2012年中考物理第一轮 光的作图
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文档简介
光现象作图三法
光现象这部分作图题的要求不高,只要掌握好相关知识并运用一定的方法和技巧,就能轻松的解答此类题目.下面给同学们介绍三种常用的作图方法.
一、直线作图法
直线作图法是根据光在同种均匀介质中沿直线传播特点来完成光路图,主要用于分析小孔成像的情况和其作图以及解释一些自然现象等．
例1 如图l所示,小孔前有一物体AB,请画出AB经过小孔成像的光路图,并在光屏MN上标出AB所成的像.
图1(a) 图1(b)
解析:本题考查小孔成像知识,像是由于光的直线传播形成的.如图1(a)所示,在物体AB和光屏之间放一带小孔的挡板,物体AB上端发出的光通过小孔,照在光屏的下部；物体AB下端发出的光通过小孔必然照在光屏的上部．所以,光屏上得到了倒立的像.
答案:如图1(b)所示.
点拨:光的直线传播实例很多,如本题的小孔成像,还有日食、月食、影子的形成、激光准直等.明确光在同种均匀介质中沿直线传播是解题的关键.作图时应注意作图要规范,光线标箭头,且箭头方向要与光的传播一致.
二、对称作图法
1.利用光的反射定律
在光的反射中,反射角等于入射角,法线是反射光线和入射光线所组成角的平分线,这两条光线关于法线对称.利用反射定律,可以解决反射光线或入射光线的位置、面镜位置以及平面镜的观察范围等作图题.
例2 (1)根据光的反射定律,在图2(a)中画出反射光线并标出反射角的度数．
解析:根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,此题入射角45°,则反射角为45°,注意反射角、入射角的构成,作出反射光线见上图.
答案:如图2(b)所示
点拨:此类题主要是通过光路图,来考查光的反射知识,牢固掌握光的反射定律是解答考题的关键.
2.利用平面镜成像特点
平面镜成像特点:物与像关于镜面对称．利用此对称特点,可以直接作像的位置、光源、作反射光线、入射击光线、及确定平面镜的位置等.作图时要注意实际光线画实线,法线、反射光线的反向延长线以及其他的辅助线都要画虚线；平面镜所成的像是虚像,像要画虚线；所有反射光线的延长线必须过像点.
例3 如图3(a)所示,S为某发光点,SO是它发出的其中一条光线．根据平面镜成像特点,画出入射光线SO的反射光线.
解析:根据平面镜成像的特点,作出像点S′,连接S′O,并延长,标上箭头表示光传播的方向,即为反射光线.
答案:如图3(b)所示
点拨:熟悉平面镜成像特点,像、物与平面镜三者的位置关系,这是解决作图题的关键.
三、对比作图法
发生折射时,光从一种介质斜射入另一种介质,传播方向发生改变．便于确定折射后的光线的大致位置,利用参考光线,即原折射光线或入射光线的的延长线,图4(b)所示．运用此方法确定入射光线或折射光线或像的大致位置以及完成光路等.
例4 画出图4中与入射光线对应的反射光线和大致的折射光线位置.
解析:过入射点作法线,光从空气斜射入水中折射光线靠近法线折射,所谓的靠近是相对它的直线传播而言的,为了能正确的画出折射光线,把入射光线延长,如图4(b)所示,再靠近法线就可以画出正确的折射光线.
答案:如图4(b)所示
点评:解题的关键是理解光的折射规律,只有这样解题才得心应手.作图时要注意分清界面和法线,尤其是光线的偏折问题.
