内容正文:
专题05 光学实验题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 探究光的反射定律
考向02 探究平面镜成像的特点
考向03 探究凸透镜成像的规律
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
中考光学实验主要围绕 “探究光的反射定律”、“探究平面镜成像的特点” 以及 “探究凸透镜成像的规律” 三大核心实验展开。以实验探究题为主,偶见选择、填空。重操作细节、现象分析、规律应用、误差分析、动态变化、结合实际、数据分析以及科学探究的能力、创新装置,淡化死记硬背。
考向分类
考向01 探究光的反射定律
考向02 探究平面镜成像的特点
考向03 探究凸透镜成像的规律
技巧点拨
核心做题方法:
精准审题:明确实验目的和要求、要探究的物理量和规律。
关联知识:对接实验相关的物理规律。
探究方法:选择实验探究的方法。
选择器材:根据实验方法,选择实验器材,熟悉器材的使用。
理解过程:分析实验过程和现象,处理实验数据、得出实验结论。
描述结论:用准确的语言描述实验结论。
考●向●破●译
考向01 探究光的反射定律
典例引领
【典例01】(2025·黑龙江卷)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
…
…
…
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,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和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
【答案】(1)垂直 (2) ①. 等于 ②. 寻找普遍规律,避免偶然性
(3) ①. 不能 ②. 在
(4)可逆 (5)上升
【解析】(1)把一个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与镜面垂直,可以看作法线。
(2)[1][2]分析表格数据可知,反射角随入射角增大而增大,且大小保持一致,可得:在反射现象中,反射角等于入射角;本实验是探究类实验,实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
(3)[1][2]如图乙所示,把纸板NOF向后折,左右两侧纸板不在同一平面,,在纸板NOF上不能看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)让光逆着OF的方向射向镜面,会发现反射光沿着OE方向射出,光的传播路径与之前完全相反。此现象表明:在反射现象中,光路是可逆的。
(5)水面变化时,入射角不变,则反射角不变。反射光的光斑从B点向左移动到点,说明反射点左移,则说明水面上升了。
方法透视
考向解读
探究光的反射定律实验,是探究反射光线、入射光线、法线的位置关系,以及反射角与入射角的关系。在中考题中,常以选择、填空、实验题的形式出现,主要考查实验器材的选择和作用、实验操作细节、规律的理解(三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆)、探究光路可逆性的方法。实验结论的准确描述以及实验中多次测量的实验目的。
方法技能
方法技能
多次测量:多次改变入射角,进行多次测量,是避免偶然性,寻找普遍规律。
光屏垂直原因:确保反射光线呈现在光屏上,否则在光屏上看不到反射光线。
光线位置的确定:在纸板上同时看到入射光和反射光时,描下它们的路径,然后用刻度尺连接各点与入射点,来画出光线。(如图甲)
纸板向后折:向后折看不到反射光线,是因为反射光不在纸板所在平面上仍在原平面内)而不是反射光消失。说明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。(如图乙)
垂直镜面入射:入射角=反射角=0°,光线原路返回。
光路可逆的验证:将激光笔逆着原来的反射光线方向入射,观察现在的反射光线是否与原来的入射光线重合。若重合,则说明光路可逆。(如图丙)
纸板倾斜:将整个纸板倾斜,让入射光仍贴着纸板射向镜面,此时纸板上不能看到反射光线(因为入射光线、法线、反射光线虽共面,但纸板此时不在这个面内)。
结论:反射角等于入射角,而不是入射角等于反射角。
环境要求:实验应在 较暗环境下进行。 减少环境光干扰,使光路更清晰。
甲 乙 丙
核心知识总结
实验器材及其作用
1.激光笔:光源,提供入射光线。
2.平面镜:反射面,发生光的反射。
3.可折叠的白色硬板:光屏,显示光的传播路径,验证三线共面。(硬纸板表面应粗糙,加强漫反射,以便从不同方向看到光线)。
4.量角器:测量入射角与反射角。
光的反射定律
· 1.反射光线与入射光线、法线在同一平面内;(三线共面)
· 2.反射光线和入射光线分居法线的两侧;(两线分居)
· 3.反射角等于入射角。(两角相等)
4.光路可逆:在光的反射现象中,若光线逆着反射光入射,则新的反射光会逆着原入射光射出。
核心逻辑:三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆。
变式演练
【变式01】(2025·黑龙江伊春卷)如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择______(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生______反射,可以在不同方向都能看到光的径迹;
(2)如图,小张同学用一束光a贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光a′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角______(填“大于”“小于”或“等于”)入射角。根据这个分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是______;
(3)他用一束光逆着b′方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出。由这个现象可以初步得出的结论是:______。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是:______。
【答案】(1) ①. 粗糙 ②. 漫
(2) ①. 等于 ②. 30°
(3) ①. 反射现象中,光路是可逆的 ②. 用一束光逆着a′或c′的方向射向O点,观察反射光
【解析】(1)[1][2]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚;在不同方向都能看到光的传播路径,是由于光在纸板上发生了漫反射的缘故。
(2)[1][2]改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射光线和入射光线关于法线对称,所以反射角等于入射角;如果一束光从d点射向O点,入射角为
则反射角也为。
(3)[1][2]用一束光逆着b′的方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出,传播路径与之前完全相反,说明在反射现象中,光路是可逆的;要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是用一束光逆着a′或c′的方向射向O点,观察反射光。
【变式02】(2025·辽宁卷)某小组探究在光的反射现象中反射角和入射角的关系。
(1)注意:为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止 。
(2)把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板 地立在平面镜上,纸板上的直线垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到点,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和 的径迹,并标出入射角和反射角,如图所示。
(3)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用 测量和的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
5
...
30°
40°
50°
60°
70°
...
30°
40°
50°
60°
70°
...
分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角 入射角。
【答案】(1)激光笔直射眼睛 (2)竖直 反射光 (3)量角器 等于
【解析】(1)激光是一种高能量的光,为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止激光笔直射眼睛。
(2)[1][2]法线在纸板上,当把纸板竖直地立在平面镜上,法线与镜面垂直,入射光线、法线、反射光线在同一平面内,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,反射光线不在纸板上,则我们在纸板上看不到反射光线。在纸板上用笔描出入射光和反射光的路径,以便后续测量角度关系。
(3)[1]通过量角器精确测量入射角和反射角的度数,获取实验数据。
[2]由表中数据可知,每组数据的反射角和入射角相等,可以得到在反射现象中,反射角等于入射角。
考向02 探究平面镜成像的特点
典例引领
【典例01】(2025.山东青岛卷) 小明用如图所示的装置探究“平面镜成像的特点”。
(1)在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜。用玻璃板代替平面镜的目的是________。
(2)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像,在像的位置放一个光屏,光屏上________承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像是________像。
(3)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,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。说明平面镜所成的像的大小与物体的大小________。
(4)将蜡烛A向远离玻璃板的方向移动到某一位置,蜡烛B应向________玻璃板的方向移动,再次移动蜡烛A,重做实验。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2) ①. 不能 ②. 虚
(3)相等 (4)远离
【解析】(1)玻璃板既能反射光成像,又能透光看到玻璃板后面的蜡烛,这样便于观察玻璃板后面的蜡烛与前面蜡烛的像重合情况,从而确定像的位置,所以实验中,用透明玻璃板代替平面镜。
(2)[1][2]实像能成在光屏上,虚像不能成在光屏上。把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像,在像的位置放一个光屏,在光屏上承接不到像,说明平面镜所成的像是虚像。
(3)两支蜡烛大小相同,后面的蜡烛和前面蜡烛的像完全重合,说明平面镜所成的虚像与物体大小相等。
(4)平面镜成的像和物体到平面镜的距离相等,所以当蜡烛A远离玻璃板,镜中的像也远离玻璃板,故蜡烛B应向远离玻璃板方向移动,才能与蜡烛A的像再次重合。
方法透视
考向解读
探究平面镜成像特点实验是中考物理的高频考题,从实验原理、实验器材的选择、实验方法、实验过程的操作、到实验结论,以及实验误差的分析,对实验的多个角度进行考查。要理解实验方法、知道选择实验器材的原因。能正确分析实验过程中出现的现象和数据,得出正确的结论。理解出现误差的原因以及减小误差的方法。
方法技能
“等效替代法”:
①用玻璃板代替平面镜: 玻璃板既能反射光、又能透过光,这样既可以成像,又可以透过玻璃板看到另一侧的蜡烛。利用其透明特性,便于确定像的位置(透过玻璃板看到后面的蜡烛B)。
②“用蜡烛B等效替代蜡烛A的像”:用相同蜡烛找像,便于比较像与物的大小关系;
“多次测量”:寻找普遍规律,避免偶然性
“如何验证平面镜成的像是虚像”:拿一张白纸(或光屏)放在像的位置,直接观察白纸上是否有像。结论是:白纸上没有蜡烛的像,所以平面镜成虚像。
核心知识总结
实验器材
1.薄玻璃板:选用较薄的(如2mm),防止前后两个反射面形成两个重影,干扰实验。
2.支架:放置玻璃板
3.两个完全相同的蜡烛:用未点燃蜡烛替代点燃蜡烛的像,确定像的位置与大小。
4.白纸:记录玻璃板、蜡烛和像的位置。
5.刻度尺:为了比较确定像与物体到平面镜的距离的关系
核心逻辑:玻璃板替代平面镜的目的是便于确定像的位置、选择薄玻璃板是避免厚玻璃板前后表面成双重像。用两支相同的蜡烛,是为了比较像与物的大小关系。
实验过程
1.现象:怎么移动玻璃板后面上午蜡烛都无法与点燃蜡烛的像完全重合。
原因:玻璃板没有竖直放置。
2.看到两个不重合的像。
原因:玻璃板太厚,玻璃板前后两个面各自反射成像。改用薄玻璃板。
3.现象:光屏放在像的位置,光屏上没有像。
原因:证明平面镜成虚像
4.现象:看到的像偏暗,
在较黑暗环境中进行实验,像相对就明亮些,或选用茶色玻璃。
5.现象:当靠近玻璃板时,会感觉到像越来越大
原因:这是由于这一过程中像的视角变大的缘故,实际上像的大小并没有发生变化。
实验结论
平面镜成像的特点:
1.像与物大小相等(等大)
像的大小只与物体本身有关,与距离无关!
