2020年中考物理试题分类命题备考方略专题03光学实验探究题含解析 31页

‎2020年物理试卷分类命题备考方略 专题三光学实验探究题 ‎★命题诠释 各地的中考命题针对实验探究问题有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。比如同是考查凸透镜成像规律，但由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的教学中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际，并且所考核的方法和能力都是学生应了解和掌握的。所以学生进行应考时对此不要产生心理上的障碍，只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。‎ 纵观历年实验探究题，其规律是力学一道题、电学一道题，光学或热学一道题。对光学部分实验探究问题主要包括：光的反射定律实验、平面镜成像规律实验、光的折射定律实验、凸透镜成像规律实验。常考热点有：光的反射定律实验、平面镜成像规律实验、凸透镜成像规律实验。这些问题均属于常考热点，提高认识，找其规律，才能从容备考。‎ ‎★题型解密 一、光的反射定律实验 ‎1.实验内容 ‎【实验目的】验证光的反射定律。即：共面（反射光线、入射光线与法线在一个平面内）、分居（反射光线与入射光线分居法线两侧）、等角（反射角等于入射角）和可逆（光路是可逆）。‎ ‎【实验器材】平面镜一块、激光笔一支、带刻度的折板光屏一块、支架等。‎ ‎【实验步骤】一、按图组装器材 二、根据图甲沿折板平面用激光笔射出一束光线，观察入射光线和反射光线，并记录入射角和反射角；数据填入表格。‎ 三、改变入射光线方向（入射角）重复上述实验并记录表格。‎ 次数 入射角 反射角 ‎1‎ 31‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎…‎ 四、沿折板中轴（N）将折板F向后转动，观察反射光线是否仍在F上。‎ 五、选择一次实验，沿原反射光线反方向改变入射光线，观察反射光线判断光路可逆性。‎ 六、整理器材。‎ ‎【实验结论】共面、分居、等角。‎ ‎2.考查方向 考查方向 解答思路 三线共面 沿折版中轴折转光屏是否还能看见反射光线 分居 观察反射光线、入射光线是否在中轴两侧 等角 通过量角器 可逆 沿原反射光线路径改变入射光线，观察反射光线 漫反射 能看见光线的传播方向说明折板发生了漫反射 实验结论的普遍性 改变入射角（改变入射光线方向），进行多次实验 光线的理想化模型 观察激光笔射出的光线即可构建用带箭头的直线表示光的传播方向和路径 ‎3.真题呈现 ‎【典例一】（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；‎ ‎（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？______；‎ 31‎ ‎（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】垂直；顺；一次实验得到的结论具有偶然性；反射光线、入射光线和法线在同一平面内；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。‎ 故答案为：（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。‎ ‎【典例二】（2018•青岛）探究光的反射定律。‎ 如图，M是小平面镜，E、F是两块粘接在一起的硬纸板，且E、F在同一平面，并与镜面垂直。用激光笔和量角器进行实验，测得数据如下表 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 入射角i/°‎ ‎25‎ ‎40‎ ‎60‎ 反射角r/°‎ ‎25‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎①在图屮标出入射角i的位置。‎ ‎②在反射现象中，反射角　　入射角 ‎③如果要探究反射光线与入射光线、法线是否在同一平面内，应将硬纸板的右半面F　　。‎ ‎【答案】（1）如图示；（2）等于；（3）以法线为轴逆时针旋转。‎ 31‎ ‎【解析】（1）入射光线与法线的夹角为入射角；‎ ‎（2）由实验测得的数据可知，反射角等于入射角；‎ ‎（3）要探究反射光线与入射光线、法线是否在同一平面内，需要将反射光线所在的平面旋转通常应将硬纸板的右半面F以法线为轴逆时针旋转。‎ 故答案为：（1）如图示；（2）等于；（3）以法线为轴逆时针旋转。‎ ‎【典例三】（2018•淄博）小明利用下图中的实验装置探究光的反射规律。纸板ENF是用两块纸板E和F连接起来的，可绕ON折转。