資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
備戰(zhàn)2024中考二輪物理《高頻及難度考點沖刺》（全國通用）
專題04 光學三類常考實驗問題
探究光的反射定律、探究平面鏡成像的特點、探究凸透鏡成像的規(guī)律，這3個實驗都是新課標規(guī)定的學生必做實驗，也就是每年中考必考實驗。一般全國省市每年試卷都會出現(xiàn)這3個實驗中的一個。分值在4——6分之間。難度不大，但屬于高頻考點，復習時加強訓練，考場上就會游刃而余，輕松自如。
一、掌握探究光的反射定律實驗命題點及其結論
1.入射角（反射角）是指入射光線（反射光線）與法線的夾角。
2.如果想探究反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)，應如何操作？將紙板沿中軸ON向后折，觀察在紙板B上是否有反射光線。
3.如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出，這表明：在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。4.理想模型法：用帶箭頭的直線表示光的傳播路徑和方向。
5.量角器的作用：測量反射角和入射角的大小。
6.從紙板不同方向都能看到光的傳播路徑原因是：光在紙板上發(fā)生了漫反射。
7.多次改變?nèi)肷浣谴笮〔⑦M行多次實驗的目的：保證實驗結論具有普遍性。
8.光的反射定律：在反射現(xiàn)象中，反射光線，入射光線，法線在同一平面內(nèi)，反射光線，入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角。
二、掌握探究平面鏡成像特點實驗命題考點及其結論
1.實驗器材：薄玻璃板、兩個完全相同的蠟燭、火柴、刻度尺、一張白紙、 筆。
2.操作步驟：實驗時，將白紙鋪在水平桌面上，將玻璃板豎直放在白紙上，點燃蠟燭法現(xiàn)玻璃板的后面有蠟燭的像，為了確定像的位置具體做法是移動另一側未點燃的蠟燭，直至與像完全重合，用筆在白紙上做出標記。
3.如何確定像的虛實？將未點燃的蠟燭拿走，拿一個光屏放在該處不透過平面鏡看光屏上是否有像。
5.得出結論：平面鏡成像特點：物與像成正立、等大、左右相反的虛像，物與像對應點的連線垂直平面鏡，物與像到平面鏡的距離相等。
6.如果在實驗中發(fā)現(xiàn)兩個像，是由于玻璃板太厚導致的。兩個像之間的距離由玻璃板的厚度決定
7.玻璃板后面的蠟燭為什么不需要點燃？若點燃后方蠟燭，使像的背景變亮，使像變淡，不便于觀察像。
8.為什么用兩只完全相同的蠟燭？便于比較物與像之間的大小關系。
9.實驗中用玻璃板代替平面鏡是因為？用平面鏡不便于確定像的位置。
10.玻璃板為什么需要豎直放置？蠟燭能夠與像重合，準確確定像的位置。
11.實驗方法：等效替代
12.多次測量的目的：使實驗結論具有普遍性，避免偶然性。
13.無論怎樣移動玻璃板后方的蠟燭，都無法與像完全重合，是因為？玻璃板沒有與水平桌面豎直放置。
14.刻度尺的作用？測量物與像到玻璃板距離。
三、掌握探究凸透鏡成像規(guī)律實驗命題考點及其結論
1.實驗操作：實驗時點燃蠟燭，使燭焰中心、凸透鏡光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使燭焰的像成在光屏中央。 實驗時發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，該如何操作：①向上移動光屏；②向上移動蠟燭；③向下移動凸透鏡。
2.如果用手將凸透鏡遮住一半，則光屏上依然是一個完整的像，但亮度較暗。
3.若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蠟燭在焦點以內(nèi)（u4.燃燒的蠟燭不斷變短，光屏上的像向上移動，為使像呈在光屏中央，應該將光屏向上移動或蠟燭向上移動或凸透鏡向下移動。
5.實驗結論：（凸透鏡成像規(guī)律）F分虛實,2f大小,實倒虛正,具體見下表。
物距 像的性質(zhì) 像距 應用
倒、正 放、縮 虛、實
u>2f 倒立 縮小 實像 ff2f 幻燈機
u6.對規(guī)律的進一步認識：一倍焦距分虛實 二倍焦距分大小，物近像遠像變大。像跟著物體跑（誰遠誰大）。
第一類實驗：探究光的反射定律
【例題1】（2023齊齊哈爾） 小明利用如圖裝置探究光反射時的規(guī)律。
（1）如圖1所示，實驗時，把一個平面鏡放在水平桌面上，再把白色紙板（右側可繞翻折）豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線應______于鏡面。使一束光貼著紙板沿某一角度射到點，光在紙板上發(fā)生______（選填“鏡面”或“漫”）反射，呈現(xiàn)徑跡。光經(jīng)平面鏡反射，沿另一個方向射出；
（2）改變光束入射的角度，多做幾次，換用不同顏色的筆記錄每次光的徑跡。取下紙板，用量角器測量兩側的和，是為了_____；根據(jù)實驗結論可知：當入射光與平面鏡夾角為時，反射角為______；
（3）讓光沿圖1中方向照射到鏡面，它會沿著方向射出。這表明：在光的反射現(xiàn)象中，光路是__的。
（4）如圖2所示，把紙板右側繞向前折或向后折，在右側紙板上看不到反射光。這表明：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在________內(nèi)。
第二類實驗：探究平面鏡成像的特點
【例題2】某興趣實驗小組用如圖所示的實驗器材探究“平面鏡成像的特點”的實驗，請幫他完成下列問題：
①實驗中用薄玻璃板替代平面鏡的目的是__________；
②實驗中將蠟燭向玻璃板靠近，則像的大小__________；
③在實驗過程中，將物理課本放在像與薄玻璃板之間，還__________（選填“能”或“不能”）觀察到像；
④完成實驗后，該小組同學發(fā)現(xiàn)平面鏡所成的像與物體關于平面鏡__________。
