2024年中考物理总复习课件：专题二光第三节 光学实验(共39张PPT)

(共39张PPT)
专题二 光
第三节 光学实验
物理学考试卷对本节知识的考查主要分布在填空题、选择题和实验与探
究题中，考查点主要有探究光的反射定律及其应用、探究平面镜成像规律及其应用、
探究凸透镜成像规律及其应用等，一般在物理学考试卷中占4分左右。通过分析历
年有关本节知识点的试题的得分率发现，由于实验部分要掌握的知识点较多，因此
考生们对本节知识点的掌握情况一般，出错率较高。因此，同学们复习时不仅需要
灵活掌握相关的实验过程和结论，还要对这些实验中存在的问题进行总结和归纳，
并在平常解题时多注意积累。
实验1 探究光的反射定律
探究光的反射定律实验为光学基础实验，每个环节都是考查要点，因此要十分
熟悉实验的整个过程，以及相应的考点。
考点加油站
【问题】
1.实验器材：可转折的纸板、量角器、激光笔、平面镜、记号笔等。要掌握各
个器材的作用：
（1）可转折的纸板的作用：①便于验证反射光线、入射光线和法线是否在同
一平面内；②粗糙的硬纸板可以使光在纸板上发生漫反射，使人从不同位置都能看
到光的传播路径。
（2）量角器的作用：验证反射角和入射角之间的关系。
2.实验装置：
常考知识点：纸板与镜面必须垂直放置，如未垂直放置，反射光线和入射光线
虽在同一平面内，但是反射光线不能显示在纸板上。
【证据】
3.设计实验：
（1）实验应在较暗的环境下进行，便于清晰地观察激光的光路。
（2）记录光路的方法：在每条光路上各取两点记录在纸板上，在纸板上将两
点用直线连接起来并标出方向，即为光路。
（3）多次改变入射角大小，分别测量对应反射角的大小，比较反射角和入射
角的大小关系。多次测量的目的：使实验结论具有普遍性。
（4）验证光路是否可逆：将激光笔沿射入，观察反射光是否沿 射出。
4.表格设计应注意以下几点：
（1）有单位的物理量要带单位。
（2）要体现多次实验。
（3）要包含所有要测量的物理量。
【解释】
5.实验结论：在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。（注意光线出现先后
的逻辑性）
【交流】
6.拓展：
（1）实验中反射角与入射角不相等的原因：误把入射光线或反射光线与平面
镜的夹角当作入射角或反射角。
（2）当光垂直入射时，反射光线、入射光线与法线重合，反射角 入射角
。
（3）角度的动态变化：①若平面镜不动，入射角变化 ，反射角也变化 ，
反射光线和入射光线的夹角变化 ;②若入射光线不变，平面镜绕入射点旋转 ，
则法线也会旋转 ，入射角改变 ，反射角改变 ，反射光线与入射光线的夹角
改变 。
例1 小林在“探究光的反射定律”实验中，如图甲所示，把一块平面镜放在水平桌面上，
再把一张纸板竖直立在平面镜上，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反射光 的路径。
甲
乙
（1）图甲中，用激光笔让一束光沿着平行纸板射向镜面上的 点，小林能从不
同方向看到纸板上的光束，是因为发生了____反射。在纸板上画出光路，再次改变
的方向，重复上述实验，取下纸板，用量角器量出光线与____（填“ ”或“
”）的夹角，即为入射角，记下数据，比较反射角和入射角的大小关系。
漫
（2）图甲中，当光沿的方向射向点时，光会沿着 的方向射出，说明在反射
现象中光路是______的。
可逆
（3）小林让激光笔发出的激光沿射到平面镜上的点，先不折转光屏时， 右
侧光屏上能观察到反射光线，再将右侧光屏沿 向后转动，如图乙所示，右侧光
屏上观察不到反射光线。这说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在
______平面上。
同一
（4）小林使入射光线与反射光线的夹角为 ，则反射角的大小应为_____。
【满分笔记】熟记光的反射定律的内容，明白三线（反射光线、入射光线、法
线）的空间和位置关系，以及两角（反射角和入射角）的大小关系，并掌握实验的
目的、操作方法及结论。
实验2 探究平面镜成像特点
本实验的任何一个环节都可能考查，现对实验各个环节要掌握的知识点以及出
题的规律进行总结归纳。
考点加油站
【问题】
实验器材：茶色薄玻璃板、白纸、两支相同的蜡烛、火柴、笔、刻度尺、光屏等。
器材的作用：①刻度尺：测量像与物到平面镜的距离。②白纸：标注平面镜、
物、像的位置。③两支完全相同的蜡烛A、B：便于确定像与物的大小关系。④茶色
薄玻璃板：.选用玻璃板而不选用平面镜的原因是便于确定像的位置； .选择薄玻