‎ ‎（1）实验时，把平面镜放在桌面上，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板ENF与平面镜　　放置，图中的入射角是　　度。‎ ‎（2）多次改变入射光的方向，总能在纸板上观察到入射光平面镜和反射光的径迹，由此小明得出结论：在反射现象中，反射光线，入射光线和法线都在同一平面内。小明得出结论的过程是否合理 ‎？　　，说明理由：　　。‎ ‎（3）若让一束光沿BO方向射向平面镜，反射光沿　　方向射出。‎ ‎【答案】（1）垂直；40；（2）不合理；应将纸板F沿法线方向折转，再次观察纸板上是否还能看到反射光；（3）OA。‎ ‎（3）光在反射和折射中光路是可逆的。‎ ‎【解析】（1）实验时，把平面镜放在桌面上，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板ENF与平面镜垂直放置，图中的入射角是90°﹣50°=40°。‎ ‎（2）不合理。实验中要探究反射光线、入射光线是否在同一平面内，应将纸板F沿法线方向折转，再次观察纸板上是否还能看到反射光。‎ ‎（3）让光线逆着反射光线射向镜面，沿BO方向射向平面镜，反射光沿OA方向射出，即反射光线逆着原入射光线方向射出，表明反射时光路是可逆的；‎ 31‎ 故答案为：（1）垂直；40；（2）不合理；应将纸板F沿法线方向折转，再次观察纸板上是否还能看到反射光；（3）OA。‎ 二、平面镜成像规律实验 ‎1.实验内容 ‎【实验目的】探究平面镜成像规律。即等大（像与物大小相等）、等距（像与物到平面镜的距离相等）、对称（像与物相对于平面镜对称）、反向（像与物左右位置相反）、虚像（像是虚像）。‎ ‎【实验器材】玻璃板一块、相同的蜡烛两支、光屏一块、火柴一盒、刻度尺和支架等。‎ ‎【实验步骤】一、按图组装器材。在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛，观察另一侧蜡烛的像。‎ 二、将光屏置于像的位置，不透过光屏观察光屏上有无蜡烛的像。‎ 三、将另一支未点燃的蜡烛置于像的位置，比较两只蜡烛的大小关系。‎ 四、移动蜡烛的位置，观察像的大小有无变化。‎ 五、用刻度尺量出两支蜡烛到平面镜的距离。‎ 六、通过平面镜观察像与物的左右位置关系。‎ 七、重复上述步骤并记录实验数据于表格。‎ 次数 像与物的大小关系 物到平面镜距离（cm）‎ 像到平面镜的距离（cm）‎ 物像连线与平面镜的关系 像与物的左右位置关系 像的 虚实 位置1‎ 位置2‎ 位置3‎ ‎…‎ 八、整理器材。‎ ‎【实验结论】等大、等距、对称、反向、虚像。‎ ‎2.考查内容 考查方向 解答思路 平面镜成像原理 光的反射（镜前可以观察到像，镜后无法看到）‎ 31‎ 大小关系 两支相同蜡烛为了比较大小关系 点燃蜡烛目的 清楚的观察成像 实验方法 等效替代法 多次实验的目的 实验结论具有普遍性 等距验证 利用刻度尺进行测量 虚像 光屏（物在平面镜中像的位置）无法呈接到像 反向 通过观察可见像与物左右位置相反 实验出现误差 刻度尺与平面镜不垂直、实验装置安装存在问题 ‎3.真题呈现 ‎【典例一】（2019·德州）利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”：在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛的像完全重合。‎ ‎（1）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛的像，说明平面镜所成的像是　　像。‎ ‎（2）图乙是小强某次测量蜡烛到平面镜的距离为　　；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将　　。（选填“变大”、“变小”或“不变” ‎ ‎（3）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛的像的大致位置在图中的　　（选填“①”或“②”处。‎ ‎【答案】（1）虚；（2）3.50；不变；（3）②。‎ ‎【解析】（1）光屏不能接收虚像，只能接收到实像，而平面镜所成的像是虚像；所以光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛的像，说明平面镜所成的像是虚像；‎ ‎（2）由图知：刻度尺上之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是，即此刻度尺的分度值为；物体左侧与0刻度线对齐，右侧与对齐，估读为。‎ 平面镜成像所成的像与物的大小相同，将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板，它的像将不变；‎ 31‎ ‎（3）如下图，作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点，可知在实验中如果把平板玻璃向左倾斜（如图丙），观察到蜡烛的像的大致位置在图中的②处；‎ ‎【典例二】（2019·朝阳）如图所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置。