光的作图分类解析
一、光的反射
例1、在图1中，画出入射光线AO的反射光线，并标出反射较和它的大小。
解析：根据题目所给的条件，已知镜面位置和入射光线AO，且入射光线与镜面的夹角为30°，运用作图法解题的步骤如下（见图2）：
(1) 过入射点O作镜面的垂线NO，NO为法线；(2) 在法线的另一侧作∠NOB等于∠AON，OB即为所求的反射光线，∠NOB为所求的反射角；(3) 在OB上画上箭头，表示光的传播方向。
题目中所给的入射光线与镜面的夹角是300，这个角不是入射角。入射角是入射光线与法线的夹角，因此入射光线与镜面成300角时，入射角为900-300= 600。根据反射定律可知，反射角也为600。
答案：如图2所示
二、光的折射
例2、图3中，一束光线从空气斜射入到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向。
解析：本题着重考查光的反射和折射概念，光在介质界面发生反射和折射，根据光的反射定律和折射定律可知，反射光线、折射光线都在入射光线与法线决定的平面内；反射光线与折射光线在法线的同一侧，与入射光线分居法线的两侧。根据反射角等于入射角，可画出入射光线；根据折射规律，知光从空气斜射入水时，折射角小于入射角，可画出折射光线。
答案：如图4所示。
三、平面镜成像
例3、根据平面镜成像特点，画出图7中物体AB在平面镜MN中所成的像。
解析：根据平面镜成像的特点，要确定AB在平面镜中所成的像，可以分别过A、B点作AO、BO′垂直MN，延长AO至A′，使A′O=AO，延长BO′至B′，使B′O′ = BO′，用虚线连接A′B′，并标上箭头，则A′B′ 就是物体AB的虚像。用此法作图时，需要注意AO、BO′不是光线而是辅助线，A′B′ 是虚像，应当用虚线表示。
答案：如图8所示。
四、透镜
例4、在图9甲、乙所示的方框中各有一个透镜，图中画出了光线通过透镜前后的传播方向，请在方框中填入适当的透镜。
解析：甲图中入射光线是平行光束，经透镜折射后，主轴上方的光线向上远离主轴偏折，主轴下方光线向下远离主轴偏折，即折射光线发散，说明这透镜有发散作用，应为凹透镜。乙图中入射光线是平行光束，经透镜折射后，主轴上方光线向下偏折，主轴下方光线向上偏折，即折射光线会聚，说明这透镜有会聚作用，应是凸透镜。
答案如图10所示。
五、凸透镜的三条特殊光线
例5、如图11所示，其中F为透镜的焦点，光线a平行于主光轴，光线b通过焦点F，请在图中作出a、b光线经过透镜后的出射光线。
解析：根据凸透镜对光有会聚作用的特点，可将平行于主光轴的光会聚于焦点，由于光折射时，光路是可逆的，因而从焦点射来的光经凸透镜折射后平行射出。
答案：如图12所示。
图2(a)
图2(b)
图3(a)
图3(b)
图4(b)
图4(a)
图2
图1
图4
图3
图8
图7
甲
乙
图10
甲
乙
图9
图12
图11
光现象这部分作图题的要求不高,只要掌握好相关知识并运用一定的方法和技巧,就能轻松的解答此类题目.下面给同学们介绍三种常用的作图方法.
一、直线作图法
直线作图法是根据光在同种均匀介质中沿直线传播特点来完成光路图,主要用于分析小孔成像的情况和其作图以及解释一些自然现象等．
例1 如图l所示,小孔前有一物体AB,请画出AB经过小孔成像的光路图,并在光屏MN上标出AB所成的像.
图1(a) 图1(b)
解析:本题考查小孔成像知识,像是由于光的直线传播形成的.如图1(a)所示,在物体AB和光屏之间放一带小孔的挡板,物体AB上端发出的光通过小孔,照在光屏的下部；物体AB下端发出的光通过小孔必然照在光屏的上部．所以,光屏上得到了倒立的像.
答案:如图1(b)所示.
点拨:光的直线传播实例很多,如本题的小孔成像,还有日食、月食、影子的形成、激光准直等.明确光在同种均匀介质中沿直线传播是解题的关键.作图时应注意作图要规范,光线标箭头,且箭头方向要与光的传播一致.
二、对称作图法
1.利用光的反射定律
在光的反射中,反射角等于入射角,法线是反射光线和入射光线所组成角的平分线,这两条光线关于法线对称.利用反射定律,可以解决反射光线或入射光线的位置、面镜位置以及平面镜的观察范围等作图题.
例2 (1)根据光的反射定律,在图2(a)中画出反射光线并标出反射角的度数．
解析:根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,此题入射角45°,则反射角为45°,注意反射角、入射角的构成,作出反射光线见上图.
答案:如图2(b)所示
点拨:此类题主要是通过光路图,来考查光的反射知识,牢固掌握光的反射定律是解答考题的关键.
2.利用平面镜成像特点
平面镜成像特点:物与像关于镜面对称．利用此对称特点,可以直接作像的位置、光源、作反射光线、入射击光线、及确定平面镜的位置等.作图时要注意实际光线画实线,法线、反射光线的反向延长线以及其他的辅助线都要画虚线；平面镜所成的像是虚像,像要画虚线；所有反射光线的延长线必须过像点.
