内容正文:
实验专题04 探究光的反射定律
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究光的反射定律 2
教材·知识夯基
1.探究光的反射定律
中考·考法聚焦
考法1 考查探究光的反射定律
04·优题精选·练能提分 5
命题新趋势
· 1、考情定位明确化:考查已从单纯的记忆性知识转向对学生物理观念、科学思维、实验探究能力等核心素养的综合评价。
· 2、 器材与操作规范化:实验装置组装要求(纸板竖直立在平面镜上)、纸板折转操作的目的、光线紧贴纸板入射的要求等操作细节,已成为必考考点。
· 3、实验细节精细化:对纸板作用(显示光路、探究共面)、漫反射原理(从不同方向看到光路)、多次实验目的(寻找普遍规律)的考查日益精细。
· 4、创新情境应用化:近年出现光热电站追日镜、自行车尾灯角反射器、液面微变监视器等创新情境,考查知识迁移能力。
命题预测
· 【模型一】实验原理与器材操作规范:模型本质:考查实验原理、器材选择、装置组装规范、操作要点。
· 【模型二】“三线共面”的探究:模型本质:通过折转纸板F,探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
· 【模型三】反射角与入射角的关系:模型本质:通过改变入射角多次测量,得出反射角等于入射角的结论。
· 【模型四】光路可逆性的验证:模型本质:让光逆着反射光的方向射入,观察反射光是否逆着原入射光方向射出。
· 【模型五】创新拓展与应用——新情境题:模型本质:将反射定律迁移到新情境中,考查知识迁移能力。
考点1 探究光的反射定律
【课标要求】探究光的反射定律。
1.探究光的反射定律
【实验思路】
当光发生反射现象时,每一束反射光对应着一束入射光。因此,要探究光反射时的规律,就要找到反射光与入射光的位置关系。要找到这个关系应该测量哪些角度?选用什么样的器材?如何测量呢?说说你的想法。
我们可以把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张用来显示光的传播路径的纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,如图所示。
实验中应注意使光沿不同角度入射,经过多次测量,分析实验数据,找出反射光与入射光之间的位置关系。
【重点实验器材及作用】
①量角器:测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,光在纸板上发生漫反射;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
【实验过程】
1.使一束光贴着纸板沿某一个角度射到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。改变光束入射的角度,观察反射光的方向是否改变。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ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在下表中。
2.纸板ENF 是用两块纸板连接起来的。把纸板NOF 向前折或向后折,如下图所示,在纸板上还能看到反射光吗?
【分析论证】
(1)分析反射角和入射角的大小可得出:反射角等于入射角。
(2)多次改变入射光线的路径,记录对应反射光线的路径。会发现:反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
(3)分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
【实验结论】
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角
【交流与反思】
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象;
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,若不垂直放置,反射光线仍然存在但是在纸板上看不到反射光;
(3)实验描绘光的传播路径的方法:在入射光线和反射光线上取一个点,将该点与入射点连接;
(4)进行多次实验的目的:避免偶然性,寻找普遍规律;
(5)验证光路可逆性的方法:将光线沿着反射光线射入,观察光的传播路径是否重合;
(6)若发现每次实验反射角与入射角的和为90°,原因是:错把入射角看成入射光线与反射面的夹角,或错把反射角看成反射光线与反射面的夹角。
1.【考查探究光的反射定律】(2025·辽宁·中考真题)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和________的径迹,并标出入射角i和反射角r,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∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
5
…
∠i
30°
40°
50°
60°
70°
…
∠r
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)直射眼睛