璃板的原因是避免玻璃板两个表面所成的像形成重影，影响实验； .选择茶色玻璃
板的原因是减少透过的光，增强反射的光。⑤光屏：观察像能否成在光屏上，判断
成像的虚实。
实验装置图：
玻璃板的放置要求：玻璃板要与水平桌面垂直放置。未垂直放置时，若玻璃板
向蜡烛A倾斜，则所成的像偏高且向玻璃板倾斜；若玻璃板向蜡烛B倾斜，则所成的
像偏低且向蜡烛B倾斜。
【证据】
1.实验应在较暗的环境下进行。
2.观察像时眼睛的位置：观察像的大小时，眼睛与蜡烛A在玻璃板同侧；观察
像的虚实时，眼睛与蜡烛A在玻璃板异侧。
3.改变蜡烛A的位置，多次测量的目的：减小偶然性对实验结果的影响，使实
验结论具有普遍性。
4.像与物等大的判断：在玻璃板的后面移动蜡烛B，直到观察到它与蜡烛A的像
完全重合。
5.验证平面镜成虚像的操作：用光屏代替玻璃板后未点燃的蜡烛B，观察光屏
上是否能承接到蜡烛A的像，若不能，则说明平面镜成的是虚像。
【解释】
实验结论：①平面镜所成的像是虚像；②像的大小与物体的大小相等；③像和
物体到平面镜的距离相等；④像和物体的连线与镜面垂直；⑤像与物关于镜面对称。
【交流】
1.所用的科学方法：等效替代法。
2.测量的实验数据中像距和物距不相等的原因：①没有正确测量；②玻璃板没
有与水平桌面垂直放置；③玻璃板有一定厚度；④玻璃板后的蜡烛没有与像完全重
合；⑤实验过程中玻璃板改变了位置。
3.玻璃板厚度的计算：根据像距等于物距，计算实际测量值的差值。
4.在玻璃板所在的平面内移动玻璃板，所成像的位置不变化。
5.实验改进：选用棋子替代蜡烛的目的是棋子成像稳定，便于观察。选用方格
纸代替白纸的目的是方便直接比较像距与物距的大小关系。
例2 五代时期名士谭峭所著《化书》中，记载了照镜子时“影与形无异”的现象。关
于平面镜成像的特点，小明用图甲所示装置进行了探究。
甲
（1）用玻璃板代替平面镜进行实验，目的是_______________
___。
便于确定像的位
置
（2）把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形与蜡
烛A相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到看上去它跟
蜡烛A的像完全重合，说明平面镜所成的像与物体大小______，
证实了“影与形无异”。
相等
乙
（3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和像的位置
连接起来，如图乙所示，发现物和像的连线与镜面______，用刻
度尺测得像和物到镜面的距离相等。
垂直
（4）综上可得，平面镜所成的像与物体关于镜面______。
对称
（5）蜡烛A的像是它发出的光经玻璃板反射而形成的____像。若
在玻璃板后放置一块木板，蜡烛A______（填“仍能”或“不能”）通
过玻璃板成像。
虚
仍能
【满分笔记】本题考查同学们动手操作实验的能力。只要熟练掌握平面镜的成
像特点，解答此类题目就很容易。
实验3 探究凸透镜成像规律
本实验的任何一个环节都可能考查，现对实验各个环节要掌握的知识点以及出
题的规律进行总结归纳。
考点加油站
【问题】
实验器材：光具座、凸透镜、光屏、蜡烛等。
1.凸透镜焦距的测量方法：①会聚法：将凸透镜正对平行光，在另一侧移动光
屏，当光屏上得到一个最小、最亮的光斑时，该光斑到凸透镜光心的距离即为焦距；
②物像等大法：在光具座上依次放置燃烧的蜡烛、凸透镜、光屏，保持凸透镜不动，
同时移动燃烧的蜡烛和光屏，直到光屏上出现倒立、等大的烛焰的像为止，则物距
或像距的一半即为焦距。
2.“”状灯替代蜡烛的优点： 灯成像更稳定。
实验装置图：
1.光具座上依次放置燃烧的蜡烛、凸透镜、光屏。
2.为了使像成在光屏的中央，应点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中
心在同一高度。
3.当没有用光具座时，需将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调至同一高度并在
同一直线上。
【证据】
1.实验应在较暗的环境下进行。
2.观察像的方法：观察实像时，眼睛在光屏一侧，注视光屏上的像；观察虚像
时，从光屏一侧，逆着折射光线观察透镜中烛焰所成的像。
【解释】
相关实验结论详见第一节考点4中的“凸透镜成像规律”。
【交流】
1.当烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度时，光屏上找不到像的原因及
解决措施：①物距小于或等于一倍焦距，要想找到像，应将蜡烛向远离凸透镜的方