物体靠近镜子,像大小不变,只是视角变大。
2.像与物到镜面距离相等(等距)
3.像与物的连线与镜面垂直(垂直)
4.像是虚像(虚像)
5.左右相反。
核心逻辑:正立等大的虚像,物像关于镜面对称。
变式演练
【变式01】(2025·山东济南卷) 我国古代名士谭峭所著《化书》中有“以一镜照形,是影也与形无异”的描述,这激发了小华的好奇心和求知欲,他用如图甲所示的装置在水平桌面上进行了平面镜成像特点的实验探究。
(1)将点燃的蜡烛A放在竖直玻璃板的前方,在玻璃板前观察时发现蜡烛的像有明显“重影”,将这个玻璃板更换为______选填(“茶色玻璃板”或“薄玻璃板”)可以减小“重影”对实验的影响;
(2)更换玻璃板并记录玻璃板的位置后,小华将未点燃的相同的蜡烛B放在玻璃板后方,移动蜡烛B直到蜡烛B与蜡烛A的像重合。如图乙所示,在白纸上处标记蜡烛A的位置,在______(选填“”或“”)处标记像的位置,并比较蜡烛A的像的大小与蜡烛本身是否相同;
(3)改变蜡烛的位置,重复实验。如图丙所示为小华的部分实验数据记录和处理图,图中为蜡烛A的位置,为蜡烛A的像的位置,虚线为蜡烛A的位置与对应像的位置的连线。根据图丙得到的结论是______;
(4)小华综合分析以上实验现象及数据,得出了平面镜所成的像与物体关于平面镜对称的结论;
(5)如图丁所示,为玻璃板的竖直边,蜡烛和玻璃板俯视图如图戊所示,图中点为蜡烛像的位置,现将蜡烛移动到图中点,要使此时蜡烛的像的位置仍在点,可以先将玻璃板以竖直边为轴______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动一定角度(小于90度),然后移动玻璃板______(选填“增大”或“减小”)点到玻璃板的距离。
【答案】 ①. 薄玻璃板 ②. ③. 见解析 ④. 顺时针 ⑤. 减小
【解析】(1)[1]玻璃板的两个面均可以反射成像,若玻璃板较厚,则两个像前后距离较大,会发现蜡烛的像有明显“重影”,所以为减小“重影”对实验的影响,应使用薄玻璃板。
(2)[2]平面镜成的像与物关于平面镜对称,如图乙所示,在白纸上处标记蜡烛A的位置,应在处标记像的位置。
(3)[3]观察图丙,连接A1与B1、A2与B2、A3与B3,可以发现这些连线都与玻璃板所在直线垂直,并且测量A1到玻璃板的距离和B1到玻璃板的距离、A2到玻璃板的距离和B2到玻璃板的距离、A3到玻璃板的距离和B3到玻璃板的距离,会发现像和物到平面镜的距离相等。所以根据图丙得到的结论是:像和物到平面镜的距离相等,像和物的连线与平面镜垂直。
(5)[4][5]平面镜成像中,像与物到玻璃板的距离相等,且像与物的连线与镜面垂直。如图丁所示,为玻璃板的竖直边,蜡烛和玻璃板俯视图如图戊所示,图中点为蜡烛像的位置,现将蜡烛移动到图中点,要使此时蜡烛的像的位置仍在点,可以先将玻璃板以竖直边为轴顺时针转动一定角度(小于90度),使得玻璃板与像与物的连线PQ垂直,此时物距较大,所以还需要移动玻璃板减小点到玻璃板的距离。
【变式02】(2025·山东威海卷)用图所示装置探究平面镜成像的特点。
(1)用玻璃板代替平面镜,目的是___________。
(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板一侧,将一支未点燃的蜡烛放在玻璃板另一侧,在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃的蜡烛”和“点燃的蜡烛”,这两个像___________(选填“都是A实像”“都是虚像”“1个实像、1个虚像”)。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,像的位置会___________(选填“降低”“不变”“升高”)。
(4)根据平面镜成像的特点可知,暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度___________(选填“变长”“不变”“变短”)。
(5)将光屏放在像A'的位置,用凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,在光屏上看到蜡烛清晰的像,则这个像为倒立、___________的实像;写出此成像特点在生活中的1个应用:___________。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2)都是虚像 (3)升高
(4)不变 (5) ①. 放大 ②. 投影仪
【解析】(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜,目的是为了便于确定像的位置,因为玻璃板具有透光性,既能反射光,又能透过光,既能看到蜡烛A的像,又能看到另一侧的蜡烛B。
(2)在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃蜡烛”是光的折射形成的虚像,看到“点燃的蜡烛”是光的反射形成的虚像,所以两个像都是虚像。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,根据平面镜成像物与像关于镜面对称特点,可知像的位置会升高。
(4)根据平面镜成像的特点可知,物与像等大,树的倒影属于平面镜成像,则暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度不变。
(5)[1][2]将光屏放在像A'的位置,凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,此时物距小于像距,根据凸透镜成像规律可知成倒立、放大的实像,生活中的投影仪是利用该原理制成的。
考向03 探究凸透镜成像的规律
典例引领
【典例01】(2025.山东德州卷) 在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜,移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为______cm;
(2)如图乙所示,在光屏上得到一个清晰的像,该像是倒立、______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)现将蜡烛向左移动一小段距离,发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰,可以只将光屏向______移动,或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的______(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片;
(4)某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息,现象如图丙所示,其物理原理是______。
【答案】(1)10.0
(2)缩小 (3) ①. 左 ②. 近视 (4)放大镜原理
【解析】(1)平行光正对凸透镜,会聚在焦点,光屏上最小最亮的光斑位置就是焦点的位置,焦点到凸透镜光心的距离即为焦距,由图甲中刻度尺分度值为1cm,光屏在40.0cm位置,凸透镜在30.0cm位置,则焦距
(2)图乙中,物距
像距
则物距大于像距,且,由凸透镜成像规律可知,此时在光屏上成倒立、缩小的实像。
(3)[1][2]蜡烛左移使得物距增大,像距减小,那么像会成在光屏原来位置的左侧。所以要使像重新清晰有两种方法:① 光屏向左移动靠近透镜;② 若不移动光屏,需要让光线晚一点会聚,即降低透的会聚能力,可在蜡烛和凸透镜之间加一个凹透镜,即近视眼镜。
(4)如图观察到瓶子上的字为正立、放大的虚像,装有水的瓶子相当于一个凸透镜,与放大镜原理类似。
方法透视
考向解读
探究凸透镜成像规律实验是中考物理的核心实验,通常以选择题、填空题和实验探究题的形式出现,分值占比较高。对考生来说,既要熟练掌握基本操作和成像规律,也要能灵活应对各类创新题型和故障分析。主要考查三心等高,测焦距(平行光会聚法)、移动蜡烛/透镜/光屏找清晰像、记录物距/像距/像的性质。利用水透镜来探究焦距对成像规律的影响,利用图像进行数据处理与分析,结合眼睛和眼镜、望远镜等知识进行综合考查。
方法技能
1. 审题定位:
先看清是考静态规律(找焦距、判性质)、动态变化(调大小),还是实验评估(找错误)。
2. 提取关键:
找到题干中的“光屏上成清晰的像”(一定是实像)、“刚好”、“最亮最小光斑”等关键词。
3. 代入模型:
将题目条件对应到“两分界点”和“动态口诀”的模型中,就能快速找到答案。
核心知识总结
核心知识总结
核心知识总结
实验器材和要测量的量
1.实验器材: 光具座、光屏、凸透镜、蜡烛、火柴。
2测量的量:①物距:物体到透镜的距离简称为物距,用符号u表示。(如图所示)
②像距:指像到透镜的距离,用符号v表示。
实验过程
1.调整等高:调整凸透镜、蜡烛、光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度。
目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
2.测量焦距的方法:
①平行光会聚法:最小最亮光斑到透镜距离= f
②等大实像法:u=2f 时,成倒立等大实像 → f = u/2
3.将蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像,观察像的正、倒和大小,测出物距u和像距v。然后逐渐移近,观察物距等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
4.光屏上找不到像的原因:
①烛焰中心、透镜光心和光屏中心没有在同一高度;
②物距等于或小于焦距;
③像距太大,超出了光具座的范围。
5.蜡烛燃烧变短,烛焰下移,光屏上的像会向上移动。调节的方法:
①将光屏向上移动;②将蜡烛向上移动;③将透镜下调节.
6.当凸透镜的一部分被纸板遮住时,烛焰在光屏上的成像情况:
光屏上的像会变暗些,但还是完整的像
7. 添加透镜(眼镜)模型:
在蜡烛和透镜间加近视镜片(凹透镜),光线发散,像距变大,需将光屏远离透镜。
加远视镜片(凸透镜),光线会聚,像距变小,需将光屏靠近透镜。
8. 数据分析与判断:能根据成像特点反推焦距范围,或判断物距、像距的变化。例如,当光屏上成放大的像时,物距f < u < 2f。
实验结论
凸透镜成像特点和应用
1.像的虚实:
当物体放在一倍焦距以外时,凸透镜成实像,当物体放在一倍焦距以内时,凸透镜成虚像;即:一倍焦距内外分虚实。
2.像的大小:当物体放在二倍焦距以外时,凸透镜成的像是缩小的实像。当物体放在二倍焦距内一倍焦距以外时,凸透镜成的像是放大的实像。即:二倍焦距分大小。
3.像的正、倒:凸透镜所成的实像都是倒立的,且像、物位于凸透镜的两侧, 所成的虚像是正立的, 且像、物位于凸透镜的同侧;
4.像的放大与缩小的条件:凸透镜成放大实像时u>v,像是缩小的,u<v,像是放大的。
5.像的大小变化:
成实像时,物体距离透镜越近,像距离透镜越远,像越大;物体距离透镜越远,像距离透镜越近,像越小。即成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小。
成虚像时,物体距离透镜越近,像越小,物体距离透镜越远,像越大。即成虚像时,物近像小,物远像大。物体越靠近焦点像越大。
核心逻辑:一倍焦距分虚实;二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点,同时也是物距和像距大小的分界点。不管是实像还是虚像,物体距焦点越近,成的像越大,像离焦点越远。
变式演练
【变式01】(2025.山东烟台卷) 在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是______;
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为______cm(不要求估读)。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像;______
(3)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座10.0cm处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动,像的大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座45.0cm处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是______,要想看到此时的像,观察的方法是______。
【答案】(1)见解析 (2) ①. 30 ②. 见解析
(3) ①. 靠近 ②. 变小
(4) ①. 物距小于焦距 ②. 见解析
【解析】
(1)实验中使物体的像能够成在光屏的中心,调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上。
(2)[1][2]由图可知,物距为50cm-20cm=30cm
像距为65cm-50cm=15cm
物距大于像距,成倒立、缩小的实像,此时物距30cm>2f①
像距f<15cm<2f②
由①②得到7.5cm<f<15cm
光屏上的像相对于光源“F”上下颠倒,如图所示:
(3)[1][2]凸透镜成实像,物远像近像变小,将光源移动到光具座10.0cm处,物距增大,像距减小,应将光屏向靠近透镜方向移动,像变小。
(4)[1][2]把光源移至光具座上45.0cm刻度线处,此时物距50.0cm-45.0cm=5.0cm
因为7.5cm<f<15cm
所以物距小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像和物体在凸透镜的一侧,要在光屏的一侧透过凸透镜进行观察。
【变式02】(2025.山东省卷) 雨过初晴,小丽发现透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”;而透过在叶片上的水珠能看到远处倒立缩小的“花朵”。针对这一现象,她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小与物距的关系。