(2) 竖直 反射光
(3) 量角器 等于
【详解】(1)在使用激光笔做光学实验时,为了避免伤害眼睛,禁止用激光笔直射眼睛。
(2)[1]在探究光的反射实验中,把平面镜放在水平桌面上,把纸板竖直立在平面镜上,只有这样才能在纸板上显示出入射光线和反射光线的径迹。
[2] 实验过程中,当用激光笔向平面镜照射时,在纸板上能同时看到入射光线和反射光线,用笔描出入射光和反射光的径迹,标出入射角和反射角。
(3)[1]多次实验,用不同颜色的笔标记入射光线和反射光线的径迹,并用量角器测量入射角和反射角的度数。
[2] 观察表格中的数据,无论入射角是多少度,反射角总是和入射角度数相等,所以能够得出结论,在反射现象中,反射角等于入射角。
1.(2025·贵州贵阳·三模)在“探究光反射时反射角与入射角大小关系”的实验中,器材有:红色激光笔、绿色激光笔、平面镜、不可折转光屏、量角器。
(1)如图甲所示,将光屏置于平面镜上,红色激光笔沿光屏左侧发出的光束AO射向平面镜上O点,经反射,在光屏右侧未出现反射光束,你认为出现此种情况原因是:______________ 。
(2)在(1)正确操作后,当入射光线AO向法线靠近时,看到反射光线 _______ (选填“靠近”或“远离”)法线。
(3)如图乙保持入射点不变,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',如图乙所示。根据光屏上的信息可得结论,反射角与入射角的大小 _______ 。
(4)如图丙所示,当绿色激光束沿光屏右侧反射光BO射入时,可以观察到光屏左侧的红色与绿色光束混合后变成浅黄色,此现象说明光路是 ________ 。
【答案】(1)纸板与平面镜不垂直
(2)靠近
(3)相等
(4)可逆的
【详解】(1)某同学用激光笔沿着纸板由A点射向O点,无论怎样改变入射方向,始终在纸板上观察不到反射光线,其原因是纸板与平面镜不垂直,反射光线没有呈现在纸板上,而是在纸板前方的平面上。
(2)将入射光线AO向法线靠近时,入射角减小,则反射角也随之减小,因此看到反射光线OB靠近法线。
(3)由光的反射规律可知,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角,即反射光线与入射光线关于法线对称,如图丙所示,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为法线所在位置,同时根据光屏上的信息可得结论,反射角与入射角的大小相等。
(4)将一束光贴着半圆形光屏沿BO方向射到O点,可以观察到光屏左侧的红色与绿色光束混合后变成浅黄色,其反射光线沿OA方向射出,该现象说明在反射时,光路是可逆的。
2.(2025·广东·三模)如图所示,探究“光的反射定律”实验中,平面镜M水平放置,白纸板由E、F两部分构成,始终竖直立在M上,可以绕ON翻折。
(1)白纸板的作用是显示______。
(2)如图甲,E、F在同一平面上,让入射光AO射向镜面,反射光沿OB射出,ON相当于______线,用量角器测量入射角和反射角的大小,可得出______(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,接下来的操作是______。
(4)若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出。说明在光的反射现象中,光路是______的。
(5)如图乙,把F向前或向后翻折,则在F上______(选填“能”或“不能”)看到反射光。
【答案】(1)光路
(2) 法 等于
(3)改变入射角的大小,进行多次实验
(4)可逆
(5)不能
【详解】(1)光在空气中难以观察,白纸板的作用是显示光路。
(2)[1]由图可知ON过入射点与入射面垂直,相当于法线。
[2]根据光的反射定律,反射角等于入射角,即∠r等于∠i。
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,应 改变入射角的大小(或改变入射光的方向),多次测量反射角和入射角 ,从而寻找普遍规律 。
(4)光沿AO入射时,光从OB射出,若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出,说明在光的反射现象中,光路是可逆的。
(5)把F向前或向后翻折,此时E、F不在同一平面上,根据光的反射定律中“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”,则在F上不能看到反射光 。
3.(2025·吉林长春·二模)如图所示,探究“光的反射定律”实验中,平面镜M水平放置,白纸板由E、F两部分构成,始终竖直立在M上,可以绕ON翻折。
(1)白纸板的作用是显示___________。
(2)如图甲,E、F在同一平面上,让入射光AO射向镜面,反射光沿OB射出,ON相当于___________线,用量角器测量入射角和反射角的大小,可得出∠r___________∠i。
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,接下来的操作是___________
(4)若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出。说明在光的反射现象中,光路是___________的。
