沪科版物理八年级上册 第4章 多彩的光 习题课件(共102张PPT)

(共102张PPT)
第四章　多彩的光
培优精练9　光的反射规律
典例1：如图所示，一束光与镜面成30°角射入平面镜，绕O点转动平面镜，使反射光线与入射光线恰好垂直，则平面镜应(　　)
A．顺时针转动30°　
B．逆时针转动30°
C．顺时针转动15°　
D．逆时针转动15°
D
【解析】当入射光线与平面镜成30°角时，入射光线与法线的夹角是60°，反射角等于入射角，也为60°，则反射光线和入射光线之间的夹角为120°。绕O点转动平面镜，使反射光线与入射光线恰好垂直，即入射角和反射角都为45°，则入射角应减小15°，所以法线应逆时针转动15°，则平面镜应逆时针转动15°。
针对训练1：如图所示，入射光线射到镜面上，反射光线与入射光线之间的夹角为100°。若要使反射光线与入射光线之间的夹角变为120°，下列方法可行的是(　　)
A．平面镜不动，入射光线向平面镜旋转20°
B．平面镜不动，入射光线逆时针旋转10°
C．入射光线不动，平面镜顺时针旋转20°
D．入射光线不动，平面镜逆时针旋转10°
D
【解析】由题可知，入射光线与反射光线的夹角为100°，则入射角等于50°，要想使反射光线与入射光线之间的夹角变为120°，根据反射角等于入射角可知，入射角要变为60°。若平面镜不动，入射光线向平面镜旋转20°，则入射角变为50°＋20°＝70°，A不可行。若平面镜不动，入射光线逆时针旋转10°，则入射角变为50°－10°＝40°，B不可行。若入射光线不动，平面镜顺时针旋转20°，则入射角变为50°－20°＝30°，C不可行。若入射光线不动，平面镜逆时针旋转10°，则入射角变为50°＋10°＝60°，D可行。
针对训练2：
如图所示，一束平行光垂直射到镜面上，则反射角是___度。保持入射光线的方向不变，为使图中的眼睛能看到反射光线，平面镜应逆时针旋转____度，此时入射角是____度。
0
30
30
【解析】当平行光垂直射到镜面上时，入射光线、反射光线和法线重合，因此入射角和反射角都是0°。保持入射光线的方向不变，使眼睛能看到反射光线，说明进入眼睛的光线为反射光线，如图所示。由图可知，入射光线与反射光线的夹角为90°－30°＝60°，故入射角和反射角均为30°，平面镜逆时针旋转的角度为90°－30°－30°＝30°。
针对训练3：如图所示，平面镜与水平面之间的夹角为α，一束光垂直于水平面射到平面镜上的O点。现将平面镜绕O点转过θ角，则反射光线与入射光线之间的夹角不可能为(　　)
A．2(θ＋α)
B．2(θ－α)
C．2(α－θ)
D．2θ
D
【解析】由题意知，平面镜与水平面之间的夹角为α，此时入射角为α。当将平面镜绕O点顺时针转过θ角时，入射角变为(α＋θ)，由光的反射定律可知，反射角也为(α＋θ)，则反射光线与入射光线之间的夹角为2(θ＋α)；当将平面镜绕O点逆时针转过θ角时，入射角变为(α－θ)或(θ－α)，由光的反射定律可知，反射角也为(α－θ)或(θ－α)，则反射光线与入射光线之间的夹角为2(α－θ)或2(θ－α)。
典例2：右图是一种液面升降监测装置的原理图，
点光源S发出的一束激光与水平液面成45°角射
向平静的液面，光经液面反射后射到液面上方水
平标尺上的S′点。当液面上升时，光点S′将______(填“向左”“向右”或“不会”)移动；若光点S′移动了0.5 m，则水位上升了______m。
向左
0.25
【解析】当液面上升时，入射光线不变，法线与液面垂直，入射点O′左移，因为入射角不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，光点S′将向左移动到A处，如图所示。若光点S′向左移动了0.5 m，假设AS′为0.5 m，则O′B＝0.5 m；因为从S点发出的一束激光与水平面成45°角，所以三角形OO′B为等腰直角三角形，两底角均为45°，即OC＝ O′B＝0.25 m，说明水位上升了0.25 m。
针对训练4：如图所示，水平地面上放置着一块平面镜，若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标，在激光笔不动的情况下，可将平面镜(　　)
A．右侧底部适当垫高
B．左侧底部适当垫高
C．适当水平向右移动
D．适当水平向左移动
A
【解析】由题图可知，目标在原来反射光线的下方。将平面镜右侧底部适当垫高，入射角变大，根据反射角等于入射角可知，反射角也随之变大，则反射光线在墙上的光斑会向下移动，能射中目标，A正确。将平面镜左侧底部适当垫高，入射角变小，反射角也随之变小，则反射光线在墙上的光斑会向上移动，不能射中目标，B错误。适当水平向右、水平向左移动平面镜，入射光线不变，反射光线也不改变，不能射中目标，C、D错误。
