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模块三 光学
专题03 光学实验
*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：找好自变量、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.光的反射实验
（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）
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。
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
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
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
二、实验题
3．（2023秋·山西吕梁·八年级统考期末）用如图所示装置探究光的反射定律，白色硬纸板EF垂直于平面
镜放置，能沿ON折转，ON垂直于平面镜。让入射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点，观察反射
光的方向。（1）实验中纸板的作用是________，将入射光线AO向法线靠近时，看到反射光线OB________（选填
“靠近”或“远离”）法线；
（2）纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光线，有折转时，观察不到反射光，说明光反射时，
反射光线和入射光线、法线在_______；
（3）将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，说明光反射时，光路是______的；
（4）由于光在纸板上发生了________（选填“镜面反射”或“漫反射”），所以从不同方向都可以观察
到光在纸板上传播的途径；
（5）实验测得入射角为45°，反射角也为45°，由此得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论，你认
为得出的结论______（选填“合理”或“不合理”），原因是______。
4．（2023秋·北京·八年级北京二中校考期末）小华利用如图所示的实验装置，进行探究光的反射规律的实
验，她先将纸板F以ON为轴转动到与纸板E同一平面，使激光笔发出的光束AO沿纸板E照射到平面镜
的O点，则在纸板F上可观察到反射光OB。
（1）小华多次改变入射角，并测量了每组入射角 和反射角 的度数，记录入数据表如下，请你分析数
据，得出的结论是：在光的反射现象中，______；
15 30 45 55 65 80
15 30 45 55 65 80
（2）如图乙所示，将硬纸板F向后折转时，______（选填“能”或“不能”）看到反射光线，说明反射
现象中，反射光线、入射光线、法线在同一平面内；
（3）若使入射光逆着原来反射光的方向射向镜面O点，进行多次实验，均可观察到反射光逆着原来入射光的方向射出。实验现象说明：在光的反射现象中，______。
5．（2023秋·北京西城·八年级统考期末）小乐做“探究反射现象中，反射角与入射角的关系”的实验。
次数 入射角 反射角
1 30° 30°
2 40° 40°
3 50° 50°
（1）他将平面镜放在水平桌面上，把纸板ENF竖直立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图
所示。他使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一方向射出。在纸板上用笔描出入
射光和反射光的径迹。改变______，多做几次实验，记录每次入射光和反射光的径迹；
（2）取下纸板，用量角器测量入射角i和反射角r，记录数据如表。分析数据得出结论：在反射现象中，
______。
6．（2023秋·河北保定·八年级统考期末）小辉同学用如图所示的实验装置探究“光的反射和折射规律”。
在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的，NOM为两半圆的分界线，其中光屏F
可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示：
入射角
0° 30° 45° 60°
α反射角γ 0° 30° 45° 60°
折射角
0° 22° 32° 41°
β
（1）由表中数据可得到的结论是：当光从空气斜射入水中时，反射角_________入射角，折射角
_________入射角，（前两空选填“大于”、“小于”或“等于”）且折射角随着入射角的增大而
__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）由表中数据可知，当光从水中以32°入射角斜射到空气中时，折射角为___________；
（3）分析表中数据猜想，当光从空气射入其他介质时，折射角___________（填“可能”或“不可能”）
达到90°；
（4）小辉同学在实验时，当他沿AO方向射入一束光，F光屏上没有反射光和折射光，可能原因是
__________。
7．（2023秋·山东滨州·八年级校考期末）小刚利用如图甲所示的实验装置探究平面镜成像的特点。
（1）在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖直放置一块薄透明平板玻璃。把蜡烛A放在玻璃板的前面，小刚
应在玻璃板______（选填“前面”或“后面”）观察蜡烛A经玻璃板______（选填“反射”或“折射”）
所成的像；
（2）再拿一支外形相同的蜡烛B放在玻璃板后面移动，直到从多个角度看上去都跟蜡烛A的像完全
