模块三 光学
*知识与方法
一、初中物理实验方法
1.控制变量法：在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同因素的影响，为了确定该物理量与各个不同因素之间的关系，就需要控制某些因素，使其固定不变，只研究其中一个因素，看所研究的因素与该物理量之间的关系。
分析思路：好自变量、因变量和控制变量。
自变量：实验中主动变化的量。
因变量：实验中被动变化的量，一般也是研究目标。
控制变量：除自变量之外其他可能会引起因变量变化的量，需控制不变。
2.转换法：在科学探究中，对于一些看不见、摸不着或者不易观察的现象，通常改用一些非常直观的现象去认识。
3.等效替代法：等效替代法是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程代替来研究和处理的方法。
4.科学推理法：以可靠的事实为基础，以真实的实验为原型，通过合理的推理得出结论，深刻地揭示科学规律的本质。
二、探究性实验
（1）器材：平面镜、可折转的纸板、激光笔、量角器、铅笔等。 （2）纸板的作用：
①对光起漫反射的作用，显示光路。（为了显示光路，纸板的表面应粗糙些）
割管刀
②为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面；
（3）操作及结论：
①纸板垂直于镜面放置；
②让激光沿着纸板射到平面镜上，观察另一侧纸板上是否有反射光线；
③将纸板另一侧向后偏折，观察偏折后的纸板上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
④让激光笔发出的光逆着原来的反射光线射向镜面时，此时的反射光线将沿着OE方向射出，说明光路可逆。
（4）在实验中，多次改变入射角的大小去测量反射角大小的目的是：多次实验总结普遍规律，避免偶然性。
2.平面镜成像特点及实验
（1）器材：带支架的透明薄玻璃板、两根完全相同的蜡烛、火柴、白纸、铅笔、刻度尺、光屏。 （2）实验步骤：
①把一块较薄的玻璃板垂直放在白纸上，作为平面镜；
②在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛A，透过玻璃板观察蜡烛A 的像；
③把一支完全相同的、未点燃的蜡烛B 放在平面镜的后面并移动位置，从蜡烛A 所在的这一侧观察，直到蜡烛B与蜡烛A 像完全重合，在白纸上标出两个蜡烛的位置； ④改变蜡烛A 到玻璃板的距离，重做几次实验。
⑤撤去玻璃板，用刻度尺量出蜡烛和像到玻璃板的距离，把蜡烛和像的位置连起来，看连线和玻璃板的关系。
（3）结论：
①平面镜成的是正立的虚像；
②压铆螺钉平面镜成的像和物体等大；
③像和物到平面镜的距离相等；
④像与物的连线与平面镜垂直。
常考知识点：
①用两个等大的蜡烛是为了比较像和物的大小关系；
②用玻璃板代替平面镜是便于确定像的位置；
③如果用厚玻璃板是会有两个反射面，出现两个像；
④在较暗的环境下进行实验是为了让成像更清晰
⑤玻璃板必须与桌面垂直，否则无论怎样移动蜡烛B，都无法完全和蜡烛A 的像重合；
⑥像不能用光屏接收到，说明平面镜成的像是虚像。
3.探究凸透镜成像规律的实验
调等高：F字光源中心、凸透镜的光心、光屏的中心调到同一高度，目的是为了使像成在光屏中央。
激光笔
常考知识点：
（1）如果F字光源偏上，如何操作能够使成像在光屏中央呢？
① 移动光屏——向上移动
② 移动透镜——向下移动
塑料油箱③ 移动F字光源——向上移动
（2）遮住部分透镜问题
遮住部分透镜后，光屏上还能收到完整的像，但是像的亮度变暗了。
（3）物像移动距离的关系和移动速度的关系
①如果u > v（即u > 2 f 时），物体的移动距离> 像的移动距离，物体的移动速度> 像的移动速度
②如果u < v（即u < 2 f 时，包括f < u < 2 f 和u < f ），物体的移动距离<像的移动距离，物体的移动速度<像的移动速度。
*针对训练
一、单选题
1．（2023秋·湖北武汉·八年级校联考期末）利用如图所示装置“探究光的反射规律”，下列判断不正确的是（ ）
A．粗糙的硬纸板ENF必须竖直的立在水平镜面上
B．图甲中，如果让光沿着FO方向射到镜面，反射光线将沿着OE方向射出
C．图乙中，将纸板NOF向后折时纸板上看不到反射光线，此时反射光线与入射光线不在同一平面
D．改变入射光线的角度，反射角始终和入射角相等
【答案】C
【解析】A．为了显示光路，粗糙的硬纸板ENF必须竖直的立在水平镜面上，故A正确，不符合题意；
B．图甲中，光从EO射入，从OF射出，由光路可逆得，如果让光沿着FO方向射到镜面，反射光线将沿着OE方向射出，故B正确，不符合题意；
C．图乙中，当纸板在同一平面上时，能够同时看到入射光线和反射光线，将纸板NOF向后折时纸板上看不到反射光线，说明此时反射光线与入射光线在同一平面，故C错误，符合题意；
D．由实验得，改变入射光线的角度，反射角随入射角的改变而改变，反射角始终和入射角相等，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．（2023秋·山东泰安·八年级统考期末）在探究“平面镜成像特点”的实验中，选用的实验器材有：一块薄平板玻璃、两个完全相同的蜡烛A和B、刻度尺和白纸，如图所示。则下列与实验相关的说法中错误的是（ ）
A．实验过程应在较亮的环境中进行
B．选用薄平板玻璃替代平面镜是为了便于确定像的位置
C．使用完全相同的蜡烛A、B，目的是比较像与物的大小
D．将光屏放到像的位置，光屏不能够承接到像
【答案】A
【解析】A．点燃的蜡烛是成像物体，比较亮，环境越暗，蜡烛和环境的对比度越大，蜡烛
成像越清晰，为了使像更清晰，应较暗的环境中进行，故A错误，符合题意；
B．使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不容易确定像的位置，用薄平板玻璃时，既能成像，又能透光，便于确定出像的位置，故B正确，不符合题意；
C．使用两个完全相同的蜡烛A和B，用蜡烛B在镜面后移动，直到蜡烛B与A的像重合时，说明像与物大小相等，故其目的是为了便于比较像与物体的大小关系，故C正确，不符合题意；
全自动智能吸尘器D．因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，而平面镜成的虚像，所以将光屏放到像的位置，光屏不能够承接到像，故D正确，不符合题意。
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