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实验三 探究：光的反射[教材第5节]
实验梳理
提出问题：光的反射遵循什么规律
建立假设：
反射光线与入射光线 ▲ ；
2、反射光线、入射光线与法线 ▲ ；
3、反射角 ▲ 入射角。
设计方案：
1、把一面平面镜M放在水平桌面上,再把一块硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板由可以绕ON 折转的E、F两块板组成,纸板上的直线ON垂直于镜面。
2、使E、F两板面处于同一平面内,让一束光贴着纸板沿着某一个角度射到0点,经过平面镜的反射,沿着另一个方向射出,在纸板上用红色笔描出入射光和反射光的径迹。
3、改变光束的入射方向,重做两次。换用其他颜色的笔描出入射光和反射光的径迹。
4、将F板绕ON前后转动,在F板上还能看到反射光吗 这一现象说明了什么
5、取下硬纸板,用量角器量出入射角和反射角,记录在表中。
次数 第1次 第2次 第3次
入射角
反射角
6、用激光笔逆着原反射光线的方向射到平面镜上,观察反射光的光路。
实验结果与结论：
1、观察3次实验记录的反射光与入射光的径迹,发现反射光线与入射光线总在法线ON的两侧,可以得出结论： ▲ 。
2、比较3次实验记录的反射角与入射角的大小关系，发现反射角总是随着入射角的增大而增大,减小而减小,并始终相等,可以得出结论： ▲ 。
3、将F板绕ON前后转动,在F板上就看不到反射光了,可以得出结论： ▲ 。
4、使入射光线逆着原反射光线的方向射到平面镜上,此时的反射光线会沿着原入射光线的方向射出,可以得出结论： ▲ 。
【答案】建立假设：1.分居法线两侧；2.在同一平面内；3.等于；设计方案：5、
次数 第1次 第2次 第3次
入射角a 30° 45° 60°
反射角β 30° 45° 60°
实验结果与结论：1.反射光线和入射光线分居法线的两侧；2.反射角等于入射角；3.反射光线、入射光线、法线在同一平面内；4.光路具有可逆性
【解析】【分析】【详解】建立假设：1、反射光线与入射光线分别位于法线两侧；2、光反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内；3、反射角等于入射角。设计方案：5、
次数 第1次 第2次 第3次
入射角a 30° 45° 60°
反射角β 30° 45° 60°
实验结果与结论：1、观察3次实验记录的反射光与入射光的径迹,发现反射光线与入射光线总在法线ON的两侧,可以得出结论是反射光线和入射光线分居法线的两侧。2、比较3次实验记录的反射角与入射角的大小关系，发现反射角总是随着入射角的增大而增大,减小而减小,并始终相等,可以得出结论是反射角等于入射角。3、将F板绕ON前后转动,在F板上就看不到反射光了,可以得出结论是反射光线、入射光线、法线在同一平面内。4、使入射光线逆着原反射光线的方向射到平面镜上,此时的反射光线会沿着原入射光线的方向射出,可以得出结论是光路具有可逆性。故答案为：建立假设：1.分居法线两侧；2.在同一平面内；3.等于；设计方案：5、
次数 第1次 第2次 第3次
入射角a 30° 45° 60°
反射角β 30° 45° 60°
实验结果与结论：1.反射光线和入射光线分居法线的两侧；2.反射角等于入射角；3.反射光线、入射光线、法线在同一平面内；4.光路具有可逆性
实验小贴士
1、用粗糙的硬纸板显示光路的原理是光在凹凸不平的表面上会发生漫反射,便于实验者在各个方向观察。
2、硬纸板的分界线,也就是法线是本实验的关键。一定要让法线与平面镜垂直放置。这样既可以探究反射光线与入射光线分居法线两侧,也可以探究反射光线、入射光线和法线在同一平面上。如果分界
线与平面镜不垂直,反射光线仍然与入射光线、法线在同一平面,但无法呈现出反射光线的位置。
3、改变光束的入射方向重复实验,得到3组数据比较并得出结论,目的是避免偶然性,得到普遍规律。
实验素养提升
例1 在“探究光的反射规律”的实验中,平面镜M水平放置,白色纸板竖直立在平面镜上,纸板由E、F两部分组成,可绕竖直接缝ON翻折。
(1)如图所示,将一束光贴着纸板E沿AO 射到镜面上0点,纸板E上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON 向后翻折,则纸板F上 ▲ (选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与ON在 ▲ 内。
(2)小杭在测入射角和反射角大小时先只记录了一组数据,如表所示：
实验序号 入射角a 反射角β
① 50° 50°