______。选取两段完全相同的蜡烛的目的是便于______；
（3）实验中，使用薄透明平板玻璃代替平面镜，能够使观察者看到蜡烛A的像的同时，看到蜡烛B，便
于______；
（4）如果在蜡烛A的像的位置上放一张白纸板做屏幕，则白纸板上将______（填“有”或“没有”）蜡
烛A的像；
（5）若将玻璃板向左倾斜，如图乙所示，观察到蜡烛A的像的大致位置在图中的______（选填“①”或
“②”）处。8．（2023秋·辽宁丹东·八年级统考期末）在“探究平面镜成像特点”的实验中：
（1）如图甲所示，在竖直放置的茶色玻璃板前放棋子A，按照图甲中______（选填“①”“②”或
“③”）的方式看到棋子A的像A'，用茶色玻璃板代替平面镜的目的是便于______；
（2）把与A相同的棋子B放到玻璃板后，并移动棋子B与A的像A'完全重合，得出像与物大小相等的结
论，这种研究像与物大小关系的科学探究方法称为______（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；
（3）如图乙所示，将物体放在A处时，眼睛在C处看不见A在平面镜中所成的像。不改变眼睛的位置，
下列操作方法能看到物体A在平面镜中像的是______。
A．将物体A靠近平面镜
B．将平面镜水平向右平移
C．将平面镜顺时针旋转一定的角度
9．（2023秋·八年级统考期末）两位同学在探究“平面镜成像”实验中，研究像与物的大小关系时：
（1）一位同学选择玻璃板进行实验。为了便于比较像与物的大小，应取来两支______的蜡烛，在玻璃板
一侧点燃蜡烛A，在另一侧将未点燃的蜡烛B放到A像的位置，发现它们完全重合，说明：______；
（2）另一位同学则选择了平面镜进行实验。他想用如图所示的方法，把刻度尺贴在平而镜上测出像的高
度，从长度测量的角度看，这样测说存在的问题是______；（3）利用玻璃板和平面镜都能看到蜡烛A的像，是因为光在它们表面发生______后进入人眼。经观察对
比后发现，蜡烛在玻璃板中所成的像比较暗，其原因是：______。
10．（2023秋·山东泰安·八年级统考期末）某学习小组“探究凸透镜成像的规律”，进行了如下操作：
（1）将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，并将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到______；
（2）通过探究，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像，如图甲所示，则该凸透镜的焦距是
______cm；
（3）将凸透镜固定在图乙中的光具座上，位于50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧；小华
将蜡烛移至35cm刻度线处，移动光屏，直到光屏上出现了烛焰清晰的像，则该像是倒立、______的实像
（选填“缩小”、“放大”或“等大”），生活中的______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大
镜”）利用了这条成像规律；
（4）若将透镜的上半部分用不透明的纸板挡住，则光屏上______（选填“能”或“不能”）成完整的像。
11．（2023秋·江西南昌·八年级统考期末）小华做“探究凸透镜成像规律”的实验中。
（1）实验前，调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在______；
（2）蜡烛在如图甲所示的位置时，成的像是等大、倒立的实像，分析实验成像情况可知，实验中所用透
镜的焦距为______cm；
（3）当把点燃的蜡烛由图甲所示的位置向左移至光具座的25cm刻度时，应向______（选填“左”或
“右”）移动光屏到适当的位置，得到一个倒立、缩小的实像；此时小华发现烛焰的像成在光屏的上方，为了使像成在光屏的中央，她应向______调整蜡烛（选填“上”或“下”）；
（4）调整好后，保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用不同焦距的凸透镜，将光屏向右移动重新得到清晰的
像，此时像将______（选填“变大”“变小”或“不变”），则换用的凸透镜焦距为______（选填以下选
项）；
A．6cm
B．8cm
C．15cm
D．30cm
（5）小华继续探究近视眼的成因，现将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，如图乙所示，光屏上原来清
晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到蜡烛清晰的像，由此可知，在近视眼得到矫正之前，
物体的像成在视网膜______（选填“前”或“后”）。
12．（2023秋·八年级统考期末）某个小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲所示，将一束平行光正对凸透镜照射，光屛上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距
f=______cm；
（2）在某次实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置，光屏上呈现清晰的像，此
像是倒立、______的实像，生活中______（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）就是依据此成像
原理制成的；
（3）在图乙中烛焰和凸透镜之间的适当位置放一副眼镜，发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向
靠近凸透镜方向移动适当距离后，光屏上再次得到清晰的像，则该眼镜是______（选填“近视”或“远
视”）眼镜；
（4）保持蜡烛位置不变，移动凸透镜至如图丙所示位置，则人眼在图中______（选填“A”或“B”）处能
观察到烛焰的像。