(1)小丽将F形光源(如图甲)、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安装在水平光具座上,接下来她应将三者的中心调整到______。
(2)调整好后,小丽多次改变物距和光屏的位置进行实验,收集的数据和观察的现象如表1所示。小丽分析归纳后,得到初步结论:随着物距不断减小,物体所成实像逐渐______(选填“变大”或“变小”),且像都是______(选填“正立”或“倒立”)的。
表1
序号
物高h/cm
物距x/cm
像高h/cm
像的正倒
像的虚实
-
4.0
30.0
2.0
倒立
实像
26.0
2.5
倒立
实像
3
4.0
23.0
3.0
倒立
实像
4
15.0
8.0
倒立
实像
5
13.0
13.5
倒立
实像
6
7.0
找不到像
(3)实验过程中,小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回想透过水珠观察叶脉的情景,她采用下图______的方式可以观察到正立放大的“F”。
(4)组间交流时,小丽发现小红的实验记录(如表2所示)中有与物体等大的像,而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大的像,她应调整物距在______cm和______cm之间反复多次实验。
表2
序号
物高/cm
物距/cm
像高/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
25.0
1.0
倒立
实像
2
18.0
1.3
倒立
实像
3
15.0
2.0
倒立
实像
4
10.0
4.0
倒立
实像
5
8.0
6.5
倒立
实像
6
4.0
找不到像
(5)小丽进一步对比后发现,凸透镜成像特点不只与物距有关。她得出这个结论的依据是______。咨询老师后得知,两小组所用凸透镜的焦距不同。小丽认为,凸透镜成像特点与物距和焦距均有关系。结合实验数据和老师给的焦距数值,她总结出凸透镜成像规律。
【答案】(1)同一高度
(2) ①. 变大 ②. 倒立
(3)丁 (4) ①. 15.0 ②. 23.0
(5)见解析
【解析】(1)为了使像成在光屏的中央,应将F形光源、凸透镜和带有刻度的光屏安装在水平光具座上,将三者的中心调整到同一高度。
(2)[1][2]由表中数据可知,物体成实像时,随着物距不断减小,物体所成实像逐渐变大,且所成的像始终是倒立的。
(3)由题意知,透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”,此时的物距小于凸透镜的焦距,因此应观察物距小于像距时的成像情况,此时像与物同侧,所以应在凸透镜的另一侧观察,故丁符合题意。
(4)[1][2]由小丽的实验数据可知,当物距为15.0cm时,像高为8.0cm,当物距为23.0cm时,像高为3.0cm,因此与物体等高的像4.0cm应当是物距在15.0cm~23.0cm,所以小丽应调整物距在15.0cm和23.0cm之间反复多次实验。
(5)由两组实验数据可知,物高均为4.0cm,当物距均为15.0cm时,小丽组实验时的像高为8.0cm,而小红组实验时的像高为2.0cm,由此可知凸透镜成像特点不只与物距有关,还与凸透镜的焦距有关。
题●型●训●练
1.(2025·陕西·B卷)请完成下列填空。如图(a),在“探究光的反射定律”的实验中,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板立在平面镜上,使纸板上的ON线与平面镜___________。如图-3(b),将纸板NOF沿ON线向前或向后翻折,可以探究反射光线、入射光线和法线是否在同一___________。
【答案】①. 垂直 ②. 平面内
【解析】[1]光的反射现象中,法线与反射面垂直,所以把一张纸板立在平面镜上,应使纸板上的ON线与平面镜保持垂直的关系。
[2]将纸板NOF沿ON线向前或向后翻折,纸板NOF与纸板NOE不在同一平面内,则在纸板NOF上不能看到反射光线,该操作可以探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
2.(2025·广东省卷)如图所示探究光的反射定律实验中,入射角为________度;增大入射角,则反射角________;将纸板NOF沿ON向后翻折,在纸板上________(选填“能”或“不能”)看到反射光。
【答案】 ①. 40 ②. 增大 ③. 不能
【解析】[1]入射角是入射光线与法线的夹角,则入射角为40°。
[2]光的反射现象中,反射角随入射角的变化而变化,当增大入射角,则反射角会增大。
[3]光的反射现象中,反射光线与入射光线在同一平面内,因此将纸板NOF沿ON向后翻折,在纸板上不能看到反射光。
3.(2025·河南省卷)如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)为了便于观察实验现象,应选择在较_______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(2)实验时,将玻璃板竖立在铺有纸的水平桌面上,把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,将外形相同但未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼在玻璃板的________(填“前面”或“后面”)观察,直至蜡烛B和A的像完全重合,这说明像和物的_______相等。
(3)在纸上分别标记蜡烛A和像的位置,用刻度尺分别测出蜡烛和像到_______的距离,通过分析初步得出结论。
【答案】(1)暗 (2) ①. 前面 ②. 大小 (3)玻璃板
【解析】(1)环境较暗时,点燃蜡烛的光线与周围环境的对比度更高,蜡烛A的像会更清晰。为了便于观察实验现象,应选择在较暗的环境中进行实验。
(2)[1][2]实验中,蜡烛 A 在玻璃板前点燃,其发出的光线经玻璃板反射形成像。人眼需在玻璃板前(即蜡烛A一侧)观察,才能看到反射形成的像。 当蜡烛B与A的像完全重合时,表明蜡烛B的大小与A的像大小一致,而蜡烛B与A 外形相同,因此说明像与物的大小相等。
(3)在纸上分别标记蜡烛 A 和像的位置,用刻度尺分别测出蜡烛和像到玻璃板的距离。 通过测量可知,蜡烛 A 到玻璃板的距离与像到玻璃板的距离相等,由此初步得出 “平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等” 的结论。
4.(2025.山东潍坊卷)某同学利用家庭中的有关器材,开展科学探究活动,请根据其实验操作,回答相关问题。
(1)探究平面镜成像的特点探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲所示,通过移动未点燃的蜡烛,找到点燃蜡烛的像的位置。
①家中有如下器材,为确保实验效果,应选择的器材是______(选填“A”、“B”、“C”或“D”);
A.薄玻璃板 B.厚玻璃板 C.薄平面镜 D.厚平面镜
②实验过程中,将光屏放置在点燃蜡烛的像的位置,直接观察光屏,发现光屏上并没有承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像为______(选填“实像”或“虚像”)。
【答案】(1) ①. A ②. 虚像
【解析】(1)①[1]探究平面镜成像特点,为了既能成像,又能看到后面的蜡烛,便于确定像的位置及大小,需要使用透明的玻璃板;同时为了避免出现重影,影响实验,应使用较薄的玻璃板,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
②[2]实像能用光屏承接,虚像不能用光屏承接。将光屏放置在点燃蜡烛的像的位置,直接观察光屏,发现光屏上并没有承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像为虚像,是由光的反射形成的。
5.(2025·江苏无锡)探究平面镜成像的特点,器材有:茶色薄玻璃板,白纸,三个相同的火炬形棋子,刻度尺,黑色水笔,白卡片。
(1)将白纸平铺在水平桌面上,用水笔在白纸上画出两条相互垂直的细直线MN和PQ,交于O点。如图甲所示,将茶色玻璃板的底部贴住MN放置,透过玻璃板,观察到OP在平面镜中所成的像OP′在OQ的正上方,此时需要 ,直至观察到 ,表明玻璃板与白纸面垂直,固定好玻璃板;
(2)在直线OP上放置棋子A,在玻璃板后方放置白卡片并移动,发现不能在白卡片上观察到棋子的像,表明平面镜所成的像是 像,换用另一个相同的棋子B,在玻璃板后移动,直至它与棋子A在平面镜中所成的像完全重合,表明平面镜所成的像和物大小 ;
(3)经观察,A的像在直线OQ上,为了确定像的位置,如图乙所示,将棋子B、C放置在白纸上,移动棋子B、C,使棋子C遮挡住棋子A的像和棋子B,在白纸上标记B、C的位置,连接CB, ,该点即为棋子A的像A′的位置。用刻度尺测出A到平面镜的距离为9.20cm,将刻度尺的“0”刻度线与MN对齐,测出像A′到平面镜的距离,如图丙所示,像距为 cm。多次改变棋子A的位置,重复以上操作,将测得的数据记录在表中,分析数据可知: 。
实验序号
①
②
③
物到平面镜的距离/cm
9.20
5.10
12.40
像到平面镜的距离/cm
▲
5.10
12.40
【答案】(1)调整玻璃板的倾斜程度 OP与其在平面镜中所成的像OP′处在一条直线上 (2)虚 相等 (3)延长CB与直线PQ交于一点 9.20 平面镜所成的像与物到平面镜的距离相等
【解析】(1)[1][2]将茶色玻璃板的底部贴住MN放置,透过玻璃板,观察到OP在平面镜中所成的像OP′在OQ的正上方,说明玻璃板没有与水平桌面垂直,此时需要调整玻璃板的倾斜程度,直至观察到OP与其在平面镜中所成的像OP′处在一条直线上,表明OP与玻璃板镜面成,则玻璃板与白纸面垂直,固定好玻璃板。
(2)[1]实像能用光屏承接,虚像不能。在直线OP上放置棋子A,在玻璃板后方放置白卡片并移动,发现不能在白卡片上观察到棋子的像,表明平面镜所成的像是虚像。
[2]换用另一个相同的棋子B,在玻璃板后移动,直至它与棋子A在平面镜中所成的像完全重合,根据等效替代法可知,平面镜所成的像和物大小相等。
(3)[1]连接CB,延长CB与直线OQ交于一点,该点即为棋子A的像A′的位置。因为根据光的直线传播原理,当棋子C遮挡住棋子A的像和棋子B时,说明从棋子A的像点发出的光线沿直线传播被棋子C挡住,所以延长CB与直线OQ的交点即为棋子A的像A′的位置。
[2]如图丙所示,刻度尺分度值为1mm,读数为9.20cm,则像距为9.20cm。
[3]分析表中数据可知,物到平面镜的距离和像到平面镜的距离始终相等,可得:平面镜所成的像与物到平面镜的距离相等。
6.(2025·江苏南通)在“探究光的反射定律”实验中,平面镜水平放置,一块白色纸板竖直地立在平面镜上,纸板由P、Q两部分组成,可绕接缝ON翻折,如图所示。
(1)一束激光紧贴纸板,沿AO射向镜面上的O点,反射后沿OB射出,纸板能显示激光路径,是因为激光在其表面发生了 反射;减小入射光与镜面的夹角,反射角变 ;用另一束光沿BO方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明在反射现象中光路是 的;
(2)将纸板Q向前或向后翻折,纸板上 看到反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线在 ;
(3)多次实验,在纸板上画出光线,为比较反射角与入射角的大小关系,接下来的操作是 。
【答案】(1)漫 大 可逆 (2)不能 同一平面 (3)利用量角器测出入射角和对应反射角的大小,比较反射角与入射角的大小关系
【解析】(1)[1]只有在纸上发生漫反射,才能从各个角度看清光的传播路径。
[2]减小入射光与镜面的夹角,入射角增大,由于反射角等于入射角,则反射角变大。
[3]如果让光沿BO方向入射,反射光将沿OA方向射出,可知将反射光线改为入射光线,光路图照样成立,这表明:在光的反射现象中,光路是可逆的。
(2)[1][2]将纸板Q向前或向后翻折,此时P、Q不在同一平面上,则在纸板Q上不能看到反射光,这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)为比较反射角与入射角的大小关系,可以利用量角器测出入射角和对应反射角的大小,比较反射角与入射角的大小关系。
7.(2025·西藏卷)某学校教学楼安装了“仪容镜”,方便师生整理仪容仪表。某同学想知道物体在平面镜中成像的特点,到实验室做了如下探究:
(1)为了便于确定像的大小和位置,应选用 代替平面镜。
(2)他选用两支完全相同的蜡烛,点燃一支竖立固定在“平面镜”的前面,移动后面未点燃的蜡烛,直到看上去它跟前面蜡烛的像 ,记录它们的位置及像的虚实。移动点燃的蜡烛,再做几次实验,收集实验数据如表所示。
次数
蜡烛到平面镜的距离/cm
蜡烛的像到平面镜的距离/cm
蜡烛的像与蜡烛的大小关系
像的虚实
1
5.0
5.0
相等
虚像
2
8.0
8.0
相等
虚像
3
10.0
10.0
相等
虚像
(3)他分析成像的特点,利用数学知识总结出:平面镜所成的像与物体关于镜面 。
(4)利用平面镜成像特点还能解决什么问题?请你举出一个实例: 。
【答案】(1)玻璃板 (2)完全重合 (3)对称 (4)舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势
【解析】(1)在探究平面镜成像特点的实验中,为了便于确定像的大小和位置,应选用玻璃板代替平面镜。因为玻璃板是透明的,既能反射成像,又能透过玻璃板看到后面的蜡烛,从而便于确定像的位置。
(2)选用两支完全相同的蜡烛,点燃一支竖立固定在“平面镜”,即玻璃板的前面,移动后面未点燃的蜡烛,直到看上去它跟前面蜡烛的像完全重合。这样做的目的是为了比较像与物的大小关系,当未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像完全重合时,说明像与物大小相等。