第三類實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律
【例題3】（2023安徽）某小組探究平面鏡和凸透鏡成像的特點，將光源和光屏分別豎直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中點，如圖1所示。在AB之間朝向A觀察，看到的光源形狀如圖2中的甲所示。
（1）在B處豎直放置一塊平面鏡，鏡面朝向光源，小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，小明在BC之間觀察光屏。此后，小亮將平面鏡更換為一個凸透鏡，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之間觀察光屏上的像。上述實驗過程中，小麗、小明和小亮觀察到的分別是圖2中的______（選填“①”“②”“③”或“④”）；
①甲、丙、戊　　②乙、丙、丁　　③乙、乙、丁　　④乙、乙、戊
（2）小亮繼續(xù)實驗，要在光屏上得到一個縮小的像，可保持光源位置不變，將凸透鏡向______（選填“A”或“C”）移動，并調(diào)節(jié)光屏的位置直到呈現(xiàn)清晰的像。
第一類實驗：探究光的反射定律
1. （2023江蘇揚州）“探究光的反射規(guī)律”裝置如圖所示，白紙板放在水平桌面上，再將一塊平面鏡豎直放在紙板上，在紙板上安裝一支可自由移動的激光筆，使其發(fā)出的光緊貼紙板入射。
（1）圖中的入射角是______度；
（2）當_______時，反射光線與入射光線重合，此時入射光線向右偏轉一定角度，反射光線向______偏轉；
（3）多次實驗，在紙板上畫出入射光線和對應的反射光線后，發(fā)現(xiàn)沒有量角器，為了得出反射角等于入射角這一結論，你的操作是______。
2．如圖甲，在“探究光的反射規(guī)律”實驗中：
（1）在紙板前從不同方向都可以看到紙板上入射光線EO的徑跡，這是因為光在紙板上發(fā)生了 　　（選填“漫”或“鏡面”）反射；
（2）多次改變?nèi)肷浣堑拇笮∵M行實驗，可以得出結論：反射角 　　入射角；
（3）小明發(fā)現(xiàn)實驗中所用的激光垂直照在光屏上不是一個點而是一條直線，這樣使實驗中更容易觀察光路。他很好奇這是如何做到的，于是拆開激光筆。如圖乙所示，一束很細的激光發(fā)射出來后通過一個透明的圓柱體，由于圓柱體對光有 　　（選填“會聚”或“發(fā)散”）作用，最終使激光在光屏上展開得很寬。
3.在“探究光反射時的規(guī)律”的實驗中：
實驗次數(shù) 1 2 3
入射角 i 30° 45° 60°
反射角 r 30° 45° 60°
（1）如圖甲所示，使一束光貼著紙板E入射到O點，觀察反射光。實驗中，從不同方向都能在紙板F上看到反射光，是因為光在紙板F上發(fā)生了　 　_反射；
（2）多次改變?nèi)肷涔獾姆较颍昧拷瞧鳒y量入射角和反射角，記錄在表格中，分析數(shù)據(jù)得出：在反射現(xiàn)象中，反射角　 　入射角；
（3）將紙板F按照圖乙所示的方式偏折，則在紙板F上看不到反射光，說明在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在　 　。
4.用如圖所示裝置探究光的反射定律，白色硬紙板EF垂直于平面鏡放置，能沿ON折轉，ON垂直于平面鏡。
1 2 3 4 5 6
入射角i 15° 30° 45° 60° 70° 80°
反射角r 15° 30° 45° 60° 70° 80°
(1)讓人射光貼著紙板EF沿AO射向平面鏡上的O點，觀察反射光的方向。多次改變?nèi)肷涔獾姆较颍^察并描繪光的徑跡，量出入射角i和反射角r，記錄如上表。比較r和i。可以得出：光反射時，反射角_______人射角；
(2)紙板EF右側沒有沿ON折轉時，能觀察到反射光，有折轉時，觀察不到反射光，說明光反射時，反射光線、人射光線和法線在_______；
(3)將一束光貼著紙板EF沿BO射到O點，光沿圖中的OA方向射出，說明光反射時，光路是_______的；
(4)由于光在紙板上發(fā)了_______（選填“鏡面反射”或“漫反射”），所以從不同方向都可以觀察到光在紙板上傳播的徑跡。
第二類實驗：探究平面鏡成像的特點
1. 用如圖甲裝置，探究平面鏡成像的特點：
（1）為了便于確定像的位置，玻璃板應______放置在水平桌面的白紙上；
（2）將蠟燭1放在A位置，可看到它在玻璃板后面的像。拿一支相同的蠟燭2豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟蠟燭1的像______時，該位置記為A'；
（3）將光屏放在A'位置，任意轉動都承接不到像，可知平面鏡成像是______像；
（4）改變蠟燭1的位置，重復步驟（2），可得像與物位置的對應關系如圖乙，可知平面鏡成像時，像與物關于鏡面______；
（5）將圖乙中C處的蠟燭沿直線CC'向玻璃板方向移動1cm，此時像與物之間的距離是______cm，像的大小的變化情況是______。
2.如圖甲是探究“平面鏡成像特點”的實驗裝置．實驗步驟如下：把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板前面，再拿一支完全相同的蠟燭B豎立在玻璃板后面移動，直到看上去跟蠟燭A的像完全重合，此時在白紙上記下蠟燭A和蠟燭B的位置．移動點燃的蠟燭，多做幾次實驗．
(1)實驗過程中蠟燭B__________ (選填“需要”或“不需要”)點燃．
(2)選取兩支相同的蠟燭是為了比較像與物的________關系．
(3)實驗中若移開蠟燭B，將光屏放在像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏，看不到蠟燭A的像，說明平面鏡成的是________ (選填“虛像”或“實像”)．
