2019-2020年九年级物理综合复习六 光学.doc

2019-2020年九年级物理综合复习六 光学一. 本周教学内容：综合复习（6）光学二. 知识结构1. 光的直线传播：光在同一种均匀介质中沿直线传播。2. 光速：光在真空中的速度是3108米秒。光在其它介质中的速度比光在真空中的速度小，光在空气中的速度近似认为3108米秒。3. 光的反射：光射到两种介质的交界面时，在界面处被反射回原来介质的现象称为反射现象。光在反射时遵从反射定律。光路可逆。4. 光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一个平面上，反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。5. 平面镜成像特点：平面镜所成的像是虚像；像和物到镜面的距离相等；像与物的大小相等，且是正立的像。6. 球面镜：反射面是球面一部分的镜叫球面镜。凹面镜对光起会聚作用，能将平行光会聚于一点。凸面对光起发散作用，生成正立、缩小的虚像。7. 光的折射：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般会发生改变的现象。8. 光的折射规律：光在发生折射时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线与入射光线分居法线的两侧；当入射角为零时折射角也为零，入射角增大，折射角也随之增大。当光从空气射入水、玻璃或其他介质时，折射角小于入射角，当光从水、玻璃或其他介质射入空气时，折射角大于入射角。在光发生折射时，光路可逆。9. 透镜：表面是球面一部分的玻璃元件称为透镜。中间厚边缘薄的透镜为凸透镜，中间薄边缘厚的透镜称为凹透镜。通过两个球面球心的直线称为主光轴（简称主轴）。在主轴上有一个特殊的点称为光心，通过光心的光线传播方向不变，薄透镜的光心就在透镜中心上。10. 凸透镜：对光有会聚作用，能使平行于主轴的光线分聚在主轴上的一点，这个点称为焦点，用F表示。焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。凸透镜可以成像，放大镜、幻灯机、照相机都是利用凸透镜成像规律制成的。11. 凹透镜：对光有发散作用。能使平行于主轴的光线的折射线的反向延长线分聚在主轴上一点。这点也称为焦点，用F表示。三. 知识点分析：1. 像：把物体看作无限多个点光源的组合，从物体上某一点发出的一部分光（形状像锥，称为光束），在两种媒质界面发生了反射（或折射）。反射光线（或折射光线）如能交于一点，相交这点就叫做该光点的实像。如反射光线（或折射光线）是发散的，不能相交，而反射线（或折射线）的反向延长线交于一点，看起来，光线好像是从这一点发出的，这相交点就叫做该发光点的虚像。实像可以用屏幕接收，也有可能用眼直接观察（这时眼要处在实像后面光路中的适当范围内）。虚像只能用眼或其他光学仪器直接观察而不能用屏幕接收。从眼睛的角度看来，物体或像都是进入眼睛的光束顶点组成的。无论实像还是虚像，在眼睛的视网膜上都是呈现实像。2. 平面镜成像作图法：从物体上一点发出的光线中，任意选取两条入射光线，过两入射点分别做法线，根据反射定律，做反射光线，再做反射光线的反向延长线，得出延长线的交点，即为物体上那一点经平面镜后所造成的像。需要注意问题是，作图时先画平面镜，镜后而要画短斜线表示，要在图上标明入射点，入射光线和反射光线要画箭头以表示光的行进方向。3. 平面镜成像特点：物体在平面镜中所成的像是虚像与物体大小相等，物体和像分居镜面两侧，并对称于镜面。4. 光路是可逆的，即光线逆着反射线的方向射到界面上，它就要逆着原入射线的方向反射出去，在折射现象里，光路也是可逆的，即沿折射方向射去的入射光线，将沿原入射方向折射出去。5. 凸透镜成像规律如下表所示6. 照相机和幻灯机物体在凸透镜的二倍焦距以外的时候能得到缩小倒立的实像，照相机就是利用这种现象来拍摄照片的。物体放在凸透镜的焦距和二倍焦距之间能得到放大倒立的实像，幻灯机就是利用这个原理制成的。7. 棱镜色散的简单原理是因为白光是由各种单色光混合而成的，由空气射到棱镜界面发生折射时，各单色光在棱镜界面上发生偏折的程度不同而造成的。