(3)根据这组数据,他 ▲ (选填“能”或“不能”)得出关于光反射时反射角与入射角关系的结
论,理由： ▲ 。
【答案】（1）不能；同一平面；（3）不能；一次实验得出的结论具有偶然性。
【解析】一次实验具有很大的偶然性，为了得到普遍规律，应进行多次实验。
【分析】本题考查了光的反射定律的应用，为避免实验的偶然性，应当改变入射角进行多次实验。
【详解】（1）根据光的反射定律可知，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，如图所示，若将纸板F绕ON向后翻折，纸板E和纸板F不在同一平面上了，所以在纸板F上就无法呈现出反射光线了，由此说明反射光线、入射光线与ON在同一平面内。（3）只记录了一组数据（如表），一次实验具有很大的偶然性，因此根据这组数据，他不能得出关于光反射时反射角与入射角关系的结论，为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律，应当改变入射角进行多次实验。故答案为：（1）不能；同一平面；（3）不能；一次实验得出的结论具有偶然性。
例2 为了探究光反射时的规律,同学们进行如图所示的实验。
(1)为了完成实验,需要的测量工具是 ▲ 。为了使光路更加明显,实验应该在 ▲ 环境中进行,并且纸板的表面要 ▲ 些。
(2)把一个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 ▲ 于镜面。
(3)如果纸板A、B向后倾斜,如图甲所示,此时的反射光线 ▲ (填字母)。
A、在纸板B上 B、被纸板挡住 C、在纸板前方
(4)当入射角增大时,反射光线 ▲ (选填“靠近”或“远离”)平面镜。
(5)如图乙所示,改变入射角大小,多次实验后得到如表所示数据：
次数 1 2 3 4 5 6
∠t 20° 30° 40° 50° 60° 70°
∠γ 20° 30° 40° 50° 60° 70°
根据表中数据得出结论： ▲ 。实验中多次改变入射角大小去测量反射角大小的目的是 ▲ 。
(6)如图丙所示,把纸板B向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,原因是 ▲ 。如果此时想观察到反射光线,请另外再想出一种办法： ▲ 。
【答案】（1）量角器 ；较暗的； 粗糙；（2）竖直；垂直；（3）C；（4）靠近；（5）反射角等于入射角； 避免偶然性，得到普遍性规律；（6）反射光线、入射光线和法线在同一平面上，而纸板A与折后的纸板B不在同一平面上；在平面镜上方空间喷洒烟雾或灰尘。
【解析】【分析】【详解】略
实验四 探究：平面镜成像规律[教材第5节]
实验梳理
提出问题：平面镜成像的大小、位置与物体有怎样的关系
建立假设：
1、平面镜里所成的像与物体大小相等；
2、平面镜里所成的像与物体到平面镜的距离相等。
设计方案：
1、在桌面上铺一张白纸,将一块玻璃板竖立在纸上、在纸上记下玻璃板的位置。选取两支大小相同的
蜡烛,把一支蜡烛点燃放在玻璃板的前面,看一看玻璃板后面有没有蜡烛的像。
2、再拿另一支没有点燃的蜡烛,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为止。这个位置就是点燃的蜡烛所成像的位置。用笔在纸上记下这两个位置。实验中,你观察到的蜡烛的像与蜡烛的大小是否相同 移动点燃的蜡烛到另一个位置,重做上面的实验。
3、用直线把每次实验中的蜡烛和它的像的位置连起来、用刻度尺测量出它们到玻璃板的距离,并加以比较。将实验数据记录在表中。
次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离
第1次
第2次
4、用量角器量出每次实验中的蜡烛和像的连线与镜面的夹角。
5、将那支不点燃的蜡烛拿开,然后用一张白纸立在此处观察白纸上是否成像。
实验结果与结论：
1、用大小相同的蜡烛放在玻璃板后面,看到它跟前面那支蜡烛的像完全重合,可以得出结论：平面镜所成的像的大小与物体的大小 ▲ ,而且是正立的。
2、比较实验数据发现,每次实验测量的蜡烛到平面镜的距离与蜡烛的像到平面镜的距离总是相等的,可以得出结论：像与物体到平面镜的距离 ▲ 。
3、将每次实验中的蜡烛和它的像的位置连起来,发现它们总是与平面镜所在的直线垂直,可以得出结论：像与物体的连线与平面镜 ▲ 。
4、将一张白纸竖直立在那支不点燃的蜡烛的位置,在白纸上没有蜡烛的像,可以得出结论：物体在平面镜上所成的像是 ▲ 。
【答案】实验结果与结论：1.相等；2.相等；3.垂直；4.虚像
【解析】【分析】【详解】略
实验小贴士
