第一部分第二讲 光现象—2021届中考物理总复习考点讲义

1、第二讲光现象1.通过实验,探究并了解光的反射定律,探究并了解光的折射现象及其特点。2.通过实验,探究平面镜成像时像与物的关系,知道平面镜成像的特点及应用。3.通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。八年真题再现(学用见p3)命题点1生活中的光现象不常考1.(2016安徽第2题)生活中的一些光现象:阳光下树的影子;水面波光粼粼;交警身上穿的警用背心在灯光照射下很亮;站在岸边能看到水里的鱼。其中能用光的反射知识解释的是(填序号)。命题点2光的反射作图不常考2.(2020安徽第3题)图中mn为平面镜,ob为入射光线ao的反射光线。请在图中画出光线ao并标出入射角的度数。答案:如图所示命题点3平

2、面镜成像作图不常考3.(2018安徽第3题)一棵小树生长在水塘中,图中用带箭头的线段ab表示小树露出水面的部分。请在图中画出ab通过水面反射所成的像ab。答案:如图所示命题点4根据光的可逆性作图不常考4.(2019安徽第10题)光从空气斜射到水面时,一部分光射进水中,另一部分光返回空气中,其光路如图甲所示。现在让光逆着折射光线的方向从水中斜射到与空气的分界面,请在图乙中画出相应的折射光线和反射光线。答案:如图所示命题点5光的折射常考5.(2017安徽第19题)如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。(1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角变大(填

3、写变化规律),且折射角总是大于相应的入射角。(2)当入射角i增大到某一值时,折射角会达到最大值,该最大值是90。(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有折射光线,而只存在反射光线。6.(2015安徽第18题)某实验小组在探究光的折射规律时,让一束光从空气斜射入玻璃水槽内的水中,看到如图所示的现象:(1)请在图中分别作出入射角(用字母i表示)和折射角(用字母r表示)。答案:如图所示(2)为了探究光从空气斜射入水中时折射角和入射角的关系,以下方案中正确的是c(选填“a”“b”或“c”)。a.只测量图中的入射角和折射角,分析并得出结论b.保持入射角不变,进行多次实验,测量入射角和每次实验的折射角,分

4、析并得出结论c.改变入射角,进行多次实验,测量每次实验的入射角和折射角,分析并得出结论名师考点精讲(学用见p4)类型1光现象的识别典例1(2020淮北濉溪一模)如图所示的四种现象,与海市蜃楼成因相同的是(b)【解析】海市蜃楼是光在不均匀介质中发生折射形成的。凿壁借光说明光沿直线传播,a项不符合题意;水中折筷是光发生折射形成的,b项符合题意;手影游戏中的影子是由光的直线传播形成的,c项不符合题意;水中的倒影是由光的反射形成的,d项不符合题意。典例2(2020山东青岛)我国有着灿烂的诗词文化,很多诗词中蕴含着物理知识。下列说法正确的是(c)a.“池水映明月”,水中有明月是光的折射现象b.“潭清疑水

5、浅”,水变浅是光的直线传播现象c.“日影化为虹”,彩虹的形成是光的色散现象d.“起舞弄清影”,影子的形成是光的反射现象【解析】“池水映明月”是光的反射现象,a项错误;“潭清疑水浅”是光的折射现象,b项错误;“起舞弄清影”,影子的形成是光的直线传播现象,d项错误。几种光现象的识别光现象传播介质传播方向现象特点举例光的直线传播同种均匀物质不变沿直线传播影子的形成、小孔成像光的反射同种均匀物质改变改变光路、反射成像倒影、潜望镜光的折射两种物质(或同种不均匀物质)斜射时传播方向改变改变光路、折射成像海市蜃楼、池水看起来变“浅”类型2光的反射作图典例3如图所示,光线ab入射到平面镜s1上,作出经平面镜s