向移动；②物距太小，像距太大，超过了光具座的量程，在不更换光具座的情况下，
应换用焦距更小的凸透镜或在蜡烛和凸透镜之间加一个凸透镜。
2.蜡烛燃烧变短，像在光屏上的位置向上移动，调节像在光屏中央的方法：①
将光屏向上调节；②将蜡烛向上调节；③将凸透镜向下调节。
3.用纸板遮住凸透镜的一部分后还能在光屏上看到蜡烛的像，像会变暗些，但
还是完整的像。
4.验证“凸透镜成实像时，物与像上下颠倒，左右是否也相反”的方法：沿垂直
于光具座方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反。
5.当光屏上成清晰的像时，对调蜡烛与光屏的位置，根据折射现象中光路可逆，
光屏上还能成清晰的像，但像的大小发生改变。
例3 （2023·湖南衡阳）小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探
究凸透镜成像的规律：
甲
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光
屏，直到光屏上形成一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的
焦距为_____ 。
10.0
（2）实验时，把凸透镜固定在光具座 刻度线处，为
使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调
到__________。
同一高度
乙
（3）小明将蜡烛移至光具座
刻度线处，如图乙所示，
移动光屏，直到烛焰在光屏上成
清晰的像，则该像是倒立、
_______的实像。生活中的_____
___（填“放大镜”“投影仪”或“照
缩小
照相
机
（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏
的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，
光路是______的。
可逆
相机”）就是利用这种成像规律工作的。
（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当
远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现________（填
“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。
近视眼
【满分笔记】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记凸透镜成
像规律的内容，并做到灵活运用。
1.（2023·山东临沂）敬老爱亲的小明跟奶奶拉呱时，发现奶奶一直认为“人离平面
镜越近，人在镜中的像越大”。为了纠正奶奶的错误认知，小明做了如下实验。
（1）如图所示，将白纸平铺在水平桌面上，用支架把玻
璃板架在白纸上，并让玻璃板与纸面______。
垂直
（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___（填“A”或“B”），并移动蜡烛B，直至与蜡
烛A的像重合。
A
（3）为了纠正奶奶的错误认知，小明多次改变蜡烛A的位置时，需确保______（填
“左右”或“前后”）位置不同。
前后
（4）小明给奶奶变了个戏法：将与蜡烛A的像重合的蜡烛B拿走，并在它的位置处
竖放一个光屏，让奶奶透过玻璃板看光屏，光屏上有“蜡烛B”；不透过玻璃板直接
看光屏，光屏上的“蜡烛B”却消失了。这个小戏法逗得奶奶开怀大笑，同时小明也
给奶奶解释了玻璃板成____（填“虚”或“实”）像的道理。
虚
2.在实验操作大赛上，小明与小华分别展示了下面两个实验：
甲
乙
（1）图甲是小明展示的“探究平面镜成像特点”的实验，他在透明玻璃板中既能够看
到蜡烛A的像，同时又能看见玻璃板后的蜡烛B，这是因为在玻璃与空气分界面处分
别发生了__________、__________。（均填“光的直线传播”“光的反射”或“光的折射”）
光的反射
光的折射
（2）图乙是小华展示的“探究凸透镜成像规律”的实验，该凸透镜的焦距为 。
当各元件位于图中的位置时，光屏上承接到清晰的像，这个像是倒立、______的实
像。将蜡烛移至 刻度线处，其他元件的位置不变，若要使清晰的像呈现在光
屏上，需在蜡烛与凸透镜间放置一个______眼镜的镜片。
缩小
近视
甲
乙
甲
3.如图甲所示的是陈涛同学探究光的反射定律的实验。他
进行了下面的操作：