1、平面镜所成像的亮度由反射回来的光的多少决定。一方面与物体本身亮度有关；另一方面与反射面的反射能力有关。因此,需要增加物体的亮度,如点燃蜡烛,或不发光物体用灯照亮；同时,需要增加反射面的反射量,减少透光量,如用有色玻璃等。
2、实像与虚像：实像是由实际光线会聚而成的像,能呈现在光屏上,如小孔成像所成的像,也可以用眼睛直接观察；虚像不是由实际光线会聚成的,而是由反射光线或折射光线反向延长线会聚成的像,不能呈现在光屏上,只能用眼睛直接观察,如平面镜成像。
3、平面镜所成的像与物是关于平面镜轴对称关系,上下正立的同时,左右是相反的。
实验素养提升
例1 在“探究平面镜成像特点”的实验中：
(1)如图所示在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 ▲ 。把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛,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 ▲ 。由此可知,平面镜成像时,像和物体的 ▲ 。这里用不点燃的蜡烛代替蜡烛所成的像的方法是 ▲ 法。
(2)某同学共进行了三次实验,用刻度尺分别测出蜡烛和像到玻璃板的距离,记录如表所示：
次数 蜡烛到玻璃板的距离(cm) 像到玻璃板的距离(cm)
1 10 10
2 15 15
3 20 20
分析表中数据可以得出,平面镜成像时 ▲ 。
(3)用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,发现像和物的连线与玻璃板 ▲ 。
(4)如果实验时将玻璃板竖直向上提起1cm,则蜡烛的像竖直向上移动 ▲ (填字母)。
A、2cm B、1cm C、0.5cm D、Ocm
【答案】（1）平面镜的位置；重合；大小相等；等效替代；（2）像和物体到平面镜的距离相等；（3）垂直；（4）D
【解析】（1）在桌面上铺一张大纸，纸上竖立一块玻璃板作为平面镜；沿玻璃板在纸上画一条直线，代表平面镜的位置；实验时采用两个完全相同的蜡烛，一支蜡烛放在玻璃板的前面并点燃，另一支放在玻璃板的后面，当玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面的蜡烛的像完全重合时，可以确定像的位置，同时也可以比较物像大小关系；（2）由实验中获得的数据进行比较分析，可以得出相应的结论；（3）（4）物体在平面镜里成的像是正立的虚像，与物体大小相同、连线与镜面垂直、到镜面的距离相等、左右相反。
【分析】本题考查学生动手操作实验的能力并能合理解决实验中出现的问题。只要熟练掌握平面镜的成像特点，解答此类题目就很容易。
【详解】（1）在桌面上铺一张大纸，纸上竖立一块玻璃板作为平面镜；沿玻璃板在纸上画一条直线，代表平面镜的位置；玻璃板后面没有点燃的蜡烛和玻璃板前面点燃蜡烛的像完全重合，此时可以确定像的位置，同时也证明了像与物体的大小相等（或相同）,这里用不点燃的蜡烛代替蜡烛所成的像的方法是等效替代法；（2）由表格中的数据可知，蜡烛到玻璃板的距离与相对应的蜡烛的像到玻璃板的距离是相等的；（3）用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来，发现像和物的连线与玻璃板垂直；（4）因为平面镜所成的像与物体的连线与镜面垂直，所以将玻璃板竖直向上提起1cm,则蜡烛的像的位置保持不变，故D正确。故答案为：（1）平面镜的位置；重合；大小相等；等效替代；（2）像和物体到平面镜的距离相等；（3）垂直；（4）D。
例2为了探究平面镜成像特点,将一块厚度为0.5cm的玻璃板(P、Q两个平面都可以作为平面镜使用)竖直架在水平台板上面,再取一根蜡烛竖直置于玻璃板左侧,点燃玻璃板左侧的蜡烛A,如图甲所示进行实验。
(1)在实验中,小柯透过玻璃板看到了蜡烛A的两个清晰的像,分别位于A 和A"处,如图甲所示。其中A 处的像是蜡烛A通过玻璃板的 ▲ (选填“P”或“Q”)平面成像得到的。
(2)小柯按照图甲中的测量方法,改变蜡烛A的位置,认真测量并记录了一组数据：
物距u(cm) 5.0 6.0 7.0 8.0
像距υ(cm) 4.5 5.5 6.5 7.5
然后得出像距小于物距的结论。你认为他的测量方法错误之处在于 ▲ 。
(3)小柯换用薄玻璃板后再进行实验。但是玻璃板没有垂直于白纸放置,如图乙所示。那么实验观察到 ▲ 。
【答案】（1）P；（2）像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度；（3）蜡烛B始终与蜡烛A的像无法重合。
