实验专攻 光学实验
实验一 探究光反射时的规律
【一题式探究1】为了“探究光反射时的规律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图所示的实验。
【设计实验】
(1)实验中还需要的测量工具是 量角器 。
(2)实验中为了使光束能在纸板上显示出来,方便实验研究,你该采取的操作是 C 。
A.向纸板喷烟或雾
B.使光束垂直纸板射到O点
C.使光束贴着纸板射到O点
【进行实验】
(3)如图乙所示,保持入射光线位置不变,以法线ON为轴线,将纸板EOF的右半面绕法线ON向后折,此时反射光线的位置 不发生 (选填“发生”或“不发生”)变化;这时,在纸板NOF上 不能 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,实验现象说明: 反射光线和入射光线、法线在同一平面内 。
(4)小明同学利用一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如表所示。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因是 误将反射光线与镜面的夹角当作了反射角 ;多次实验的目的是 使结论更具有普遍性 。
实验次数 入射角 反射角
1 15° 75°
2 30° 60°
3 45° 45°
(5)若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点,光将沿图中的OE方向射出,这说明在反射现象中, 光路是可逆的 。
(6)由于实验进行了多次,最后纸板上留下了很多条光路,无法区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,为了避免这一问题的出现,应该 给对应的入射光线和反射光线编号 。
【生活应用】
(7)实验中,从教室各个方向都能观察到纸板表面反射的光线,这种反射属于 漫 (选填“镜面”或“漫”)反射。
【创新拓展】
(8)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上固定一红色激光笔,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 法线 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,出现了如图丙所示的情景。老师水平方向缓缓转动圆台,当 从侧面观察到入射绿光、入射红光和反射绿光看起来重合时 ,可判断反射光线、入射光线和法线位于同一平面内。
实验二 探究平面镜成像的特点
【一题式探究2】如图甲所示,小明在做探究平面镜成像特点的实验时,将一块玻璃板竖直架在一把水平放置的直尺上,再取两支完全相同的蜡烛A、B一前一后竖直放置在直尺上。
【设计实验】
(1)为了使像看起来更清晰,小明最好在 较暗 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。
(2)此实验采用 玻璃板 代替平面镜,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了 像的位置 不易确定的问题。
【进行实验】
(3)把蜡烛A点燃放在玻璃板的前面,该同学应在玻璃板 前 (选填“前”或“后”)面观察蜡烛A经玻璃板 反射 (选填“反射”或“折射”)所成的像。
(4)直尺的作用是便于比较像与物 到玻璃板距离 的关系;选用两支相同蜡烛的目的是可以研究像与物 大小 的关系。
(5)为了得到像与物体到镜面的距离关系,蜡烛A需放在 不同 (选填“同一”或“不同”)位置多次实验,多次实验的目的是 使结论具有普遍性 。
(6)当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,移去蜡烛B并在原位置放一光屏,光屏上看不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 虚 (选填“虚”或“实”)像。
(7)若操作中在直尺上无论怎样调整蜡烛B的位置,都不能与像重合,其原因可能是 玻璃板没有竖直放置 。
(8)本次实验中应用到的物理学研究方法叫 等效替代 法。
【交流评估】
(9)现有厚度分别为5 mm和2 mm的两块玻璃板,你认为应选择 2 mm 厚的玻璃板做实验,原因是 避免出现重影(或者避免出现两个像影响实验效果) 。
(10)小丽分析自己测量的数据(如表)时发现,像距都比物距大一些,小丽认为这是由于自己测量粗心引起的,小明认为像距比物距大可能与玻璃板的厚度有关。你认为小丽和小明谁的看法正确 小明 ,理由是 如果是粗心,像距不可能总是大于物距 。
玻璃板 厚度/mm 5 5 5 10 10 10 15 15 15
像距/cm 3.00 5.80 8.70 3.95 6.50 9.35 3.18 5.40 7.85
物距/cm 2.65 5.50 8.35 3.30 5.95 8.72 2.05 4.30 6.90
像距与物 距的差值 /cm 0.35 0.30 0.35 0.65 0.55 0.63 1.13 1.10 0.95
【生活应用】