针对训练5：某学校新建成一个喷水池，在池底安装了一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示。现往池内注水，当水面上升至a位置时，站在池边的人看到亮斑的位置应在S点的____方；当水面上升至b位置时，人看到亮斑的位置应在S点的____方。(均填“上”或“下”)
下
上
【解析】往池内注水，当水面上升至a位置时，发生光的折射。根据光的折射规律可知，人看到亮斑的位置(P点)在S点的下方，如图甲所示。当水面上升至b位置时，光线先在水池壁发生反射，再在水面发生折射，人看到亮斑的位置(Q点)在S点的上方，如图乙所示。
培优精练10　平面镜的成像特点及应用
典例1：如图所示，两个平面镜之间的夹角为75°，在两镜面夹角的角平分线上有一个点光源S，它在两平面镜中所成像的个数为(　　)
A．5个　　　
B．6个　　　　　
C．3个　　　
D．4个
D
【解析】利用对称法作图，如图所示，分别作出S点在平面镜中所成的虚像S1、S2，同理，再作出S1、S2在平面镜中所成的虚像S4、S3。根据几何关系可知，S3在斜着的镜子左侧，不能继续成像，S4在平放镜子的下侧，不能继续成像，所以只能成4个像。
针对训练1：如图所示，有两个反射面成钝角的平面镜，镜前放有一个物体，若要产生两个虚像，则物体可以放在____区；在平面镜前观看，不能同时看到两个虚像的区域是____________区。
Ⅱ
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【解析】由题图可知，当物体在Ⅰ区域时只能通过左侧平面镜成像，当物体在Ⅲ区域时只能通过右侧平面镜成像，即物体只能成一个虚像；当物体在Ⅱ区域时，可以通过两个平面镜同时成像，即可以产生两个虚像。由题图可知，当人在Ⅰ区域时，不能看到右侧平面镜所成的虚像；当人在Ⅲ区域时，不能看到左侧平面镜所成的虚像；如图所示，若物体放在Ⅱ区域内的S点处，经两个镜面反射后的反射光线AB、CD不能相交于一点，所以在Ⅱ区域也不能同时看到两个虚像；所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域都不能同时看到两个虚像。
典例2：小张同学竖直站立在竖直放置的试衣镜(平面镜)前，他要想在身体各部位都不动的前提下，通过试衣镜看到自己的全身像，对试衣镜的高度要求，下列说法正确的是(　　)
A．不论试衣镜多高，均可达到要求
B．试衣镜的高度一定要大于小张的身高
C．试衣镜的高度至少等于小张的身高
D．试衣镜的高度至少等于小张身高的一半
D
【解析】如图所示，A、C、B分别表示小张同学的头顶、眼睛和脚的位置，EF为平面镜所在的位置，由平面镜成像的特点可确定A′C′B′为ACB对
面镜的最小高度，AB为小张的身高，则试衣镜的高度至少等于小张身高的一半。
针对训练2：如图所示，M是竖直放置的平面镜，到地面的距离可调节。甲、乙两人站在平面镜M前，乙到镜面的距离为甲到镜面距离的2倍，如图所示。两人略错开，以便甲能看到乙的像。用L表示平面镜的高度，h表示乙的身高，为使甲能看到平面镜中乙的全身像，L的最小值为(　　)
A
【解析】如图所示，a表示乙的头顶，c表示甲的眼睛，根据平面镜成像的特点，作出甲能看到乙的像的光路图，如图所示，其中a′b′为乙在平面镜M中的像，OO′为甲能看到平面镜中乙的全身像所需的最小镜面。由几何关系
培优精练11　光学作图
典例1：如图所示，学校楼梯拐角的墙上装有平面镜，既方便同学们整理仪容，晚上又能利用光的反射对楼道进行照明。请在图中画出灯S发出的光经平面镜反射后到达A点的光路图。
【解析】利用平面镜成像的特点，作出S关于镜面的对称点S′，即S在平面镜中的像；连接S′A，得到反射光线OA；S′A与镜面的交点O点即入射点，连接S与入射点O点，得到入射光线SO，如答图所示。
针对训练1：如图所示，有一工作间，工作人员在B处要想看到外间A处的花盆，需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置，并完成工作人员由B看到A的光路。(只需在图中画出一条光线的完整路径)
【解析】作出A点关于水平面的对称A′点，即A在平面镜中的像，连接A′B，A′B与水平面交于O点，O点即入射点(反射点)；连接AO，就得到入射光线，OB为反射光线，平面镜C的位置如答图所示。
针对训练2：如图所示，小明(O点)在平静的湖面上看见空中的小鸟恰好“落”在水中的鱼(B点)身上，试确定鱼的实际位置(C点)、小鸟的位置(A点)及小明通过水看到小鸟的光路。
【解析】鱼反射的光线由水中斜射入空气中时，发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看到鱼变浅了的虚像B，据此连接OB，OB与水面的交点为入射点，入射点到O点的连线为折射光线；再画出入射光线，入射光线过鱼的实际位置C点，且C点比B点深。小明看到空中小鸟(A点)的像落在B点，根据平面镜成像的特点，作出B点关于水面的对称点A点，即小鸟的位置，连接A点与入射点，即小鸟射向水面的入射光线，入射点与O点的连线也是小鸟射向水面的入射光线的反射光线，如答图所示。