【解析】（1）玻璃板有两个反射面，两个反射面都能成像，根据平面镜成像特点，判断A 点是两个玻璃板面成的像。（2）知道A 是玻璃板的P面成的像，物距应该是蜡烛A到P面的距离，像距应该是像A 到P面的距离。根据物距和像距的定义判断实验中的错误。
【分析】如果实验时，采用厚玻璃板会出现两个像，是因为玻璃板的两个面都起反射作用，都能成像，为了避免两个像带来的麻烦，实验时尽量采用较薄的玻璃板。
【详解】（1）根据物体在平面镜中成像，物像到平面镜的距离相等，通过测量，可以得到A和A 到平面镜P面的距离是相等的，所以A 是蜡烛A通过玻璃板P面的成像得到的。（2）如图，小柯测量时把像A 到玻璃板Q面的距离作为像距，像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度。（3）小柯换用薄玻璃板后再进行实验。但是玻璃板没有垂直于白纸放置,如图乙所示。那么实验观察到蜡烛B始终与蜡烛A的像无法重合。故答案为：（1）P；（2）像距测量错误，忽略了玻璃板的厚度；（3）蜡烛B始终与蜡烛A的像无法重合。
实验五 探究：光的折射[教材第5节]
实验梳理
提出问题：光从空气斜射入水中时,折射光线与入射光线有什么关系
建立假设：
1、折射光线与入射光线分居法线两侧；
2、折射光线、入射光线与法线在同一平面内；
3、折射角小于入射角。
设计方案：
1、如图所示,将可折叠且画有量角器的塑料板下半部分浸入水槽中。用激光笔从左侧由空气斜射到0
点,观察水中折射光线的位置,并重复实验。
2、将右侧塑料板绕法线所在直线前后转动,观察塑料板上是否还有折射光线。
3、将激光笔分别沿30°、40°、50°入射角方向由空气斜射入水中,观察折射光线的变化,测量折射角的大小并记录在表格中。
实验次数 入射角 折射角
1 30°
2 40°
3 50°
4、如图所示,为一组入射光线A0与折射光线OC。用激光笔沿CO方向由水中射入,观察折射光线是否与OA重合。
实验结果与结论：
1、观察多次实验记录的折射光线与入射光线的径迹,发现折射光线与入射光线总在法线的两侧,可以得出结论：折射光线和入射光线 ▲ 。
2、将右侧塑料板绕法线所在直线前后转动,在塑料板上就看不到折射光,可以得出结论： ▲ 。
3、比较多次实验记录的折射角与入射角的大小关系,发现折射角总是随着入射角的增大而增大,减小而减小,且折射角总是小于入射角,可以得出结论：光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线偏折， ▲ ，入射角增大时，折射角也增大。
4、使入射光线逆着原折射光线的方向从水斜射到界面上,此时的折射光线会沿着原入射光线的方向射出,可以得出结论：光的折射中, ▲ 。
【答案】实验结果与结论：1.分居法线的两侧；2.折射光线、入射光线、法线在同一平面内；3.折射角小与入射角；4.光路具有可逆性
【解析】【分析】【详解】略
实验小贴士
1、一束光入射到两种物质的界面时,一部分光被反射回原来的物质,一部分光被吸收,另一部分光进入另一种物质而发生折射现象。因此,折射光比入射光弱。
2、探究光从水或玻璃斜射向空气时,常常用到半圆形的槽或玻璃砖。原因是光沿着半圆形的半径射向圆心(入射点)时,光的传播方向不发生改变,这样可以控制入射光线的位置和入射角的大小。
3、当光从空气垂直射入水中(或玻璃中),光的传播方向不发生改变。
实验素养提升
例1 光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,那射入水和玻璃的折射情况会相同吗 为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验,他在光屏上画出互相垂直的 NN 和MM 两条线段并相交于0点,如图甲所示：
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM 齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点向O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、0C为同一直线),你认为出现光线OC是因为 ▲ ，鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是 ▲ 。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中(使线段MM 水平),并向水槽中慢慢注水至水面与MM 齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证 ▲ ,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 ▲ 相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE 为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 ▲ 。