(11)若A蜡烛以0.5 m/s的速度靠近玻璃板,则像以 1 m/s的速度靠近A蜡烛。当A蜡烛向玻璃板靠近时,它的像将 不变 (选填“变大” “变小”或“不变”)。
(12)岸边的树木在水中的像看上去是“倒立”的,请解释产生这一现象的原因: 水面相当于平放的平面镜,像是光的反射形成的,像与物关于镜面对称 。
【创新拓展】
(13)小丽在做该实验时,突发奇想,将手指放在蜡烛B的“烛焰”上,则小丽的手指 不会 (选填“会”或“不会”)被烧痛。
(14)实验过程中如果玻璃板没有垂直架在直尺上,而是如图乙所示倾斜,蜡烛A的像应是图中的 A2 (选填“A1”“A2”或“A3”)。
(15)如图丙所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至如图丁所示的位置时,硬币会通过平面镜成像在如图丁中 a 位置。
实验三 探究凸透镜成像的规律
【一题式探究3】在探究“凸透镜成像规律”实验中
【设计实验】(1)实验前要调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在 同一高度 ,目的是使像成在光屏的中央。光屏的作用是 承接蜡烛通过凸透镜所成的实像 。
(2)如图甲所示,让平行光正对着凸透镜照射,左右移动光屏,直到光屏上出现一个最小最亮的光斑,测得凸透镜的焦距f= 15.0 cm。
【进行实验】
(3)如图乙所示,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上 不能 (选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰像。
(4)如图丙所示,烛焰能在光屏上形成清晰的像,此像是 倒立、放大 的实像。如果此时撤去光屏,人眼在如图所示的位置 能 (选填“能”或“不能”)直接看到烛焰的实像。
(5)在图丙中,保持凸透镜的位置不变,如果蜡烛向左移动5 cm,为了在光屏上得到一个清晰的像,光屏应该向 左 (选填“左”或“右”)移动。
【创新拓展】
(6)当光屏上出现清晰的像时,小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分,这时光屏上 仍能 (选填“仍能”或“不能”)成烛焰完整的像;
(7)实验中,小明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模糊了。将光屏适当靠近凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小明配戴的是 远视 (选填“近视”或“远视”)眼镜;
(8)窗外阳光明媚,小明看到窗边饮水机的水桶旁有一条亮线,如图丁所示。由此,他认为装有水的水桶相当于凸透镜。他又找来一个圆柱形玻璃杯,在玻璃杯后面的白纸上画一条水平方向的箭头,如图戊所示,慢慢向玻璃杯中注入水至水面高过箭头位置,透过玻璃杯看纸上的“箭头”,不可能是图己中的 D 。
广西三年中考
1.(2024·广西中考)如图所示,在“探究光反射时的规律”实验中,通过实验可知,反射光线、入射光线和法线都在 同一 (选填“同一”或“不同”)平面内,反射角r 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角i。
全国一年中考
2.(2024·福建中考)探究光的反射定律,实验装置如图1。让一束光贴着光屏射向平面镜的O点,改变入射光线多次实验,数据记录如表。
序号 入射光线相对于法线的位置 反射光线相对于法线的位置 入射角i 反射角r
1 左 右 30° 30°
2 左 右 45° 45°
3 左 右 60° 60°
4 右 左 60° 60°
(1)能从不同方向观察到光的传播路径,是因为光在光屏上发生 漫 反射;
(2)分析表中数据得出结论:
①反射光线、入射光线分别位于法线 两侧 ;
②反射角 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角;
(3)光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔发电。图2为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿 逆 时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
3.(2024·重庆B中考)如图所示,利用两根相同的荧光棒来探究平面镜成像的特点。
(1)实验中应选用 薄 (选填“薄”或“厚”)玻璃板替代平面镜;
(2)将玻璃板 垂直 放置在铺有白纸的水平桌面上,在玻璃板前放置荧光棒A,在玻璃板后面移动另一根荧光棒B,发现B与A的像完全重合,说明像与物的 大小 相等。
4.(2024·临沂中考)小明在某购物中心前,可以看到玻璃幕墙中自己的像,进入购物中心后,又可以透过玻璃幕墙看到外面的街景。心存疑惑的小明通过查阅资料得知,该商店的玻璃幕墙使用了一种具有单面透视作用的镀膜玻璃。他用一块5 mm厚的镀膜玻璃和两支相同的中性笔等器材探究镀膜玻璃成像的特点。