【典型例题】例1 图1为平面镜所成的一块手表的像，若手表所指的时间为4时45分，在图中正确的是（ ）图1分析：先确定图上各刻度所表示的数字。从中间上边的刻度开始，按逆时针的方向分别为1、2、3，再看清长、短针的位置。由此可确定图A所示时间约为7时15分，图B所示时间为4时45分，图C所示时间约为3时37分，图D所示时间约为9时25分。由此可知，图B正确。不读出数，先找标记4、5的位置，找处于此位置的短针的图像，亦可确定选项B是正确的。也可另外画一个4时45分的表盘，将纸折转180与各图比较，相符合的图是正确的。解答：B例2 眼睛位于O点，通过小平面镜MN观察周围事物（如图2所示）。求眼睛可观察到事物的区域。图2分析：可利用光路可逆解题，将O假设为光源，它的像在图中O处，连接MO、NO并延长至B、A，则ANMB区域为眼睛可观察的范围。用这种方法的原理是：若O处真有一个光源，它发出的光经平面镜反射后，能到达BMNA区域；根据光路可逆，在BMNA区域内物体发出的光，都能到达O处进入眼睛。如果认为OM、ON、AN、BM、MO、NO均为辅助线，可用任意直线表示。若将其用光路图表示，则光的传播方向应当为由B至M再到O、由A至N再到O，MO、NO为虚线。解答： 先对称找到O的像O 连OM到B，连ON到A（注意镜前画实线，镜后画虚线） 连OM、ON画出光路符号。说明：光在传播时，如果从A经过B到达C，那么光可沿相反的方向从C经过B到达A，这种现象称为光路可逆。光在同一种均匀介质中传播、在介质的交界面上反射，都遵从光路可逆这个规律。在解决某些问题时，使用光路可逆较为方便，但需注意在画相应的光路图时，不可将表示光传播方向的箭头画错。换句话说，可以用光路可逆确定光的传播路径，但光仍然是由光源发出，按一定方向传播。例3 关于凸透镜成像规律的下列说法中，正确的是（ ）A. 将物体由3倍焦距处移至1.5倍焦距处的过程中，物体的像逐渐变小 B. 凸透镜可以成正立、放大的实像C. 凸透镜可以成正立、放大的虚像D. 置于焦距以内的物体不能成像分析：只要物体不放在焦点上，物体就可以成像，所以选项D是错误的。若将该项改为不能成实像，就是正确的答案。物体由三倍焦距移至1.5倍焦距，物体经凸透镜所成的像由缩小、变为等大、再变为放大的倒立实像，认为像会逐渐缩小是错误的，选项A不正确。由凸透镜所成的实像都是倒立的，所成的虚像都是正立的。实像可能放大、等大，也可能缩小；虚像则一定是放大的。由此可判定选项B错误，选项C正确。解答：C说明：只要物体不放在焦点上，凸透镜就能使物体成像。判断凸透镜成像情况时，要抓住一倍焦距、二倍焦距这两个分界点；抓住由这两个分界点分开的三个区域成像特点。例4 用作图的方法求物点A的像图3分析：作图时，只需两条光线就可确定像点的位置。利用三条特殊光线中的任意两条来作图。画凹透镜光路图时，容易产生的错误是平行于主轴的光线通过的是透镜另一侧的虚焦点。也就是该光线折射后，反方向延长线通过焦点。另外，不可忘记反向延长线、虚像均用虚线表示。解答：如图4所示，选择平行于主轴的光线AB、过光心的光线AC，凹透镜可用“”表示，凸透镜可用“”表示。AB经折射后为BD，其反方向延长线通过凹透镜的焦点F；AC折射后的方向不变，为CE。由此可确定A的像点A。（做动画： 过光心的光线不改变方向。 平行于主轴的光线，过虚焦点完成图）图4说明：凹透镜只能成正立、缩小的虚像，可以用凹透镜成像光路图加以说明在画光路图时，一定要注意凹透镜使光线发散，凹透镜的焦点是虚焦点，千万不要混同于凸透镜。例5 在使用照相机时，下列做法中正确的是（ ）A. 拍摄远景时，应当将镜头向前伸B. 拍摄近景时，应当将镜头向前伸C. 阴天拍摄景物时，应当开大光圈D. 阴天拍摄景物时，应当缩小光圈分析：物体在镜头的1倍焦距之外，远处物体所成的像距透镜较近，所以拍摄远处景物时，应当减小镜头与胶片之间的距离。胶片无法移动，只能将镜头向后移。反之，在拍摄近景时，应当加大胶片与镜头的间距，将镜头向前移。由此可判定选项A不正确，选项B正确。光圈是镜头前边开口的障碍物。它的作用是只让光从所开的口中通过，控制进入镜头的光量。在阴天，景物发出或反射的光线较弱，拍摄景物时应当加大光圈。选项C正确，选项D不正确。结论是选项B、C正确。应当说明，放大或缩小光圈，只能改变进入照相机光量的多少，不会影响像的完整性。