(5)如图乙,把F向前或向后翻折,则在F上___________看到反射光,这说明___________。
【答案】(1)光路
(2) 法 =
(3)改变入射角的大小,进行多次实验
(4)可逆
(5) 没有 入射光线、反射光线、法线在同一平面上
【详解】(1)光在空气中难以观察,白纸板的作用是显示光路。
(2)[1]法线过入射点与入射面垂直,由图得,ON相当于法线。
[2]∠r为反射角,∠i 为入射角,由实验可得
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,接下来的操作是改变入射角的大小,进行多次实验,得出普遍规律。
(4)光沿AO入射时,光从OB射出,若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出,说明在光的反射现象中,光路是可逆的。
(5)[1][2]如图乙,把F向前或向后翻折,F与显示入射光线的E不在同一平面上,在F上没有看到反射光,这说明入射光线、反射光线、法线在同一平面上。
4.(2025·甘肃天水·三模)在“探究光的反射规律”时,小宇进行了如图甲所示的实验。
入射角/度
20
30
50
60
70
80
反射角/度
70
60
40
30
20
10
(1)首先将一平面镜平放在水平桌面上,一块标有刻度的白色硬纸板与平面镜保持_________,如图甲所示,此时白色硬纸板起到_________的作用;
(2)实验时,将一束光贴着纸板P沿EO射到镜面上O点,纸板Q上出现反射光束OF。接着将纸板Q绕ON向前或向后翻折,则纸板Q上_________(选填“能”或“不能”)出现反射光束,由此说明_________;
(3)若一束光线从FO方向射入,则反射光线从_________方向射出,这个现象说明_________;
(4)实验中多次改变入射光线与法线的夹角,观察反射光线并测量入射角和反射角。实验数据如下表,小宇根据表中数据得出的结论和书上的结论并不一致。你分析出现这种情况的原因可能是_________;
(5)若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度(如图乙),入射光线仍能呈现在纸板上,且沿EO方向入射到平面镜的O点,此时_________(选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光线;
【答案】(1) 垂直 显示光路
(2) 不能 反射光线、入射光线与法线在同一平面内
(3) OE 光路是可逆的
(4)将反射光线与镜面的夹角当成了反射角。
(5)不能
【详解】(1)[1]实验要求硬纸板与平面镜垂直放置,才能保证法线落在硬纸板平面内。
[2]白色硬纸板通过漫反射可以让我们清晰观察到光的传播路径,作用是显示光路。
(2)[1][2]将纸板Q翻折后,Q与入射纸板P不在同一平面,根据光的反射规律,反射光线、入射光线和法线必须共面,因此纸板Q上不能出现反射光束,说明了反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
(3)[1][2]光线沿原反射光路径反向入射时,反射光沿原入射光路径射出,说明在光的反射现象中光路是可逆的。
(4)观察表格可知,记录的反射角和入射角之和恒为90°,说明小宇错误地把反射光线与平面镜的夹角当成了反射角,反射角的定义是反射光线与法线的夹角,正确反射角应当等于入射角。
(5)平面镜位置不变,法线始终垂直平面镜,反射光线仍然在原来和入射光线共面的平面内,倾斜后的纸板不在这个平面,因此不能在纸板上看到反射光线。
5.(2025·贵州黔东南·一模)在探究“光的反射定律”的实验时,小强利用平面镜、可绕ON折转的纸板(如图甲所示,纸板E、F可绕ON旋转)、量角器和激光笔等器材组装实验装置。
实验次数
入射角
反射角
1
20°
70°
2
30°
60°
3
45°
45°
(1)实验要求应使纸板与平面镜保持垂直,小强将纸板与平面镜安装完毕后,应怎样检测它们是垂直的。请你写出一种检验方法______(答案合理即可)。
(2)检验完毕后,硬纸板F需旋转到图乙中的位置______(选填“a”“b”或“c”),才能在光屏上观察到反射光线。
(3)改变入射光的入射角度,记录多次实验数据如上表,进一步观察反射光线和入射光线关于ON对称,这条过入射点并垂直于镜面的直线叫做______,根据这条线可以确定反射光线和入射光线的位置关系是______。
(4)通过分析表格中的实验数据得到:“反射角和入射角互余”的结论,根据这一实验过程得出的结论是否可信?______(选填“可信”或“不可信”),你的理由是______。
【答案】(1)将直角三角尺的直角边靠在平面镜上,观察另一边是否紧贴纸板
(2)b
(3) 法线 反射光线和入射光线分居法线两侧
(4) 不可信 光的反射现象,反射角等于入射角,可能把反射光线与平面镜的夹角当成了反射角
【详解】(1)将纸板竖直放在平面镜上,用直角尺的直角边一边贴紧平面镜,另一边贴紧纸板,看是否贴合;或者用重垂线检查纸板是否竖直。
(2)图乙中,ON是法线,入射光线在E板上,反射光线应当在F板上,且E、F在同一平面时才能同时看到入射光线和反射光线。若E、F不在同一平面(比如F板转到a或 c位置),则反射光线可能不在F板上。要观察到反射光线,F板必须与E板在同一平面内,即图中b位置。