6、1、s2反射后的光线。答案:如图所示【解析】过入射点作垂直于镜面的法线,根据反射角等于入射角画出反射光线;然后过第二个入射点再作法线,仍然根据反射角等于入射角画出反射光线。类型3根据平面镜成像特点完成光路典例4(2020湖北恩施州)有一工作间,人在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,并完成由b看到a的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。答案:如图所示【解析】过水平框画出点a的对称点a,即为a在平面镜中的像,连接ba,其与水平框交于o点,即为入射点,连接ao,ao为入射光线,ob为反射光线,平面镜c移到o位置即可。根据平面镜成像特点完成光路的步骤

7、(1)找像:根据物像对称画出点光源(或其他点)在平面镜中的像。(2)确定入射点:连接像点与反射光线要经过的点,连线与平面镜的交点就是入射点。(3)完成光路:连接点光源(或其他点)与入射点,这就是入射光线;把入射点与光线要经过的点连接起来(用实线),这就是反射光线。最后在光线上标上箭头,表示光的传播方向。类型4光的折射作图典例5如图所示,a是水池底某点,请大致作出光线ao的折射光线以及人从岸上看到a点的像a。答案:如图所示【解析】先过折射点作垂直于界面的法线,再在法线的另一侧画出折射光线,折射角大于入射角,将两条折射光线反向延长,其交点即为人所看到的a点的像a。光折射作图的步骤(1)确定点:确定

8、入射点,即入射光线或折射光线与界面的交点,用o表示。(2)作法线:法线与界面垂直,过入射点作界面的垂线,即为法线,用虚线表示。(3)画光线:光从空气斜射入其他透明物质中时,折射角小于入射角;光从其他透明物质斜射入空气中时,折射角大于入射角。根据角度关系画出折射光线,折射光线用实线表示,并标上箭头,表示光的传播方向。实验突破(学用见p58)实验一探究光反射时的规律1.实验装置:如图所示。2.实验器材:带有量角器且可折转的光屏、激光笔、平面镜等。3.实验操作(1)为研究三线的空间位置关系,让入射光线沿着a屏射到o点,多次转动b屏,观察b屏在什么位置时,才能在b屏上找到反射光线。(2)为研究反射角与

9、入射角的关系,要多次改变入射光线的方向,寻找反射光线的位置,实验中每次都要记录入射角和反射角的大小。4.实验讨论(1)为了顺利进行实验,光屏表面应较粗糙。(2)实验数据中反射角与入射角不等的原因: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。(3)从光屏前的不同位置能够看到光的传播路径的原因:光在光屏上发生了漫反射。针对训练1.在“探究光的反射规律”实验中,平面镜水平放置,白色纸板竖直立在平面镜上,纸板由e、f两部分组成,可绕竖直接缝on翻转,如图所示。基础设问(1)移动激光笔,使入射光束绕入射点o沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿顺时针方向转动。(2)实验中白色纸板的作用是显示光

10、的传播路径。(3)实验中从白色纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因:光在白色纸板上发生漫反射。(4)如果入射角为20,则反射角的大小是20。(5)移动激光笔,使入射角为45,测得反射角也为45,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论。你认为有何不妥之处?一次实验得到的结论具有偶然性。(6)将纸板右半部分绕on向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,此现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(7)在实验过程中,若将纸板倾斜(即纸板与平面镜不垂直),让光线仍贴着纸板沿ao方向射向镜面,此时反射光线与入射光线在(选填“在”或“不在”)同一平面内,纸板上不能(选填“能”或“不能

11、”)看到反射光线。(8)如果让光线逆着ob方向射向镜面,会发现反射光线总会沿着oa方向射出,这表明反射时光路是可逆的。能力设问(9)保持纸板竖直立在平面镜上,小兰使光束贴着纸板以不同角度射向平面镜的o点,观测入射光、反射光与on的夹角。该同学探究的问题是光在发生反射时,反射角与入射角的关系。(10)在图中,若将纸板(连同激光笔)绕cd向后倾斜,此时反射光束b。a.仍在纸板上呈现b.在纸板前方c.被纸板挡住(11)让光线垂直照射到平面镜上,反射光线、入射光线和法线“三线合一”,此时反射角为0,入射角为0。(12)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15、30、45的三条光线进行实验,