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则 ▲ 射出的折射光线更远离法线。
【答案】（1）有部分光线并没有通过玻璃砖传播，而仍然在空气中传播；AO和OB；（2）入射光线重合；介质；（3）玻璃；（4）玻璃
【解析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播。探究光的折射规律，一定要记录光的折射光线和入射光线；（2）探究物体问题时一般要控制其他量不变，这是物理上常用的控制变量法；（3）光在同种均匀介质中沿直线传播，当遇到另一种介质时光线发生偏折，光线偏折的角度越大，偏折能力越大；（4）光路可逆的性质进行分析。
【分析】此实验通过光在空气中直线传播，光从空气斜射入水，光从空气斜射入玻璃，这三个实验过程，对比玻璃的偏折能力更强，光路可逆等。
【详解】（1）光线AO到OC,光的传播路线没有改变，说明光在同一种均匀介质中传播，所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。本实验探究光的折射规律，要记录光的折射光线和入射光线，所以要记录的两条光线是AO和OB。（2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，还要控制A点所在的介质相同，观察折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证入射光线重合，并且介质相同。（3）如乙丙图，当光在空气中传播时AO入射，OC传播；当光线从空气斜射入水中，AO入射，OE传播；当光线从空气斜射入玻璃中，AO入射，OB传播，比较两条折射光线OB和OE,OB偏离OC更多，所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。（4）光从空气斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力强，根据光路是可逆的，当光从玻璃斜射入空气中时的偏折能力比光从水中斜射入空气中时的偏折能力强，所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。故答案为：（1）有部分光线并没有通过玻璃砖传播，而仍然在空气中传播；AO和OB；（2）入射光线重合；介质；（3）玻璃；（4）玻璃。
例2 小圆意外发现：当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,如图所示,老师告诉他这是光的全反射现象。小圆查阅资料并在老师的指导下展开探究实验,实验数据记录如表所示：
入射角α 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角β 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)小圆不断增大入射角的目的是 ▲ 。
(2)根据题意和表格数据分析要发生全反射现象需要的条件是 ▲ (至少写出两点)。
(3)根据光的折射规律,请猜想当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是 ▲ 。
【答案】（1）找到发生全反射现象的规律；（2）①光从玻璃斜射入空气；②入射角大于或等于41.8°；（3）当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角，折射角小于90°,因此折射光线不能消失。
【解析】（1）根据题意分析不断增大入射角的目的。（2）根据表格中的数据分析即可；（3）光从空气斜射向玻璃，折射角小于入射角，假设发生全反射，折射角等于90°,那入射角必大于90°,不符合实际。
【分析】本题考查了光的折射规律以及全反射的实验，全反射实验通过实验效果一步步引导学生，由表格中的实验数据得出全反射的条件及结论，是考查学生创新能力的一道好题。