(3)[1][2]过入射点垂直于镜面的直线叫法线。根据法线可以确定反射光线和入射光线分居法线两侧,且与法线在同一平面内。
(4)[1][2]可见前两次数据明显错误,甚至第三次同样错误,都可能是把入射角与反射角的概念弄反了(比如把入射光线与镜面的夹角当成入射角)。“反射角和入射角互余”这个结论是错误数据导致的,所以不可信。
6.(2025·山西朔州·三模)当太阳位置发生变化时,光热电站需调整定日镜(平面镜)的角度将太阳光反射到吸热塔顶端进行发电,图甲中的定日镜应如何旋转呢?小明用图乙装置进行了“探究光的反射定律”实验。
(1)实验前,将平面镜放在水平桌面上,将纸板_________放置在平面镜上。实验中使光沿不同角度入射,经过多次测量,找出反射光与入射光之间的位置关系;
(2)让一束光贴着纸板ENF沿EO方向射向镜面,看到反射光沿OF方向射出,多次改变入射光的方向,测出入射角和反射角,记录的数据如表所示,根据表中数据可得出结论:_________;
次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
40°
40°
3
50°
50°
(3)如图丙所示,将纸板NOF向后折,让光仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,发现纸板NOF上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线_________;
(4)由实验可知,若想让图甲中的太阳光反射到吸热塔顶端,应将定日镜绕M点_________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋转一定角度。
【答案】(1)垂直
(2)在光的反射中,反射角等于入射角
(3)在同一平面内
(4)顺时针
【详解】(1)由于法线与镜面是垂直的,而法线、入射光线、反射光线在同一平面内,因此纸板要和镜面垂直,否则找不到反射光线。
(2)从表格看出,多次改变入射角度大小,反射角和入射角始终都相等,因此在光的反射中,反射角等于入射角。
(3)将NOF面向后折,两块纸板不在同一平面,在纸板NOF上看不到反射光线,但反射光线仍然存在,这个现象说明了反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(4)观察图甲,想让太阳光反射到吸热塔顶端,则应减小入射光线与反射光线之间的夹角,入射光线不变,而反射角始终等于入射角,而法线在入射光线与反射光线之间的夹角的角平分线上,且法线与镜面垂直,因此应将定日镜绕M点顺时针旋转一定角度。
7.(2025·陕西咸阳·二模)如图1所示,小明探究光的反射规律时,在水平放置的平面镜上垂直放一块纸板,纸板由可以绕ON折转的A、B两个面组成。
(1)为了更加清晰地显示光路,应该选择较______(选填“粗糙”或“光滑”)的硬纸板。
(2)如果将纸板B向后折,纸板B上将______(选填“仍会”或“不会”)出现反射光线,说明反射光线、入射光线和法线______。
(3)在实验过程中,如图2所示,让光线贴着纸板沿EO方向射向镜面,纸板B上不能看到反射光线,此时纸板与平面镜______(选填“垂直”或“不垂直”)。
(4)实验中小明多次改变入射角的大小进行实验,测量出每次的反射角和入射角的大小并进行比较。他多次改变入射角大小进行实验的目的是______。
(5)如图3所示,小车的前挡风玻璃是倾斜的,不仅可以有效减小阻力,而且晚上开车时,可以使挡风玻璃后方的物体通过挡风玻璃所成像转移至水平视线______(选填“上方”或“下方”),从而减少对司机视线的干扰。
(6)如图4所示的是自行车的尾灯(尾灯内其实是一个反射镜)。夜晚,当后方汽车的车灯照射在自行车尾灯上时,它就会发出特别亮的红光,给后车司机起警示作用。图5中的______(选填“A”“B”“C”或“D”)是自行车尾灯的原理图。
【答案】(1)粗糙
(2) 不会 在同一平面上
(3)不垂直
(4)避免偶然性,得到普遍规律
(5)上方
(6)A
【详解】(1)为了更加清晰地显示光路,应该选择较粗糙的硬纸板,使光发生漫反射,在各个方向都可以看到光路。
(2)[1][2]反射光线、入射光线和法线在同一平面上,如果将纸板B向后折,反射光线不在纸板B上,纸板B上将不会出现反射光线。
(3)图2所示,此时纸板与平面镜不垂直,让光线贴着纸板沿EO方向射向镜面,反射光线不在纸板B上,纸板B上不能看到反射光线。
(4)实验中多次实验的目的有求平均值,减小误差或者避免偶然性,得到普遍规律。实验中小明多次改变入射角大小进行实验的目的是避免偶然性,得到光反射的普遍规律。
(5)如图3所示,小车的前挡风玻璃是倾斜的,不仅可以有效减小阻力,而且晚上开车时,由像与物体关于平面镜对称得,可以使挡风玻璃后方的物体通过挡风玻璃所成像转移至水平视线上方。
(6)自行车尾灯是利用光的镜面反射工作的,其反射光线与入射光线的方向相反,A为其原理图。
8.(2025·辽宁铁岭·模拟预测)在“探究光反射的规律”时,小林进行了如图所示的实验。
(1)先将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板_____放在平面镜上。