(4)如圖乙，玻璃板原來沿直線BC豎直放置，若實驗中將玻璃板沿順時針方向轉過一定角度θ(θ＜90°)后，蠟燭A成的像移動到點A1處，已知圖中方格均為邊長相等的正方形，則θ＝________．
3.下圖是小芳同學探究“平面鏡成像的特點”實驗裝置。
（1）在實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃透明的特點，便于 。
（2）在豎立的玻璃板前放一支點燃的蠟燭M，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像。小明拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動，直到它跟蠟燭M的像完全重合。由此可以得出的結論是。
（3）實驗時，小芳同學應在（填“M”或“N”）側觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。
（4）細心的小芳透過玻璃觀察蠟燭M的像時，看到在像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現(xiàn)兩個像的原因是。
（5）經(jīng)過三次實驗，記錄的像A'、B'、C'與物A、B、C對應的位置如圖乙所示。為了得到更多的實驗結論，接下來小明應該進行的操作是：。
第三類實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律
1. 在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，有如下操作：
（1）實驗前，小剛利用“平行光聚焦法”（如圖甲所示）粗略測出凸透鏡的焦距。焦距越小，凸透鏡對光的會聚作用越_____（選填“強”或“弱”）；
（2）小剛將（1）中測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏________（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡；
（3）通過步驟（2）的調(diào)整，光屏上出現(xiàn)了清晰的像后，某同學將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了，此時他應將蠟燭_________（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
2.（2023廣東省） 小明在學習了凸透鏡成像的規(guī)律后，繼續(xù)深入探究，選用題表中某一規(guī)格的凸透鏡做實驗，調(diào)整好器材后如題圖甲所示，此時燭焰在光屏上成放大的像；
凸透鏡編號 焦距/cm 直徑/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 45
（1）光屏上的像是實像還是虛像？________；
（2）一段時間后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像如圖乙所示，此時將蠟燭向_____調(diào)節(jié)可以使燭焰的像移到光屏中央；
（3）小明選的凸透鏡焦距為_______cm；
（4）小明將蠟燭換成F字光源，調(diào)整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，如題圖所示，則小明看到的像應是________（選填字母）；
（5）小明認為凸透鏡成像的規(guī)律還可能與凸透鏡的直徑有關；若要驗證其猜想，則可在題表中選取編號為_______兩個凸透鏡進行實驗驗證。
3. 小華用焦距為10.0cm的凸透鏡探究凸透鏡成像規(guī)律。
（1）實驗前，應調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心大致在 ___________；
（2）當各器材位置如圖所示時，在光屏上成燭焰清晰的像，此時燭焰的成像特點與 ___________（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）的成像特點相同；
（3）實驗時，若用一張紙片遮住了凸透鏡的上半部，光屏上 ___________（選填“能”或“不能”）成完整的像；
（4）小華將一副老花鏡的鏡片放在燭焰與凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，若保持蠟燭的位置不變，僅將光屏向 ___________端移動適當距離，光屏上即可重新成燭焰清晰的像。
4.“一雙好眼睛，能更好地探索未來”，小麗了解到人眼的晶狀體相當于凸透鏡，眼睛是如何看清遠近不同物體的？她對這一問題產(chǎn)生了濃厚興趣；
（1）首先用平行光正對凸透鏡A照射，如圖甲所示，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=______cm；
（2）然后適當調(diào)整凸透鏡A和光屏的位置，移動蠟燭，使燭焰在光屏上成清晰的像，如圖乙所示；接著她將凸透鏡A換為焦距稍大的凸透鏡B，并保持位置不變，移動蠟燭，使燭焰在光屏上再次成清晰的像，如圖丙所示，可見小麗研究的問題是：當凸透鏡成實像時保持______距離不變，探究______的關系；
（3）通過探究發(fā)現(xiàn)，當人眼觀察近處物體時，晶狀體的焦距變______。
專題考情
方法策略
典例講析
專題精煉
紙板
M
N
A
B
C
A＇
B＇
C＇
平板玻璃
放置處
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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備戰(zhàn)2024中考二輪物理《高頻及難度考點沖刺》（全國通用）
專題04 光學三類常考實驗問題