（1）如图甲，一束光贴着纸板沿某一个角度射到 点，经
平面镜的反射，沿另一个方向射出。在纸上用笔描出入射
光和反射光 的径迹。改变光束的入射角度，多做几次，
取下纸板，用量角器测量两侧的和 ，得到的结论是
反射角______（填“大于”“等于”或“小于”）入射角。
等于
（2）多次改变入射光线的方向，总能在纸板上观察到入射光和反射光的径迹，由
此得出结论：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。这种得
出结论的过程是否合理？________。要得出该结论，接下来应该进行的操作是
___________________________________________________________。
不合理
将右侧纸板向后折转，再次观察右侧纸板上是否能看到反射光线
（3）使入射光线逐渐靠近法线 ，可观察到反射光线逐渐______（填“靠近”或
“远离”）法线 。
（4）如果让光线逆着的方向射向镜面，会发现反射光线沿着 方向射出，这
表明：在光的反射现象中，______________。
靠近
光路是可逆的
（5）陈涛同学还想用图乙和图丙模拟镜面反射与漫反射，参照图乙那样，把几根
细针垂直扎入一块硬纸板中，表示法线，当入射光线平行射到各入射点时，反射光
线将平行射出。随后将纸板随意弯折，如图丙所示，这时会看到“法线”不再平行，
当入射光线平行射到各入射点上时，反射光线________（填“平行”或“不平行”），
根据你所学的知识判断，漫反射______（填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。
不平行
遵循
乙
丙
甲
4.某同学为了探究“平面镜成像的特点”，使用的实验器材有：
单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的棋子、白纸和刻度尺。
实验装置如图甲所示：在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立
在直线上。
（1）选用两个相同的棋子是为了比较像与物______的关系。将棋子A慢慢远离玻璃
板，它的像的大小将______（填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）用单面镀膜的玻璃板和棋子做实验，实验环境有：①几乎无光的实验室；②
有阳光的实验室。在____（填“①”或“②”）中进行实验效果更好。
（3）在同样的实验环境下，用镀膜玻璃板做实验比用普通玻璃板做实验成像更清
楚，主要原因是______________________。
大小
不变
②
镀膜增强了对光的反射
（4）在白纸上沿棋子A和B的边缘画圈，测出物距和像距 的数据如下表。
实验次数 1 2 3
物距 3.39 5.11 6.39
像距 5.22 6.51
乙
①如图乙所示，第1次实验测量的物距是棋子A的右端
到直线的距离，则像距_____ 。
3.50
②该同学发现三次实验的像距都比物距略大一些，原
因是___。
A.刻度尺测量物距时存在误差 B.玻璃板有一定厚度
C.物和像的标记点不对应 D.玻璃板没有竖直放置
B
5.探究凸透镜成像特点。
（1）小聪将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方平行地放上白纸，如图1所示，测出
透镜与白纸间距离与对应的白纸被烤焦的时间 ，绘出图2所示的图像。由图可知，
白纸被烤焦的最短时间为，对应的为____，此距离即为该透镜的焦距 。
10
图1
图2
（2）当透镜与蜡烛的距离为 时，可在光屏上得到一个倒立、______（填“放
大”“缩小”或“等大”）的清晰实像，利用这一成像原理可制成生活中的________（填
“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
放大
投影仪
（3）仅将题（2）中蜡烛和光屏的位置对调，在光屏上____（填“能”或“不能”）得
到一个清晰的像。
能
图3
（4）将蜡烛移至图3所示位置，
撤去光屏，从__________（填
“光屏一侧”或“蜡烛一侧”）适当
位置向透镜方向看去，可以观
察到烛焰所成的____（填“虚”
或“实”）像。
光屏一侧
虚
（5）小明将一副近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模
糊了，将光屏向____（填“左”或“右”）移动，光屏上会再次出现清晰的像。
右