(2)小林让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示。在NOF面上看不到反射光线,此时反射光_____(选填“存在”或“不存在”)。
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小林将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示。发现在纸板右侧的_____(选填“上部”或“下部”)会看到反射光线。
(4)若将纸板整体向后倾斜,如图丁所示。此时反射光线_____(选填字母序号)。
A.仍在纸板整体呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
(5)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,出现了如图戊所示的情景。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,当我们观察到入射绿光、红光和反射绿光看起来能_____时,便会得出结论。
【答案】(1)垂直/竖直
(2)存在
(3)下部
(4)C
(5) 法线 重合
【详解】(1)将平面镜平放在水平桌面上,白色硬纸板应垂直(或竖直)放在平面镜上,这样才能保证法线在硬纸板平面内,从而在硬纸板上显示出反射光线和入射光线。
(2)将纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,这是因为反射光线、入射光线和法线在同一平面内,此时反射光存在,只是不在NOF这个折后的平面上了。
(3)将纸板的上半部分向后折,由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内,下半部分仍在原来的平面,所以发现在纸板右侧的下部会看到反射光线。
(4)若将纸板整体向后倾斜,此时法线会在纸板前方,根据反射光线、入射光线和法线在同一平面内,此时反射光线在纸板前方,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)[1]光垂直入射时,反射光线沿原路返回,这条线就是法线,红色激光笔发出的光垂直射向平面镜上的O点,其作用是显示法线的位置。
[2]缓慢转动圆台,当观察到入射绿光、红光和反射绿光看起来能重合时,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
9.(2025·广东佛山·一模)在“探究光反射的定律”时,小华进行了如图所示的实验;
(1)如图甲,将一束光斜射到水平放置的平面镜上,尝试用一块白纸板去寻找入射光和反射光;实验中白纸板的作用是_______;固定入射光方向和入射点不变,多次调整白纸板位置,发现_______,白纸板上同时呈现入射光和反射光;
(2)如图乙,当白纸板上能同时看到入射光和反射光后,分别进行如下三次操作(入射光始终紧贴白纸板,从白纸板上的E点射向O点):
①将白纸板的右半边绕ON向后折(如图丙);
②白纸板整体以ON为轴旋转(如图丁);
③将白纸板整体绕底边CD向后倾斜(如图戊);
则反射光能在白纸板上呈现的是_______(选填“丙”、“丁”或“戊”);以上探究在引入“法线”模型后可以简洁表述为:反射光线、入射光线和法线在_______;
(3)为进一步探究光反射的规律,接下来应该探究_______的关系;
(4)实验发现:法线在探究过程中有重要的作用,下列说法正确的有( )
A.法线并不真实存在
B.法线便于我们判断并测出入射角和反射角
C.如果没有法线,则光在反射时就没有规律可言
【答案】(1) 显示光路 纸板垂直镜面时
(2) 丁 同一平面上
(3)反射角和入射角
(4)AB
【详解】(1)[1] 在“探究光反射的规律”时,实验中用到了白纸板,由于不能直接在空气中观察到光路,所以白纸板的作用是显示光路。
[2]当白纸板上同时观察到反射光和入射光时,还观察到当白纸板与平面镜垂直时,所以当白纸板垂直镜面时,白纸板上能同时呈现入射光和反射光。
(2)[1]①将白纸板的右半边绕ON向后折,此时反射光线位置不变,故丙图中白纸板上没有反射光线;
②白纸板整体以ON为轴旋转,法线位置不变,入射光线与反射光线及法线仍在同一平面内,故图丁中反射光线能呈现在白纸板上;
③将白纸板整体绕底边CD向后倾斜,法线仍与反射面垂直位置不变,而白纸不在法线与入射光线确定的平面内,故图丁中白纸上看不到反射光线;
综上所述,反射光能在白纸板上呈现的是丁。
[2]多次调整白纸板位置,当白纸板上同时呈现入射光和反射光时,发现白纸板与镜面垂直时显示了反射光线,以上发现在引入“法线”模型后可以简洁表述为:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)由于探究了反射光线、入射光线和法线的位置关系后,还应探究反射角和入射角的大小关系,所以为进一步探究光反射的规律,接下来应该探究反射角和入射角的关系。
(4)法线是经过入射点垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,不是真实存在的,法线始终垂直于镜面,有助于帮助我们判断并测出入射角和反射角,但法线并不能影响光的反射规律,故AB正确,C错误。