典例2：如图所示，凸透镜和凹透镜的焦距相同，凹透镜正好放在凸透镜右侧焦点的位置。请完成图中从凸透镜2倍焦距处射出的光经凸透镜和凹透镜折射后的光路。
【解析】根据凸透镜成像的规律可知，过凸透镜左侧2倍焦距处的入射光线，其折射光线通过凸透镜右侧的2倍焦距处；过凹透镜另一侧焦点的光线经凹透镜折射后，折射光线将平行于主光轴射出，据此完成光路图，如答图所示。
针对训练3：如图所示，两透镜焦距相同，根据已知光线画出原先的入射光线和后来的折射光线。
【解析】过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后，折射光线将平行于主光轴射出；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧焦点，如答图所示。
针对训练4：如图所示，请根据光学规律，完成由光源S发出的光线经凸透镜折射后的光路图。
【解析】由光源S发出的平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过凸透镜右侧的焦点；通过凸透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变，这两条折射光线的交点为S的像点S′；连接折射点和像点S′，可得题图中入射光线的折射光线，如答图所示。
典例3：如图所示，一束激光斜射向半球形玻璃砖的球心O处，结果在屏幕MN上出现了两个光斑，请画出形成这两个光斑的光路图。
【解析】激光从空气中斜射入玻璃砖中时，会同时发生反射和折射，根据光的反射定律，过入射点在法线上方的空气中画出反射光线，注意反射角等于入射角。发生折射时，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，据此作出第一条折射光线；折射光线从玻璃砖射入空气中时，因为此光线是由球心O射出的，所以第二次折射时折射光线的传播方向不变，如答图所示。
针对训练5：在图中画出光线OP从空气垂直入射到玻璃砖，并经过玻璃砖两次折射后到空气中的光路图。
【解析】光从空气垂直入射到玻璃砖界面上时，传播方向不变；当光从玻璃斜砖射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线将远离法线，如答图所示。
典例4：如图所示，黑箱内有一个焦距为3 cm的凸透镜和一个平面镜。请在黑箱内填上相应的光学元件，画出完整的光路图，并标出平面镜上入射角的度数。
【解析】因为平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在焦点F(OF＝3 cm)，所以折射光线(平面镜的入射光线)正好经过焦点F；反向延长反射光线，与折射光线交于A点，过A点作出法线(角平分线)，再过A点作法线的垂线，可得到平面镜的位置。由题意知，BO＝OF＝3 cm，在等腰直角△OBF中，∠OFB＝45°，则平面镜上的入射角跟反射角都等于45°，如答图所示。
针对训练6：已知黑箱内有一个凹透镜和一个平面镜。请在图中黑箱内填上相应的光学元件，画出完整的光路图，并标出凹透镜焦点F的位置。
【解析】题图中已给出凹透镜的主光轴，且射出黑箱的光线平行于主光轴，则射向凹透镜的光线延长后过其焦点，所以，可以先利用平面镜将光线反射，反射光线再射向凹透镜，且这条光线延长后与凹透镜的主光轴相交于焦点。作法：画出射入黑箱的光线，在黑箱左侧的适当位置垂直于主光轴画出平面镜，入射光线与平面镜的交点为入射点，垂直于平面镜作出法线，根据光在反射时反射角等于入射角作出反射光线；反射光线与射出黑箱的折射光线的交点为射向凹透镜的入射点，由此画出凹透镜，延长射向凹透镜的光线，与主光轴的交点即为焦点F，如答图所示。
针对训练7：要使光线发生如图所示的偏折，请在虚线框内画出可能的光学元件，并将光路图补充完整。
【解析】题图中光线的传播方向发生了改变，虚线框内的光学元件可能是凸透镜、凹透镜或平面镜。①若虚线框内是凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线经过焦点，如答图甲所示；②若虚线框内是凹透镜，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点，如答图乙所示；③若虚线框内是平面镜，作出入射光线和反射光线夹角的平分线，即法线，再作法线的垂线，可得平面镜的位置，如答图丙所示。
培优精练12　光学成像问题
典例1：中国的诗词歌赋蕴含丰富的光学知识，下列说法正确的是(　　)
A．“香炉初上日，瀑水喷成虹”中的“虹”是由光的反射形成的
B．“掬水月在手，弄花香满衣”中的“月在手”是由光的折射形成的
C．“起舞弄清影，何似在人间”，影子是由光的直线传播形成的
