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第 2 课时光现象 考点知识聚焦光的直线传播 光在、的介质中沿直线传播用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向,这样的直线叫作光线。光线是建立的物理模型,它实际上并不存在同种 均匀考点一光的直线传播 考点知识聚焦现象及应用 示例 解释 同例光在传播过程中遇到不透明物体,在物体后面光因沿而不能到达的区域将产生影子 日食、月食等由于,通过小孔后烛焰成倒立的实像,小孔成像的形状只与物体的形状有关 树荫下的光斑等由于,开凿隧道时用激光束引导掘进 机前进 射击瞄准、激光准直等直线传播光沿直线传播光沿直线传播 考点知识聚焦光速 真空中的光速是宇宙中最大的速度,c=m /s=km /s;光在不同介质中的传播速度不同。光年是指光在一年内传播的距离,它是长度单位3108 3105 考点知识聚焦定义 光在传播过程中遇到物体表面时部分光改变传播方向又返回到原来介质中的现象,叫光的反射光路图 AO OB考点二光的反射 ON 相等 65 考点知识聚焦镜面反射与漫反 射 遵循 考点知识聚焦现象解释 漫 漫 镜面 考点知识聚焦成像光路图考点三平面镜成像 对称 考点知识聚焦成像原理 反射 虚 不能 考点知识聚焦应用 潜望镜、穿衣镜、医生检查口腔的小镜子等补充 我们将凸面镜和凹面镜统称为球面镜。凸面镜对光线有发散作用,能起到扩大视野的作用,如汽车的后视镜、街头路口的反光镜等都是利用凸面镜原理制成的;凹面镜对光线具有会聚作用,如太阳灶就是利用凹面镜原理制成的 考点知识聚焦定义光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生了偏折,这种现象叫作光的折射光路图考点四光的折射 小于 大于 不变等于 0 考点知识聚焦现象分析 鱼反射的光线经过水面折射进入人眼,而人眼总认为光沿直线传播,这就使人在折射光线的反向延长 线上看到一个升高的虚像 钢笔反射的光线经过玻璃砖折射进入人眼,而人眼总认为光沿直线传播,这就使人在折射光线的反向延长线上看到一个“错位”的虚像 筷子在水中部分反射的光线经过水面折射进入人眼,而人眼总认为光沿直线传播,这就使人在折射光线的反向延长线上看到一个“弯折”的虚像 考点知识聚焦考点五初高衔接知识点 考点知识聚焦 考点知识聚焦 热点考向探究探究一光现象辨识及解释 【变式1】图2-3是丰子恺的一幅画,画中配诗“临水种桃知有意,一株当作两株看”,其中呈现的光学现象是()A.光的直线传播B.光的反射C.光的折射D.光的色散热点考向探究B【变式2】 2018包河区一模如图2-4所示,北京时间2018年1月31日,我国绝大部分地区迎来一次千载难逢的天文奇观“月全食”。下列所述现象中与“月全食”的光学成因相同的是 ()A.立竿见影 B.拱桥倒影 C.毕业合影 D.海市蜃楼幻影A 例2 2018铜陵一模某人站在木架上,眼睛P正下方的地面上有一点光源S,眼睛到地面的高度为3m ,现在人面前2m 处竖直立一块平面镜MN,如图2-5所示。根据平面镜成像特点,作出点光源S发出的光经平面镜反射到达人眼的光路图,并求出点光源S发出的光经平面镜反射到达人眼所走过的路程为m 。热点考向探究探究二光现象作图与计算 5 热点考向探究 【变式1】如图2-6所示,OA是光从水中射入空气中时的一条反射光线,若OA与水平界面的夹角为60,且OA与折射光线垂直,则入射角的大小为;折射光线与法线的夹角大小为。热点考向探究【变式2】2018定远县一模某一点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的光线如图2-7所示,试用平面镜成像的点确定S的位置,并完成光路图。 30 60 热点考向探究【变式3】2018瑶海区一模面镜不是使光线透过,而是使光反射回去,反射光线遵循反射定律,图2-8甲中是凹面镜,它将平行于主光轴入射的光线会聚在焦点F上,这是因为表面每个点的法线方向不同,光线以不同的角度反射,根据光路可逆性,凹面镜不仅可以使平行光线会聚于焦点,还能使过焦点的光线反射成平行于主光轴的光,请根据以上叙述,在图乙中画出H0的成像光路图。 答案 如图所示 例3 2018铜陵一模小朱同学借助一块平面镜测量学校旗杆的大致高度,如图2-9所示,他先把一小块平面镜M水平放置在自己和旗杆间水平地面上的适当位置O处,当他从平面镜中恰能看到旗杆A点的像A时,测出平面镜到自己及旗杆间的水平距离l和L,然后小朱测出自己的眼距地面的高度h(近似为身高),根据平面镜成像的特点,即可算出旗杆的高度。(1)请在图中作出人眼从平面镜中观察到旗杆顶端A点的像的光路图。热点考向探究探究三光现象推导与证明 答案(1)如图所示 热点考向探究 例4光的反射在现实生活中有很多应用,如图2-10所示,小明拿两面镜子MM1和MM2,使它们互成90,来探究自行车尾灯的光学原理。