故选AB。
10.(2025·福建漳州·一模)在“探究光的反射定律”实验中:
(1)如图甲将纸板垂直放置在平面镜上,多次改变入射角i得到数据如表所示,可得结论:光反射时,______;
实验次数
1
2
3
(2)当激光垂直平面镜入射时,反射角为______度,光的传播方向改变了______度;
(3)如图乙将纸板向后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,在纸板上______(填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)如图丙,用激光照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点S,轻压平面镜左侧的鼓面,则光点可能是墙上的______点。
【答案】(1)反射角等于入射角
(2) 0 180
(3)不能
(4)S1
【详解】(1)多次改变入射角,测出对应的反射角,可得结论在光的反射现象中,反射角等于入射角。
(2)[1]因为入射光线垂直射到平面镜上,反射光线、入射光线和法线重合,所以入射角等于,而反射角等于入射角,即反射角为。
[2]由于反射光线沿原路径返回,所以光的传播方向改变了。
(3)若将纸板倾斜,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时三条光线仍然在同一平面,只不过不在纸板所在平面,故右侧纸板上不能看到反射光线。
(4)根据光的反射定律,首先通过入射点作垂直于镜面的法线,作反射光线使反射角等于入射角,由图可知,轻压图中平面镜左侧的鼓面,平面镜逆时针转动,入射光线不动,此时的入射角会变小,反射角也变小,则反射光线会逆时针转动,则墙壁上光点位置上移,故光点可能是墙上的点。
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实验专题04 探究光的反射定律
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究光的反射定律 2
教材·知识夯基
1.探究光的反射定律
中考·考法聚焦
考法1 考查探究光的反射定律
04·优题精选·练能提分 4
命题新趋势
· 1、考情定位明确化:考查已从单纯的记忆性知识转向对学生物理观念、科学思维、实验探究能力等核心素养的综合评价。
· 2、 器材与操作规范化:实验装置组装要求(纸板竖直立在平面镜上)、纸板折转操作的目的、光线紧贴纸板入射的要求等操作细节,已成为必考考点。
· 3、实验细节精细化:对纸板作用(显示光路、探究共面)、漫反射原理(从不同方向看到光路)、多次实验目的(寻找普遍规律)的考查日益精细。
· 4、创新情境应用化:近年出现光热电站追日镜、自行车尾灯角反射器、液面微变监视器等创新情境,考查知识迁移能力。
命题预测
· 【模型一】实验原理与器材操作规范:模型本质:考查实验原理、器材选择、装置组装规范、操作要点。
· 【模型二】“三线共面”的探究:模型本质:通过折转纸板F,探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
· 【模型三】反射角与入射角的关系:模型本质:通过改变入射角多次测量,得出反射角等于入射角的结论。
· 【模型四】光路可逆性的验证:模型本质:让光逆着反射光的方向射入,观察反射光是否逆着原入射光方向射出。
· 【模型五】创新拓展与应用——新情境题:模型本质:将反射定律迁移到新情境中,考查知识迁移能力。
考点1 探究光的反射定律
【课标要求】探究光的反射定律。
1.探究光的反射定律
【实验思路】
当光发生反射现象时,每一束反射光对应着一束入射光。因此,要探究光反射时的规律,就要找到反射光与入射光的位置关系。要找到这个关系应该测量哪些角度?选用什么样的器材?如何测量呢?说说你的想法。
我们可以把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张用来显示光的传播路径的纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,如图所示。
实验中应注意使光沿不同角度入射,经过多次测量,分析实验数据,找出反射光与入射光之间的位置关系。
【重点实验器材及作用】
①量角器:测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,光在纸板上发生漫反射;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
【实验过程】
1.使一束光贴着纸板沿某一个角度射到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。改变光束入射的角度,观察反射光的方向是否改变。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ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在下表中。
2.纸板ENF 是用两块纸板连接起来的。把纸板NOF 向前折或向后折,如下图所示,在纸板上还能看到反射光吗?