D．“但愿人长久，千里共婵娟”，共赏的明月是平面镜所成的像
C
【解析】彩虹是光的色散现象，是由光的折射形成的，A错误。“月在手”属于平面镜成像，是由光的反射形成的，B错误。光被不透明的物体遮挡后，会形成一个黑色的区域，即影子，影子是由光的直线传播形成的，C正确。太阳发出的光射到月亮上发生反射，然后射入人的眼睛，人就看到了月亮，所以共赏的明月不是平面镜所成的像，D错误。
针对训练1：宋代范仲淹的《岳阳楼记》中蕴含了丰富的光学知识，下列语句与物理知识相符的是(　　)
A．“锦麟游泳”，看到的鱼是实像
B．“皓月千里”，水里的月亮是实像
C．“浮光跃金”，湖面波动的金色是光的折射现象
D．“静影沉璧”，如玉璧一样的月亮的倒影是由光的反射形成的
D
【解析】看到的水中的鱼是虚像，是由光的折射形成的，A错误。水里的月亮属于平面镜成像，是由光的反射形成的虚像，B错误。湖面波动的金色是由光的反射形成的，C错误。如玉璧一样的月亮的倒影属于平面镜成像，是由光的反射形成的，D正确。
典例2：如图甲所示，在“探究平面镜成像的特点”的实验中，小华在玻璃板前放置了一支蜡烛A，并将其点燃，将另一支与蜡烛A完全相同的蜡烛B置于玻璃板后方，移动蜡烛B，直到与蜡烛A的像完全重合。下列说法正确的是(　　)
A．若将玻璃板竖直向上移动，蜡烛A的像也将向上移动
B．为了让蜡烛A的像更清晰，实验应在较明亮的环境中进行
C．移走蜡烛B，在蜡烛B的位置放置一个光屏，可以在光屏上看到蜡烛A的像
D．若按图乙的方式摆放玻璃板，蜡烛A所成的像偏低且倾斜
D
【解析】由平面镜成像的特点可知，像与物体关于玻璃板对称，将玻璃板竖直向上移动，蜡烛A的位置没有改变，蜡烛A的像的位置也不会改变，A错误。为了让蜡烛A的像更清晰，可以将蜡烛点燃，若在较明亮的环境中，会有其他光线进入人眼，不利于观察蜡烛A的像，B错误。平面镜所成的像是虚像，无法在光屏上呈现，C错误。题图乙中玻璃板倾斜放置，由像与物体关于平面镜对称可知，蜡烛A所成的像偏低且倾斜，D正确。
针对训练2：如图所示，平面镜和长为10 cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上，铅笔与平面镜之间的距离为15 cm，则(　　)
A．向上移动铅笔，铅笔的像向下移动
B．铅笔不动，将平面镜绕底部旋转至虚线位置时，铅笔和它的像不可能垂直
C．铅笔和平面镜均绕底部旋转至虚线位置时，铅笔与它的像平行
D．铅笔和平面镜均水平向右移动10 cm，铅笔的像的位置不变
C
【解析】平面镜成像时，像与物体关于镜面对称，铅笔不动，向上移动平面镜，铅笔的像的位置不变，A错误。铅笔不动，将平面镜绕底部旋转至虚线位置时，铅笔和它的像关于镜面对称，由题图可知，铅笔与镜面的夹角为45°，则像与镜面的夹角也为45°，由位置关系可知铅笔和它的像垂直，B错误。平面镜成像时，像与物体关于镜面对称，铅笔和平面镜均绕底部旋转至虚线位置时，铅笔的像也转动相同的角度，故铅笔与它的像平行，C正确。平面镜成像时，像与物体到平面镜的距离相等，铅笔和平面镜均水平向右移动10 cm，铅笔的像也水平向右移动10 cm，D错误。
典例3：小华同学在一次研学活动中发现人站在哈哈镜前时，由于哈哈镜的特殊形状，会使人体不同部位的像被拉长(或被压短)而变形，令人发笑。这个现象引发了小华同学探究哈哈镜成像规律的兴趣。
(1)汽车的后视镜是凸面镜，可以扩大观察范围，则凸面镜可以成______(填“放大”或“缩小”)的虚像。
【解析】汽车的后视镜是凸面镜，可以扩大观察范围，所以凸面镜可以成缩小的虚像。
缩小
(2)有一种化妆镜是凹面镜，可以帮助化妆者看清所照部分的细微之处，则凹面镜可以成______(填“放大”或“缩小”)的虚像。
【解析】凹面镜可以帮助化妆者看清所照部分的细微之处，所以凹面镜可以成放大的虚像。
放大
(3)现有一面由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上，如图甲所示。当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方时，如图乙所示，他看到的像的情况是____。(填序号)
A．上半身的像被拉长　　
B．下半身的像被拉长
C．全身的像都被拉长　　
D．全身的像都被压短
B
【解析】哈哈镜中凸起的部分相当于一个凸面镜，成缩小的虚像，所以人所成的像变短；凹进去的部分相当于一个凹面镜，成放大的虚像，所以人所成的像变长，故人上半身的像被压短，下半身的像被拉长。
针对训练3：某人站在商场里用光滑金属包装的圆柱前面，看到圆柱里自己的像，则像和人相比较(　　)
A．变胖了，变高了　 B．变瘦了，变高了
C．变胖了，高度不变　 D．变瘦了，高度不变
【解析】光滑金属包装的柱子在水平方向上相当于一个凸面镜，人在凸面镜中成缩小的虚像；在竖直方向上相当于一个平面镜，人在平面镜中成等大的虚像。综上所述，像和人相比变瘦了，高度不变。