(3)分析表格中的数据,蜡烛到平面镜的距离和蜡烛的像到平面镜的距离相等,连线与镜面垂直,且像与物大小相等,利用数学知识总结出:平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
(4)利用平面镜成像特点能解决很多问题,例如舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势。因为平面镜成像能让演员看到自己的像,从而根据像来调整动作,使姿势更标准。
8.(2025·江苏淮安卷)“探究平面镜成像特点”的实验装置如图甲所示。
(1)图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的 形成的。
(2)探究像与物的大小关系时,将点燃的蜡烛A置于玻璃板前,如图乙所示,应该在 (选填“a”“b”或“c”)位置进行观察,然后将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,由此初步得出:平面镜所成的像与物 相等。
(3)完成实验探究后,小明模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,如图丙所示,他应该将点燃的蜡烛放在 (选填“玻璃板”或“平面镜”)前,将装满水的烧杯放在该光学元件后,图丁为装置的俯视图,调节时仅向 (选填“①”“②”“③”或“④”)方向移动图丁中的光学元件,可以观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
【答案】(1)反射 (2)a 大小 (3)玻璃板 ③
【解析】(1)平面镜成像的原理是光的反射。蜡烛A发出的光照射到玻璃板上,在玻璃板表面发生反射,反射光线进入人眼,人眼逆着反射光线的方向看去,就看到了蜡烛 A的像。所以图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的反射形成的。
(2)[1]在探究像与物的大小关系时,要在蜡烛A这一侧透过玻璃板观察蜡烛A的像,因为只有在蜡烛A一侧才能看到蜡烛A在玻璃板中所成的像。由图乙可知,应该在a位置进行观察。
[2]将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,这说明蜡烛B与蜡烛A的像大小相等,而蜡烛B与蜡烛A完全相同,所以由此初步得出:平面镜所成的像与物大小相等。
(3)[1]要模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,需要利用平面镜成像来实现。而玻璃板既能反射光成像,又能透过光看到后面的物体,便于确定像的位置;平面镜只能反射光成像,无法看到后面的物体,不便于进行该实验。所以他应该将点燃的蜡烛放在玻璃板前。
[2]图丁中,要使蜡烛的像在装满水的烧杯中(看起来像在水中燃烧),根据平面镜物与像到平面镜的距离相等可知,需要调节光学元件(玻璃板)向③方向移动,使蜡烛的像与烧杯的位置对应,从而观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
9.(2025·江苏宿迁卷)某同学发现当玻璃门旋转时,自己的像有了一定变化,他猜想平面镜所成的像可能与物体的大小、位置有关。于是,他设计实验进行探究。
(1)实验中,他采用薄的茶色玻璃板做实验,一是为了防止蜡烛通过玻璃板的 反射成像,影响实验结果;二是为了方便确定 的位置。
(2)如图甲所示,玻璃板与桌面垂直放置,将蜡烛A点燃后放在玻璃板前a处,再将蜡烛 (选填“B”或“C”)放置于玻璃板后 (选填“b”“c”或“d”)处,使人在玻璃板前不同角度处观察,都能看到后面的蜡烛与A的像重合,改变A的位置,多次实验。
(3)接着,他旋转玻璃板到新的位置重新实验,实验装置俯视图如图乙所示,保持蜡烛A仍在a处,则蜡烛A的像在 (选填“b”“e”或“f”)点。实验表明:平面镜所成的像与物体关于镜面 。物体所成的像的大小与其到平面镜的距离 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)前后两个表面 像 (2)B b (3) e 对称 无关
【解析】(1)[1][2]厚玻璃板前后表面反射会成两个像,影响实验效果,采用薄的茶色玻璃板做实验,防止蜡烛通过玻璃板前后两个表面反射成像,玻璃板既能反射光成像,又能透光看到玻璃板后面的物体,方便确定像的位置。
(2)[1][2]要使后面的蜡烛与A的像重合,应选择与蜡烛A完全相同的蜡烛B。根据平面镜成像特点,像与物关于镜面对称,蜡烛A在玻璃板前a处,所以应将蜡烛B置于玻璃板后b处,使人在玻璃板前不同角度处观察,都能看到后面的蜡烛与A的像重合。
(3)[1][2]保持蜡烛A仍在a处,当玻璃板旋转到新的位置时,蜡烛A的像在e点,此时e点和a点关于平面镜对称,说明平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
[3]平面镜成的像和物体大小相等,物体所成的像的大小与其到平面镜的距离无关。
10.(2025·甘肃兰州卷)如图所示,在做“探究平面镜成像的特点”的实验时:
(1)要在透明薄玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,对这两支蜡烛的要求是 。
(2)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在玻璃板放有 (选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛的一侧观察。
(3)如何判断蜡烛A的像是虚像还是实像,你采用的办法是 。
【答案】(1)完全相同 (2)点燃 (3)在玻璃板后方用光屏对A的像进行承接,观察到承接不到像,证明是虚像
【解析】(1)为了确保实验的准确性,两支蜡烛必须完全相同,这样可以确保在实验中,蜡烛A的像能够与蜡烛B完全重合,从而准确地确定像的位置和大小。
(2)在实验过程中,观察者应该在点燃的蜡烛A这一侧观察,因为平面镜成像的原理决定了像只能在未点燃的蜡烛B所在的一侧被观察到,但观察者需要从点燃的蜡烛A这一侧才能看到像。
(3)为了判断蜡烛A的像是虚像还是实像,可以采用的方法是在玻璃板后方放置一个光屏或白纸,尝试在光屏上承接蜡烛A的像,如果像无法在光屏上呈现,则证明该像是虚像。
11.(2025·四川广安卷)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他走近平面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
【答案】(1)相等 (2)12 (3) (4)折射
【解析】(1)实验中选取两支相同的蜡烛,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,人眼中玻璃板前面观察蜡烛A的像,不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,同时观察蜡烛B与A的像完全重合,说明物体在平面镜中所成的像与物体大小相等。
(2)平面镜成的像和物体到平面镜的距离相等,蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为12cm。
(3)过入射点作法线,根据反射角等于入射角在法线右侧画出反射光线
(4)当光线斜射到玻璃板上时,除了一部分光线发生反射外,还有一部分光线会进入玻璃板发生折射,导致反射光的光强减弱,因此看起来比入射光暗。
12.(2025·福建卷)探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲。
(1)实验前,将白纸平铺在水平桌面上,玻璃板 架在纸上。
(2)在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动完全相同但未点燃的蜡烛B,直到B与A的像A′完全重合,说明像与物的 相等。在纸上描出蜡烛、玻璃板和像的位置,处理数据如图乙。
(3)得出结论:像与物关于平面镜对称。为使该结论具有普遍性,提出一条改进建议: 。
(4)利用茶色薄玻璃板制作如图丙的“临摹神器”,可在白纸上临摹手机画面。如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为 °,临摹时要在 (填“①”或“②”)位置观察。
【答案】(1)垂直 (2)大小 (3)改变蜡烛的位置,多次实验 (4)50 ①
【解析】(1)实验时玻璃板与纸面应垂直放置,这样所成的像在桌面上,方便找到像的位置。
(2)将两支相同的蜡烛A和B分别竖放在玻璃板前后,点燃蜡烛A,并移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像重合,蜡烛B能跟蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小相等,用到了等效替代法。
(3)一次实验得出的结论不具有普遍性,本实验中应多次改变蜡烛A的位置,得到多组数据,其目的是避免实验的偶然性,得到普遍规律。
(4)[1]平面镜成像物与像关于镜面对称,如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,则手机右侧与白纸的夹角为,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为
[2]平面镜成的像是虚像,所以要透过玻璃板观察像,则临摹时要在①位置观察像。
13.(2025·江苏苏州卷)小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;
(2)在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,下列测量方法中,正确的是 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则纸盒中玻璃板可沿 方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 处。(注意两空对应关系,同时答对得分,写出一种做法即可)
【答案】(1)竖直 (2)重合 (3)方法2 (4) N
【解析】(1)为使得像成在桌面上,将白纸平铺在水平桌面上后,应再将玻璃板竖直放置在纸上。
(2)为了探究物像的大小和位置关系,在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像重合,在纸上分别记录A、B的位置。
(3)为使得成像更清晰,应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面,同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为A、B的位置,所以在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,测量方法中正确的是方法2。
(4)[1][2]平面镜成像是由于光的反射成像,且像与物关于平面镜对称,要使只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则当纸盒中玻璃板沿方向放置时,发光小灯应贴在纸盒内N处;当纸盒中玻璃板沿方向放置时,发光小灯应贴在纸盒内M处。
14.(2025·云南卷)小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
(1)实验中,点燃蜡烛,调整光屏、凸透镜和烛焰的高度,使三者的中心大致在 ,目的是使烛焰的像呈现在 ;
(2)移动蜡烛、凸透镜和光屏至图中位置,此时光屏上呈现了烛焰清晰的像(像未画出),这个像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。将蜡烛向左移至某一位置,发现光屏上的像变模糊了,要使像变清晰,光屏应向 (选填“左”或“右”)移动。
【答案】(1)同一高度 光屏中央 (2)放大 左
【解析】(1)[1][2]实验中,为使像成在光屏的中央,应调整光屏、凸透镜和烛焰的中心大致在同一高度处。
(2)[1]由图可知,物距小于像距,在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像。
[2]凸透镜成实像时,物远像近像变小,将蜡烛向左移至某一位置,物距增大,像距减小,要使像变清晰,光屏应向左移动。
15.(2025·四川成都卷)在复习“用刻度尺测量长度,用表测量时间”的必做实验中,同学们进行了实验操作与分析判断。请完成以下相关问题。
(1)用刻度尺测量铅笔长度,读数时视线应正对刻度线,原因是 。(写出一条即可)
(2)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,如图所示。此时光屏上成清晰的像,读出物距为 mm。
(3)裁判员用秒表测出三组运动员百米赛跑所用的时间,小刚根据测量结果判断出,所有选手中小丽跑得最快,小刚的依据是 。
(4)心率是指1分钟内心跳的次数,是身体健康状况的一项重要指标。小明用秒表测量自己的心率时,秒表启动滞后,导致测量的结果偏 。
【答案】(1)若没有正对,会导致读数偏大或偏小 (2)300 (3)小丽所用的时间最少 (4)大
【解析】(1)用刻度尺测量长度时,为了避免读数时造成的误差,使测量结果偏大或偏小,读数时视线应正对刻度线。
(2)由图可知刻度尺的分度值为1cm,物距为蜡烛到透镜的距离,凸透镜在50.0 cm刻度线的位置,蜡烛在80.0 cm刻度线的位置,则物距为
(3)参加百米比赛的运动员所跑的路程相同,裁判员测量出不同运动员到达终点的时间,根据测量结果,小刚发现小丽所用的时间最短,所以小丽跑得最快。
(4)小明用秒表测量自己的心率时,秒表启动滞后,说明小明提前多数了几次,则会导致测量的结果偏大。
16.(2025·四川凉山卷)物理兴趣小组的同学们用一个焦距未知的凸透镜来完成“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示。
(1)同学们用平行光作为光源,移动光屏直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则凸透镜焦距为 cm(要求估读);