12、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。你认为其中的原因应该是将反射光线与反射面(或镜面)的夹角作为反射角。实验次数入射角反射角115752306034545实验二探究平面镜成像的特点1.实验装置:如图所示。2.实验器材:两支相同的蜡烛、一块玻璃板、玻璃板支架、一张白纸、一个光屏、一把刻度尺及一盒火柴等。3.实验操作(1)玻璃板应垂直白纸放置。(2)将蜡烛a点燃,放在玻璃板的一侧,用另一支未点燃的蜡烛b在另一侧移动,直至蜡烛b看起来也像点燃了,此时蜡烛b所在的位置就是蜡烛a的像的位置,同时也说明蜡烛b与蜡烛a的像的大小是相等的

13、;改变蜡烛a的位置,重复上述操作。(3)要探究像的虚实,可用光屏在像所在的那一侧去接收像。4.实验讨论(1)未点燃的蜡烛始终不能与像重合,原因是玻璃板没与水平面垂直放置。(2)通过玻璃板观察到两个像,原因是玻璃板太厚,前后两个面各成一个像。(3)用棋子代替蜡烛进行实验,感觉到像太暗,实验时用手电筒照亮棋子可解决该问题。(4)利用方格纸代替白纸的目的:省去测量物距和像距的步骤,使实验简化。(5)像距和物距不相等的原因:蜡烛没有与像完全重合;没有选准反射面;没有从像和物的对应点测量它们到反射面的距离;刻度尺读数时没有估读等。针对训练2.如图甲所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置。基础设问(1)实

14、验时,不采用平面镜而采用透明玻璃板,不仅能观察到蜡烛的像,也便于确定像的位置。(2)如果有2 mm厚和1 mm厚的两块玻璃板,应选择1mm厚的玻璃板做实验。此实验应在较暗(选填“较暗”或“较亮”)环境下进行。(3)实验中点燃蜡烛a的目的是使蜡烛a成像更清晰。(4)把一支点燃的蜡烛a竖直立在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同的不点燃(选填“点燃”或“不点燃”)的蜡烛b竖直立在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛a的像完全重合。这样做是为了比较像与物的大小关系,这种研究问题的方法是等效替代法(选填“控制变量法”或“等效替代法”)。(5)观察像时会发现两个几乎重叠的像,这是玻璃板的两个反射面成像造成的。

15、(6)平面镜成像的原理是光的反射。(7)实验时,在纸上除了记录a和b的位置外,还应记录下玻璃板的位置。(8)实验中刻度尺的作用是便于比较物体与像的距离关系。(9)若在实验中无论怎样移动蜡烛b,也无法与蜡烛a的像完全重合,原因可能是玻璃板与桌面不垂直。(10)把一块不透明的挡光板放在玻璃板的后面、像的前面,发现蜡烛a在镜中的像b(填字母)。a.被挡板全部挡住,看不到像b.挡板挡不住,还是完整的像c.被挡板挡住,只成一半的像d.蜡烛a的像成在了挡板上能力设问(11)改变蜡烛a到平面镜的距离,所成像的大小将不变,从实验中观察到的b与a的像能始终重合现象证明了这一特点。(12)实验结束后,小明无意间从