【详解】（1）由题意可知，该同学是要探究光的全反射现象，所以该同学不断增大入射角的目的是找到发生全反射现象的规律。（2）由表格中的数据可知，发生全反射的条件是：①光从玻璃斜射入空气；②入射角大于或等于41 8°；（3）由光的折射规律可知，当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角，折射角小于90°，因此折射光线不能消失，则不能发生全反射现象。故答案为：（1）找到发生全反射现象的规律；（2）①光从玻璃斜射入空气；②入射角大于或等于41.8°；（3）当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角，折射角小于90°,因此折射光线不能消失。
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实验三 探究：光的反射[教材第5节]
实验梳理
提出问题：光的反射遵循什么规律
建立假设：
反射光线与入射光线 ；
2、反射光线、入射光线与法线 ；
3、反射角 入射角。
设计方案：
1、把一面平面镜M放在水平桌面上,再把一块硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板由可以绕ON 折转的E、F两块板组成,纸板上的直线ON垂直于镜面。
2、使E、F两板面处于同一平面内,让一束光贴着纸板沿着某一个角度射到0点,经过平面镜的反射,沿着另一个方向射出,在纸板上用红色笔描出入射光和反射光的径迹。
3、改变光束的入射方向,重做两次。换用其他颜色的笔描出入射光和反射光的径迹。
4、将F板绕ON前后转动,在F板上还能看到反射光吗 这一现象说明了什么
5、取下硬纸板,用量角器量出入射角和反射角,记录在表中。
次数 第1次 第2次 第3次
入射角
反射角
6、用激光笔逆着原反射光线的方向射到平面镜上,观察反射光的光路。
实验结果与结论：
1、观察3次实验记录的反射光与入射光的径迹,发现反射光线与入射光线总在法线ON的两侧,可以得出结论： 。
2、比较3次实验记录的反射角与入射角的大小关系，发现反射角总是随着入射角的增大而增大,减小而减小,并始终相等,可以得出结论： 。
3、将F板绕ON前后转动,在F板上就看不到反射光了,可以得出结论： 。
4、使入射光线逆着原反射光线的方向射到平面镜上,此时的反射光线会沿着原入射光线的方向射出,可以得出结论： 。
实验小贴士
1、用粗糙的硬纸板显示光路的原理是光在凹凸不平的表面上会发生漫反射,便于实验者在各个方向观察。
2、硬纸板的分界线,也就是法线是本实验的关键。一定要让法线与平面镜垂直放置。这样既可以探究反射光线与入射光线分居法线两侧,也可以探究反射光线、入射光线和法线在同一平面上。如果分界
线与平面镜不垂直,反射光线仍然与入射光线、法线在同一平面,但无法呈现出反射光线的位置。
3、改变光束的入射方向重复实验,得到3组数据比较并得出结论,目的是避免偶然性,得到普遍规律。
实验素养提升
例1 在“探究光的反射规律”的实验中,平面镜M水平放置,白色纸板竖直立在平面镜上,纸板由E、F两部分组成,可绕竖直接缝ON翻折。
(1)如图所示,将一束光贴着纸板E沿AO 射到镜面上0点,纸板E上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON 向后翻折,则纸板F上 (选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与ON在 内。
(2)小杭在测入射角和反射角大小时先只记录了一组数据,如表所示：
实验序号 入射角a 反射角β
① 50° 50°
(3)根据这组数据,他 (选填“能”或“不能”)得出关于光反射时反射角与入射角关系的结
论,理由： 。
例2 为了探究光反射时的规律,同学们进行如图所示的实验。
(1)为了完成实验,需要的测量工具是 。为了使光路更加明显,实验应该在 环境中进行,并且纸板的表面要 些。
(2)把一个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 于镜面。
(3)如果纸板A、B向后倾斜,如图甲所示,此时的反射光线 (填字母)。
A、在纸板B上 B、被纸板挡住 C、在纸板前方
(4)当入射角增大时,反射光线 (选填“靠近”或“远离”)平面镜。
(5)如图乙所示,改变入射角大小,多次实验后得到如表所示数据：
次数 1 2 3 4 5 6
∠t 20° 30° 40° 50° 60° 70°
∠γ 20° 30° 40° 50° 60° 70°
根据表中数据得出结论： 。实验中多次改变入射角大小去测量反射角大小的目的是 。
(6)如图丙所示,把纸板B向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,原因是 。如果此时想观察到反射光线,请另外再想出一种办法： 。
实验四 探究：平面镜成像规律[教材第5节]