(2)实验前,应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在 ;
(3)在图乙所示的位置,光屏上可以呈现清晰的像,该像是倒立 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(4)凸透镜位置不变,将蜡烛从图乙所示位置向右移到30cm刻度线处,把光屏向 移动,才可在光屏上再次呈现清晰的像;
(5)在图乙所示情景下,在凸透镜左边适当位置放置一个透镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次出现倒立清晰的实像,则该镜片可用来矫正 (选填“近”或“远”)视眼。
【答案】(1)10.0 (2)同一高度 (3)缩小 (4)右 (5)远
【解析】(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f=30.0cm-20.0cm=10.0cm
(2)为了使像成在光屏中央,应调整烛焰、凸透镜及光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)由图乙可知,物距为50.0cm-20.0cm=30.0cm
物距大于2倍焦距,成倒立、缩小的实像。
(4)凸透镜成实像时,物近像远像变大,凸透镜位置不变,将蜡烛从图乙所示位置向右移到30cm刻度线处,物距减小,像距增大,需要把光屏向右移动,才可在光屏上再次呈现清晰的像。
(5)在凸透镜左边适当位置放置一个透镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次出现倒立清晰的实像,说明该透镜对光有会聚作用,该透镜是凸透镜,可以矫正远视眼。
17.(2025·安徽卷)小亮同学利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像的规律,实验记录见下表。
物距
像的性质
像距
大小
正倒
虚实
16.0
放大
倒立
实像
26.6
18.0
放大
倒立
实像
22.3
20.0
等大
倒立
实像
20.0
22.0
缩小
倒立
实像
18.4
24.0
缩小
倒立
实像
17.2
(1)实验过程中,若保持凸透镜的位置不变,移动蜡烛使物距,然后调节光屏的位置,可以在光屏上得到一个 (选填“放大”“缩小”或“等大”)、倒立的实像;
(2)该实验装置可以用来研究视力的矫正,凸透镜相当于眼睛的晶状体,光屏相当于视网膜。保持凸透镜的位置不变,先移动光屏至其与凸透镜相距,然后移动蜡烛使物距,此时不能在光屏上观察到清晰的像。若要在光屏上观察到清晰的像,可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距合适的 (选填“凹”或“凸”)透镜。
【答案】(1)缩小 (2)凹
【解析】(1)根据表格数据可知成倒立、等大实像时,物距与像距都等于,根据凸透镜成像规律可知
则凸透镜焦距为,保持凸透镜的位置不变,移动蜡烛使物距,此时物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知此时在光屏上得到一个倒立、缩小的像。
(2)保持凸透镜的位置不变,先移动光屏至其与凸透镜相距,即像距为;然后移动蜡烛使物距,由表格数据可知此时像距应为,说明此时像靠近凸透镜,要使像成在光屏上,则应让像远离凸透镜,故可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距合适的凹透镜,因为凹透镜对光线有发散作用,可以使凸透镜成的像变远,从而呈现在光屏上。
18.(2025·四川自贡卷)小华利用实验室的器材探究凸透镜成像的规律。
(1)实验时,调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度;
(2)调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲,光屏上恰好得到清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm;
(3)把蜡烛移至30cm刻度线处,向远离凸透镜的方向移动光屏,可以得到清晰的倒立的 (选填“缩小”“放大”或“不变”)的实像;
(4)图乙为某次实验时火焰上的A点发出的一束光,请通过作图标出A点的像;
(5)实验中,小华将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小华佩戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
【答案】15.0 放大 近视
【解析】(2)[1]根据凸透镜成像规律,时,成倒立、等大的实像。如图甲,光屏上恰好得到清晰的像,物距和像距均为30.0cm,则有
解得该凸透镜的焦距
(3)[2]把蜡烛移至30cm刻度线处,则物距大于一倍焦距且小于二倍焦距,向远离凸透镜的方向移动光屏,可以得到清晰的倒立的放大的实像。
(4)[3]过凸透镜光心的光线穿过凸透镜后传播方向不变,过A点作过凸透镜光心的光线与图中另一条光线的折射光线交于点即为A点的像
(5)[4]实验中,小华将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,说明眼镜片对光线具有发散作用,所以是凹透镜,可矫正近视眼,由此可判断小华佩戴的是近视眼镜。
19.(2025.山东滨州卷)小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜____________(选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了___________。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,这是____________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向____________。(选填“左”或“右”)移动光屏。
(3)根据凸透镜对光线的作用,补充图丁光路。
(4)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的___________透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(5)为了防止患上近视眼,你的建议是__________(写出一条即可)。
【答案】(1)B (2) ①. 使像成在光屏中央 ②. 照相机 ③. 左
(3) (4)凹
(5)见解析
【解析】(1)结合凸透镜的厚薄程度进行比较可知,当凸透镜直径相同时,透镜越厚,对光线的折射能力越强,焦距越短,即凸透镜B使光偏折更显著。
(2)[1]实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度是为了使像成在光屏中央。
[2]如图丙所示,物距大于像距,故成的像为倒立、缩小的实像,这是照相机的工作原理。
[3]将透镜A换成透镜B,焦距变小,相当于增大物距,物距变大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向靠近透镜的方向移动,即向左移动光屏。
(3)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
(4)近视眼是因为晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要使光线进入人的眼睛前被发散,因此戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正近视眼。
(5)预防近视要做到三要、四不看:读书姿势要正确,眼与书的距离要在33cm左右;看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下,要远眺几分钟;要定期检查视力,认真做眼保健操;不在直射的强光下看书;不在光线暗的地方看书;不躺卧看书;不走路看书。
20.(2025·北京卷)某同学进行了如下实验:
(1)将两个凸透镜分别固定在光具座上,并用一束平行主光轴的光分别射向两个凸透镜,调节光屏的位置,直至在各自光屏上形成了一个最小的亮斑,如图所示。由此可知凸透镜_______(选填“M”或“N”)对光的会聚作用更强。
(2)该同学继续利用上述器材及一个发光体、刻度尺探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关。实验中需要选用凸透镜_______(选填“M和N”或“M或N”),将发光体放在距凸透镜_______(选填“相同”或“不同”)距离处,用光屏接收像,若_______,则说明像的高度与焦距有关。
【答案】(1)M (2) ①. M和N ②. 相同 ③. 光屏上所成的像高度不同
【解析】(1)
根据凸透镜对光具有会聚作用,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点,会聚点越靠近透镜,说明凸透镜对光的会聚能力越强,由图可知,光线经凸透镜M折射后会聚点更靠近透镜,所以凸透镜M对光的会聚作用更强。
(2)[1][2][3]要探究凸透镜成实像时像的高度与焦距是否有关,需要控制物距相同,改变凸透镜的焦距进行实验。这里有两个焦距不同的凸透镜M和N,所以实验中需要选用凸透镜M和N。同时,要将发光体放在相同距离处(即控制物距相同)。如果在光屏上所成的像高度不同,就说明像的高度与焦距有关。
21.(2025·吉林长春)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为10cm。
(1)如图甲所示,将光屏向 适当调节,直到烛焰清晰的像呈现在光屏的中央,该像是倒立、缩小的 像,生活中的 就是利用此成像规律制成的。
(2)在(1)的基础上,保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,在光屏上能否呈现烛焰清晰的像? 。
(3)请在图乙中画出平行于主光轴的光线经凸透镜折射后的光线。
【答案】(1)上 实 照相机 (2)能 (3)
【解析】(1)[1]实验前,调节蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度,像才能成在光屏的中央,由图可知,像的位置偏上,所以应将光屏向上调节。
[2][3]由图可知,凸透镜的焦距为10cm,u=30.0cm,则物体在二倍焦距以外,即u>2f,光屏上成倒立缩小的实像,照相机是利用此成像规律制成的。
(2)由图可知,物体在二倍焦距以外u>2f,像距在f和2f之间f<v<2f,成倒立、缩小的实像;若凸透镜位置不动,将蜡烛和光屏位置互换,此时物距f<u<2f,像距v>2f,因为光路是可逆的,所以能成像,成倒立、放大的实像。
(3)根据凸透镜对光的作用,平行于主光轴的光,经凸透镜折射后经过焦点,如图所示:
22.(2025·湖北武汉)某小组利用焦距不同的凸透镜,模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,这个像是 、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体,同学们保持凸透镜和光屏的位置不变,选用焦距为 (填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到:通过远眺可以让睫状体放松,晶状体厚度 (填“变薄”“不变”或“变厚”),对光的偏折能力 ,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
【答案】(1)缩小 (2)12 (3)变薄 变弱
【解析】(1)由图可知,此时物距大于像距,根据凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像
(2)要看清近处的物体,即物距减小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,可知,此时像成在光屏的后方;若保持凸透镜和光屏的位置不变,即像距不变,应选用对光线的会聚能力强的凸透镜;因同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景,因此选用的凸透镜的焦距应小于15cm;若选用焦距为10cm凸透镜,此时像距等于二倍焦距,成倒立、等大的实像,与正常眼睛成像情况不符,故选用焦距为12cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像;
(3)[1][2]睫状体放松,晶状体厚度变薄,即晶状体凸度变小,对光的偏折能力变弱,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
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专题05 光学实验题型的解题方法与技巧
考●向●破●译
考向01 探究光的反射定律
【典例01】(1)垂直 (2) ①. 等于 ②. 寻找普遍规律,避免偶然性
(3) ①. 不能 ②. 在 (4)可逆 (5)上升
【变式01】(1) ①. 粗糙 ②. 漫
(2) ①. 等于 ②. 30°
(3) ①. 反射现象中,光路是可逆的 ②. 用一束光逆着a′或c′的方向射向O点,观察反射光
【变式02】(1)激光笔直射眼睛 (2)竖直 反射光 (3)量角器 等于
考向02 探究平面镜成像的特点
【典例01】(1)便于确定像的位置 (2) ①. 不能 ②. 虚 (3)相等 (4)远离
【变式01】①. 薄玻璃板 ②. ③. 见解析 ④. 顺时针 ⑤. 减小
【变式02】(1)便于确定像的位置 (2)都是虚像 (3)升高
(4)不变 (5) ①. 放大 ②. 投影仪
考向03 探究凸透镜成像的规律
【典例01】(1)10.0
(2)缩小 (3) ①. 左 ②. 近视 (4)放大镜原理
【变式01】(1)使物体的像能够成在光屏的中心 (2) ①. 30 ②.
