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专题 07 初中物理探究实验（2）
——光学中三个探究实验梳理
探究实验一：探究光的反射定律
【提出问题】光反射时遵循什么规律?反射光沿什么方向射出？
【设计实验】
1. 实验器材：激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。
①量角器：测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射光
线、法线和反射光线是否在同一平面内。
2. 实验装置如图1所示：把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，
纸板上的直线ON垂直于镜面。
图1研究光的反射定律 图2还能看到光吗？
【进行实验与收集证据】
1. 使一束激光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射，将沿另一个方向射出。在纸板上用
笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变入射光的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的
径迹。
取下纸板，用量角器测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在下表中。
次数 ∠i ∠r
1
2
3
2. 纸板ENF是用两块纸板连接起来的。将纸板NOF向前或向后折（如图2所示），在纸板上还能看
到反射光吗？3. 将光线逆着反射光线的方向射入，观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合？
【分析与论证】
1. 描述光反射的几个基本术语
①入射点O：光线射到镜面上的点。
②法线ON ：通过入射点，垂直于镜面的直线。
③入射光线AO：入射到镜面的光线。
④反射光线OB：从镜面返回的光线。
⑤入射角i：入射光线与法线的夹角。
⑥反射角r：反射光线与法线的夹角。
2. 对实验现象进行分析：
①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，右
半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分
别为OA'、OB'、OC'。会发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
④光路可逆：将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重
合；
3. 实验结论：
光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、和法线在同一平面内；反射光线和入射光线
分居法线的两侧；反射角等于入射角。
在反射现象中，光路可逆。
【交流与讨论】
1. 对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。
2. 让光线紧贴纸板（光屏）射向 点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路.
3. 实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。
4. 区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色
的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号.【例题1】在“探究光的反射规律”实验中:
甲 乙
（1）实验过程中，纸板与平面镜必须 放置.
（2）如图甲所示，一束光沿MO方向射向镜面，则反射光沿 方向.
（3）图甲中，若使光束沿NO方向射向平面镜，则反射角为 度.
（4）实验中需要用到的测量器材有 .
（5）图乙中，使用可绕ON折转的纸板的目的是 .
（6）如图乙所示，使一束光贴着纸板EON沿某一角度射到O点，在纸板FON上没有观察到反射光，
原因可能是 .
（7）图乙中，让入射光线EO靠近法线NO，则反射角会 .如果让光线逆着OF的方向射到平面
镜上，会看到反射光线沿着OE方向射出，此现象说明 .
（8）为了便于测量和研究，需要把光路记录在纸板上，你的方法是 .
（9）正确操作实验，并在纸板上记录每次实验中光的径迹，取下纸板，接下来进行的操作是 ，
将数据记录在表格中，并比较反射角与入射角的大小.
（10）小明完成实验探究后，将实验所测数据记录在表一中，他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是 .
表二
表一
实验次数 入射角 反射角 实验次数 入射角 反射角
1 20° 70° 1 30° 30°
2 30° 60° 2 40° 40°
3 50° 40° 3 60° 60°
（11）小东也完成了实验探究，测量数据如表二所示。小东分析数据得出的结论是：光发生反射时，
入射角等于反射角。小聪的结论是：光发生反射时，反射角等于入射角。你认为 的结论正确，理
由是___________。
【答案】（1）垂直；（2）OB；（3）0；（4）量角器；（5）探究反射光线、入射光线和法线是否
在同一平面内；（6）纸板EON与FON不在同一平面内(或纸板没有与平面镜垂直)；（7）减小，在反射
现象中，光路是可逆的；（8）在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹；（9）测量入射角和对应反射
角的大小；（10）将反射光线与镜面的夹角当成了反射角(或将入射光线与镜面的夹角当成了入射角)；
（11）小聪，光发生反射时，入射角是自变量，反射角是因变量。
【解析】（1）实验过程中，纸板与平面镜必须垂直放置.
（2）如图甲所示，一束光沿MO方向射向镜面，根据光的反射定律，则反射光沿OB方向.
（3）图甲中，若使光束沿NO方向射向平面镜，入射角为0，则反射角也为0度.
（4）实验中需要用到的测量器材有量角器.
（5）图乙中，使用可绕ON折转的纸板的目的是探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内.
（6）如图乙所示，使一束光贴着纸板EON沿某一角度射到O点，在纸板FON上没有观察到反射光，
原因可能是纸板EON与FON不在同一平面内(或纸板没有与平面镜垂直).
（7）图乙中，让入射光线EO靠近法线NO，则反射角会减小.如果让光线逆着OF的方向射到平面镜
上，会看到反射光线沿着OE方向射出，此现象说明在反射现象中，光路是可逆的.
（8）为了便于测量和研究，需要把光路记录在纸板上，比较好的方法是在纸板上用笔描出入射光和
反射光的径迹.
（9）正确操作实验，并在纸板上记录每次实验中光的径迹，取下纸板，接下来进行的操作是测量入
射角和对应反射角的大小，将数据记录在表格中，并比较反射角与入射角的大小.