实验梳理
提出问题：平面镜成像的大小、位置与物体有怎样的关系
建立假设：
1、平面镜里所成的像与物体大小相等；
2、平面镜里所成的像与物体到平面镜的距离相等。
设计方案：
1、在桌面上铺一张白纸,将一块玻璃板竖立在纸上、在纸上记下玻璃板的位置。选取两支大小相同的
蜡烛,把一支蜡烛点燃放在玻璃板的前面,看一看玻璃板后面有没有蜡烛的像。
2、再拿另一支没有点燃的蜡烛,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为止。这个位置就是点燃的蜡烛所成像的位置。用笔在纸上记下这两个位置。实验中,你观察到的蜡烛的像与蜡烛的大小是否相同 移动点燃的蜡烛到另一个位置,重做上面的实验。
3、用直线把每次实验中的蜡烛和它的像的位置连起来、用刻度尺测量出它们到玻璃板的距离,并加以比较。将实验数据记录在表中。
次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离
第1次
第2次
4、用量角器量出每次实验中的蜡烛和像的连线与镜面的夹角。
5、将那支不点燃的蜡烛拿开,然后用一张白纸立在此处观察白纸上是否成像。
实验结果与结论：
1、用大小相同的蜡烛放在玻璃板后面,看到它跟前面那支蜡烛的像完全重合,可以得出结论：平面镜所成的像的大小与物体的大小 ,而且是正立的。
2、比较实验数据发现,每次实验测量的蜡烛到平面镜的距离与蜡烛的像到平面镜的距离总是相等的,可以得出结论：像与物体到平面镜的距离 。
3、将每次实验中的蜡烛和它的像的位置连起来,发现它们总是与平面镜所在的直线垂直,可以得出结论：像与物体的连线与平面镜 。
4、将一张白纸竖直立在那支不点燃的蜡烛的位置,在白纸上没有蜡烛的像,可以得出结论：物体在平面镜上所成的像是 。
实验小贴士
1、平面镜所成像的亮度由反射回来的光的多少决定。一方面与物体本身亮度有关；另一方面与反射面的反射能力有关。因此,需要增加物体的亮度,如点燃蜡烛,或不发光物体用灯照亮；同时,需要增加反射面的反射量,减少透光量,如用有色玻璃等。
2、实像与虚像：实像是由实际光线会聚而成的像,能呈现在光屏上,如小孔成像所成的像,也可以用眼睛直接观察；虚像不是由实际光线会聚成的,而是由反射光线或折射光线反向延长线会聚成的像,不能呈现在光屏上,只能用眼睛直接观察,如平面镜成像。
3、平面镜所成的像与物是关于平面镜轴对称关系,上下正立的同时,左右是相反的。
实验素养提升
例1 在“探究平面镜成像特点”的实验中：
(1)如图所示在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜,沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表 。把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛,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 。由此可知,平面镜成像时,像和物体的 。这里用不点燃的蜡烛代替蜡烛所成的像的方法是 法。
(2)某同学共进行了三次实验,用刻度尺分别测出蜡烛和像到玻璃板的距离,记录如表所示：
次数 蜡烛到玻璃板的距离(cm) 像到玻璃板的距离(cm)
1 10 10
2 15 15
3 20 20
分析表中数据可以得出,平面镜成像时 。
(3)用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,发现像和物的连线与玻璃板 。
(4)如果实验时将玻璃板竖直向上提起1cm,则蜡烛的像竖直向上移动 (填字母)。
A、2cm B、1cm C、0.5cm D、Ocm
例2为了探究平面镜成像特点,将一块厚度为0.5cm的玻璃板(P、Q两个平面都可以作为平面镜使用)竖直架在水平台板上面,再取一根蜡烛竖直置于玻璃板左侧,点燃玻璃板左侧的蜡烛A,如图甲所示进行实验。
(1)在实验中,小柯透过玻璃板看到了蜡烛A的两个清晰的像,分别位于A 和A"处,如图甲所示。其中A 处的像是蜡烛A通过玻璃板的 (选填“P”或“Q”)平面成像得到的。
(2)小柯按照图甲中的测量方法,改变蜡烛A的位置,认真测量并记录了一组数据：
物距u(cm) 5.0 6.0 7.0 8.0
像距υ(cm) 4.5 5.5 6.5 7.5
然后得出像距小于物距的结论。你认为他的测量方法错误之处在于 。
(3)小柯换用薄玻璃板后再进行实验。但是玻璃板没有垂直于白纸放置,如图乙所示。那么实验观察到 。
实验五 探究：光的折射[教材第5节]
实验梳理
提出问题：光从空气斜射入水中时,折射光线与入射光线有什么关系