D
典例4：商场里的试鞋镜与地面成一定角度放置，顾客能清楚看到自己脚上的鞋子，但看不到自己的脸，如图所示。下列操作中，顾客不可能看到自己脸部的是(　　)
A．顾客往下蹲
B．顾客走近镜子
C．顾客远离镜子
D．镜子下端不动，上端向远离顾客的方向倾斜
B
【解析】当顾客往下蹲时，脸部反射的光线可能通过镜面反射到人眼处，A不符合题意。当顾客走近镜子时，无法使脸部反射的光线通过镜面反射到人眼处，B符合题意。当顾客远离镜子时，脸部反射到镜子的光线的入射角和反射角均减小，脸部反射的光线可能通过镜面反射到人眼处，C不符合题意。镜子下端不动，上端向远离顾客的方向倾斜，脸部反射到镜子的光线的入射角和反射角均减小，可能使脸部反射的光线通过镜面反射到人眼处，D不符合题意。
针对训练4：小明在商场买鞋，他选了一双新鞋，在竖直放置的试鞋镜前试穿，如图所示。但在镜中他看不到新鞋的像，为了看到新鞋的像，下列做法可行的是(　　)
A．弯腰或下蹲　
B．离镜子远一些
C．离镜子近一些
D．把穿着新鞋的脚抬高一些
A
【解析】要想看到新鞋的像，就要使鞋子反射的光经过平面镜反射后进入人的眼睛。由题可知，弯腰或者下蹲，可以看到镜子中新鞋的像。当人靠近或远离镜子时，反射到人身上的光线的位置不变；把穿着鞋的脚抬高一些，反射到人身上光线的位置下降，因此这三种做法均不可行。
典例5：如图所示，一个圆柱形的玻璃杯内装有水，把一支铅笔放在玻璃杯的一侧，透过玻璃杯，可以看到铅笔。当铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处缓慢移动时，透过玻璃杯会看到铅笔尖______(填“变长”“变短”或“不变”)；当铅笔移动到某一位置时，铅笔尖会突然改变方向，改变方向后的像是______(填“实像”或“虚像”)。
变长
实像
【解析】装有水的玻璃杯相当于一个柱体透镜，在水平方向上相当于一个凸透镜。当铅笔在该透镜的焦点以内时，成放大的虚像，在铅笔缓慢远离玻璃杯的过程中，像逐渐变大，铅笔尖逐渐变长，当铅笔到达某一位置时，铅笔到柱体透镜光心的距离刚好大于1倍焦距，此时成倒立、放大的实像。
针对训练5：如图所示，某同学将“国家节水标志”固定在墙上，再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方，然后改变玻璃杯与标志之间的距离。透过玻璃杯和水观察该标志时，可能看到的是(　　)
A
【解析】装有水的圆柱形玻璃杯在水平方向上中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，所以成实像时像左右颠倒；玻璃杯在竖直方向上厚度一样，不能起到放大或缩小的作用，所成的像也不会上下颠倒。当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像在水平方向上变小，左右颠倒，在竖直方向上不变；当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，像在水平方向上左右颠倒，在竖直方向上不变；当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像，像在水平方向上变大，左右颠倒，在竖直方向上不变；当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像，像在水平方向上变大，在竖直方向上不变。综上可知，A正确。
典例6：如图所示，烧杯中漂浮着一个正方体木块，观察发现水面以下的部分看起来比水面以上的部分要大一些，这是因为烧杯和水起到了____透镜的作用，从而形成了一个放大的____(填“实”或“虚”)像。投影仪成像的原理与此______(填“相同”或“不同”)。
凸
虚
不同
【解析】烧杯和水起到了凸透镜的作用，水下的木块在凸透镜的1倍焦距以内，所以成正立、放大的虚像。投影仪成像的原理是物体在凸透镜1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，与此成像原理不同。
针对训练6：如图所示，鱼缸中只有一条小鱼，而眼睛从A点可以观察到两条，一条鱼的位置变浅，另一条鱼变大，前者是由光的______形成的____(填“实”或“虚”)像；后者是由于鱼缸的____(填“左”或“右”)侧部分等效为一个凸透镜而形成的____(填“实”或“虚”)像。
折射
虚
右
虚
【解析】看到的第一条鱼的位置不是鱼的实际位置，而是由光的折射形成的鱼的虚像所在的位置，所以虚像的位置比鱼的实际位置浅一些；当从鱼缸右侧观察水中的鱼时，鱼缸的右侧部分相当于一个凸透镜，由凸透镜成像的规律知，鱼在1倍焦距以内成正立、放大的虚像。
