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初中二年级物理

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    我们知道,人自己是无法看到自己的后脑勺.请你根据你已经学习过的声现象和光现象中的有关物理知识设计一个可以看到自己后脑勺的装置
    (1)说明所需器材
    (2)图文并茂的说明该装置的构造、功能和使用方法
    本题信息:2010年同步题物理应用设计题难度较难 来源:王晓辉(初中物理)
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本试题 “我们知道,人自己是无法看到自己的后脑勺.请你根据你已经学习过的声现象和光现象中的有关物理知识设计一个可以看到自己后脑勺的装置(1)说明所需器材(2)...” 主要考查您对

光的反射规律及其应用

光的反射的光路图

平面镜成像的特点和原因

平面镜成像的相关作图

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反射定律:
入射光线、反射光线和法线在同一平面内,反射光线与入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角(∠i=∠r)。

光的反射定律描述了“三线”“两角” 的关系,可简记为:“三线共面,法线居中(三线位置关系),两角相等(两角量值关系)”。
特殊情况垂直入射时,入射角反射角都是零度,法线、入射光线、反射光线合为一线。

对于光的反射定律,应掌握以下五点:
1、根据光的反射定律可知,任何一条反射光线都对应一条入射光线。

2、定律的叙述有一定逻辑因果关系:先有入射,后有反射。表达时不能把“反射角等于入射角”说成 “入射角等于反射角”,因为反射角等于入射角的意思是“反射角随着入射角的变化而变化”,若倒过来说意思就反了,不符合逻辑因果关系。

3、两角量值关系的变化是相对应的。即反射角随着入射角的变化而变化,入射角增大时反射角也增大,入射角减小时反射角也减小,入射角变为0,反射角也变为0,此时,入射光线、反射光线、法线重合,“三线合一”。

4、法线起“准则”的作用,是过入射点始终与反射面垂直的直线。当反射面转动一定角度时,法线仍与反射面垂直,也随之转过相同的角度。法线不仅过入射点与反射面垂直,而且还是入射光线与反射光线夹角的平分线。

5、在描述光的反射定律的光路图中,有两个重要的角度关系,即反射角等于入射角,r=i;入射角与入射光线和反射面的夹角互余,i+α=90

自行车尾灯的设计:
   利用直角平面镜的反射规律,制成了自行车的反光灯,如图所示。夜晚,汽车灯发出的光射到自行车的反光灯上时,经自行车上互成直角的两个反射面的反射,反射光将以平行于入射光的方向反向射入司机眼睛,使司机容易发现骑自行车的人,有利于夜间行车安全。

例  自行车是一种便捷的交通丁具,它包含了许多物理知识。例如,自行车尾灯就包含了光学知识。它本身不发光,但在夜晚,当有汽车灯光照射到尾灯上时,就会发生反射,以引起司机注意。尾灯的结构如图所示,请在图中画出反射光线,并说明反射光线有什么特点。

解析:利用光的反射定律作用,当两个反射面垂直时,一条光线经两个表面反射后光线平行于入射光线且方向相反
答案:如图所示

入射光线平行射入,反射光线平行射出。反射光线与入射光线方向相反。(答出一条即给分)
光的反射现象的几个名词:

入射点O:光线射到反射面上的一点
入射光线AO:射向反射面上的光线
反射光线OB:被反射面反射的光线
法线ON:过入射点O垂直于反射面的直线,作图时,ON常画成虚线
入射角i:入射光线AO与法线ON的夹角
反射角r:反射光线OB与法线ON的夹角;

 
几种特殊的光路:
①当入射光线垂直于反射面入射时,入射角为零度,反射角也为零度;入射光线、法线、反射光线三线重合,但两光线方向相反
②互相平行放置的平面镜,当光照到其中一块平面镜上时,反射光线经另一个平面镜反射后,与原入射光线平行
光反射时的作图方法:
类型 作图方法
已知入射光线作反射光线 先找出入射光线与反射面的交点(入射点),过入射点作垂直于界面的直线——法线,将法线作为角的一边,以入射点作为角的顶点,在图中作一角等于入射角的线,该线就是反射光线,并注明光线方向
已知反射光线作入射光线 先找出反射光线与反射面的交点(入射点),过入射点作垂直于界面的直线——法线,将法线作为角的一边,以入射点作为角的顶点,在图中作一角等于反射角的线,该线就是入射光线,注意光线方向是从光源射向入射点的
已知入射光线和反射光线确定平面镜的位置 先作出入射光线和反射光线夹角的平分线,此线为法线。过入射光线与反射光线的交点(角的顶点或者说是入射点)作垂直法线的一条直线,该直线为平面镜的位置