探究光的反射定律、探究平面鏡成像的特點、探究凸透鏡成像的規(guī)律，這3個實驗都是新課標規(guī)定的學生必做實驗，也就是每年中考必考實驗。一般全國省市每年試卷都會出現(xiàn)這3個實驗中的一個。分值在4——6分之間。難度不大，但屬于高頻考點，復習時加強訓練，考場上就會游刃而余，輕松自如。
一、掌握探究光的反射定律實驗命題點及其結論
1.入射角（反射角）是指入射光線（反射光線）與法線的夾角。
2.如果想探究反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)，應如何操作？將紙板沿中軸ON向后折，觀察在紙板B上是否有反射光線。
3.如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出，這表明：在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。4.理想模型法：用帶箭頭的直線表示光的傳播路徑和方向。
5.量角器的作用：測量反射角和入射角的大小。
6.從紙板不同方向都能看到光的傳播路徑原因是：光在紙板上發(fā)生了漫反射。
7.多次改變?nèi)肷浣谴笮〔⑦M行多次實驗的目的：保證實驗結論具有普遍性。
8.光的反射定律：在反射現(xiàn)象中，反射光線，入射光線，法線在同一平面內(nèi)，反射光線，入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角。
二、掌握探究平面鏡成像特點實驗命題考點及其結論
1.實驗器材：薄玻璃板、兩個完全相同的蠟燭、火柴、刻度尺、一張白紙、 筆。
2.操作步驟：實驗時，將白紙鋪在水平桌面上，將玻璃板豎直放在白紙上，點燃蠟燭法現(xiàn)玻璃板的后面有蠟燭的像，為了確定像的位置具體做法是移動另一側未點燃的蠟燭，直至與像完全重合，用筆在白紙上做出標記。
3.如何確定像的虛實？將未點燃的蠟燭拿走，拿一個光屏放在該處不透過平面鏡看光屏上是否有像。
5.得出結論：平面鏡成像特點：物與像成正立、等大、左右相反的虛像，物與像對應點的連線垂直平面鏡，物與像到平面鏡的距離相等。
6.如果在實驗中發(fā)現(xiàn)兩個像，是由于玻璃板太厚導致的。兩個像之間的距離由玻璃板的厚度決定
7.玻璃板后面的蠟燭為什么不需要點燃？若點燃后方蠟燭，使像的背景變亮，使像變淡，不便于觀察像。
8.為什么用兩只完全相同的蠟燭？便于比較物與像之間的大小關系。
9.實驗中用玻璃板代替平面鏡是因為？用平面鏡不便于確定像的位置。
10.玻璃板為什么需要豎直放置？蠟燭能夠與像重合，準確確定像的位置。
11.實驗方法：等效替代
12.多次測量的目的：使實驗結論具有普遍性，避免偶然性。
13.無論怎樣移動玻璃板后方的蠟燭，都無法與像完全重合，是因為？玻璃板沒有與水平桌面豎直放置。
14.刻度尺的作用？測量物與像到玻璃板距離。
三、掌握探究凸透鏡成像規(guī)律實驗命題考點及其結論
1.實驗操作：實驗時點燃蠟燭，使燭焰中心、凸透鏡光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使燭焰的像成在光屏中央。 實驗時發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，該如何操作：①向上移動光屏；②向上移動蠟燭；③向下移動凸透鏡。
2.如果用手將凸透鏡遮住一半，則光屏上依然是一個完整的像，但亮度較暗。
3.若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蠟燭在焦點以內(nèi)（u4.燃燒的蠟燭不斷變短，光屏上的像向上移動，為使像呈在光屏中央，應該將光屏向上移動或蠟燭向上移動或凸透鏡向下移動。
5.實驗結論：（凸透鏡成像規(guī)律）F分虛實,2f大小,實倒虛正,具體見下表。
物距 像的性質(zhì) 像距 應用
倒、正 放、縮 虛、實
u>2f 倒立 縮小 實像 ff2f 幻燈機
u6.對規(guī)律的進一步認識：一倍焦距分虛實 二倍焦距分大小，物近像遠像變大。像跟著物體跑（誰遠誰大）。
第一類實驗：探究光的反射定律
【例題1】（2023齊齊哈爾） 小明利用如圖裝置探究光反射時的規(guī)律。
（1）如圖1所示，實驗時，把一個平面鏡放在水平桌面上，再把白色紙板（右側可繞翻折）豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線應______于鏡面。使一束光貼著紙板沿某一角度射到點，光在紙板上發(fā)生______（選填“鏡面”或“漫”）反射，呈現(xiàn)徑跡。光經(jīng)平面鏡反射，沿另一個方向射出；
（2）改變光束入射的角度，多做幾次，換用不同顏色的筆記錄每次光的徑跡。取下紙板，用量角器測量兩側的和，是為了_____；根據(jù)實驗結論可知：當入射光與平面鏡夾角為時，反射角為______；
（3）讓光沿圖1中方向照射到鏡面，它會沿著方向射出。這表明：在光的反射現(xiàn)象中，光路是__的。
（4）如圖2所示，把紙板右側繞向前折或向后折，在右側紙板上看不到反射光。這表明：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在________內(nèi)。
【答案】 （1）垂直 漫 （2）探究反射角與入射角的大小關系 （3） 可逆 （4）同一平面
【解析】（1）法線與鏡面垂直，紙板上的直線相當于法線，所以ON應垂直于鏡面。
我們能在紙板上看到入射光線和發(fā)射光線的路徑，是由于光線在粗糙的紙板上發(fā)生了漫反射。
（2）用量角器測量兩側的和，是入射角，是反射角，可以探究反射角與入射角的大小關系。
當入射光與平面鏡夾角為時，反射角
90°-50°=40°
（3）若將一束光貼著紙板沿FO方向射到O點，光將沿圖中的OE方向射出，即光線沿著原來反射光線的路徑入射，反射光線會沿著原來入射光線的路徑反射，說明在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。