(3) ①. 靠近 ②. 变小
(4) ①. 物距小于焦距 ②. 在光屏的一侧透过凸透镜进行观察。
【变式02】(1)同一高度
(2) ①. 变大 ②. 倒立
(3)丁 (4) ①. 15.0 ②. 23.0
(5)由两组实验数据可知,物高均为4.0cm,当物距均为15.0cm时,小丽组实验时的像高为8.0cm,而小红组实验时的像高为2.0cm,由此可知凸透镜成像特点不只与物距有关,还与凸透镜的焦距有关。
题●型●训●练
1. (1) 垂直 (2) 平面内 ;
2. 2. ①. 40 ②. 增大 ③. 不能 ;
3. (1)暗 (2) ①. 前面 ②. 大小 (3)玻璃板 ;
4. (1) ①. A ②. 虚像 ;
5. (1)调整玻璃板的倾斜程度 OP与其在平面镜中所成的像OP′处在一条直线上 (2)虚 相等 (3)延长CB与直线PQ交于一点 9.20 平面镜所成的像与物到平面镜的距离相等 ;
6. (1)漫 大 可逆 (2)不能 同一平面 (3)利用量角器测出入射角和对应反射角的大小,比较反射角与入射角的大小关系 ;
7.(1)玻璃板 (2)完全重合 (3)对称 (4)舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势 ;
8.(1)反射 (2)a 大小 (3)玻璃板 ③;
9. (1)前后两个表面 像 (2)B b (3) e 对称 无关 ;
10.(1)完全相同 (2)点燃 (3)在玻璃板后方用光屏对A的像进行承接,观察到承接不到像,证明是虚像 ;
11. (1)相等 (2)12 (3) (4)折射 ;
12. (1)垂直 (2)大小 (3)改变蜡烛的位置,多次实验 (4)50 ① ;
13 .(1)竖直 (2)重合 (3)方法2 (4) N ;
14. (1)同一高度 光屏中央 (2)放大 左 ;
15. (1)若没有正对,会导致读数偏大或偏小 (2)300 (3)小丽所用的时间最少 (4)大 ;
16. (1)10.0 (2)同一高度 (3)缩小 (4)右 (5)远 ;
17.(1)缩小 (2)凹;
18. 15.0 放大 近视;
19.(1)B (2) ①. 使像成在光屏中央 ②. 照相机 ③. 左
(3) (4)凹
(5)预防近视要做到三要、四不看:读书姿势要正确,眼与书的距离要在33cm左右;看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下,要远眺几分钟;要定期检查视力,认真做眼保健操;不在直射的强光下看书;不在光线暗的地方看书;不躺卧看书;不走路看书;
20.(1)M (2) ①. M和N ②. 相同 ③. 光屏上所成的像高度不同;
21. (1)上 实 照相机 (2)能 (3) ;
22.(1)缩小 (2)12 (3)变薄 变弱;
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专题05 光学实验题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 探究光的反射定律
考向02 探究平面镜成像的特点
考向03 探究凸透镜成像的规律
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
中考光学实验主要围绕 “探究光的反射定律”、“探究平面镜成像的特点” 以及 “探究凸透镜成像的规律” 三大核心实验展开。以实验探究题为主,偶见选择、填空。重操作细节、现象分析、规律应用、误差分析、动态变化、结合实际、数据分析以及科学探究的能力、创新装置,淡化死记硬背。
考向分类
考向01 探究光的反射定律
考向02 探究平面镜成像的特点
考向03 探究凸透镜成像的规律
技巧点拨
核心做题方法:
精准审题:明确实验目的和要求、要探究的物理量和规律。
关联知识:对接实验相关的物理规律。
探究方法:选择实验探究的方法。
选择器材:根据实验方法,选择实验器材,熟悉器材的使用。
理解过程:分析实验过程和现象,处理实验数据、得出实验结论。
描述结论:用准确的语言描述实验结论。
考●向●破●译
考向01 探究光的反射定律
典例引领
【典例01】(2025·黑龙江卷)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
…
…
…
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,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和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
方法透视
考向解读
探究光的反射定律实验,是探究反射光线、入射光线、法线的位置关系,以及反射角与入射角的关系。在中考题中,常以选择、填空、实验题的形式出现,主要考查实验器材的选择和作用、实验操作细节、规律的理解(三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆)、探究光路可逆性的方法。实验结论的准确描述以及实验中多次测量的实验目的。
方法技能
方法技能
多次测量:多次改变入射角,进行多次测量,是避免偶然性,寻找普遍规律。
光屏垂直原因:确保反射光线呈现在光屏上,否则在光屏上看不到反射光线。
光线位置的确定:在纸板上同时看到入射光和反射光时,描下它们的路径,然后用刻度尺连接各点与入射点,来画出光线。(如图甲)
纸板向后折:向后折看不到反射光线,是因为反射光不在纸板所在平面上仍在原平面内)而不是反射光消失。说明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。(如图乙)
垂直镜面入射:入射角=反射角=0°,光线原路返回。
光路可逆的验证:将激光笔逆着原来的反射光线方向入射,观察现在的反射光线是否与原来的入射光线重合。若重合,则说明光路可逆。(如图丙)
纸板倾斜:将整个纸板倾斜,让入射光仍贴着纸板射向镜面,此时纸板上不能看到反射光线(因为入射光线、法线、反射光线虽共面,但纸板此时不在这个面内)。
结论:反射角等于入射角,而不是入射角等于反射角。
环境要求:实验应在 较暗环境下进行。 减少环境光干扰,使光路更清晰。
甲 乙 丙
核心知识总结
实验器材及其作用
1.激光笔:光源,提供入射光线。
2.平面镜:反射面,发生光的反射。
3.可折叠的白色硬板:光屏,显示光的传播路径,验证三线共面。(硬纸板表面应粗糙,加强漫反射,以便从不同方向看到光线)。
4.量角器:测量入射角与反射角。
光的反射定律
· 1.反射光线与入射光线、法线在同一平面内;(三线共面)
· 2.反射光线和入射光线分居法线的两侧;(两线分居)
· 3.反射角等于入射角。(两角相等)
4.光路可逆:在光的反射现象中,若光线逆着反射光入射,则新的反射光会逆着原入射光射出。
核心逻辑:三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆。
变式演练
【变式01】(2025·黑龙江伊春卷)如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择______(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生______反射,可以在不同方向都能看到光的径迹;
(2)如图,小张同学用一束光a贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光a′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角______(填“大于”“小于”或“等于”)入射角。根据这个分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是______;
(3)他用一束光逆着b′方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出。由这个现象可以初步得出的结论是:______。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是:______。
【变式02】(2025·辽宁卷)某小组探究在光的反射现象中反射角和入射角的关系。
(1)注意:为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止 。
(2)把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板 地立在平面镜上,纸板上的直线垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到点,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和 的径迹,并标出入射角和反射角,如图所示。
(3)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用 测量和的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
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...
分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角 入射角。
考向02 探究平面镜成像的特点
典例引领
【典例01】(2025.山东青岛卷) 小明用如图所示的装置探究“平面镜成像的特点”。
(1)在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜。用玻璃板代替平面镜的目的是________。
(2)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像,在像的位置放一个光屏,光屏上________承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像是________像。
(3)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,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。说明平面镜所成的像的大小与物体的大小________。
(4)将蜡烛A向远离玻璃板的方向移动到某一位置,蜡烛B应向________玻璃板的方向移动,再次移动蜡烛A,重做实验。
方法透视
考向解读
探究平面镜成像特点实验是中考物理的高频考题,从实验原理、实验器材的选择、实验方法、实验过程的操作、到实验结论,以及实验误差的分析,对实验的多个角度进行考查。要理解实验方法、知道选择实验器材的原因。能正确分析实验过程中出现的现象和数据,得出正确的结论。理解出现误差的原因以及减小误差的方法。
方法技能
“等效替代法”:
①用玻璃板代替平面镜: 玻璃板既能反射光、又能透过光,这样既可以成像,又可以透过玻璃板看到另一侧的蜡烛。利用其透明特性,便于确定像的位置(透过玻璃板看到后面的蜡烛B)。
②“用蜡烛B等效替代蜡烛A的像”:用相同蜡烛找像,便于比较像与物的大小关系;
“多次测量”:寻找普遍规律,避免偶然性
“如何验证平面镜成的像是虚像”:拿一张白纸(或光屏)放在像的位置,直接观察白纸上是否有像。结论是:白纸上没有蜡烛的像,所以平面镜成虚像。
核心知识总结
实验器材
1.薄玻璃板:选用较薄的(如2mm),防止前后两个反射面形成两个重影,干扰实验。
2.支架:放置玻璃板
3.两个完全相同的蜡烛:用未点燃蜡烛替代点燃蜡烛的像,确定像的位置与大小。
4.白纸:记录玻璃板、蜡烛和像的位置。
5.刻度尺:为了比较确定像与物体到平面镜的距离的关系
核心逻辑:玻璃板替代平面镜的目的是便于确定像的位置、选择薄玻璃板是避免厚玻璃板前后表面成双重像。用两支相同的蜡烛,是为了比较像与物的大小关系。
实验过程
1.现象:怎么移动玻璃板后面上午蜡烛都无法与点燃蜡烛的像完全重合。
原因:玻璃板没有竖直放置。
2.看到两个不重合的像。
原因:玻璃板太厚,玻璃板前后两个面各自反射成像。改用薄玻璃板。
3.现象:光屏放在像的位置,光屏上没有像。
原因:证明平面镜成虚像
4.现象:看到的像偏暗,
在较黑暗环境中进行实验,像相对就明亮些,或选用茶色玻璃。
5.现象:当靠近玻璃板时,会感觉到像越来越大
原因:这是由于这一过程中像的视角变大的缘故,实际上像的大小并没有发生变化。
实验结论
平面镜成像的特点:
1.像与物大小相等(等大)
像的大小只与物体本身有关,与距离无关!