例:如图所示,在0点放置一个平面镜,使与水平方向成60角的太阳光经0点反射后,水平射入窗口P中。请你在图中画出平面镜的位置,并标出反射角的度数。

解析:可先画出O点射向窗口P的反射光线,再作反射光线与入射光线夹角的角平分线即法线,最后过O点作法线的垂线即平面镜的位置。入射角+ 反射角:180一60=120,又因为反射角:入射角,所以反射角为60
答案:如图所示


平面镜成像的特点:
①像和物体大小相等
②像和物体到镜面的距离相等
③像和物体的连线跟镜面垂直
④物体在平面镜中所成的像是虚像
以上可以缩句为:“物像等大、连线垂直、等距虚像”。

平面镜成像的原理:
   平面镜所成的像是物体发出(或反射)的光线射到镜面上发生反射,由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的,如图所示。点光源s在镜后的像s’并不是实际光线会聚形成的,而是由反射光线的反向延长线相交形成的,所以s’叫做s的虚像。如果把光屏放在s’处,是接收不到这个像的,所以虚像只能用眼睛看到,而不能成在屏上

解释:
      照镜子就是这样的原理。可以说,只要利用到平面镜,就一定是反射。 平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的,所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大,距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。 根据平面镜成像的特点,像和物的大小,总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化,它在平面镜中所成的像的大小始终不变,与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉,当人走向平面镜时,视觉确实觉得像在“变大”,这是由于人眼观察到的物体的大小,不仅仅与物体的真实大小关于,而且还与“视角”密切相关。从人眼向被观察物体的两端各引一条直线,这两条直线的夹角即为“视角”,如果视角大,人就会认为物体大,视角小,人就会认为物体小。当人向平面镜走近时,像与人的距离小了,人观察物体的视角也就增大了,因此所看到的像也就感觉变大了,但实际上像与人的大小始终是相等的,这就是人眼看物体“近大远小”的原因。这正如您看到前方远处向您走来一个人一样,一开始看到是一个小黑影,慢慢变得越来越大,走到您面前时更大,其实那一个小黑影和走到您面前的人是一样大的,只是因为视觉的关系,平面镜成像的像和物关于镜面对称,因此人逐渐靠近镜面。像也一定逐渐靠近镜面,人的感觉是“近大远小”,这是一种视觉效果。

小孔成像及平面镜成像的区别

探究平面镜成像的科学方法:
     在做平面镜成像的实验中,用玻璃板代替平面镜是因为平面镜成的像是虚像,无法用光屏承接,我们用未点燃的蜡烛去代替像的原因是因为像是虚像,我们没有办法确定它在哪里,用蜡烛与像重合,也就确定了像的大小及位置,我们这样确定像凭的是视觉效果相同,这种方法叫等效替代或等效代换。

有关成像规律的计算
     根据平面镜的成像特点可知:像和物关于平面镜是对称的,由于物体到镜面的距离和像到镜面的距离相等,则物体到镜面的距离变化了多少,像到镜面的距离也变化多少。若变化的时间相等,则物体移动的速度和像移动的速度相等,像相对于物体的速度是物体速度的2倍。
   例一个人站在镜子前2.5m的地方,则人和像的距离为__m,人向前1m,则人和像之间的距离缩短了__m,此人在镜子中的像的大小将__ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
解析  根据平面镜成像的特点,人和像的距离应为2.5×2=5m。人向前1m,像也向前1m,故两者距离缩短2m。像的大小始终与人等大。
答案 5  2 不变