(1)请在图中画出入射光线AO1在两面镜子MM1和MM2上的反射光线O1O2和O2B。(保留作图痕迹)热点考向探究 答案(1)如图所示 热点考向探究(2)利用几何知识证明:入射光线AO1与反射光线O2B相互平行。(写出必要的物理依据) 热点考向探究 热点考向探究 热点考向探究 热点考向探究(2)证明:出射光线CD与入射光线AB相平行。 例5下表为1621年荷兰科学家涅尔通过实验得出的一组光从空气进入玻璃中的数据。根据涅尔的数据,我们可以得出结论:反射角入射角;光从空气斜射入玻璃时折射角入射角,且当入射角逐渐增大时,折射角逐渐;入射角与折射角的比值一个定值,入射角的正弦与折射角的正弦之比一个定值。(后两空选填“是”或“不是”)热点考向探究 等于探究四衔接折射率与全反射小于增大不是是 例6 如图2-13所示,当光从水中斜射气中时,在界面处同时发生反射和折射现象,逐渐增大入射角,当入射角增大到一定程度时,(入空选填“反射角”或“折射角”)会先达到90,入射角继续增大时,便没有了(选填“反射光线”或“折射光线”)。光纤通信就是利用了此原理来减少光在传播过程中的能量损失的。热点考向探究 折射角折射光线 热点考向探究1.732平行 热点考向探究解析光在水中的传播速度为空气中传播速度的,光在玻璃中的传播速度为空气中传播速度的。当光从空气中斜射入水中时,折射光线偏向法线;当光线从空气中斜射入玻璃中时,折射光线也偏向法线。所以光由传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质时,折射光线向法线偏折,即由传播速度大的水中斜射入传播速度小的玻璃中时折射光线偏向法线。 偏向当光从传播速度大的介质斜射向传播速度小的介质中时折射光线偏向法线 热点考向探究突破1探究光反射时的规律【考点归纳】纸板的作用:显示光的传播路径。纸板与镜面要垂直放置,否则不能在纸板上看到反射光线。实验时让入射光贴着纸板入射,这是为了显示入射光线;从不同位置都能看到光的传播路径,是因为光在纸板上发生了漫反射。光路的确定:在纸板的光线上取两点,连接两点并标出方向。旋转反射光线所在的纸板,反射光线消失,其目的是验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上。 改变入射角的大小,进行多次实验,目的是使实验结论具有普遍性。将激光笔逆着原反射光线射入,反射光线逆着原入射光线射出,说明光路是可逆的。实验突破 热点考向探究 粗糙 垂直使光束贴着纸板射向O点 在纸板的光线上取两点,连接两点并标出方向反射角和入射角 (3)以ON为轴旋转纸板F,观察纸板F上能否出现反射光,设计意图是。(4)在探究反射角和入射角之间的关系时,三次改变入射角的大小,实验所测数据记录如下表,小明根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因可是。(5)如果让光线逆着OB的方向射向镜面,会发现反射光线沿着OA方向射出,这表明。(6)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,出现了如图乙所示的情景,老师沿水平方向缓缓转动圆台,当我们观察到时,可判断反射光线、入射光线和法线在同一平面内。热点考向探究验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上把反射光线与镜面的夹角记作反射角了(或把入射光线与镜面的夹角记作入射角了)光发生反射时,光路是可逆的法线 反射的绿光挡住红光和入射的绿光 热点考向探究突破2探究平面镜成像特点【考点归纳】选择较暗环境的目的:使实验现象更加明显。用玻璃板代替平面镜的好处:玻璃板透明,在看到蜡烛A的像的同时也能看到蜡烛B,便于确定像的位置。选择薄玻璃板的原因:厚玻璃板前后表面都会反射成像,会造成重影。玻璃板应与水平桌面垂直放置,否则桌面上玻璃板后的物不能与像完全重合。若玻璃板与水平桌面不垂直,则:a.玻璃板向远离蜡烛方向倾斜时,像向下移;b.玻璃板向靠近蜡烛方向倾斜时,像向上移。取两段相同的蜡烛是为了确定像与物的大小关系,应用的是等效替代法。刻度尺的作用:测量物和像到玻璃板的距离。(距离不相等的可能原因:蜡烛B和像没有完全重合、玻璃板 有厚度、测量长度存在误差) 热点考向探究眼观察像的位置时眼与成像物体在同侧。将一张纸放在像的位置上,在玻璃板后面观察纸,将不能观察到像,说明平面镜成的像是虚像。平面镜成像的特点:平面镜所成的像是虚像;像与物到镜面的距离相等,像与物的大小相等,物、像连线与镜面垂直,即像与物关于镜面对称。改变蜡烛到平面镜的距离,多次实验的目的:使实验结论具有普遍性。 热点考向探究例2 2017滨州 小滨用如图2-16所示装置进行了“探究平面镜成像特点”的实验。