典例7：如图所示，在注有清水的试管内有一个稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照射，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置有一个椭圆形黑影，而其他部分则是一条与试管平行的亮线，请分析出现该现象的原因。如果把白纸从靠近试管处向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？
圆柱形试管充满水的地方，中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，将太阳光会聚成一条亮线；由于空气泡的存在，空气泡周边的水形成中间薄、边缘厚的凹透镜，凹透镜对光有发散作用，所以白纸上与空气泡相对应的位置有一个椭圆形黑影。把白纸从靠近试管处向下移动的过程中，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继续移动时，亮线变粗，所以亮线先变细再变粗。
针对训练7：2021年12月9日15时40分，“神舟十三号”乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”，在中国空间站精彩开讲，并面向全球直播。这次授课中，三位“太空教师”带来的几个物理实验中让人印象最深刻的是“水球透镜”实验。本次“天宫课堂”航天员王亚平对实验做了一个小小的升级，通过透镜看到的竟然是一正一倒两个像，这是为什么呢？
(1)如图甲所示，水球可以看作一个凸透镜，王亚平站在远处(这个凸透镜的2倍焦距以外)，我们的眼睛看到的是她倒立、______的实像。
【解析】水球可以看成一个凸透镜，王亚平站在远处(这个凸透镜的2倍焦距以外)，由凸透镜成像的规律可知，当u＞2f时成倒立、缩小的实像。
缩小
(2)如图乙所示，水球中间加上气泡之后，被气泡分为两部分，中间是空气，气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两种透镜，外圈部分的凸透镜虽然没有原来完整，但对光仍然有______作用，依然能够成像，所以依然呈现出一个倒立的像；内圈部分变成了两个凹透镜的组合，所以这个时候中间部分又出现了一个正立的像，因此可以在水球中同时看到一正一倒两个像。根据上面的实验，你推测一下，凹透镜的成像特点是____________________。
会聚
成正立、缩小的虚像
【解析】水球被气泡分为两部分，中间是空气，气泡周围是水。这时水球的外圈部分可以看成凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，成倒立、缩小的实像；内圈部分变成了两个凹透镜的组合，凹透镜对光有发散作用，所以成的像是虚像，故凹透镜成正立、缩小的虚像。
培优精练13　光学实验
典例1：在“探究光的折射规律”的实验中，小明将做了记号的直尺竖直插入容器里的水中，并在容器边观察，眼睛的位置如图所示，记号实际在A点处，但小明却看见记号在B点处。
(1)小明看到的是记号A的____(填“实”或“虚”)像，但记号A的实际位置________(填“改变了”或“没改变”)。
【解析】由A发出的光在水和空气的分界面发生折射，折射光线的反向延长线过B点，逆着折射光线就看到了B，所以小明看到的是虚像。A的实际位置没有发生改变。
虚
没改变
(2)请在图中画出小明眼睛看到记号A的光路图。
【解析】连接人眼与B，与水面交于一点，则该点为入射点，A到该点的光线为入射光线，该点到人眼的光线为折射光线，折射光线的反向延长线为虚线，如答图所示。
(3)通过该实验能解释下列现象中的______。(填序号)
①看起来齐腰深的水，实际深度很深，贸然下去容易造成溺水事故。
②太阳光透过树叶间的缝隙射到地面，在地面上形成圆形光斑。
③平静的湖面能看到蓝天白云。
④渔民叉鱼，只有瞄准看到的鱼的下方才能叉到鱼。
【解析】由(2)可知，在岸上看水中的物体，视深小于实际深度，所以通过实验能解释：①看起来齐腰深的水，实际深度很深，贸然下去容易造成溺水事故；④渔民叉鱼，只有瞄准看到的鱼的下方，才能叉到鱼。②中的现象是由光的直线传播形成的，③中的现象是由光的反射形成的。
①④
针对训练1：在“探究光的折射规律”的实验中，从水面上方看到水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了实验探究，步骤如下：
(1)①把一个防水小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置。
②将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与___________________重合。
③用刻度尺测量小灯泡b到水面的距离。
(2)小灯泡a的像到水面的距离______(填“大于”“小于”或“等于”)小灯泡b到水面的距离。
小灯泡a在水中的像
等于