（4）把紙板右側繞向前折或向后折，紙板E與F不在同一平面內(nèi)，在紙板F上不能看到反射光線，說明反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。
第二類實驗：探究平面鏡成像的特點
【例題2】某興趣實驗小組用如圖所示的實驗器材探究“平面鏡成像的特點”的實驗，請幫他完成下列問題：
①實驗中用薄玻璃板替代平面鏡的目的是__________；
②實驗中將蠟燭向玻璃板靠近，則像的大小__________；
③在實驗過程中，將物理課本放在像與薄玻璃板之間，還__________（選填“能”或“不能”）觀察到像；
④完成實驗后，該小組同學發(fā)現(xiàn)平面鏡所成的像與物體關于平面鏡__________。
【答案】 ①便于確定像的位置 ②不變 ③能 ④對稱
【解析】①在探究“平面鏡成像的特點”時，用玻璃板代替平面鏡的目的是玻璃板不但反射光成像，還能透光看到玻璃板后面的蠟燭，以便于確定像的位置。
②平面鏡成像時，像與物體等大。實驗時，他把點燃的蠟燭向玻璃板靠近，像的大小不變，但觀察到像的大小發(fā)生變化，這是因為物體對眼睛所成視角的大小發(fā)生了改變。
③玻璃板是通過光的反射成像，而將物理課本放在像與薄玻璃板之間不影響玻璃板的反射成像，所以還能觀察到像。
④如果將白紙沿平面鏡的位置對折，會發(fā)現(xiàn)蠟燭的位置和它的像的位置重合，這說明平面鏡成的像與物體關于鏡面對稱。
第三類實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律
【例題3】（2023安徽）某小組探究平面鏡和凸透鏡成像的特點，將光源和光屏分別豎直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中點，如圖1所示。在AB之間朝向A觀察，看到的光源形狀如圖2中的甲所示。
（1）在B處豎直放置一塊平面鏡，鏡面朝向光源，小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，小明在BC之間觀察光屏。此后，小亮將平面鏡更換為一個凸透鏡，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之間觀察光屏上的像。上述實驗過程中，小麗、小明和小亮觀察到的分別是圖2中的______（選填“①”“②”“③”或“④”）；
①甲、丙、戊　　②乙、丙、丁　　③乙、乙、丁　　④乙、乙、戊
（2）小亮繼續(xù)實驗，要在光屏上得到一個縮小的像，可保持光源位置不變，將凸透鏡向______（選填“A”或“C”）移動，并調(diào)節(jié)光屏的位置直到呈現(xiàn)清晰的像。
【答案】（1）② （2）C
【解析】（1）平面鏡成像原理是光的反射，成正立、等大的虛像，虛像與物體左右相反。所以小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，由于光的反射，看到的像是圖乙；小明在BC之間觀察光屏，由于虛像不能用光屏承接，所以小明在光屏上看不到像，如圖丙；在B點放置凸透鏡，此時
u=v=2f
在光屏上成倒立、等大的實像，且左右相反，小亮觀察到的像如圖丁，故②符合題意，①③④不符合題意。
故選②。
（2）根據(jù)凸透鏡成像特點可知，要在光屏上得到一個縮小的像，物距u>2f，光源位置不變，需將凸透鏡向C移動，并調(diào)節(jié)光屏的位置直到呈現(xiàn)清晰的像。
第一類實驗：探究光的反射定律
1. （2023江蘇揚州）“探究光的反射規(guī)律”裝置如圖所示，白紙板放在水平桌面上，再將一塊平面鏡豎直放在紙板上，在紙板上安裝一支可自由移動的激光筆，使其發(fā)出的光緊貼紙板入射。
（1）圖中的入射角是______度；
（2）當_______時，反射光線與入射光線重合，此時入射光線向右偏轉一定角度，反射光線向______偏轉；
（3）多次實驗，在紙板上畫出入射光線和對應的反射光線后，發(fā)現(xiàn)沒有量角器，為了得出反射角等于入射角這一結論，你的操作是______。
【答案】（1）50 （2）入射光線垂直射向平面鏡 左 （3）把白紙板沿法線對折，觀察反射光線與對應的入射光線是否重合
【解析】（1）入射光線與法線的夾角叫入射角。由圖可知，入射光線與平面鏡的夾角為40°，則入射角為
90°-40°=50°
（2）當入射光線垂直射向平面鏡，反射光線垂直平面鏡射出，此時反射角等于入射角，都等于0°，反射光線與入射光線重合；
反射時，反射光線和入射光線分居法線兩側。入射光線向右偏轉一定角度，位于法線的右側，則反射光線會向左偏轉相同角度，位于法線左側。
（3）沒有量角器無法直接測量角度大小，此時可以把白紙板沿法線對折，如果入射光線與對應的反射光線重合，說明反射時反射角等于入射角。
2．如圖甲，在“探究光的反射規(guī)律”實驗中：
（1）在紙板前從不同方向都可以看到紙板上入射光線EO的徑跡，這是因為光在紙板上發(fā)生了 　　（選填“漫”或“鏡面”）反射；
（2）多次改變?nèi)肷浣堑拇笮∵M行實驗，可以得出結論：反射角 　　入射角；
（3）小明發(fā)現(xiàn)實驗中所用的激光垂直照在光屏上不是一個點而是一條直線，這樣使實驗中更容易觀察光路。他很好奇這是如何做到的，于是拆開激光筆。如圖乙所示，一束很細的激光發(fā)射出來后通過一個透明的圓柱體，由于圓柱體對光有 　　（選填“會聚”或“發(fā)散”）作用，最終使激光在光屏上展開得很寬。
【答案】漫；等于；會聚。
【解析】（1）漫反射與鏡面反射的區(qū)別之一是：發(fā)生漫反射時，反射光線向各個方向傳播；
（2）光反射時，反射角總是等于入射角；
（3）透明圓柱相當于一個凸透鏡，對光有會聚作用。
解：（1）光在紙板上發(fā)生漫反射時，反射光線會向各個方向傳播，使我們從各方向都能看到；
（2）光反射時，反射角總是等于入射角；
（3）透明圓柱相當于一個凸透鏡，對光有會聚作用，把很細的激光會聚起來，形成亮光，再在光屏上展開。
【點評】本題考查實驗“探究光的反射規(guī)律”，難度不大。