(1)如图甲所示,让玻璃板的镀膜面向前并把玻璃板竖直放在水平桌面的白纸上,让中性笔A的笔尖紧贴在玻璃板前,在玻璃板后面无论怎么移动中性笔B,都不能让B与A的像完全重合,原因是 玻璃板的厚度影响 。
(2)如图乙所示,让中性笔A离开玻璃板一小段距离,在玻璃板后移动中性笔B,直至B与A的像完全重合,这样做既可以 确定中性笔A的像的位置 ,
又可以比较像与物体的大小关系。将光屏放在中性笔B的位置,光屏上 不能 (选填“能”或“不能”)承接到中性笔A的像。
(3)让中性笔A远离玻璃板时,中性笔B应 远离 (选填“远离”或“靠近”)玻璃板,才能与中性笔A的像完全重合。
5.(2024·眉山中考改编)小龙在“探究凸透镜成像的规律”实验中,进行了如下探究:
(1)如图甲所示,平行光正对着凸透镜照射,光屏上出现一个最小、最亮的光斑;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,点燃蜡烛,发现烛焰在光屏上所成的像如图乙所示,产生这一现象的原因是烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心 不在 (选填“在”或“不在”)同一高度;
(3)如图丙所示,光屏上呈现清晰的像,与生活中 照相机 (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)原理相同。凸透镜位置不动,将蜡烛向凸透镜方向移动10 cm,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向 右 (选填“左”或“右”)移动,像将变 大 ;
(4)手机的摄像头相当于凸透镜,在日常生活中该类透镜可以用来矫正 远视眼 (选填“近视眼”或“远视眼”)。
6. (2024·贵州中考)如图所示,用焦距为10 cm的凸透镜、高度为6 cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律,通过测量像的高度反映像的大小。
(1)若要测量光源在光屏上所成像的高度,还需要的测量工具是 刻度尺 。
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏,三次成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据,可得出结论:凸透镜成实像时,物距变小,像距变 大 ,像变 大 。
物高6 cm
实验次数 1 2 3
物距/cm 30 20 15
像距/cm 15 20 30
像高/cm 3 6 12
(3)继续移动光源至物距为6 cm时,发现无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,人眼应从 光屏 (选填“光源”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察光源的像,此时能否用(1)问中的测量工具直接测出观察到的像高 不能 (选填“能”或“不能”)。
(4)若保持光源到光屏的距离为45 cm不变,仅移动凸透镜改变物距,则表中第 2 次实验的成像情况不能探究,理由是:第2次实验时,物距和像距之和为40 cm,小于45 cm。 实验专攻 光学实验
实验一 探究光反射时的规律
【一题式探究1】为了“探究光反射时的规律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图所示的实验。
【设计实验】
(1)实验中还需要的测量工具是 。
(2)实验中为了使光束能在纸板上显示出来,方便实验研究,你该采取的操作是 。
A.向纸板喷烟或雾
B.使光束垂直纸板射到O点
C.使光束贴着纸板射到O点
【进行实验】
(3)如图乙所示,保持入射光线位置不变,以法线ON为轴线,将纸板EOF的右半面绕法线ON向后折,此时反射光线的位置 (选填“发生”或“不发生”)变化;这时,在纸板NOF上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,实验现象说明: 。
(4)小明同学利用一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如表所示。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因是 ;多次实验的目的是 。
实验次数 入射角 反射角
1 15° 75°
2 30° 60°
3 45° 45°
(5)若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点,光将沿图中的OE方向射出,这说明在反射现象中, 。
(6)由于实验进行了多次,最后纸板上留下了很多条光路,无法区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,为了避免这一问题的出现,应该 。
【生活应用】
(7)实验中,从教室各个方向都能观察到纸板表面反射的光线,这种反射属于 (选填“镜面”或“漫”)反射。
【创新拓展】
