实验探究专题训练一对光的探究.docx

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实验探究专题训练一对光的探究

实验探究题专题训练

★山东省诸城市西郊学校●董国荣李秀娇（262200）

Ⅱ.对光的探究

例1如图2—1所示是分解太阳光的装置，盘中盛一些水，

盘边斜放一个平面镜。

使太阳光照射在平面镜上，并反射到

白色的墙壁上。

观察到反射光的颜色为红、橙、黄、绿、蓝、

靛、紫。

请你就上面的内容至少提出两个问题，并作解答。

如：

为什么要放一个平面镜?

作反射面。

解析：

解答本题的关键是注意观察题目给出的图形和图2—1

叙述的实验过程及现象，结合自己掌握的物理知识、生活经验提出一些有探究价值的问题并能用贴切、简练的语言表述出来。

如通过观察图2—1可以看出，斜放在水中的平面镜与玻璃槽组成一个三棱镜，结合光的色散实验可以提出这样一个问题：

为什么平面镜斜放在水里后反射出的光会变成七种颜色？

根据题设条件中“并反射到白色的墙壁上”这句话，可提出：

为什么要把光反射到白色的墙上?

根据题目给出的实验现象“使太阳光照射在平面镜上，并反射到白色的墙壁上。

观察到反射光的颜色为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

”又可以提出“白光是由哪些色光组成的？

”等。

在提出问题的基础上，再根据题设条件和题图提供的有用信息，结合你自己掌握的物理知识、生活经验对提出的问题作出解答。

答案：

以下问题供参考。

（1）盘中放水的作用是什么?

作折射体

（2）为什么要放一个平面镜?

作反射面

（3）平面镜为什么要斜放?

组成一个水三棱镜

（4）为什么要让阳光照射在平面镜上?

把阳光反射出来，透过三棱镜后射出

（5）为什么要把光反射到白色的墙上?

白色的墙上能看清七种颜色

（6）用水面作反射面还是用平面镜作反射面效果好?

用平面镜好

（7）使光发生色散的折射体是哪一部分?

斜放的平面镜前的水

（8）白光是由哪些颜色的光组成的?

红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫

注意：

在提出问题时必须依据题目给出的资料、图形，并结合你掌握的知识提出问题，不能天马行空，任意提出一些与题目豪无关系的问题。

例2如图2—2所示是大强同学设计的研究光的反射规律

的实验装置。

桌面上水平放置一平面镜，P是一激光光源，E、

F是两个可绕ON转动的竖直纸质光屏，现在大强想研究入射

光线、法线和反射光线是否在同一平面内，你知道应如何操作？

解析：

本题旨在考查学生的实验操作过程，这就要求我们

根据题目给出的实验目的、实验器材和装置，结合自己平时学习

过程中探究“光的反射规律”实验的操作、分析过程来设计完成图2—2

题目要求写出的实验操作过程。

答案：

使入射光线紧贴着光屏E入射至O点，再转动光屏F直到光屏F上有反射光线出现。

注意：

对于实验操作题不仅需要写出实验操作过程，还要写出通过该实验操作观察到的实验现象或测量得到的实验数据。

要顺利解答这类试题，仅靠死记硬背实验是行不通的。

必须在平日实验中注意对每一个学生实验或演示实验的每一步设计、操作及可能观察到的每一种现象或记录的数据，都尽量创造条件自己动手设计、操作，确实无条件亲自动手操作的实验，也一定要对每一个实验步骤的设计、操作过程或可能出现的问题进行假想、模拟。

例3如下表是对光的折射现象与光在介质中传播速度的关系进行探究作出的记录。

光从空气射入水中

空气

水

入射角

较大

折射角

较小

光速

3.0×108m/s

光速

2.25×108m/s

光从空气射入玻璃中

空气

玻璃

入射角

较大

折射角

较小

光速

3.0×108

光速

1.85×108m/s

光从水射入玻璃中

水

玻璃

入射角

较大

折射角

较小

光速

2.25×108m/s

光速

1.85×108m/s

从上表中你得出什么结论。

分析：

由表中数据可知，光线从空气中进入水中或玻璃中时，入射角均大于折射角，同时空气中的光速也大于水中和玻璃中的光速。

同样当光从水中射入玻璃中时；入射角大于折射角，同时水中的光速也大于玻璃中的光速。

通过以上分析可以得出：

当光从前一种介质进入后一种介质时，都遵循“如果入射角大于折射角，则光在前一种介质中的传播速度大于在后一种介质中的传播速度。

”这一规律。

答案：

当光从前一种介质进入后一种介质时，如果入射角与折射角相比较，角度大；则光在前一种介质中的传播速度大。

注意：

解答这类问题需要先读懂表格提供的每组实验数据表示的物理意义，然后根据题目要求选择适当的科学方法对表格提供的数据进行分析、归纳，根据题目要求概括出相应的物理规律（或实验结论）。

