中考物理必考实验 专题实验01探究光的反射定律 10页

实验01探究光的反射定律 考点聚焦 探究课题：光的反射定律 实验装置 探究方法 理想模型法，归纳法 探究过程 ‎1.验证反射角与入射角的关系：改变入射光线的位置，观察反射光线的位置。‎ ‎2.验证“三线共面”的操作：将纸板NOF向前或向后翻折，观察纸板上是否显示反射光线；‎ ‎3.验证光路是否可逆的操作：将激光笔沿FO射入，观察反射光线是否沿OE射出；‎ 实验结论 ‎1.反射光线与入射光线从及法线在同一平面内；‎ ‎2.反射光线和入射光线分居法线的两侧；‎ ‎3.反射角等于入射角。‎ 满分归纳——考点方向 器材作用 1. 量角器作用：测量入射角、反射角的大小；‎ 2. 光屏的作用：显示光路；‎ 注意事项 ‎1.为什么实验应在较暗的环境下进行：让实验现象更明显；‎ ‎2.为何硬纸板应垂直放置在平面镜上：探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内；‎ ‎3.记录光线的方法：在每条光线上各取两点记录在纸板上，在纸板上将两点用直线连接起来并标出方向，即为光路；‎ ‎4.将光屏折转后不能观察到反射光线，这说明：反射光线、入射光线和法 10‎ 线在同一平面内；‎ ‎5.如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：在反射现象中，光路是可逆的;‎ ‎6.多次改变入射角大小并进行多次实验的目：使实验结论具有普遍性;‎ ‎7.实验中从硬纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在硬纸板上发生漫反射；‎ 经典例题 ‎（2019•怀化）如图是探究光的反射规律的实验装置图，其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏，并能沿ON折转。ON垂直于CD。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 入射角 ‎20°‎ ‎30°‎ ‎40°‎ ‎50°‎ 反射角 ‎20°‎ ‎30°‎ ‎40°‎ ‎50°‎ ‎（1）实验时，将光屏　　放置在平面镜上。让一束光紧贴光屏射向平面镜上的O点，可在光屏上看到反射光线，如图甲所示；将光屏右半部分向后折转一定角度。光屏上看不到反射光。如图乙所示。说明反射光线、入射光线与法线在　　。‎ ‎（2）从甲图可以看出反射光线与入射光线分居在　　两侧。‎ ‎（3）从表格记录的数据分析可得：　　（答出一个结论即可）。‎ ‎【答案】（1）垂直；同一平面内；（2）法线；（3）反射角等于入射角 ‎【解析】（1）实验时，将光屏垂直放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲；将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；‎ ‎（2）从甲图可以看出反射光线与入射光线分居在法线的两侧；‎ ‎（3）从表格记录的数据分析可得反射角等于入射角。‎ 10‎ ‎【分析】（1）实验时，将光屏垂直放在平面镜上；根据入射光线、反射光线和法线的关系进行分析，使光屏不在一个平面内，观察现象，得出结论。 （2）根据图得出结论； （3）比较表中数据得出结论。‎ ‎【点评】此题主要考查了光的反射定律的实验。通过分析实例考查了学生对所学知识的应用。‎ 突破练习 ‎1.（2019•常德）在探究光的反射定律时，小波将一块平面镜放在水平桌面上，再把一块纸板（分E、F两个面）垂直放置在平面镜上，如图甲所示。‎ ‎（1）图甲中，E、F在同一平面上，让光线沿纸板E上的AO射向镜面，则在纸板F上得到沿OB的反射光线，测得AO、OB与法线的夹角均为40°，于是小波得出结论：反射角等于入射角。你认为小波得出结论的过程　　（选填“合理”或“不合理”），原因是　　‎ ‎（2）在实验过程中，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），如图乙所示，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　　（选填“在”或“不在”）同一平面内，纸板上　　（选填“能”或“不能”）看到反射光线。‎ ‎【答案】（1）不合理；凭一次实验数据得出结论有偶然性，应进行多次实验；‎ ‎（2）在；不能 ‎【解析】（1）他这样得出结论不合理；不能只由一组数据就得出结论，凭一次实验数据得出结论有偶然性，应进行多次实验；‎ ‎（2）在实验过程中，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），在纸板F上不能观察到反射光线；只有在E、F板在同一平面上时，才能观察到反射光线。此时反射光线、法线、入射光线仍然在同一平面内。‎ ‎2．（2019•西宁）小兰看到教学楼对面的玻璃幕墙把太阳光反射到教室里，她想光在反射时会遵循怎 10‎ 样的规律？于是她利用平面镜、可向后折的纸板、量角器和激光笔进行如图甲和乙的实验。‎ ‎（1）由图甲可得出给论∠FON　　∠EON（选填“＜”、“＝”或“＞”）。‎ ‎（2）如图乙将纸板NOF向后折，纸板上　　（选填“能”或“不能”）看到反射光线，这说明反射光线、入射光线和法线在　　。‎ ‎（3）在图甲中当光沿FO的方向射入O点时，光线会沿着OE的方向射出，说明反射现象中光路是　　。‎ ‎【答案】（1）＝；（2）不能；同一平面内；（3）可逆的 ‎【解析】（1）由图甲可知反射角和入射角都为40度，所以可以得出结论：反射角等于入射角，即∠FON＝∠EON；‎ ‎（2）由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，当纸板NOF向后折，两块纸板不在同一平面上，所以在纸板NOF上就无法呈现出反射光线了，因此这个现象说明了：反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。