3.在“探究光反射時的規(guī)律”的實驗中：
實驗次數(shù) 1 2 3
入射角 i 30° 45° 60°
反射角 r 30° 45° 60°
（1）如圖甲所示，使一束光貼著紙板E入射到O點，觀察反射光。實驗中，從不同方向都能在紙板F上看到反射光，是因為光在紙板F上發(fā)生了　 　_反射；
（2）多次改變?nèi)肷涔獾姆较颍昧拷瞧鳒y量入射角和反射角，記錄在表格中，分析數(shù)據(jù)得出：在反射現(xiàn)象中，反射角　 　入射角；
（3）將紙板F按照圖乙所示的方式偏折，則在紙板F上看不到反射光，說明在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在　 　。
【答案】 漫 等于 同一平面內(nèi)
【解析】（1）光的反射分為鏡面反射和漫反射，實驗中，從不同方向都能在紙板F上看到反射光，是因為紙板F表面比較粗糙，光在紙板F上發(fā)生了漫反射。
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，每次實驗中，反射角和入射角角度大小相等，所以可以得出：在反射現(xiàn)象中，反射角等于入射角。
（3）將紙板F按照圖乙所示的方式偏折，此時紙板E和紙板F不在同一平面內(nèi)，在紙板F上看不到反射光，說明在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。
4.用如圖所示裝置探究光的反射定律，白色硬紙板EF垂直于平面鏡放置，能沿ON折轉，ON垂直于平面鏡。
1 2 3 4 5 6
入射角i 15° 30° 45° 60° 70° 80°
反射角r 15° 30° 45° 60° 70° 80°
(1)讓人射光貼著紙板EF沿AO射向平面鏡上的O點，觀察反射光的方向。多次改變?nèi)肷涔獾姆较颍^察并描繪光的徑跡，量出入射角i和反射角r，記錄如上表。比較r和i。可以得出：光反射時，反射角_______人射角；
(2)紙板EF右側沒有沿ON折轉時，能觀察到反射光，有折轉時，觀察不到反射光，說明光反射時，反射光線、人射光線和法線在_______；
(3)將一束光貼著紙板EF沿BO射到O點，光沿圖中的OA方向射出，說明光反射時，光路是_______的；
(4)由于光在紙板上發(fā)了_______（選填“鏡面反射”或“漫反射”），所以從不同方向都可以觀察到光在紙板上傳播的徑跡。
【答案】 (1)等于 (2)同一平面內(nèi) (3)可逆 (4)漫反射
【解析】(1)由表中反射角和入射角的度數(shù)，可得反射角等于入射角。
(2)紙板EF右側沒有沿ON折轉時，能觀察到反射光，有折轉時，觀察不到反射光，是因為折轉時左右兩側不在同一平面，說明在光的反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。
(3)將一束光貼著紙板EF沿BO射到O點，光沿圖中的OA方向射出，可知將反射光線改為入射光線，光路圖照樣成立，這表明：在光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。
(4)實驗時從不同方向都可以觀察到光在紙板上傳播的徑跡，是由于紙板表面凹凸不平，光在這里發(fā)生了漫反射的緣故。
第二類實驗：探究平面鏡成像的特點
1. 用如圖甲裝置，探究平面鏡成像的特點：
（1）為了便于確定像的位置，玻璃板應______放置在水平桌面的白紙上；
（2）將蠟燭1放在A位置，可看到它在玻璃板后面的像。拿一支相同的蠟燭2豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟蠟燭1的像______時，該位置記為A'；
（3）將光屏放在A'位置，任意轉動都承接不到像，可知平面鏡成像是______像；
（4）改變蠟燭1的位置，重復步驟（2），可得像與物位置的對應關系如圖乙，可知平面鏡成像時，像與物關于鏡面______；
（5）將圖乙中C處的蠟燭沿直線CC'向玻璃板方向移動1cm，此時像與物之間的距離是______cm，像的大小的變化情況是______。
【答案】（1）豎直 （2）完全重合 （3）虛 （4）對稱 5）10 不變
【解析】（1）為了便于確定像的位置，玻璃板應豎直放置，若玻璃板沒有豎直放置，像會偏上或者偏下，無法確定像的位置。
（2）蠟燭2與蠟燭1的像完全重合位置，這樣蠟燭2就可以替代蠟燭1的像了，從而確定了像的位置，大小關系。
（3）將光屏放在A'位置，任意轉動都承接不到像，因為平面鏡成的是虛像，光屏無法承接到虛像。
（4）分析圖乙可知，像到平面鏡的距離等于物體到平面鏡的距離，且像與物體的連線與平面鏡垂直，即像與物體關于平面鏡對稱。
（5）將圖乙中C處的蠟燭沿直線CC'向玻璃板方向移動1cm，此時物體到平面鏡的距離變?yōu)?cm，那么像到平面鏡的距離等于物體到平面鏡的距離，像到物體的距離為10cm；在移動的過程中，物體的大小不變，則像的大小不變。
2.如圖甲是探究“平面鏡成像特點”的實驗裝置．實驗步驟如下：把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板前面，再拿一支完全相同的蠟燭B豎立在玻璃板后面移動，直到看上去跟蠟燭A的像完全重合，此時在白紙上記下蠟燭A和蠟燭B的位置．移動點燃的蠟燭，多做幾次實驗．
(1)實驗過程中蠟燭B__________ (選填“需要”或“不需要”)點燃．
(2)選取兩支相同的蠟燭是為了比較像與物的________關系．
(3)實驗中若移開蠟燭B，將光屏放在像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏，看不到蠟燭A的像，說明平面鏡成的是________ (選填“虛像”或“實像”)．
(4)如圖乙，玻璃板原來沿直線BC豎直放置，若實驗中將玻璃板沿順時針方向轉過一定角度θ(θ＜90°)后，蠟燭A成的像移動到點A1處，已知圖中方格均為邊長相等的正方形，則θ＝________．