(8)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上固定一红色激光笔,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,出现了如图丙所示的情景。老师水平方向缓缓转动圆台,当 ,可判断反射光线、入射光线和法线位于同一平面内。
实验二 探究平面镜成像的特点
【一题式探究2】如图甲所示,小明在做探究平面镜成像特点的实验时,将一块玻璃板竖直架在一把水平放置的直尺上,再取两支完全相同的蜡烛A、B一前一后竖直放置在直尺上。
【设计实验】
(1)为了使像看起来更清晰,小明最好在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。
(2)此实验采用 代替平面镜,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了 不易确定的问题。
【进行实验】
(3)把蜡烛A点燃放在玻璃板的前面,该同学应在玻璃板 (选填“前”或“后”)面观察蜡烛A经玻璃板 (选填“反射”或“折射”)所成的像。
(4)直尺的作用是便于比较像与物 的关系;选用两支相同蜡烛的目的是可以研究像与物 的关系。
(5)为了得到像与物体到镜面的距离关系,蜡烛A需放在 (选填“同一”或“不同”)位置多次实验,多次实验的目的是 。
(6)当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,移去蜡烛B并在原位置放一光屏,光屏上看不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 (选填“虚”或“实”)像。
(7)若操作中在直尺上无论怎样调整蜡烛B的位置,都不能与像重合,其原因可能是 。
(8)本次实验中应用到的物理学研究方法叫 法。
【交流评估】
(9)现有厚度分别为5 mm和2 mm的两块玻璃板,你认为应选择 厚的玻璃板做实验,原因是 。
(10)小丽分析自己测量的数据(如表)时发现,像距都比物距大一些,小丽认为这是由于自己测量粗心引起的,小明认为像距比物距大可能与玻璃板的厚度有关。你认为小丽和小明谁的看法正确 ,理由是 。
玻璃板 厚度/mm 5 5 5 10 10 10 15 15 15
像距/cm 3.00 5.80 8.70 3.95 6.50 9.35 3.18 5.40 7.85
物距/cm 2.65 5.50 8.35 3.30 5.95 8.72 2.05 4.30 6.90
像距与物 距的差值 /cm 0.35 0.30 0.35 0.65 0.55 0.63 1.13 1.10 0.95
【生活应用】
(11)若A蜡烛以0.5 m/s的速度靠近玻璃板,则像以 m/s的速度靠近A蜡烛。当A蜡烛向玻璃板靠近时,它的像将 (选填“变大” “变小”或“不变”)。
(12)岸边的树木在水中的像看上去是“倒立”的,请解释产生这一现象的原因: 。
【创新拓展】
(13)小丽在做该实验时,突发奇想,将手指放在蜡烛B的“烛焰”上,则小丽的手指 (选填“会”或“不会”)被烧痛。
(14)实验过程中如果玻璃板没有垂直架在直尺上,而是如图乙所示倾斜,蜡烛A的像应是图中的 (选填“A1”“A2”或“A3”)。
(15)如图丙所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至如图丁所示的位置时,硬币会通过平面镜成像在如图丁中 位置。
实验三 探究凸透镜成像的规律
【一题式探究3】在探究“凸透镜成像规律”实验中
【设计实验】(1)实验前要调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在 ,目的是使像成在光屏的中央。光屏的作用是 。
(2)如图甲所示,让平行光正对着凸透镜照射,左右移动光屏,直到光屏上出现一个最小最亮的光斑,测得凸透镜的焦距f= cm。
【进行实验】
(3)如图乙所示,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰像。
(4)如图丙所示,烛焰能在光屏上形成清晰的像,此像是 的实像。如果此时撤去光屏,人眼在如图所示的位置 (选填“能”或“不能”)直接看到烛焰的实像。
(5)在图丙中,保持凸透镜的位置不变,如果蜡烛向左移动5 cm,为了在光屏上得到一个清晰的像,光屏应该向 (选填“左”或“右”)移动。
【创新拓展】
(6)当光屏上出现清晰的像时,小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分,这时光屏上 (选填“仍能”或“不能”)成烛焰完整的像;
(7)实验中,小明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模糊了。将光屏适当靠近凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小明配戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜;
(8)窗外阳光明媚,小明看到窗边饮水机的水桶旁有一条亮线,如图丁所示。由此,他认为装有水的水桶相当于凸透镜。他又找来一个圆柱形玻璃杯,在玻璃杯后面的白纸上画一条水平方向的箭头,如图戊所示,慢慢向玻璃杯中注入水至水面高过箭头位置,透过玻璃杯看纸上的“箭头”,不可能是图己中的 。