‎ ‎（3）由让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出可知，将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，体现了光路是可逆的。‎ ‎3．（2019•盘锦）为了探究光反射时的规律，同学们进行如图所示的实验。‎ ‎（1）为了完成实验，需要的测量工具是　　。‎ ‎（2）把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF　　地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。‎ ‎（3）如图甲所示，使一束光贴着纸板射到O点，经平面镜反射后，沿另一方向射出。图中∠r是　　（填“入射”或“反射”）角。‎ ‎（4）当入射角增大时，反射光线　　（填“靠近”或“远离”）平面镜。‎ ‎（5）下表是实验中记录的数据：‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎∠i ‎20°‎ ‎30°‎ ‎40°‎ ‎50°‎ ‎60°‎ ‎70°‎ 10‎ ‎∠r ‎20°‎ ‎30°‎ ‎40°‎ ‎50°‎ ‎60°‎ ‎70°‎ 分析实验数据可知：反射角　　入射角。‎ ‎（6）如图乙，把纸板NOF向前折或向后折，在纸板上都不能看到反射光线，说明：反射光线、入射光线和法线　　。‎ ‎【答案】（1）量角器；（2）竖直；（3）反射；（4）靠近；（5）等于；（6）在同一平面内 ‎【解析】（1）因为实验时要测量反射角和入射角的大小，所以需要量角器；‎ ‎（2）法线在纸板上，当把纸板ENF竖直地立在平面镜上，法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果纸板与平面镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则我们在纸板上看不到反射光线；‎ ‎（3）垂直镜面的是法线，射向镜面的光线为入射光线，离开镜面的光线为入射光线，入射光线与法线的夹角是入射角，反射光线与法线的夹角为反射角；‎ 由图甲知OE为入射光线，OF为反射光线，∠r是反射角；‎ ‎（4）当入射角增大时，反射角也增大，反射光线靠近平面镜；‎ ‎（5）根据表中的数据可以得出结论：反射角等于入射角。‎ ‎（6）把纸板NOF向前折或向后折，纸板F与E不在同一平面内，在纸板F上不能看到反射光线，由此得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论。‎ ‎4．（2019•苏州）“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板ABCD，能绕垂直于CD的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。‎ ‎（1）实验前，应将纸板　　放置于平面镜上移动激光笔，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　　时针方向转动；‎ 10‎ ‎（2）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？　　；‎ ‎（3）如图乙所示，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。此现象说明了：　　；‎ ‎（4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光束　　。‎ A．仍在纸板上呈现 B．被纸板挡住 C．在纸板前方 ‎【答案】（1）垂直；顺；（2）一次实验得到的结论具有偶然性；（3）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（4）C ‎【解析】（1）白色纸板ABCD应垂直放置于平面镜上，这样反射光线才可以在硬纸板上呈现；‎ 如图甲，移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，则入射角增大，反射角也增大，则反射光线会远离法线，即反射光线将会顺时针转动；‎ ‎（2）因为一次实验具有有很大的偶然性，所以不能只由一组数据就得出结论，应改变入射角的度数进行多次实验。‎ ‎（3）如图乙所示，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。此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内；‎ ‎（4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，而法线始终垂直于平面镜，则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜，所以可知反射光束在纸板前方，故应选C。‎ ‎5．（2019•大丰区一模）在“探究光反射的规律”时，小李进行了如图甲所示的实验。‎ ‎（1）他先将平面镜平放在水平桌面上，再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持　　，白色的硬纸板表面应尽可能　　（光滑/粗糙）。‎ ‎（2）小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF，然后将纸板绕ON向后折，如图乙所示，此时在NOF面上　　（看到/看不到）反射光线，此时，反射光　　（存在/不存在）。‎ ‎（3）为了进一步确定此时反射光线的位置，小李将纸板沿PQ剪开，将纸板的上半部分向后折，如图丙所示，发现在纸板右侧的　　（上部/下部）会看到反射光线。此实验现象说明反射光线、入射光线和法线　　（在/不在）同一平面。‎ ‎（4）在图甲中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是　　。