建立假设：
1、折射光线与入射光线分居法线两侧；
2、折射光线、入射光线与法线在同一平面内；
3、折射角小于入射角。
设计方案：
1、如图所示,将可折叠且画有量角器的塑料板下半部分浸入水槽中。用激光笔从左侧由空气斜射到0
点,观察水中折射光线的位置,并重复实验。
2、将右侧塑料板绕法线所在直线前后转动,观察塑料板上是否还有折射光线。
3、将激光笔分别沿30°、40°、50°入射角方向由空气斜射入水中,观察折射光线的变化,测量折射角的大小并记录在表格中。
实验次数 入射角 折射角
1 30°
2 40°
3 50°
4、如图所示,为一组入射光线A0与折射光线OC。用激光笔沿CO方向由水中射入,观察折射光线是否与OA重合。
实验结果与结论：
1、观察多次实验记录的折射光线与入射光线的径迹,发现折射光线与入射光线总在法线的两侧,可以得出结论：折射光线和入射光线 。
2、将右侧塑料板绕法线所在直线前后转动,在塑料板上就看不到折射光,可以得出结论： 。
3、比较多次实验记录的折射角与入射角的大小关系,发现折射角总是随着入射角的增大而增大,减小而减小,且折射角总是小于入射角,可以得出结论：光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线偏折， ，入射角增大时，折射角也增大。
4、使入射光线逆着原折射光线的方向从水斜射到界面上,此时的折射光线会沿着原入射光线的方向射出,可以得出结论：光的折射中, 。
实验小贴士
1、一束光入射到两种物质的界面时,一部分光被反射回原来的物质,一部分光被吸收,另一部分光进入另一种物质而发生折射现象。因此,折射光比入射光弱。
2、探究光从水或玻璃斜射向空气时,常常用到半圆形的槽或玻璃砖。原因是光沿着半圆形的半径射向圆心(入射点)时,光的传播方向不发生改变,这样可以控制入射光线的位置和入射角的大小。
3、当光从空气垂直射入水中(或玻璃中),光的传播方向不发生改变。
实验素养提升
例1 光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,那射入水和玻璃的折射情况会相同吗 为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验,他在光屏上画出互相垂直的 NN 和MM 两条线段并相交于0点,如图甲所示：
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM 齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点向O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、0C为同一直线),你认为出现光线OC是因为 ，鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是 。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中(使线段MM 水平),并向水槽中慢慢注水至水面与MM 齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证 ,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE 为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 。
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则 射出的折射光线更远离法线。
例2 小圆意外发现：当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,如图所示,老师告诉他这是光的全反射现象。小圆查阅资料并在老师的指导下展开探究实验,实验数据记录如表所示：
入射角α 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角β 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)小圆不断增大入射角的目的是 。
(2)根据题意和表格数据分析要发生全反射现象需要的条件是 (至少写出两点)。
(3)根据光的折射规律,请猜想当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是 。
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