广西三年中考
1.(2024·广西中考)如图所示,在“探究光反射时的规律”实验中,通过实验可知,反射光线、入射光线和法线都在 (选填“同一”或“不同”)平面内,反射角r (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角i。
全国一年中考
2.(2024·福建中考)探究光的反射定律,实验装置如图1。让一束光贴着光屏射向平面镜的O点,改变入射光线多次实验,数据记录如表。
序号 入射光线相对于法线的位置 反射光线相对于法线的位置 入射角i 反射角r
1 左 右 30° 30°
2 左 右 45° 45°
3 左 右 60° 60°
4 右 左 60° 60°
(1)能从不同方向观察到光的传播路径,是因为光在光屏上发生 反射;
(2)分析表中数据得出结论:
①反射光线、入射光线分别位于法线 ;
②反射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角;
(3)光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔发电。图2为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿 时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
3.(2024·重庆B中考)如图所示,利用两根相同的荧光棒来探究平面镜成像的特点。
(1)实验中应选用 (选填“薄”或“厚”)玻璃板替代平面镜;
(2)将玻璃板 放置在铺有白纸的水平桌面上,在玻璃板前放置荧光棒A,在玻璃板后面移动另一根荧光棒B,发现B与A的像完全重合,说明像与物的 相等。
4.(2024·临沂中考)小明在某购物中心前,可以看到玻璃幕墙中自己的像,进入购物中心后,又可以透过玻璃幕墙看到外面的街景。心存疑惑的小明通过查阅资料得知,该商店的玻璃幕墙使用了一种具有单面透视作用的镀膜玻璃。他用一块5 mm厚的镀膜玻璃和两支相同的中性笔等器材探究镀膜玻璃成像的特点。
(1)如图甲所示,让玻璃板的镀膜面向前并把玻璃板竖直放在水平桌面的白纸上,让中性笔A的笔尖紧贴在玻璃板前,在玻璃板后面无论怎么移动中性笔B,都不能让B与A的像完全重合,原因是 。
(2)如图乙所示,让中性笔A离开玻璃板一小段距离,在玻璃板后移动中性笔B,直至B与A的像完全重合,这样做既可以 ,
又可以比较像与物体的大小关系。将光屏放在中性笔B的位置,光屏上 (选填“能”或“不能”)承接到中性笔A的像。
(3)让中性笔A远离玻璃板时,中性笔B应 (选填“远离”或“靠近”)玻璃板,才能与中性笔A的像完全重合。
5.(2024·眉山中考改编)小龙在“探究凸透镜成像的规律”实验中,进行了如下探究:
(1)如图甲所示,平行光正对着凸透镜照射,光屏上出现一个最小、最亮的光斑;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,点燃蜡烛,发现烛焰在光屏上所成的像如图乙所示,产生这一现象的原因是烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心 (选填“在”或“不在”)同一高度;
(3)如图丙所示,光屏上呈现清晰的像,与生活中 (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)原理相同。凸透镜位置不动,将蜡烛向凸透镜方向移动10 cm,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动,像将变 ;
(4)手机的摄像头相当于凸透镜,在日常生活中该类透镜可以用来矫正 (选填“近视眼”或“远视眼”)。
6. (2024·贵州中考)如图所示,用焦距为10 cm的凸透镜、高度为6 cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律,通过测量像的高度反映像的大小。
(1)若要测量光源在光屏上所成像的高度,还需要的测量工具是 。
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏,三次成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据,可得出结论:凸透镜成实像时,物距变小,像距变 ,像变 。
物高6 cm
实验次数 1 2 3
物距/cm 30 20 15
像距/cm 15 20 30
像高/cm 3 6 12
(3)继续移动光源至物距为6 cm时,发现无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,人眼应从 (选填“光源”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察光源的像,此时能否用(1)问中的测量工具直接测出观察到的像高 (选填“能”或“不能”)。
(4)若保持光源到光屏的距离为45 cm不变,仅移动凸透镜改变物距,则表中第 次实验的成像情况不能探究,理由是: 。