‎ 10‎ ‎【答案】（1）垂直；粗糙；（2）看不到；存在；（3）下部；在；（4）可逆的 ‎【解析】（1）白色硬纸板的表面应尽量粗糙，让光线发生漫反射，从不同的角度都能够观察到光线；如果纸板没有与平面镜垂直放置，由于法线与镜面垂直，且反射光线、入射光线、法线在同一平面内，因此，当光贴着纸板沿EO入射时，不能在纸板上看到反射光。硬纸板放在平面镜上时，要保持与镜面垂直；‎ ‎（2）光在反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，所以将纸板面绕轴ON向后折，在在NOF面上看不到反射光线，此时入射光线、法线、反射光线在同一平面内，反射光线存在；‎ ‎（3）光在反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，将纸板的上半部分向后折，如图丙所示，发现在纸板右侧的下部会看到反射光线。此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面；‎ ‎（4）在图甲中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是可逆的；‎ ‎6．（2019•广东模拟）如图所示，在“探究光的反射规律”时，把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，使一束光BO贴着纸板射到平面镜上，在纸板上会看到反射光线OF。‎ ‎（1）若将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线OF，此实验现象说明：　　光线、入射光线和法线都在同一平面内；‎ ‎（2）若将入射光线EO沿着逆时针方向转动，则反射光线OF将会沿着　　（选填“顺”或“逆”）时针方向转动。当光线OF与平面镜夹角为15°时，则入射角为　　；‎ ‎（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：在反射现象中，光路是　　的。‎ 10‎ ‎【答案】（1）反射；（2）顺；75°；（3）可逆 ‎【解析】（1）将纸板沿ON向后折，看不到反射光了，说明反射光已经不在纸板上了，而此时纸板B和纸板A也不是一个平面了，说明反射光线应与入射光线以及法线在同一平面。‎ ‎（2）当入射光线EO逆时针转动，会使入射角增大，而在光的反射现象中，反射角等于入射角，反射角同样会增大，则反射光线OF会顺时针转动；‎ 当OF与镜面夹角为15°时，反射角的大小为90°﹣15°＝75°，所以入射角也等于75°。‎ ‎（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现光线原路返回，也就是在反射现象中，光路是可逆的。‎ ‎7．（2019•安徽模拟）如图所示是小泽同学“探究光的反射规律”的实验装置。平面镜平放在水平桌面上，硬纸板E、F都可以绕垂直于平面镜的轴ON自由转动。‎ ‎（1）小泽使纸板E、F转至同一平面内，让一束光贴着纸板E射向镜面O，反射光线贴着纸板F射出，如图甲所示，测出反射角和入射角大小。改变光的入射角度，多次重复上述实验步骤，可得到的规律是　　（选填字母）。‎ A．平面镜成像的特点 B．反射角等于入射角 C．光的反射中光路是可逆的 ‎（2）为了验证“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”的猜想，小泽将纸板F向后折转10°，然后让一束光贴着纸板F射向镜面O点，结果在纸板E上没有出现反射光线，如图乙所示，那么 10‎ 将纸板E向　　（选填“前”或“后”）折转10°，纸板E上又会出现反射光线。‎ ‎（3）在图甲情景中通过平面镜观察到的硬纸板上光路的像是图丙中的　　（选填序号）。‎ ‎【答案】（1）B；（2）前；（3）③‎ ‎【解析】（1）①已知入射光线AO和反射光线OB，多次改变光的入射角度，测反射角与入射角的大小，并比较得出反射角与入射角的大小关系，因此该实验探究了反射定律中的反射角等于入射角；‎ ‎（2）图乙实验中，将纸板F向后折转10°，在纸板F上看不到反射光线，说明反射光已经不在纸板上了，而此时纸板F和纸板E也不是一个平面了；因为反射光线与入射光线以及法线在同一平面内，要想看到反射光线，需要将纸板E向前折转10°；‎ ‎（3）若此时通过平面镜观察纸板，因为物像关于镜面对称，则看到的图象应为丙图中的③。‎ ‎8.（2019•泰州二模）在“探究光的反射规律”的实验中： （1）如图所示，白色硬纸板E、F可沿ON翻折，该纸板 在实验中的作用是.‎ （2） 小明将白色硬纸板竖直放置在平面镜上，使一束 光紧贴硬纸板E射向镜面O点，然后缓慢转动纸板F 发现只有当纸板E、F在同一平面时，纸板F上才出现反射光，由此可得出结论：.接着，小明在纸板上描出入射光线和反射光线，测出入射角与反射角的大小然后多次改变入射光的方向，测得相应的入射角和反射角，这样做的目的是 ‎. （3）小华也使硬纸板E、F处于同一平面，并放到平面镜上，然后使一束光紧贴纸板E射向镜面O点，但在纸板F上并没有看到反射光线。从实验操作分析造成这一现象的原因是。‎ ‎【答案】（1）①呈现光路；②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内； （2）反射光线与入射光线、法线在同一平面内得出反射角与入射角的关系；避免偶然性； （3）硬纸板没有与平面镜垂直放置 ‎【解析】（1）硬纸板F的主要作用是：①呈现光路；②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内。 （2）以法线ON为轴线，把纸板F向后缓慢旋转，在F纸板上不能观察到反射光线，只有在E、F板在同一平面上时，才能观察到反射光线。则说明了反射光线、法线、‎ 10‎ 入射光线在同一平面内。 为了避免实验的偶然性，实验时应多次改变入射光的方向，测得相应的入射角和反射角； （3）法线在纸板上，法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果纸板与平面镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板F上，则我们在纸板F上看不到反射光线。‎ 10‎