【解析】(1)(2)将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与a在水中的像重合；因为平面镜成正立、等大的虚像，并且像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等，所以小灯泡a的像到水面的距离与小灯泡b到水面的距离相等。
(3)测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与小灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示_____________________(填“小灯泡a到水面的距离”或“小灯泡a的像到水面的距离”)。
【解析】测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与小灯泡a的像重合，考虑到光的折射，则真实的零刻度线其实是在小灯泡a的位置，故刻度尺在水面处的示数表示小灯泡a到水面的距离。
小灯泡a到水面的距离
(4)某小组的同学进行实验时，测得的小灯泡a到水面的距离u和小灯泡a的像到水面的距离v的对应关系见下表。
由表格中的数据可知，看起来1.2 m深的水坑，其实际深度可达_____m，因此看起来不太深的水坑也不能贸然下去，以免发生危险！
u/mm 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0
v/mm 22.5 45.0 67.5 90.0 112.5 135.0
1.6
典例2：小夏在探究“光的折射规律”时，将一束光从空气斜射入水中，他记录的实验数据见下表。
实验次序 1 2 3 4 5
入射角i 15° 30° 45° 60° 75°
折射角r 11° 22° 32° 40° 46°
(1)分析表格中的数据，可以得出结论：光从空气斜射入水中时，折射角______入射角；当入射角逐渐减小时，折射角逐渐______。
【解析】由题表中的数据可知：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；当入射角逐渐减小时，折射角也逐渐减小。
小于
减小
【解析】当光从水中射向空气中时，由光路可逆的特点可知，当入射角增大到某一角度时(小于90°)，折射角会先增大到90°，若继续增大入射角，光线全部反射回去，全部变为反射光线，而折射光线完全消失。
(2)让光从水中射向空气中，不断增大入射角，折射角也随之增大，其中先接近90°的是________(填“入射角”或“折射角”)。由此猜想：继续增大入射角，可能出现的现象是__________________。
折射角
折射光线完全消失
针对训练2：如图所示，一束激光从玻璃射向空气中，保持入射点不动，不断增大入射角(每次增大0.2°)，当入射角增大到41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，这种现象叫光的全反射。发生这种现象时的入射角叫这种物质发生全反射的临界角，当入射角大于全反射的临界角时，只发生反射，不发生折射。
(1)上述玻璃发生全反射的临界角的大小是________。
【解析】由题意知，当入射角为41.8°时，折射光线消失，所以该玻璃发生全反射的临界角为41.8°。
(2)当光从空气射向玻璃时，______(填“会”或“不会”)发生光的全反射现象，原因是______________________________________________。
【解析】当光从空气斜射入玻璃时，折射角总是小于入射角，所以不会发生光的全反射现象。
41.8°
不会
当光从空气斜射入玻璃时，折射角总是小于入射角
典例3：小明同学利用如图甲、乙所示的装置探究“凸透镜成像的规律”，调节自制水凸透镜的焦距为10 cm，请回答下列问题。
(1)组装后调整器材，使F形LED灯的中心和光屏的中心位于水凸透镜的________上，用F形LED灯代替蜡烛的好处：__________________________
_____________________________________。
【解析】实验时，F形LED灯的中心、光屏中心和水凸透镜的中心要在同一高度上，这样可以使像呈现在光屏的中央，所以F形LED灯的中心和光屏的中心应位于水凸透镜的主光轴上。用F形LED灯代替蜡烛的好处：光源更加安全、稳定，且可以探究像的上下左右颠倒情况。
主光轴
光源更加安全、稳定，且可以
探究像的上下左右颠倒情况(合理即可)
(2)保持水凸透镜和F形LED灯的位置不变，移动光屏使成像清晰，如图乙所示，则所成的像为图丙中的____(填字母)，这个实验现象能够说明________(填“照相机”或“投影仪”)的成像特点。
【解析】在题图乙中，u＞2f，成倒立、缩小的实像，移动光屏使成像清晰，则所成的像为图丙中的A，这个实验现象能够说明照相机的成像特点。
A
照相机