【答案】:（1）不需要;（2）大小;（3）虛像;（4）45°
【解析】（1）實驗過程中蠟燭B不需要點燃；
（2）實驗中選取兩支相同的蠟燭是為了比較像與物的大小關系；
（3）移去蠟燭B，在其位置上豎立光屏，在光屏上不能承接到蠟燭A的像，說明平面鏡成虛像；
（4）平面鏡成像與成像物體對應點連線與平面鏡垂直，連接A、A1，做出連線的垂直平分線，即移動后平面鏡位置，如下圖，可知玻璃板沿順時針方向轉過45°.
3.下圖是小芳同學探究“平面鏡成像的特點”實驗裝置。
（1）在實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃透明的特點，便于 。
（2）在豎立的玻璃板前放一支點燃的蠟燭M，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像。小明拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動，直到它跟蠟燭M的像完全重合。由此可以得出的結論是。
（3）實驗時，小芳同學應在（填“M”或“N”）側觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。
（4）細心的小芳透過玻璃觀察蠟燭M的像時，看到在像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現(xiàn)兩個像的原因是。
（5）經(jīng)過三次實驗，記錄的像A'、B'、C'與物A、B、C對應的位置如圖乙所示。為了得到更多的實驗結論，接下來小明應該進行的操作是：。
【答案】⑴確定像的位置；⑵像和物大小相等；⑶M（4）玻璃板比較厚，蠟燭經(jīng)過兩個反射面都會形成像（5）連接對應的像點和物點，判斷連線是否和鏡面垂直.
【解析】（1）在實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃透明的特點，便于確定像的位置（或比較像和物的大小）.
（2）在豎立的玻璃板前放一支點燃的蠟燭M，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像。小明拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動，直到它跟蠟燭M的像完全重合。由此可以得出的結論是像和物大小相等。
（3）實驗時，小芳同學應在M側觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。
（4）細心的小芳透過玻璃觀察蠟燭M的像時，看到在像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現(xiàn)兩個像的原因是玻璃板比較厚，蠟燭經(jīng)過兩個反射面都會形成像。
（5）經(jīng)過三次實驗，記錄的像A'、B'、C'與物A、B、C對應的位置如圖乙所示。為了得到更多的實驗結論，接下來小明應該進行的操作是：連接對應的像點和物點，判斷連線是否和鏡面垂直；測出像點和物點到玻璃板的距離進行比較（說出其一即可）。
第三類實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律
1. 在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，有如下操作：
（1）實驗前，小剛利用“平行光聚焦法”（如圖甲所示）粗略測出凸透鏡的焦距。焦距越小，凸透鏡對光的會聚作用越_____（選填“強”或“弱”）；
（2）小剛將（1）中測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏________（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡；
（3）通過步驟（2）的調(diào)整，光屏上出現(xiàn)了清晰的像后，某同學將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了，此時他應將蠟燭_________（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
【答案】（1）強 （2）靠近 （3）遠離
【解析】（1）凸透鏡對光具有會聚作用，凸透鏡的焦距越小，說明焦點距離光心越近，透鏡對光線的折射作用越強。
（2）由圖甲可知，凸透鏡的焦距為
當凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙時，物距為
則物距與焦距的關系是u>2f，根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律可知：u>2f，則
成倒立縮小實像，所以光屏應在1倍焦距與2倍焦距之間，在光具座的60cm到70cm之間，光屏應靠近凸透鏡。
（3）將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，由于近視眼鏡是凹透鏡，對光線起發(fā)散作用，成像遠離凸透鏡，所以應將光屏遠離凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
2.（2023廣東省） 小明在學習了凸透鏡成像的規(guī)律后，繼續(xù)深入探究，選用題表中某一規(guī)格的凸透鏡做實驗，調(diào)整好器材后如題圖甲所示，此時燭焰在光屏上成放大的像；
凸透鏡編號 焦距/cm 直徑/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 45
（1）光屏上的像是實像還是虛像？________；
（2）一段時間后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像如圖乙所示，此時將蠟燭向_____調(diào)節(jié)可以使燭焰的像移到光屏中央；