物体靠近镜子,像大小不变,只是视角变大。
2.像与物到镜面距离相等(等距)
3.像与物的连线与镜面垂直(垂直)
4.像是虚像(虚像)
5.左右相反。
核心逻辑:正立等大的虚像,物像关于镜面对称。
变式演练
【变式01】(2025·山东济南卷) 我国古代名士谭峭所著《化书》中有“以一镜照形,是影也与形无异”的描述,这激发了小华的好奇心和求知欲,他用如图甲所示的装置在水平桌面上进行了平面镜成像特点的实验探究。
(1)将点燃的蜡烛A放在竖直玻璃板的前方,在玻璃板前观察时发现蜡烛的像有明显“重影”,将这个玻璃板更换为______选填(“茶色玻璃板”或“薄玻璃板”)可以减小“重影”对实验的影响;
(2)更换玻璃板并记录玻璃板的位置后,小华将未点燃的相同的蜡烛B放在玻璃板后方,移动蜡烛B直到蜡烛B与蜡烛A的像重合。如图乙所示,在白纸上处标记蜡烛A的位置,在______(选填“”或“”)处标记像的位置,并比较蜡烛A的像的大小与蜡烛本身是否相同;
(3)改变蜡烛的位置,重复实验。如图丙所示为小华的部分实验数据记录和处理图,图中为蜡烛A的位置,为蜡烛A的像的位置,虚线为蜡烛A的位置与对应像的位置的连线。根据图丙得到的结论是______;
(4)小华综合分析以上实验现象及数据,得出了平面镜所成的像与物体关于平面镜对称的结论;
(5)如图丁所示,为玻璃板的竖直边,蜡烛和玻璃板俯视图如图戊所示,图中点为蜡烛像的位置,现将蜡烛移动到图中点,要使此时蜡烛的像的位置仍在点,可以先将玻璃板以竖直边为轴______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动一定角度(小于90度),然后移动玻璃板______(选填“增大”或“减小”)点到玻璃板的距离。
【变式02】(2025·山东威海卷)用图所示装置探究平面镜成像的特点。
(1)用玻璃板代替平面镜,目的是___________。
(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板一侧,将一支未点燃的蜡烛放在玻璃板另一侧,在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃的蜡烛”和“点燃的蜡烛”,这两个像___________(选填“都是A实像”“都是虚像”“1个实像、1个虚像”)。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,像的位置会___________(选填“降低”“不变”“升高”)。
(4)根据平面镜成像的特点可知,暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度___________(选填“变长”“不变”“变短”)。
(5)将光屏放在像A'的位置,用凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,在光屏上看到蜡烛清晰的像,则这个像为倒立、___________的实像;写出此成像特点在生活中的1个应用:___________。
考向03 探究凸透镜成像的规律
典例引领
【典例01】(2025.山东德州卷) 在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜,移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为______cm;
(2)如图乙所示,在光屏上得到一个清晰的像,该像是倒立、______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)现将蜡烛向左移动一小段距离,发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰,可以只将光屏向______移动,或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的______(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片;
(4)某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息,现象如图丙所示,其物理原理是______。
方法透视
考向解读
探究凸透镜成像规律实验是中考物理的核心实验,通常以选择题、填空题和实验探究题的形式出现,分值占比较高。对考生来说,既要熟练掌握基本操作和成像规律,也要能灵活应对各类创新题型和故障分析。主要考查三心等高,测焦距(平行光会聚法)、移动蜡烛/透镜/光屏找清晰像、记录物距/像距/像的性质。利用水透镜来探究焦距对成像规律的影响,利用图像进行数据处理与分析,结合眼睛和眼镜、望远镜等知识进行综合考查。
方法技能
1. 审题定位:
先看清是考静态规律(找焦距、判性质)、动态变化(调大小),还是实验评估(找错误)。
2. 提取关键:
找到题干中的“光屏上成清晰的像”(一定是实像)、“刚好”、“最亮最小光斑”等关键词。
3. 代入模型:
将题目条件对应到“两分界点”和“动态口诀”的模型中,就能快速找到答案。
核心知识总结
核心知识总结
核心知识总结
实验器材和要测量的量
1.实验器材: 光具座、光屏、凸透镜、蜡烛、火柴。
2测量的量:①物距:物体到透镜的距离简称为物距,用符号u表示。(如图所示)
②像距:指像到透镜的距离,用符号v表示。
实验过程
1.调整等高:调整凸透镜、蜡烛、光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度。
目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
2.测量焦距的方法:
①平行光会聚法:最小最亮光斑到透镜距离= f
②等大实像法:u=2f 时,成倒立等大实像 → f = u/2
3.将蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像,观察像的正、倒和大小,测出物距u和像距v。然后逐渐移近,观察物距等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
4.光屏上找不到像的原因:
①烛焰中心、透镜光心和光屏中心没有在同一高度;
②物距等于或小于焦距;
③像距太大,超出了光具座的范围。
5.蜡烛燃烧变短,烛焰下移,光屏上的像会向上移动。调节的方法:
①将光屏向上移动;②将蜡烛向上移动;③将透镜下调节.
6.当凸透镜的一部分被纸板遮住时,烛焰在光屏上的成像情况:
光屏上的像会变暗些,但还是完整的像
7. 添加透镜(眼镜)模型:
在蜡烛和透镜间加近视镜片(凹透镜),光线发散,像距变大,需将光屏远离透镜。
加远视镜片(凸透镜),光线会聚,像距变小,需将光屏靠近透镜。
8. 数据分析与判断:能根据成像特点反推焦距范围,或判断物距、像距的变化。例如,当光屏上成放大的像时,物距f < u < 2f。
实验结论
凸透镜成像特点和应用
1.像的虚实:
当物体放在一倍焦距以外时,凸透镜成实像,当物体放在一倍焦距以内时,凸透镜成虚像;即:一倍焦距内外分虚实。
2.像的大小:当物体放在二倍焦距以外时,凸透镜成的像是缩小的实像。当物体放在二倍焦距内一倍焦距以外时,凸透镜成的像是放大的实像。即:二倍焦距分大小。
3.像的正、倒:凸透镜所成的实像都是倒立的,且像、物位于凸透镜的两侧, 所成的虚像是正立的, 且像、物位于凸透镜的同侧;
4.像的放大与缩小的条件:凸透镜成放大实像时u>v,像是缩小的,u<v,像是放大的。
5.像的大小变化:
成实像时,物体距离透镜越近,像距离透镜越远,像越大;物体距离透镜越远,像距离透镜越近,像越小。即成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小。
成虚像时,物体距离透镜越近,像越小,物体距离透镜越远,像越大。即成虚像时,物近像小,物远像大。物体越靠近焦点像越大。
核心逻辑:一倍焦距分虚实;二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点,同时也是物距和像距大小的分界点。不管是实像还是虚像,物体距焦点越近,成的像越大,像离焦点越远。
变式演练
【变式01】(2025.山东烟台卷) 在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是______;
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为______cm(不要求估读)。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像;______
(3)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座10.0cm处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动,像的大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座45.0cm处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是______,要想看到此时的像,观察的方法是______。
【变式02】(2025.山东省卷) 雨过初晴,小丽发现透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”;而透过在叶片上的水珠能看到远处倒立缩小的“花朵”。针对这一现象,她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小与物距的关系。
(1)小丽将F形光源(如图甲)、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安装在水平光具座上,接下来她应将三者的中心调整到______。
(2)调整好后,小丽多次改变物距和光屏的位置进行实验,收集的数据和观察的现象如表1所示。小丽分析归纳后,得到初步结论:随着物距不断减小,物体所成实像逐渐______(选填“变大”或“变小”),且像都是______(选填“正立”或“倒立”)的。
表1
序号
物高h/cm
物距x/cm
像高h/cm
像的正倒
像的虚实
-
4.0
30.0
2.0
倒立
实像
26.0
2.5
倒立
实像
3
4.0
23.0
3.0
倒立
实像
4
15.0
8.0
倒立
实像
5
13.0
13.5
倒立
实像
6
7.0
找不到像
(3)实验过程中,小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回想透过水珠观察叶脉的情景,她采用下图______的方式可以观察到正立放大的“F”。
(4)组间交流时,小丽发现小红的实验记录(如表2所示)中有与物体等大的像,而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大的像,她应调整物距在______cm和______cm之间反复多次实验。
表2
序号
物高/cm
物距/cm
像高/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
25.0
1.0
倒立
实像
2
18.0
1.3
倒立
实像
3
15.0
2.0
倒立
实像
4
10.0
4.0
倒立
实像
5
8.0
6.5
倒立
实像
6
4.0
找不到像
(5)小丽进一步对比后发现,凸透镜成像特点不只与物距有关。她得出这个结论的依据是______。咨询老师后得知,两小组所用凸透镜的焦距不同。小丽认为,凸透镜成像特点与物距和焦距均有关系。结合实验数据和老师给的焦距数值,她总结出凸透镜成像规律。
题●型●训●练
1.(2025·陕西·B卷)请完成下列填空。如图(a),在“探究光的反射定律”的实验中,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板立在平面镜上,使纸板上的ON线与平面镜___________。如图-3(b),将纸板NOF沿ON线向前或向后翻折,可以探究反射光线、入射光线和法线是否在同一___________。
2.(2025·广东省卷)如图所示探究光的反射定律实验中,入射角为________度;增大入射角,则反射角________;将纸板NOF沿ON向后翻折,在纸板上________(选填“能”或“不能”)看到反射光。
3.(2025·河南省卷)如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)为了便于观察实验现象,应选择在较_______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(2)实验时,将玻璃板竖立在铺有纸的水平桌面上,把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,将外形相同但未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼在玻璃板的________(填“前面”或“后面”)观察,直至蜡烛B和A的像完全重合,这说明像和物的_______相等。
(3)在纸上分别标记蜡烛A和像的位置,用刻度尺分别测出蜡烛和像到_______的距离,通过分析初步得出结论。
4.(2025.山东潍坊卷)某同学利用家庭中的有关器材,开展科学探究活动,请根据其实验操作,回答相关问题。
(1)探究平面镜成像的特点探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲所示,通过移动未点燃的蜡烛,找到点燃蜡烛的像的位置。
①家中有如下器材,为确保实验效果,应选择的器材是______(选填“A”、“B”、“C”或“D”);
A.薄玻璃板 B.厚玻璃板 C.薄平面镜 D.厚平面镜
②实验过程中,将光屏放置在点燃蜡烛的像的位置,直接观察光屏,发现光屏上并没有承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像为______(选填“实像”或“虚像”)。
5.(2025·江苏无锡)探究平面镜成像的特点,器材有:茶色薄玻璃板,白纸,三个相同的火炬形棋子,刻度尺,黑色水笔,白卡片。
(1)将白纸平铺在水平桌面上,用水笔在白纸上画出两条相互垂直的细直线MN和PQ,交于O点。如图甲所示,将茶色玻璃板的底部贴住MN放置,透过玻璃板,观察到OP在平面镜中所成的像OP′在OQ的正上方,此时需要 ,直至观察到 ,表明玻璃板与白纸面垂直,固定好玻璃板;
