.(2022贵阳)如图所示,一条光线从空气斜射入水中,请画出其折射光线的大致位置。(图中虚线表示法线)
6.(2019贵阳)如图所示是一条光线从透明玻璃砖的一面垂直入射,玻璃砖的截面为等腰三角形,顶角为120°,请结合几何知识画出这条光线经玻璃砖从另外两个面射出的光路图。
命题点3
探究光的反射定律
7.(2023贵州)在“探究光的反射定律”实验中,器材有:激光笔、可折转的光屏、平面镜和喷雾器。
甲
乙
丙
(1)将平面镜置于水平桌面上,如图甲所示。激光笔的光束射向平面镜上的O点,在平面镜上方喷水雾,从前向后观察,可在镜面上方看到______条光束。
(2)将可折转的光屏垂直于平面镜放置,让入射光沿左半屏射到O点,如图乙所示。要呈现反射光,需将右半屏向______(选填“前”或“后”)折转。
(3)保持入射点不变,多次改变入射方向,在光屏上记录每次实验的光路aa'、bb'和cc',如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为________。同时根据光屏上的信息可得结论:反射角与入射角的大小________。
2
前
法线
相等
命题点4
探究平面镜成像的特点
8.(2020贵阳)在探究“平面镜成像特点”的实验中,器材如下:方格纸、带支架的玻璃板、光屏、两个完全相同的物块。方格纸铺于水平桌面。请回答下列问题:
(1)如图所示,以方格纸的某条线段来确定__________底边所在的位置,再将其垂直于方格纸放置。当物块放在玻璃板前,能观察到物块的像,这是光在玻璃表面________形成的。
玻璃板
反射
(2)将光屏放在像的位置,光屏上接收不到像,因此判断平面镜成的是______(选填“虚”或“实”)像。
(3)不断改变物块的位置,另一个相同的物块都能放在玻璃板后相应位置与像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小________。
(4)实验中,使用方格纸可以直接比较像与物到镜面的________关系。
虚
相等
距离
命题点5
探究光的折射规律
9.(2025贵州)如图所示,是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片,来探究下列问题:
(1)如果AB为入射光,BE就是________光,BC就是________光。
(2)如果以ABC段光路来探究折射特点,还需要作辅助线,请在图中画出辅助线。
反射
折射
(3)照片中未标注光的传播方向,请根据照片中的光路判断光是从A端入射,还是D端入射。______________;理由是:____________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
从A端入射
图中AB为入射光,BE是反射光,BC是折射光,同时BC作为下面界面的入射光线,又发生了折射和反射,其中CD为折射光线;若DC为入射光线,在界面上没有反射光线,故不符合题意
$