（3）小明選的凸透鏡焦距為_______cm；
（4）小明將蠟燭換成F字光源，調(diào)整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，如題圖所示，則小明看到的像應是________（選填字母）；
（5）小明認為凸透鏡成像的規(guī)律還可能與凸透鏡的直徑有關；若要驗證其猜想，則可在題表中選取編號為_______兩個凸透鏡進行實驗驗證。
【答案】 （1）實像 （2）上 （3） 10 （4）C （5） ①、②
【解析】（1）如圖甲所示，物距小于像距，此時燭焰在光屏上成放大的像，為投影儀的成像原理，成倒立、放大的實像。
（2）一段時間后，蠟燭越燒越短，此時燭焰的像在光屏上方呈現(xiàn)，為了使燭焰的像移到光屏中央可以將蠟燭上移，使得燭焰，透鏡的光心和光屏中央在同一水平直線上。
（3）由甲圖可知，此時物距小于像距，為投影儀的成像原理，此時物距為15.0cm，在一倍到兩倍焦距之間，像距為30.0cm，像距在兩倍焦距之外，根據(jù)表格可知，小明選的凸透鏡焦距為10cm。
（4）將蠟燭換成F字光源，調(diào)整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，此時物距大于像距，為照相機的成像原理，成倒立、縮小的實像，故ABD不符合題意，C符合題意。
故選C。
（5）若要驗證凸透鏡成像的規(guī)律還可能與凸透鏡的直徑有關，則需要控制凸透鏡的焦距相等，故可在題表中選取編號為①、②兩個凸透鏡進行實驗驗證。
3. 小華用焦距為10.0cm的凸透鏡探究凸透鏡成像規(guī)律。
（1）實驗前，應調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心大致在 ___________；
（2）當各器材位置如圖所示時，在光屏上成燭焰清晰的像，此時燭焰的成像特點與 ___________（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）的成像特點相同；
（3）實驗時，若用一張紙片遮住了凸透鏡的上半部，光屏上 ___________（選填“能”或“不能”）成完整的像；
（4）小華將一副老花鏡的鏡片放在燭焰與凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，若保持蠟燭的位置不變，僅將光屏向 ___________端移動適當距離，光屏上即可重新成燭焰清晰的像。
【答案】 （1）同一高度 （2）照相機 （3）能 （4）左
【解析】（1）點燃蠟燭后，調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上，這樣才能使像成在光屏的中央位置。
（2）由圖可知，物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
像距v=65.0cm-50.0cm=15.0cm
已知f=10.0cm，此時u >2f，成倒立、縮小的實像，能夠說明照相機的成像原理。
（3）若用一張紙片遮住了凸透鏡的上半部，物體上任一點都有光線射向凸透鏡下半部，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會聚成完整的燭焰的像，折射光線減少，會聚成的像變暗。
（4）老花鏡是凸透鏡，對光線有會聚作用，使光提前會聚，將一副老花鏡的鏡片放在燭焰與凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，若保持光屏的位置不變，此時清晰的像成在光屏左側，要在光屏上重新承接到燭焰清晰的像，光屏應向左移動。
4.“一雙好眼睛，能更好地探索未來”，小麗了解到人眼的晶狀體相當于凸透鏡，眼睛是如何看清遠近不同物體的？她對這一問題產(chǎn)生了濃厚興趣；
（1）首先用平行光正對凸透鏡A照射，如圖甲所示，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=______cm；
（2）然后適當調(diào)整凸透鏡A和光屏的位置，移動蠟燭，使燭焰在光屏上成清晰的像，如圖乙所示；接著她將凸透鏡A換為焦距稍大的凸透鏡B，并保持位置不變，移動蠟燭，使燭焰在光屏上再次成清晰的像，如圖丙所示，可見小麗研究的問題是：當凸透鏡成實像時保持______距離不變，探究______的關系；
（3）通過探究發(fā)現(xiàn)，當人眼觀察近處物體時，晶狀體的焦距變______。
【答案】 ①. 10.0 ②. 光屏到凸透鏡 ③. 遠近不同物體成清晰的像與凸透鏡焦距 ④. 短
【解析】（1）圖甲中，用平行光正對位于10.0cm刻度處的凸透鏡A照射，在位于20.0cm刻度的光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則該凸透鏡的焦距為f=20.0cm-10.0cm=10.0cm
（2）小麗提出的問題是“眼睛是如何看清遠近不同物體的？”，實驗中凸透鏡相當于人眼的晶狀體，光屏相當于視網(wǎng)膜，蠟燭相當于物體，因為眼球的前后距離是不變的，故乙、丙兩圖中保持光屏到凸透鏡的位置不變，改變了凸透鏡的焦距，調(diào)整蠟燭到凸透鏡的距離，使光屏上再次出現(xiàn)清晰的像。這一過程中，保持了光屏到凸透鏡距離不變，探究遠近不同物體成清晰的像與凸透鏡焦距的關系。
（3）當人眼觀察近處物體時，物距減小，若晶狀體的焦距不調(diào)節(jié)，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時像距會變大，所成的像會位于視網(wǎng)膜的后方。為了使像前移到視網(wǎng)膜上，則通過晶狀體的光線要更加會聚，所以晶狀體的凸度要變大，焦距要變短。
專題考情
方法策略
典例講析
專題精煉
紙板
M
N
A
B
C
A＇
B＇
C＇
平板玻璃
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