16、平面镜中看到墙上的电子钟的像如图乙所示,这时的时间是10:35。(13)如图丙所示,玻璃板原来沿直线bc竖直放置,若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度(90)后,蜡烛a成的像移动到点a1处,已知图中方格均为边长相等的正方形,则=45。(14)如图丁所示,将玻璃板与水平桌面成45角固定在水平桌面上,让蜡烛a沿着桌面向右做直线运动,将看到蜡烛a在玻璃板后的像会c运动。a.水平向右b.水平向左c.竖直向下d.竖直向上(15)记录的像a、b、c与物a、b、c对应的位置如图戊所示。为了得到更多的实验结论,接下来小明应该进行的操作是连接对应的像点和物点,判断连线是否和镜面垂直(或测出像点和物点到玻璃板

17、的距离进行比较)。实验三探究光折射时的特点1.实验装置2.实验器材:激光笔、水槽、可折转光屏、量角器等。3.实验操作(1)让激光斜射入空气和水的分界面,为研究三线的空间位置关系,多次转动右屏,观察两屏在什么位置时才能在右屏上找到折射光线。(2)为研究折射角与入射角的关系,要多次改变入射光线的方向,寻找折射光线的位置,每次实验时都要记录入射角和折射角的大小。(3)让激光从水中斜射入空气中,观察入射角和折射角的变化。4.实验讨论(1)发生折射时,反射总会伴随着发生。(2)显示光在水中传播的方法:在水中加牛奶或面粉,或用茶水代替水;选择较暗的环境进行实验。(3)光线垂直界面入射时,传播方向不改变,此

18、时折射光线、入射光线和法线“三线合一”,折射角、入射角都等于0。针对训练3.如图甲是“探究光的折射规律”的实验装置。基础设问(1)探究中,在清水中滴入几滴牛奶并搅拌,在水面上方的空气中熏了点烟雾,这是为了显示光路。(2)光从空气斜射到水面时,将同时发生光的反射和折射现象。(3)实验中发现,折射光线、入射光线和法线在同一(选填“同一”或“不同”)平面内。(4)按图示实验,一束光射入杯中,会在杯底形成光斑。保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,观察到杯底的光斑向左(选填“左”或“右”)移动。(5)光从空气斜射入水中时,折射角始终小于(选填“小于”“大于”或“等于”)入射角。(6)当光垂直射到水中

19、时,折射角为0。此时,光的传播速度将减小(选填“减小”“增大”或“不变”),传播方向将不变(选填“改变”或“不变”)。(7)实验数据如表:实验序号12345入射角i1530456075折射角r1122324046分析数据,可以得到结论:当入射角逐渐减小时,折射角逐渐减小;让光从水斜射向空气,入射角选用表中的折射角的度数,折射角恰好等于表中相应的入射角的度数,说明光路是可逆的。有人认为,根据上述实验中的发现和结论就能总结出光的折射特点。这样是否存在不足?请简要说明理由:存在不足,因为探究过程不完整,还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。(8)小明接着又完成了光从空气斜射入玻璃和从玻璃斜射入空气

20、的实验,当光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,他这样进行多次实验的目的是为了寻找普遍规律。能力设问(9)如图乙是光在几种不同介质中发生折射的光路,表中是光在几种不同介质中的传播速度。介质水玻璃冰空气光速/(ms-1)2.251082.01082.31083.0108综合分析表中的数据和图中的光路图可以得出的结论:当光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时,折射角小于(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。(10)让光从水射向空气,不断增大入射角,折射角也随之增大,其中先接近90的是折射角。由此猜想:继续增大入射角,可能出现的现象是全反射。分析表中数据猜想,光从空气射入其他介质时,

21、折射角不可能(选填“可能”或“不可能”)达到90。空气中的入射角i0304560水中的折射角r0223240玻璃中的折射角0172430知识拓展(学用见p8)1.全反射:当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射(例如,光从水中射向空气),如果入射角逐渐增大,折射光线离法线会越来越远,而且越来越弱,反射光线却越来越强。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射(如图所示)。2.折射率(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比。它是反映介质本身的光学性质的物理量。(2)定义式:n=sin 1sin 2。(3)与光速的关系:当c为真空中的光速,v为介质中的光速时,则折射率n