【分析论证】
(1)分析反射角和入射角的大小可得出:反射角等于入射角。
(2)多次改变入射光线的路径,记录对应反射光线的路径。会发现:反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
(3)分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
【实验结论】
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角
【交流与反思】
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象;
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,若不垂直放置,反射光线仍然存在但是在纸板上看不到反射光;
(3)实验描绘光的传播路径的方法:在入射光线和反射光线上取一个点,将该点与入射点连接;
(4)进行多次实验的目的:避免偶然性,寻找普遍规律;
(5)验证光路可逆性的方法:将光线沿着反射光线射入,观察光的传播路径是否重合;
(6)若发现每次实验反射角与入射角的和为90°,原因是:错把入射角看成入射光线与反射面的夹角,或错把反射角看成反射光线与反射面的夹角。
1.【考查探究光的反射定律】(2025·辽宁·中考真题)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和________的径迹,并标出入射角i和反射角r,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∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
5
…
∠i
30°
40°
50°
60°
70°
…
∠r
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。
1.(2025·贵州贵阳·三模)在“探究光反射时反射角与入射角大小关系”的实验中,器材有:红色激光笔、绿色激光笔、平面镜、不可折转光屏、量角器。
(1)如图甲所示,将光屏置于平面镜上,红色激光笔沿光屏左侧发出的光束AO射向平面镜上O点,经反射,在光屏右侧未出现反射光束,你认为出现此种情况原因是:______________ 。
(2)在(1)正确操作后,当入射光线AO向法线靠近时,看到反射光线 _______ (选填“靠近”或“远离”)法线。
(3)如图乙保持入射点不变,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',如图乙所示。根据光屏上的信息可得结论,反射角与入射角的大小 _______ 。
(4)如图丙所示,当绿色激光束沿光屏右侧反射光BO射入时,可以观察到光屏左侧的红色与绿色光束混合后变成浅黄色,此现象说明光路是 ________ 。
2.(2025·广东·三模)如图所示,探究“光的反射定律”实验中,平面镜M水平放置,白纸板由E、F两部分构成,始终竖直立在M上,可以绕ON翻折。
(1)白纸板的作用是显示______。
(2)如图甲,E、F在同一平面上,让入射光AO射向镜面,反射光沿OB射出,ON相当于______线,用量角器测量入射角和反射角的大小,可得出______(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,接下来的操作是______。
(4)若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出。说明在光的反射现象中,光路是______的。
(5)如图乙,把F向前或向后翻折,则在F上______(选填“能”或“不能”)看到反射光。
3.(2025·吉林长春·二模)如图所示,探究“光的反射定律”实验中,平面镜M水平放置,白纸板由E、F两部分构成,始终竖直立在M上,可以绕ON翻折。
(1)白纸板的作用是显示___________。
(2)如图甲,E、F在同一平面上,让入射光AO射向镜面,反射光沿OB射出,ON相当于___________线,用量角器测量入射角和反射角的大小,可得出∠r___________∠i。
(3)为了继续探究反射角与入射角的关系,接下来的操作是___________
(4)若光沿BO入射,经M反射后沿OA射出。说明在光的反射现象中,光路是___________的。
(5)如图乙,把F向前或向后翻折,则在F上___________看到反射光,这说明___________。
4.(2025·甘肃天水·三模)在“探究光的反射规律”时,小宇进行了如图甲所示的实验。
入射角/度
20
30
50
60
70
80
反射角/度
70
60
40
30
20
10
(1)首先将一平面镜平放在水平桌面上,一块标有刻度的白色硬纸板与平面镜保持_________,如图甲所示,此时白色硬纸板起到_________的作用;
(2)实验时,将一束光贴着纸板P沿EO射到镜面上O点,纸板Q上出现反射光束OF。接着将纸板Q绕ON向前或向后翻折,则纸板Q上_________(选填“能”或“不能”)出现反射光束,由此说明_________;
(3)若一束光线从FO方向射入,则反射光线从_________方向射出,这个现象说明_________;
(4)实验中多次改变入射光线与法线的夹角,观察反射光线并测量入射角和反射角。实验数据如下表,小宇根据表中数据得出的结论和书上的结论并不一致。你分析出现这种情况的原因可能是_________;
(5)若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度(如图乙),入射光线仍能呈现在纸板上,且沿EO方向入射到平面镜的O点,此时_________(选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光线;
5.(2025·贵州黔东南·一模)在探究“光的反射定律”的实验时,小强利用平面镜、可绕ON折转的纸板(如图甲所示,纸板E、F可绕ON旋转)、量角器和激光笔等器材组装实验装置。
实验次数
入射角
反射角
1
20°
70°
2
30°
60°
3
45°
45°
(1)实验要求应使纸板与平面镜保持垂直,小强将纸板与平面镜安装完毕后,应怎样检测它们是垂直的。请你写出一种检验方法______(答案合理即可)。
(2)检验完毕后,硬纸板F需旋转到图乙中的位置______(选填“a”“b”或“c”),才能在光屏上观察到反射光线。