用对称法解决平面镜成像的作图
    对称思想作为一种科学研究思想,应用于平面镜解题时,可启发直觉思维,使许多问题不必进行全面周全的论述,借助于对称性即可直接做出判断。
   平面镜的成像特点是:像和物的大小相等;它们到平面镜的距离相等;像和物的连线与平面镜垂直。像和物关于平面镜是对称的,这种对称性广泛地应用在了平面镜作图上。如图所示,是关于平面镜成像的几个变式。不管物体如何复杂,平面镜位置如何变化,还是考查角度如何变化,但有一条始终不变,那就是像和物的“对称性”。

例1:请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像A’B’。

解析:根据平面镜成像特点:像与物大小相等,连线与平面镜垂直,关于平面镜对称,成的像是虚像。分别作A、B相对平面镜的对称点A’、B’,再用虚线连接 A’B’。
答案:如图所示

例2:如图所示,物体位于平面镜前方A点,眼睛位于平面镜前方C点。请作出物体发出的光线经平面镜反射后进入眼睛的光路图。

解析:(1)过A点作MN的垂线AE,延长AE至 A',使A'E=AE,A’为物A的像。
(2)连接A'C与MN交于0点,0点为入射点(DC 是反射光线)。
(3)连接AO,并在AO、OC上画出箭头表示光的传播方向,AO就是入射光线,OC是经平面镜反射通过眼睛的光线。
答案:如图所示


巧解平面镜的时钟问题
(1)逆向读法
  根据平面镜成像规律和成像性质,镜中“钟面”与实际钟面总是相对于平面镜对称。即实际时钟(如图甲所示)的指针按顺时针方向走动时,镜中“钟面”内表示钟点的数字是按上“12”、下“6”、左“3”和右“9”排列。如图乙所示的实际时刻为7:30。

(2)还原法
由平面镜成像的性质,镜叶1“钟面”与实际钟面左右对称。因此,镜中“钟面”的“背面”与实际钟面相对应.即还原出一个实际的钟面。这样,对印刷在书籍或试卷上的镜中“钟面”,只要从其背面对着光亮处透视 “钟面”并直接从中读取钟点数,即为实际钟点数?如图乙所示镜中“钟面”读得实际点数为7:30.
(3)对称作图法根据平面镜成像性质——像与物左右对称。.镜中 “钟面”内的“指针”位置与实际钟面内的指针位置对称。因此,求解这类“镜中时钟”问题,只要由镜中“钟面”作出以上“12”下“6”为对称轴的指针位置图形,再对作出的图形按实际钟面读出钟点数。图所示虚线为实线所示镜中“指针”的左右对称图形,读得实际钟点数为9:40。

等效替代法探究平面镜的成像特点
   等效替代法就是在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。主要有:物理模型的等效替代,物理过程的等效替代,作用效果的等效替代以及物理图形的等效替代等形式例小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直放存水平台上,再取两段完全相同的蜡烛。A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行观察,如图所示,在此实验中:

(1)小红选择玻璃板代替镜子进行实验的目的是______________。
(2)刻度K的作用是便于比较像与物________________。
__关系。
(3)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的__关系。
(4)移走后面的蜡烛B,并在其所存位置上放一光屏,则光屏上____接收到蜡烛烛焰的像(选填 “能”或“不能”)。所以平面镜所成的像是____ (选填“实”或“虚”)像。
(5)小红将蜡烛A逐渐远离玻璃板时,它的像的大小(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6)在玻璃板的同一侧,该同学通过玻璃看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是_____。
解析:研究平面镜成像特点时,要研究像的大小、倒正及到平面镜的距离关系等,采用玻璃板的目的是利用了玻璃板能透光,在物A侧能观察到另一侧的情况,这样当A的像与另一侧B重合时,说明B所在位置就是A的像的位置,观察像与物的大小关系,并用刻度尺测出A、B分别到平面镜的距离,就可判断两距离大小和像的大小。当取走B,放上光屏时,在光屏上得不到像,而只能用眼睛存物一侧观察玻璃板才能看到,所以说平面镜所成的像是一个正立、等大的虚像,当物体逐渐远离平面镜时,像的大小不变。
答案:(1)能准确找到像的位置 (2)到平面镜的距离 (3)大小 (4)不能  虚 (5)不变 (6)玻璃的两个表面同时发生反射,各成一个像