决不会因为减小光圈使得物体的像少了一部分。解答：B、C说明：使用照相机时，需要景像清晰、曝光适度，采用调节光圈、距离、时间的方法满足要求。一般情况下，物体固定不动（或拍摄在某处的物体），物距确定，根据具体情况改变像距使物体成清晰的像在胶片上。例6 欲使屏幕上的景像大一些，应当采取的做法是（ ）A. 将幻灯机向后移动 B. 将幻灯机向前移动C. 将幻灯片移近镜头 D. 将幻灯片远离镜头分析：按照题意，屏幕固定不动，幻灯机和幻灯片可以移动。幻灯片放置在距镜头1倍焦距至2倍焦距之间，屏幕放置在距镜头2倍焦距以外幻灯片上的图景有确定的大小，在屏幕上出现放大、倒立的实像越大，屏幕与镜头的距离，也就是像距应当越大，当然物距就应当越小，正确的做法是向后移动幻灯机，再减小幻灯片与镜头的间距。应当为A、C两个选项。解答：A、C说明：使用幻灯机时，应当在屏上出现放大、倒立的实像，需要将幻灯片倒置，还需要调节屏幕的位置、镜头的位置，使屏上的像清晰。例7 将物体从物距为1.5f处移向3f处，在移动时物体的像（ ）A. 先是放大像后是缩小像B. 先是缩小像后是放大像C. 逐渐变大D. 逐渐缩小分析：根据凸透镜的成像规律可知，物体在2f处所成的像是等大倒立实像，在物距大于f时所成的像均为倒立实像。在物体由1.5f移至3f的过程中，物体所成的像均为倒立的实像。在1.5f至2f区域，像是放大的（即像比物大）；在2f至3f区域，像是缩小的。选项A正确，B错误。在移动过程中，像的大小在变化。比较像的变化情况可知，随着物体向3f处移动，像越来越小。具体地说，在1.5f时像最大，此时像比物大，由1.5f移至2f的过程，像始终比物大，但相差越来越小；在2f处时像与物一样大；由2f移至3f的过程，像都比物小，而且差别越来越大。通过上述分析可知，选项C不正确，选项D正确。产生错误的原因是未分清过程，没有明白放大、缩小、变大、变小之间的区别。 解答：A、D说明：“放大”、“缩小”指像与物相比较的结果。像比物大称为放大的像，像比物小则为缩小的像。“变大”、“变小”则指像本身的变化情况，如果后一次的像比前一次的像大，称为变大，后一次像比前一次像小则称为变小。例8 放映幻灯时，在屏幕上得到的是幻灯片上景物的（ ）A. 正立放大的虚像B. 正立放大的实像C. 倒立放大的虚像D. 倒立放大的实像分析：屏幕上的像比物体大，本题的关键是正立还是倒立、实像还是虚像。正立、倒立指的是物像关系。在屏幕上的景物确实是正立的，但这只是屏幕呈现的情况不是物像关系。在放映幻灯时，幻灯片必须倒置，即幻灯片的景物是倒立的。屏幕与幻灯片的景物关系是倒立的，所以应为倒立的像。判定虚物、实物的简单方法是将屏置于成像位置。如果该处有光线通过且相交，屏上将呈现物体的像，这个像是实像；否则为虚像。幻灯屏幕上确有光线会聚，它是实像。结论是选项D正确。解答：D说明：实像由实际光线的交点组成，能够用屏幕显示。虚像处没有实际光线通过，它由出射光线的反方向延长线交点组成，无法在屏幕上显示，只能用眼睛或仪器观察。平面镜、凹透镜所成物体的像是虚像，在凸透镜焦距以内的物体也成虚像。位于凸透镜焦距以外的物体则成实像。例9 在图5中的虚线框内的适当位置，填入符合要求的面镜或透镜。 图5分析：A、B、C三图中的入射光相同，均为平行光。图A、B的出射光为发散光，图C中的出射光仍为平行光，由此可判定图A、B的框内装有透镜，图C的框内装有平面镜。延长各光线，它们的交点为入射点，也为出射点，即面镜或透镜所在的位置。由此可定出图C中的平面镜是斜放的，图A、B中的透镜是直立的。通过画图还可知，图A中的光线经过透镜后发散，框内装的是凹透镜；图B中的光线先会聚再发散，框内装的是凸透镜。解答：按照上述分析的步骤做图，结果如图6所示。图6说明：“黑盒子”问题是难度较大、综合性较强的填图题。解决这类问题时，要明确以下3点：（1）根据光线在盒中是反射还是折射，判断其中的光学元件是面镜还是透镜；（2）入射光线与反射光线或折射光线的交点，就是面镜或透镜所在的位置；（3）根据面镜或透镜对光线的作用判断面镜或透镜的种类。在初中阶段，只要求平面镜、凸透镜和凹透镜三种。平面镜只改变光路，凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散。