(3)保持水凸透镜在50 cm刻度线处，想要得到更大的清晰的像，F形LED灯应向____(填“左”或“右”)移动。
【解析】如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应使物距减小，像距增大，所以应将F形LED灯向右移动，同时光屏也向右移动。
右
(4)图乙中，继续往水凸透镜中注水，增强凸透镜对光的折射作用，在其他条件不变的情况下，应将光屏向____(填“左”或“右”)移动，才能重新得到清晰的像。
【解析】题图乙中，继续往水凸透镜中注水，增强水凸透镜对光的折射作用，在其他条件不变的情况下，水凸透镜对光的会聚能力增强，使像成在原来像的前方，应将光屏向左移动，才能重新得到清晰的像。
左
针对训练3：如图所示，某同学用自制的水凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，在光屏上得到了清晰的像(未画出)。关于实验现象的分析，下列说法错误的是(　　)
A．此时在光屏上得到的是倒立、缩小的实像
B．继续向水凸透镜内注水，水凸透镜的焦距
变小，这时将光屏向水凸透镜方向移动，
又能得到清晰的像
C．继续向水凸透镜内注水，保持蜡烛和光屏的位置不变，向左移动水凸透镜，光屏上可能得到一个倒立、放大的实像
D．若水凸透镜内有一个正方形的纸片，则在光屏上不会看到烛焰完整的像
D
【解析】由题图可知，此时物距大于像距，所以成倒立、缩小的实像，A不符合题意。继续向水凸透镜内注水，则水凸透镜的焦距变小，水凸透镜的会聚能力变强，光线会比注水前提前会聚，所以像会成在光屏前方，要在光屏上成清晰的像，应将光屏向左移动，而且此时像会变小，B不符合题意。继续向水凸透镜内注水，保持蜡烛和光屏的位置不变，向左移动水凸透镜，当物距在1倍焦距和2倍焦距之间时，能在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像，C不符合题意。若水凸透镜内有一个正方形的纸片，烛焰上射向水凸透镜的光线，经水凸透镜折射后仍能会聚成像，但折射光线减少，所成的像变暗，D符合题意。
典例4：某实验中学物理兴趣小组的同学探究完“凸透镜成像的规律”后，他们又探究了“凹透镜成像的规律”。
(1)凹透镜可从同学们的______眼镜中选择。眼镜的规格用“度”表示，眼镜的度数等于眼镜镜片焦距的倒数乘以100的值。若所选的眼镜度数为500度，则眼镜镜片的焦距为_____m。
【解析】近视眼镜的镜片为凹透镜，所以凹透镜可从近视眼镜中选择。由题可知，眼镜的度数等于镜片焦距的倒数乘以100的值，已知眼镜的度数为500度，所以眼镜镜片的焦距f＝ ×100 m＝0.2 m。
近视
0.2
(2)小强同学以凸透镜使光会聚、凹透镜使光发散为依据，猜想凹透镜的成像规律可能与凸透镜的成像规律相反。例如：当物距大于焦距时凹透镜成正立的虚像。
(3)小强同学准备的实验器材有凹透镜、光屏、长短不同的多支蜡烛。然后他进行了实验，实验数据见下表。
小强得出结论：凹透镜只能成______、______的____像。
蜡烛到凹透镜的距离 光屏上的像 凹透镜后的像
小于1倍焦距 无 缩小 正立
1倍焦距和2倍焦距之间 无 缩小 正立
大于2倍焦距 无 缩小 正立
【解析】由题表中的数据可知，光屏上不能承接到像，所以成的像是虚像，且不管蜡烛到凹透镜的距离怎么变，凹透镜后的像都是缩小、正立的。综上可知，凹透镜只能成正立、缩小的虚像。
正立
缩小
虚
针对训练4：小明探究完“凸透镜成像的特点”后，尝试探究“凹透镜成像的特点”，老师给他一个焦距为10 cm的凹透镜。实验时，他将点燃的蜡烛放在距离凹透镜15 cm处，在凹透镜另一侧移动光屏，发现光屏上只有一个光斑，并且光斑随着光屏远离凹透镜而逐渐变大(光斑未画出)，如图甲所示。
(1)小明思考了凹透镜对光的作用后，认为不能在光屏上看到烛焰的像，原因是__________________________________。
【解析】烛焰发出的光经过凹透镜后会发散，不会会聚在光屏上形成实像，只能在折射光线的反向延长线交点处看到虚像，所以不能在光屏上看到烛焰的像。
凹透镜对光有发散作用，不能成实像
(2)小明想通过作图找出凹透镜成像的特点。如图乙所示，F是凹透镜L的两个焦点，AB表示物体，请你作出物体AB经凹透镜所成的像A′B′。
【解析】过A点分别作出过凹透镜光心的入射光线和折射光线，平行于主光轴的入射光线及其对应的折射光线，两条折射光线的反向延长线的交点为像点A′，然后过A′作垂线，即可得到物体AB的像A′B′，如答图所示。
【解析】由光路图可知，当物距为15 cm时烛焰通过凹透镜成虚像，像与物体位于凹透镜的同一侧，应取下光屏，透过凹透镜观察。
(3)根据作出的光路图可知，为了观察物距为15 cm时烛焰成像的特点，小明需要进行的操作是__________________________。
取下光屏，透过凹透镜观察
谢谢大家！