(1)他应选取两支外形(选填“相同”或“不同”)的蜡烛进行实验。 (2)小滨选择用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是。 (1)解析用蜡烛B替代蜡烛A与蜡烛A的像进行比较,要求两支蜡烛要完全相同,这是等效替代的思想。相同便于确定像的位置 (2)解析玻璃板透明,在看到蜡烛A的像的同时也能看到蜡烛B,便于确定像的位置。 热点考向探究(3)在探究实验的过程中,他把蜡烛A放在距玻璃板30cm处,则蜡烛A在玻璃板中所成的像到蜡烛A的距离是cm;当蜡烛A远离玻璃板时,它的像的大小将(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)在玻璃板后放一光屏,无论怎样移动光屏,都不能接收到蜡烛的像,说明。 (5)实验过程中,小滨仔细观察,发现蜡烛的像有重影,请你帮小滨分析产生这一现象的原因: , 。 (3)解析像与物到镜面的距离相等,所以物、像之间距离为60 cm,平面镜成的像与物等大,所以像的大小不变。60 不变 所成像是虚像玻璃板太厚,其前后两个面都可以发生反射,出现两个像 (4)解析玻璃板透明,在看到蜡烛A的像的同时也能看到蜡烛B,便于确定像的位置。 热点考向探究【实验拓展】(6)蜡烛能在平面镜中成像的原理是 。 (7)为了使像看起来更清晰,实验最好在(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行,进行实验时蜡烛B应(选填“点燃”或“不点燃”)。 (8)为了完成实验,本实验还需要的一个测量仪器是。 (9)如果玻璃板没有放正,将对实验产生什么影响? 。若要检验玻璃板的放置是否符合要求,你的方法是 ， 在 实验中若玻璃板向右倾斜,如图2-17所示,观察到蜡烛的像的大致位置在图中的(选填“D”或“E”)处。光的反射较暗不点燃 刻度尺桌面上的蜡烛B不能与像完全重合用三角板两直角边分别靠在玻璃板与桌面上观察两直角边是否与玻璃板和桌面的表面完全贴合,完全贴合则说明玻璃板与桌面垂直,否则不垂直D 热点考向探究(10)在探究平面镜成像特点的过程中,小滨把如图2-18所示四个模型分别面对玻璃板直立在桌面上,用于探究像与物左右位置的关系,其中能够达到实验目的的是。 (10)解析由题图可知,四个模型分别为“C”“A”“T”“V”,从模型上看,只有“C”左右不对称,而“A”“T”“V”左右对称,所以当小滨把四个模型分别面对玻璃板直立在桌面上时,用模型“A”“T”“V”不能达到实验目的,只有“C”左右不对称,能够达到实验目的。A 热点考向探究(11)做完“探究平面镜成像特点”的实验后,小滨展开了联想:为什么小轿车的挡风玻璃是倾斜的?请你帮他解释一下: ,。车内景物被照亮时,通过倾斜的前挡风玻璃所成的像在驾驶员前面的斜上方,可以避免干扰司机的视线,可保证夜间行车的安全 热点考向探究突破3探究光的折射规律【考点归纳】实验中可观察到折射光线、入射光线与法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。如图2-19所示,当光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角;当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。改变入射角的大小:当入射角增大时,折射角将变大;当入射角减小时,折射角将变小;若让光线垂直射向水面,则传播方向不变。 把水槽换成玻璃砖重做上述实验,这样得出的结论更具有普遍性。 热点考向探究例2 某同学做“探究光的折射特点”的实验,如图2-20所示是光从空气射入水中时的光路。实验发现,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如下数据:(1)分析表中数据,可得出结论:光从空气斜射到水面时,将同时发生和现象。 光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的增大而,且折射角(选填“大于”“等于”或 “小于”)入射角。 反射折射增大 小于 【实验拓展】(4)根据光路可逆原理,当光从水中斜射入空气中时,入射角为11,折射角是。(5)现代医学中常用超声波击碎人体内的结石,超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射,如图2-21所示,超声波进入人体击碎结石时,入射点应在O点的(选填“左侧”或“右侧”)。热点考向探究(2)当光从空气垂直射到水面时,折射角等于。 (3)你认为该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程是否存在不足?答:(选填“是”或“否”);请简要说明理由: 。0是探究过程不完整,还应该做其他多种透明介质之间的折射实验,寻找普遍规律15 右侧 1. 