同一物体靠近或远离平面镜时,像的大小变化问题
  物体在平面镜中成的是正立的虚像,像与物体大小相等,即像的大小与物体的大小有关,与物体距平面镜的远近、平面镜的大小等因素无关。
例:某同学从远处走向一面穿衣镜,他住镜中像的大小及像和人之问的距离的变化情况正确的是 (  )
A.像大小不变,像和人之问的距离变小
B.像变大,像和人之间的距离变大
C.像变大,像和人之间的距离变小
D.像大小不变,像和人之间的距离不变
解析:像的大小与物体到平面镜的距离无关,我们平常说的所谓远小近大,只是人的视觉造成的错觉。根据平面镜成像特点可以知道,像和物大小相等,像和物到镜面的距离相等。因为该同学的大小没有变化,所以像大小小变;而该同学到平面镜的距离在变小,所以像到平面镜的距离也在变小,从而像和人之间的距离在变小。
答案:A
平面镜成像作图依据原理:
1.光的反射定律:(1)反射光线与入射光线、法线在同一平面上;(2)反射光线和入射光线分居在法线的两侧;(3)反射角等于入射角。
2.平面镜成像的特点:(1)平面镜所成的像和物体到镜面的距离相等;(2)像与物体的大小相等;(3)像与物体的连线与镜面垂直;(4)像与物左右相反;(5)成虚像。

作图规范化要求:
1.平面镜的反射面和非反射面不能混淆,平面镜的非反射面要画上短斜线。
2.实际光线(入射光线和反射光线)要画成实线,并用箭头表示光行进的方向。实物用实线表示。
3.虚像、法线和光的反向延长线要用虚线表示。
4.为了表示实物和虚像的对称点,实物和虚像都要标上箭头或字母。
5.要符合光的反射定律和平面镜成像的特点。
平面镜成像作图的方法通常有两种:
一种是根据平面镜的成像特点------“物体在平面镜中成的像与物体之间相对于镜面总是对称的”作图,我们称这种作图方法为对称法;
另一种方法是根据光的反射定律--即根据光的传播路线作图,我们称这种作图方法为光路图法。
例1:一发光点发出的光经过平面镜反射后如图1所示,请作图找出发光点的位置。

方法一:对称法
①将两条反射光线向镜后反向延长(注意:镜后的反向延长线必须用虚线),使之交于S'点;
②由S'点向镜面作垂线,使之与镜面交于O点,再由O点向镜前延长到S点,使SO=S'O(注意:发光点与虚像点之间的连线必须用虚线),则S点即为发光点的位置(如答图1所示)。

方法二:光路图法
①分别由两条反射光线与镜面的交点处向镜面作垂线(即法线)。
②根据光的反射定律中“反射角等于入射角”作出两条反射光线的入射光线相交得到的点即为发光点(如答图2所示)。
注意:法线必须用虚线,入射光线必须标出传播方向。

例2:根据平面镜成像特点,画出图2中物体AB在平面镜中所成的像.

分析:本题要求根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜中所成的像,在这种情况下,我们只能根据平面镜成像特点用对称法作出物体在平面镜中成的像。若题目没有特别要求根据哪种原理作图,我们也可以用上述两种方法中的任意一种方法作出物体在平面镜中成的像。
方法一:对称法
①在物体AB上确定两个(或多个)能描述物体形状的点AB(或多个点)。
②分别由AB两点(或多个点)向镜面作垂线,并延长至镜后A'B'(或多个点),使镜后各对应点到镜面的距离与镜前各点到镜面的距离相等。
③用虚线连接镜后各对称点即可得到物体在平面镜中成的像(如答图3所示)。
注意:物点和像点之间的连线必须用虚线,物体在平面镜中成的像必须用虚线。若物体有方向,则物体在平面镜中成的像也必须标出方向。
方法二:光路图法
①在物体AB上确定两个(或多个)能描述物体形状的点AB(或多个点)。
②分别由AB两点向镜面作两条入射光线,然后根据光的反射定律作出每条入射光线的反射光线。
③分别将作出的每条反射光线向镜后反向延长并交出A'B'两点(或多个点),用虚线连接A'B'即可得到物体AB在平面镜中成的虚像。(如答图4所示)。
注意:法线、镜后反射光线的反向延长线及物体成的像都必须用虚线。若物体有方向,则物体在平面镜中成的像也必须标出方向。

发现相似题
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