(2)在直线OP上放置棋子A,在玻璃板后方放置白卡片并移动,发现不能在白卡片上观察到棋子的像,表明平面镜所成的像是 像,换用另一个相同的棋子B,在玻璃板后移动,直至它与棋子A在平面镜中所成的像完全重合,表明平面镜所成的像和物大小 ;
(3)经观察,A的像在直线OQ上,为了确定像的位置,如图乙所示,将棋子B、C放置在白纸上,移动棋子B、C,使棋子C遮挡住棋子A的像和棋子B,在白纸上标记B、C的位置,连接CB, ,该点即为棋子A的像A′的位置。用刻度尺测出A到平面镜的距离为9.20cm,将刻度尺的“0”刻度线与MN对齐,测出像A′到平面镜的距离,如图丙所示,像距为 cm。多次改变棋子A的位置,重复以上操作,将测得的数据记录在表中,分析数据可知: 。
实验序号
①
②
③
物到平面镜的距离/cm
9.20
5.10
12.40
像到平面镜的距离/cm
▲
5.10
12.40
6.(2025·江苏南通)在“探究光的反射定律”实验中,平面镜水平放置,一块白色纸板竖直地立在平面镜上,纸板由P、Q两部分组成,可绕接缝ON翻折,如图所示。
(1)一束激光紧贴纸板,沿AO射向镜面上的O点,反射后沿OB射出,纸板能显示激光路径,是因为激光在其表面发生了 反射;减小入射光与镜面的夹角,反射角变 ;用另一束光沿BO方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明在反射现象中光路是 的;
(2)将纸板Q向前或向后翻折,纸板上 看到反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线在 ;
(3)多次实验,在纸板上画出光线,为比较反射角与入射角的大小关系,接下来的操作是 。
7.(2025·西藏卷)某学校教学楼安装了“仪容镜”,方便师生整理仪容仪表。某同学想知道物体在平面镜中成像的特点,到实验室做了如下探究:
(1)为了便于确定像的大小和位置,应选用 代替平面镜。
(2)他选用两支完全相同的蜡烛,点燃一支竖立固定在“平面镜”的前面,移动后面未点燃的蜡烛,直到看上去它跟前面蜡烛的像 ,记录它们的位置及像的虚实。移动点燃的蜡烛,再做几次实验,收集实验数据如表所示。
次数
蜡烛到平面镜的距离/cm
蜡烛的像到平面镜的距离/cm
蜡烛的像与蜡烛的大小关系
像的虚实
1
5.0
5.0
相等
虚像
2
8.0
8.0
相等
虚像
3
10.0
10.0
相等
虚像
(3)他分析成像的特点,利用数学知识总结出:平面镜所成的像与物体关于镜面 。
(4)利用平面镜成像特点还能解决什么问题?请你举出一个实例: 。
8.(2025·江苏淮安卷)“探究平面镜成像特点”的实验装置如图甲所示。
(1)图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的 形成的。
(2)探究像与物的大小关系时,将点燃的蜡烛A置于玻璃板前,如图乙所示,应该在 (选填“a”“b”或“c”)位置进行观察,然后将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,由此初步得出:平面镜所成的像与物 相等。
(3)完成实验探究后,小明模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,如图丙所示,他应该将点燃的蜡烛放在 (选填“玻璃板”或“平面镜”)前,将装满水的烧杯放在该光学元件后,图丁为装置的俯视图,调节时仅向 (选填“①”“②”“③”或“④”)方向移动图丁中的光学元件,可以观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
9.(2025·江苏宿迁卷)某同学发现当玻璃门旋转时,自己的像有了一定变化,他猜想平面镜所成的像可能与物体的大小、位置有关。于是,他设计实验进行探究。
(1)实验中,他采用薄的茶色玻璃板做实验,一是为了防止蜡烛通过玻璃板的 反射成像,影响实验结果;二是为了方便确定 的位置。
(2)如图甲所示,玻璃板与桌面垂直放置,将蜡烛A点燃后放在玻璃板前a处,再将蜡烛 (选填“B”或“C”)放置于玻璃板后 (选填“b”“c”或“d”)处,使人在玻璃板前不同角度处观察,都能看到后面的蜡烛与A的像重合,改变A的位置,多次实验。
(3)接着,他旋转玻璃板到新的位置重新实验,实验装置俯视图如图乙所示,保持蜡烛A仍在a处,则蜡烛A的像在 (选填“b”“e”或“f”)点。实验表明:平面镜所成的像与物体关于镜面 。物体所成的像的大小与其到平面镜的距离 (选填“有关”或“无关”)。
10.(2025·甘肃兰州卷)如图所示,在做“探究平面镜成像的特点”的实验时:
(1)要在透明薄玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,对这两支蜡烛的要求是 。
(2)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在玻璃板放有 (选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛的一侧观察。
(3)如何判断蜡烛A的像是虚像还是实像,你采用的办法是 。
11.(2025·四川广安卷)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他走近平面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
12.(2025·福建卷)探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲。
(1)实验前,将白纸平铺在水平桌面上,玻璃板 架在纸上。
(2)在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动完全相同但未点燃的蜡烛B,直到B与A的像A′完全重合,说明像与物的 相等。在纸上描出蜡烛、玻璃板和像的位置,处理数据如图乙。
(3)得出结论:像与物关于平面镜对称。为使该结论具有普遍性,提出一条改进建议: 。
(4)利用茶色薄玻璃板制作如图丙的“临摹神器”,可在白纸上临摹手机画面。如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为 °,临摹时要在 (填“①”或“②”)位置观察。
13.(2025·江苏苏州卷)小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;
(2)在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,下列测量方法中,正确的是 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则纸盒中玻璃板可沿 方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 处。(注意两空对应关系,同时答对得分,写出一种做法即可)
14.(2025·云南卷)小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
(1)实验中,点燃蜡烛,调整光屏、凸透镜和烛焰的高度,使三者的中心大致在 ,目的是使烛焰的像呈现在 ;
(2)移动蜡烛、凸透镜和光屏至图中位置,此时光屏上呈现了烛焰清晰的像(像未画出),这个像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。将蜡烛向左移至某一位置,发现光屏上的像变模糊了,要使像变清晰,光屏应向 (选填“左”或“右”)移动。
15.(2025·四川成都卷)在复习“用刻度尺测量长度,用表测量时间”的必做实验中,同学们进行了实验操作与分析判断。请完成以下相关问题。
(1)用刻度尺测量铅笔长度,读数时视线应正对刻度线,原因是 。(写出一条即可)
(2)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,如图所示。此时光屏上成清晰的像,读出物距为 mm。
(3)裁判员用秒表测出三组运动员百米赛跑所用的时间,小刚根据测量结果判断出,所有选手中小丽跑得最快,小刚的依据是 。
(4)心率是指1分钟内心跳的次数,是身体健康状况的一项重要指标。小明用秒表测量自己的心率时,秒表启动滞后,导致测量的结果偏 。
16.(2025·四川凉山卷)物理兴趣小组的同学们用一个焦距未知的凸透镜来完成“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示。
(1)同学们用平行光作为光源,移动光屏直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则凸透镜焦距为 cm(要求估读);
(2)实验前,应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在 ;
(3)在图乙所示的位置,光屏上可以呈现清晰的像,该像是倒立 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(4)凸透镜位置不变,将蜡烛从图乙所示位置向右移到30cm刻度线处,把光屏向 移动,才可在光屏上再次呈现清晰的像;
(5)在图乙所示情景下,在凸透镜左边适当位置放置一个透镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次出现倒立清晰的实像,则该镜片可用来矫正 (选填“近”或“远”)视眼。
17.(2025·安徽卷)小亮同学利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像的规律,实验记录见下表。
物距
像的性质
像距
大小
正倒
虚实
16.0
放大
倒立
实像
26.6
18.0
放大
倒立
实像
22.3
20.0
等大
倒立
实像
20.0
22.0
缩小
倒立
实像
18.4
24.0
缩小
倒立
实像
17.2
(1)实验过程中,若保持凸透镜的位置不变,移动蜡烛使物距,然后调节光屏的位置,可以在光屏上得到一个 (选填“放大”“缩小”或“等大”)、倒立的实像;
(2)该实验装置可以用来研究视力的矫正,凸透镜相当于眼睛的晶状体,光屏相当于视网膜。保持凸透镜的位置不变,先移动光屏至其与凸透镜相距,然后移动蜡烛使物距,此时不能在光屏上观察到清晰的像。若要在光屏上观察到清晰的像,可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距合适的 (选填“凹”或“凸”)透镜。
18.(2025·四川自贡卷)小华利用实验室的器材探究凸透镜成像的规律。
(1)实验时,调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度;
(2)调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲,光屏上恰好得到清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm;
(3)把蜡烛移至30cm刻度线处,向远离凸透镜的方向移动光屏,可以得到清晰的倒立的 (选填“缩小”“放大”或“不变”)的实像;
(4)图乙为某次实验时火焰上的A点发出的一束光,请通过作图标出A点的像;
(5)实验中,小华将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小华佩戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
19.(2025.山东滨州卷)小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜____________(选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了___________。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,这是____________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向____________。(选填“左”或“右”)移动光屏。
(3)根据凸透镜对光线的作用,补充图丁光路。
(4)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的___________透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(5)为了防止患上近视眼,你的建议是__________(写出一条即可)。
20.(2025·北京卷)某同学进行了如下实验:
(1)将两个凸透镜分别固定在光具座上,并用一束平行主光轴的光分别射向两个凸透镜,调节光屏的位置,直至在各自光屏上形成了一个最小的亮斑,如图所示。由此可知凸透镜_______(选填“M”或“N”)对光的会聚作用更强。
(2)该同学继续利用上述器材及一个发光体、刻度尺探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关。实验中需要选用凸透镜_______(选填“M和N”或“M或N”),将发光体放在距凸透镜_______(选填“相同”或“不同”)距离处,用光屏接收像,若_______,则说明像的高度与焦距有关。
21.(2025·吉林长春)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为10cm。
(1)如图甲所示,将光屏向 适当调节,直到烛焰清晰的像呈现在光屏的中央,该像是倒立、缩小的 像,生活中的 就是利用此成像规律制成的。
(2)在(1)的基础上,保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,在光屏上能否呈现烛焰清晰的像? 。
(3)请在图乙中画出平行于主光轴的光线经凸透镜折射后的光线。
22.(2025·湖北武汉)某小组利用焦距不同的凸透镜,模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,这个像是 、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体,同学们保持凸透镜和光屏的位置不变,选用焦距为 (填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到:通过远眺可以让睫状体放松,晶状体厚度 (填“变薄”“不变”或“变厚”),对光的偏折能力 ,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
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