2018安徽12题3分如图2-22所示的光路图中错误的是 ()中考真题回顾考点一光现象辨识 C 2. 2016安徽2题2分 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) 中考真题回顾 解析 阳光下树的影子是光沿直线传播形成的,不合题意。水面波光粼粼,是光射到水面发生了反射,符合题意。交警身上穿的警用背心在灯光照射下很亮,是光发生反射形成的,符合题意。站在岸边能看到水里的鱼,是光经过水面时发生折射形成的鱼的虚像,不合题意。故能用光的反射知识解释的是。 2018安徽3题2分 一棵小树生长在水塘中,图2-23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。中考真题回顾考点二光现象作图 答案 如图所示解析先根据像与物关于水面对称,作出端点A在水面中的像点A,端点B与其在水面中的像点B重合,用虚线连接A、B,即为物体AB在水面中所成的像。 1. 2012安徽6题4分 一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射,入射光线与液面成30角,如图2-24所示,反射光线与折射光线的夹角为83,则反射角的大小为,折射角的大小为。 中考真题回顾考点三光学角度计算与推导证明 3760 2. 2011安徽6题2分 如图2-25所示,水平地面上斜放着一个平面镜,有一玩具车向镜面开去,要使玩具车通过平面镜所成的像沿竖直方向向下运动,则镜面与地面的夹角应该等于。 中考真题回顾 解析小车的运动轨迹为水平直线,像的轨迹为竖直直线,平面镜应在水平直线和竖直直线的对称轴上,故平面镜与水平方向(即地面)的夹角为45。45 3. 2013安徽2题6分如图2-26所示,A、B两地相距4km ,MN是与AB连线平行的一条小河的河岸,AB到河岸的垂直距离为3km ,小军要从A处走到河岸取水然后送到B处,他先沿着垂直于河岸的方向到D点取水,再沿直线DB到B处。若小军的速度大小恒为5km /h,不考虑取水停留的时间。(1)求小军完成这次取水和送水任务所需的时间。(2)为了找到一条最短路线(即从A到河岸和从河岸到B的总路程最短),可以将MN看成一个平面镜,从A点作出一条光线经MN反射后恰能通过B点,请你证明入射点O即为最短路线的取水点。中考真题回顾 3. 2013安徽2题6分如图2-26所示,A、B两地相距4km ,MN是与AB连线平行的一条小河的河岸,AB到河岸的垂直距离为3km ,小军要从A处走到河岸取水然后送到B处,他先沿着垂直于河岸的方向到D点取水,再沿直线DB到B处。若小军的速度大小恒为5km /h,不考虑取水停留的时间。(1)求小军完成这次取水和送水任务所需的时间。中考真题回顾 3. 2013安徽2题6分如图2-26所示,A、B两地相距4km ,MN是与AB连线平行的一条小河的河岸,AB到河岸的垂直距离为3km ,小军要从A处走到河岸取水然后送到B处,他先沿着垂直于河岸的方向到D点取水,再沿直线DB到B处。若小军的速度大小恒为5km /h,不考虑取水停留的时间。(1)求小军完成这次取水和送水任务所需的时间。(2)为了找到一条最短路线(即从A到河岸和从河岸到B的总路程最短),可以将MN看成一个平面镜,从A点作出一条光线经MN反射后恰能通过B点,请你证明入射点O即为最短路线的取水点。中考真题回顾 1. 2015安徽18题6分某实验小组在“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2-27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)。中考真题回顾考点四光的折射实验探究 答案 （1）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()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 中考真题回顾C 2. 2017安徽19题8分如图2-28所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的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r(填写变化规律),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r会达到最大值,该最大值是。(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有光线,而只存在光线。中考真题回顾 由小变大90 折射反射
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