例4

（05·汕头市）现在，一些大厦都用许多大块的镀膜玻璃做外墙（俗称"玻璃幕墙"），这种外墙既能透射光线也能反射光线。

（1）外面看玻璃幕墙相当于平面镜，光线照射到光滑

的玻璃幕墙上时会发生反射，物体经玻璃幕墙反射后所成的

像是（填"实"或"虚"）像。

（2）小明同学路过某大厦楼前，从侧面往玻璃幕墙看去，

发现该大厦前的旗杆在玻璃幕墙中的像有错位现象，如图2—5所

示。

他经过仔细观察和分析，认为产生这种错位现象的原因可能

是上下两块镀膜玻璃不在同一竖直平面内所造成的，请你利用简

易器材，运用模拟的方法设计一个实验来验证它，要求写出这个

实验所需器材和简述实验过程。

⑶、玻璃幕墙会给人们带来那些负面影响、请举一例。

答：

，图2—5

解析：

汕头市的这道考题以现实生活中一种常见生活现象作为命题情景，让我们自主选择器材设计模拟实验探究这一现象产生的原因。

所谓“模拟”，就不同于一般实验方案设计题，在设计实验时就不能只注重探索或验证实验结果，不受任何限制的任意设计，而是要求设计出的实验情景和结果都应该与题目给出的问题情景、观察到的现象完全类似。

如本题中的玻璃幕墙是由很多块平板玻璃接合而成的，相当于多块平面镜拼接在一起组成一块表面不平整的的平面镜。

故在选择实验器材时必须找至少两块以上的平面镜拼接在一起组成一块表面不平整的较大平面镜模拟玻璃幕墙，用一根铅笔模拟旗杆才能完成实验验证（或探究）。

答案：

（1）镜面虚像

（2）两块平面镜（或玻璃板）一支铅笔（或类似物体）

实验过程：

摹仿剥离幕墙和旗杆，将两块平面镜（或玻璃板）竖直（或水平），错位放

置，再将又支铅笔放在两平面镜（或玻璃板）交界处前方，从侧面往平面镜（或玻璃板）看

去，观察铅笔在镜中是否有错位现象（如答图2—6所示）

说明：

本题也可用厚薄不同的两块平面

镜（或玻璃板）做上述实验来验证，其它方

法正确也可。

（3）会造成光污染。

注意：

模拟实验或有特殊要求的实验必须

符合题目要求（或模拟问题情景），不能跟普通

实验设计题那样，只注重实验探究过程和结果

是否合理，不注重题目的特殊要求或需要模拟

的命题情景

例5小宇最喜爱的玩具是叔叔送给他的生图2—6

日礼物，那是3只大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成。

有一天，小宇突发奇想，想探究一下“三个凸透镜的焦距与制作材料是否有关”。

请你帮他设计这次探究的全过程，完成如下的工作：

⑴这次探究所需要的器材有哪些？

请你写出来；

⑵请你写出探究的主要步骤；

⑶请你设计出记录实验现象或实验数据的表格；

⑷小宇能够探究出“三个凸透镜焦距是否与制作材料有关？

”的前提条件是什么？

在这次探究过程中，你所运用的一种主要的科学研究方法是什么？

解析：

本题在帮助我们提出猜想的基础上，要求我们自主选择实验器材、设计实验方案来提出的猜想是否正确，并要求自己设计实验表格记录探究过程中获得的实验现象或数据，同时，要求我们写出进行该实验的前提条件和用到的主要科学方法，较全面的考查了同学们进行科学探究活动的思维全过程和设计实验进行科学探究的能力。