‎ ‎（1）为了使观察到的实验现象更好一些，该实验最好选择在　　（填“较亮”或“较暗”）的环境中进行。‎ ‎（2）实验中选择薄玻璃板代替平面镜是为了便于确定　　。‎ ‎（3）实验中将点燃的蜡烛A放在玻璃板前，然后将未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面并移动，直到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。此实验现象说明像与物　　。‎ ‎（4）将蜡烛B拿走，然后在蜡烛B的位置上放一张白纸，在白纸上　　（填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像。说明平面镜所成的像是　　（“实”或“虚”）像。‎ ‎【答案】（1）较暗；（2）像的位置；（3）大小相等；（4）不能；虚。‎ ‎【解析】（1）在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮，所以应在比较暗的环境中进行实验。‎ ‎（2）用透明的玻璃板代替平面镜，在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置，也便于比较物像的大小关系。‎ ‎（3）实验时，她在玻璃板前放置点燃的蜡烛A，将蜡烛B放在玻璃板后并移动，在玻璃板的A侧现察；当B和A的像完全重合时说明像和物的大小相等；‎ ‎（4）移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合，移开蜡烛B，用白纸做屏幕放在该位置，直接观察白纸，在白纸上不能看到蜡烛的像，可知平面镜所成的像是虚像。‎ 31‎ 故答案为：（1）较暗；（2）像的位置；（3）大小相等；（4）不能；虚。‎ ‎【典例三】（2019·泸州）泸州如图所示是小明在“探究平面镜成像特点”的实验装置。‎ ‎（1）本实验中器材M应选择______来完成实验。（选填“玻璃板”或“平面镜”）‎ ‎（2）小明竖直放好点燃的蜡烛A，移动蜡烛B，直至与蜡烛A的像完全重合，分别记录A和B的位置；移去蜡烛B，在其位置上竖立光屏，在光屏上______（选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像。‎ ‎（3）实验中如果蜡烛A靠近器材M，则蜡烛B应______（选填“远离”或“靠近”）器材M，才能与蜡烛A的像完全重合。‎ ‎【答案】玻璃板；不能；靠近。‎ ‎【解析】（1）①实验时选择透明的玻璃板，能同时观察到像和代替蜡烛A的蜡烛B，便于确定像的位置；‎ ‎（2）平面镜成虚像，移去蜡烛B，在其位置上竖立光屏，在光屏上不能承接到蜡烛A的像；‎ ‎（3）实验中，如果蜡烛A靠近玻璃板M，蜡烛A成的像也靠近玻璃板M，为了使蜡烛蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，则蜡烛B应靠近器材M。‎ 故答案为：（1）玻璃板；（2）不能；（3）靠近。‎ 三、凸透镜成像规律实验 ‎1.实验内容 ‎【实验目的】透镜凸透镜成像规律。像与物的大小关系、物距变化成像规律变化、像的虚实。‎ ‎【实验器材】凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴等。‎ ‎【实验步骤】一、按图组装器材。调整蜡烛、凸透镜、光屏在同一水平线上。‎ 31‎ 二、将蜡烛放在远处（此时u>‎2f），移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察像的大小、正立还是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。‎ 三、将蜡烛往凸透镜方向移动，使‎2f>u>f，移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察像的大小、正立还是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。‎ 四、将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u=f，移动光屏，看能否成像。‎ 五、将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u‎‎2f u=‎‎2f ‎2f‎>u>f u=f u‎‎2f 缩小 倒立 实像 ‎2f‎u>f 放大 倒立 实像 v>‎‎2f 投影仪 u