例3 如图3(a)所示,S为某发光点,SO是它发出的其中一条光线．根据平面镜成像特点,画出入射光线SO的反射光线.
解析:根据平面镜成像的特点,作出像点S′,连接S′O,并延长,标上箭头表示光传播的方向,即为反射光线.
答案:如图3(b)所示
点拨:熟悉平面镜成像特点,像、物与平面镜三者的位置关系,这是解决作图题的关键.
三、对比作图法
发生折射时,光从一种介质斜射入另一种介质,传播方向发生改变．便于确定折射后的光线的大致位置,利用参考光线,即原折射光线或入射光线的的延长线,图4(b)所示．运用此方法确定入射光线或折射光线或像的大致位置以及完成光路等.
例4 画出图4中与入射光线对应的反射光线和大致的折射光线位置.
解析:过入射点作法线,光从空气斜射入水中折射光线靠近法线折射,所谓的靠近是相对它的直线传播而言的,为了能正确的画出折射光线,把入射光线延长,如图4(b)所示,再靠近法线就可以画出正确的折射光线.
答案:如图4(b)所示
点评:解题的关键是理解光的折射规律,只有这样解题才得心应手.作图时要注意分清界面和法线,尤其是光线的偏折问题.
光的作图分类解析
一、光的反射
例1、在图1中，画出入射光线AO的反射光线，并标出反射较和它的大小。
解析：根据题目所给的条件，已知镜面位置和入射光线AO，且入射光线与镜面的夹角为30°，运用作图法解题的步骤如下（见图2）：
(1) 过入射点O作镜面的垂线NO，NO为法线；(2) 在法线的另一侧作∠NOB等于∠AON，OB即为所求的反射光线，∠NOB为所求的反射角；(3) 在OB上画上箭头，表示光的传播方向。
题目中所给的入射光线与镜面的夹角是300，这个角不是入射角。入射角是入射光线与法线的夹角，因此入射光线与镜面成300角时，入射角为900-300= 600。根据反射定律可知，反射角也为600。
答案：如图2所示
二、光的折射
例2、图3中，一束光线从空气斜射入到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向。
解析：本题着重考查光的反射和折射概念，光在介质界面发生反射和折射，根据光的反射定律和折射定律可知，反射光线、折射光线都在入射光线与法线决定的平面内；反射光线与折射光线在法线的同一侧，与入射光线分居法线的两侧。根据反射角等于入射角，可画出入射光线；根据折射规律，知光从空气斜射入水时，折射角小于入射角，可画出折射光线。
答案：如图4所示。
三、平面镜成像
例3、根据平面镜成像特点，画出图7中物体AB在平面镜MN中所成的像。
解析：根据平面镜成像的特点，要确定AB在平面镜中所成的像，可以分别过A、B点作AO、BO′垂直MN，延长AO至A′，使A′O=AO，延长BO′至B′，使B′O′ = BO′，用虚线连接A′B′，并标上箭头，则A′B′ 就是物体AB的虚像。用此法作图时，需要注意AO、BO′不是光线而是辅助线，A′B′ 是虚像，应当用虚线表示。
答案：如图8所示。
四、透镜
例4、在图9甲、乙所示的方框中各有一个透镜，图中画出了光线通过透镜前后的传播方向，请在方框中填入适当的透镜。
解析：甲图中入射光线是平行光束，经透镜折射后，主轴上方的光线向上远离主轴偏折，主轴下方光线向下远离主轴偏折，即折射光线发散，说明这透镜有发散作用，应为凹透镜。乙图中入射光线是平行光束，经透镜折射后，主轴上方光线向下偏折，主轴下方光线向上偏折，即折射光线会聚，说明这透镜有会聚作用，应是凸透镜。
答案如图10所示。
五、凸透镜的三条特殊光线
例5、如图11所示，其中F为透镜的焦点，光线a平行于主光轴，光线b通过焦点F，请在图中作出a、b光线经过透镜后的出射光线。
解析：根据凸透镜对光有会聚作用的特点，可将平行于主光轴的光会聚于焦点，由于光折射时，光路是可逆的，因而从焦点射来的光经凸透镜折射后平行射出。
答案：如图12所示。
图2(a)
图2(b)
图3(a)
图3(b)
图4(b)
图4(a)
图2
图1
图4
图3
图8
图7
甲
乙
图10
甲
乙
图9
图12
图11
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