(3)改变入射光的入射角度,记录多次实验数据如上表,进一步观察反射光线和入射光线关于ON对称,这条过入射点并垂直于镜面的直线叫做______,根据这条线可以确定反射光线和入射光线的位置关系是______。
(4)通过分析表格中的实验数据得到:“反射角和入射角互余”的结论,根据这一实验过程得出的结论是否可信?______(选填“可信”或“不可信”),你的理由是______。
6.(2025·山西朔州·三模)当太阳位置发生变化时,光热电站需调整定日镜(平面镜)的角度将太阳光反射到吸热塔顶端进行发电,图甲中的定日镜应如何旋转呢?小明用图乙装置进行了“探究光的反射定律”实验。
(1)实验前,将平面镜放在水平桌面上,将纸板_________放置在平面镜上。实验中使光沿不同角度入射,经过多次测量,找出反射光与入射光之间的位置关系;
(2)让一束光贴着纸板ENF沿EO方向射向镜面,看到反射光沿OF方向射出,多次改变入射光的方向,测出入射角和反射角,记录的数据如表所示,根据表中数据可得出结论:_________;
次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
40°
40°
3
50°
50°
(3)如图丙所示,将纸板NOF向后折,让光仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,发现纸板NOF上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线_________;
(4)由实验可知,若想让图甲中的太阳光反射到吸热塔顶端,应将定日镜绕M点_________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋转一定角度。
7.(2025·陕西咸阳·二模)如图1所示,小明探究光的反射规律时,在水平放置的平面镜上垂直放一块纸板,纸板由可以绕ON折转的A、B两个面组成。
(1)为了更加清晰地显示光路,应该选择较______(选填“粗糙”或“光滑”)的硬纸板。
(2)如果将纸板B向后折,纸板B上将______(选填“仍会”或“不会”)出现反射光线,说明反射光线、入射光线和法线______。
(3)在实验过程中,如图2所示,让光线贴着纸板沿EO方向射向镜面,纸板B上不能看到反射光线,此时纸板与平面镜______(选填“垂直”或“不垂直”)。
(4)实验中小明多次改变入射角的大小进行实验,测量出每次的反射角和入射角的大小并进行比较。他多次改变入射角大小进行实验的目的是______。
(5)如图3所示,小车的前挡风玻璃是倾斜的,不仅可以有效减小阻力,而且晚上开车时,可以使挡风玻璃后方的物体通过挡风玻璃所成像转移至水平视线______(选填“上方”或“下方”),从而减少对司机视线的干扰。
(6)如图4所示的是自行车的尾灯(尾灯内其实是一个反射镜)。夜晚,当后方汽车的车灯照射在自行车尾灯上时,它就会发出特别亮的红光,给后车司机起警示作用。图5中的______(选填“A”“B”“C”或“D”)是自行车尾灯的原理图。
8.(2025·辽宁铁岭·模拟预测)在“探究光反射的规律”时,小林进行了如图所示的实验。
(1)先将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板_____放在平面镜上。
(2)小林让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示。在NOF面上看不到反射光线,此时反射光_____(选填“存在”或“不存在”)。
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小林将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示。发现在纸板右侧的_____(选填“上部”或“下部”)会看到反射光线。
(4)若将纸板整体向后倾斜,如图丁所示。此时反射光线_____(选填字母序号)。
A.仍在纸板整体呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
(5)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,出现了如图戊所示的情景。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,当我们观察到入射绿光、红光和反射绿光看起来能_____时,便会得出结论。
9.(2025·广东佛山·一模)在“探究光反射的定律”时,小华进行了如图所示的实验;
(1)如图甲,将一束光斜射到水平放置的平面镜上,尝试用一块白纸板去寻找入射光和反射光;实验中白纸板的作用是_______;固定入射光方向和入射点不变,多次调整白纸板位置,发现_______,白纸板上同时呈现入射光和反射光;
(2)如图乙,当白纸板上能同时看到入射光和反射光后,分别进行如下三次操作(入射光始终紧贴白纸板,从白纸板上的E点射向O点):
①将白纸板的右半边绕ON向后折(如图丙);
②白纸板整体以ON为轴旋转(如图丁);
③将白纸板整体绕底边CD向后倾斜(如图戊);
则反射光能在白纸板上呈现的是_______(选填“丙”、“丁”或“戊”);以上探究在引入“法线”模型后可以简洁表述为:反射光线、入射光线和法线在_______;
(3)为进一步探究光反射的规律,接下来应该探究_______的关系;
(4)实验发现:法线在探究过程中有重要的作用,下列说法正确的有( )
A.法线并不真实存在
B.法线便于我们判断并测出入射角和反射角
C.如果没有法线,则光在反射时就没有规律可言
10.(2025·福建漳州·一模)在“探究光的反射定律”实验中:
(1)如图甲将纸板垂直放置在平面镜上,多次改变入射角i得到数据如表所示,可得结论:光反射时,______;
实验次数
1
2
3
(2)当激光垂直平面镜入射时,反射角为______度,光的传播方向改变了______度;
(3)如图乙将纸板向后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,在纸板上______(填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)如图丙,用激光照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点S,轻压平面镜左侧的鼓面,则光点可能是墙上的______点。
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