因此，我们在选择实验器材和设计实验方案时一定要认真分析提出的探究问题（实质上就是要设计实验的探究目的）和已给出的实验器材，并根据题意选择适当的科学方法作指导，结合自己掌握的物理知识进行分析和设计。

如在选择实验器材时，由于题中已给出三个大小和形状完全相同，但制作材料不同的凸透镜，要探究其焦距与材料的关系，就需要用平行光源（或将太阳光近似的看作平行光来代替平行光源）照射凸透镜寻找焦点，还需要用刻度尺测量透镜的焦距。

因此，若用太阳光作为平行光源，则需要的器材有3只透镜和刻度尺；在设计实验时应该说明怎样寻找焦点和测量焦距；由于要探究透镜焦距与制作材料的关系时只能让透镜的制作材料不同，其它条件必须相同（即必须保持其它条件不变），因此，进行该实验探究的前提条件是“三个凸透镜的大小、形状完全相同”，采用的科学方法是控制变量法。

答案：

（1）3只凸透镜、刻度尺

（2）①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即焦距；②用水晶透镜进行上述实验；③用塑料透镜进行上述实验；④比较3种透镜的焦距，得出结论。

（3）

（4）三个凸透镜的大小、形状完全相同控制变量法

注意：

本题是一道能全面考查我们实验探究能力的综合型探究设计题。

旨在考查我们对某一实验探究活动全过程的设计能力。

主要考查我们进行实验探究的全过程、步骤——即探究活动的思维过程和方法。

通常此类题型注重过程而不过分对结果进行探讨，要求我们写出完整的探究方案或探究报告。

有的涉及探究课题所运用的主要科学研究方法；有的要求写出探究的各个要素及其操作方法，如设计实验与进行实验要素中的实验器材、实验步骤和记录实验数据的表格等。

例6（05·安徽实验区）小华在探究凸透镜成像的规律时，将凸透镜和其它实验器材组装在光具座上，如图2—7所示．

（1）要想知道凸透镜的焦距，你认为可以通过哪些途径？

（至少写出两种不同途径）

（2）点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏和蜡烛，光屏上始终没有出现蜡烛火焰的像，你认为产生这种现象的原因可能是什么？

解析：

本题是一道开放性试题。

由于本题中对了解凸透镜焦距的方法未加任何限制，故不管是通过查图2—7

看说明书，还是询问老师，或者根据相应原理设计实验测出凸透镜的焦距，只要能知道凸透镜的焦距就都是正确的；同理，由于本题对光屏上未出现烛焰像的原因未作任何提示（或限制），故导致光屏上不出现烛焰像的原因也会有很多种，如烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心三者不在同一直线（高度）上，凸透镜固定的位置不当或光具座的长度小于凸透镜4倍焦距等，都会发生光屏上不出现烛焰像的结果。

因此，本题具有极强的开放性，有利于考查学生的发散思维能力和创造力

答案：

（1）该题是开放性试题，可以从以下途径答题：

①查阅说明书或铭牌②询问老师等③通过实验测量．

若仅从实验方法上考虑两种情况也可给满分．

（2）可以从以下原因答题：

①烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心三者不在同一直线（高度）上

②凸透镜固定的位置不当

③光具座的长度小于凸透镜4倍焦距

巩固练习

1、用激光垂直射到平面镜上，将反射光线位置用软笔画好．改变平面镜与水平面的夹角，使它顺时针旋转10°，找出此时的反射光线，并用软笔做上记号，如图2—8所示．量出反射光线相对原来的反射光线旋转的夹角．

（1）你觉得这个夹角会是多少度?

为什么?

（2）利用平面镜反射的这—；特点能起到的作用是（）

A、放大作用B．改变光路作用

C．成像D．缩小作用

图2—8

2、（05·武汉市）把微小变化放大以利于观察，这是物理学中一种重要的方法。

如图2—9是一种显示微小形变的装置。

在桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两个平面镜反射，最后射到刻度尺L上形成一个光点，试在图中画出光束K行进的光路图并确定刻度尺上光点的位置P。

若在两镜之间桌面用力F下压，M、N将向中间倾斜，由于MN之间的距离较大，光点会在刻度尺上从P点移动到P＇点，把桌面的形变显示出来，则P＇的位置比P（填"高"或"低"）。

3、阅读下面的现象，提出一个探究课题，并做出自己的猜想：

走在