（10）请根据表中的数据分析，小聪的结论正确，小东结论错误的原因是：因果关系颠倒了，因为
光发生反射时，入射角是自变量，反射角是因变量。
探究实验二：探究平面镜成像的特点【提出问题】平面镜成的像有什么特点呢？
【猜想和假设】1. 像的位置在平面镜前或后；
2. 像和物大小相等或不相等；
3. 像到平面镜的距离与物到平面镜的距离相等或不相等。
【设计实验】
1. 实验器材：薄玻璃板、支架、两只完全相同的蜡烛、白纸一张、刻度尺、笔等。
2. 实验装置如下图3所示。
3. 怎样确定像的位置? 怎样比较像与物的大小?
①用玻璃板代替平面镜，既能成像，又能便于透过玻璃板找到像的位置.
②用未点燃的相同大小的蜡烛替代点燃蜡烛的像，可以比较物体和像的大小.
③进行多次实验，避免偶然性，使结论具有普遍性.
【进行实验与收集证据】
1. 如图4所示，将一张白纸放在水平桌面上，再将一块玻璃板竖直放在纸上。准备两根相同的蜡烛
以及刻度尺、铅笔等。
2. 在玻璃板前放一支点燃的蜡烛。看一看，它的像是在镜前还是在镜后？
B
A
图3 图4
3. 将另一只完全相同的未点燃的蜡烛B放到镜后，使它与点燃的蜡烛A的像重合，此时玻璃板后蜡
烛B位置就是像的位置，记下两支蜡烛的位置。（改变蜡烛到镜面的距离，进行三次实验）
4. 观察并比较蜡烛A的像与蜡烛B的大小。
5. 移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，观察白卡片上是否有像？
【分析与论证】
1. 用铅笔在白纸上画出平面镜以及蜡烛A和蜡烛B的位置，用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接
起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离。发现像和物体到平面镜的距离相等。实验序号 ① ② ③
物到平面镜的距离/cm 4.3 6.8 9.2
像到平面镜的距离/cm 4.6 6.6 9.2
2. 用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角，发现像与物的连线与镜面垂直。
3. 移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，发现白卡片上没有像，表明该像是虚像。
4. 实验结论：
平面镜成像的特点：平面镜所成的像是虚像，像的大小和物体的大小相等，像和物体到平面镜的距
离相等，像和物体的连线与镜面垂直。
根据数学对称知识，平面镜成像的规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
【交流与讨论】
1. 得出蜡烛和像到玻璃板的距离不等的原因：①蜡烛没有垂直放置；②后支蜡烛与前支蜡烛在玻璃
板中的像没有完全重合；③玻璃板太厚。
2. 将桌面上的白纸换成方格纸的好处是方便比较蜡烛A和像到平面镜的距离.
3. 观察像的时候，眼睛的位置应与蜡烛A同侧。因为平面镜成像的原理是光的反射，且只有当光进
入人眼时，人眼才能看到像.
【例题3】如图甲所示是某同学做“探究平面镜成像规律”实验时的情景，请回答下列问题：
甲 乙 丙
（1）实验中应选用玻璃板代替平面镜，目的是 。实验中应选择 （选填“较厚”或
“较薄”）的玻璃板，若选择另一种玻璃板会产生什么现象? .
（2）实验时，若该同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合，原因可能是 .（3）该同学应选用两支 的蜡烛，目的是比较像与物的 关系，这里用到的是 （填
实验方法）.
（4）该同学把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，此时应该从 （选填“玻璃板前”或“玻
璃板后”）观察蜡烛A的像，这个像是由光的 形成的.
（5）该同学将另一支与蜡烛A完全相同但 （选填“点燃”或“不点燃”）的蜡烛B放到玻璃
板后像的位置，它与像完全重合，说明像与蜡烛A的大小 （选填“相等”或“不相等”）.
（6）将光屏放在蜡烛B的位置上，发现光屏上 （选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的
像。这说明平面镜成像时成的是 像.
（7）该同学在只做了一次实验后就得出了实验结论，这种做法正确吗，为什么? .
（8）若该同学将桌面上的白纸换成方格纸进行实验，则这种做法的优点是 .
（9）进行过三次实验后，记录的物体和像的位置如图乙所示，为了得到实验结论，接下来应如何操
作? .
（10）分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点：像和物到平面镜的距离 ；和物的连线与
平面镜 。
（11）将白纸沿MN对折后发现物体的位置和它的像的位置重合，所以平面镜成像的特点又可表述
为：平面镜成的像与物体关于镜面 .
（12）用棋子代替蜡烛进行实验，但怎么也看不清楚棋子的像，请你提出一个解决这个问题的办法：
.
【答案】（1）便于确定像的位置，较薄，会同时出现两个像；（2）玻璃板没与水平桌面垂直放置；
（3）完全相同，大小，等效替代法；（4）玻璃板前，反射；（5）不点燃，相等；（6）不能，虚像；
（7）不正确，因为仅凭一次实验数据得出的结论具有偶然性；（8）方便比较像与物到平面镜的距离关
系；（9）测量对应的像和物到平面镜的距离并比较它们的大小关系（或连接对应的像和物，测量像与物
的连线与平面镜是否垂直）；（10）相等，垂直；（11）对称；（12）用灯光照亮棋子。
【解析】（1）实验中应选用玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的位置。实验中应选择较薄的玻
璃板，若选择厚的玻璃板，则蜡烛会通过前后两个面成两个虚像。
（2）实验时，若该同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合，原因可能是玻璃板没与
水平桌面垂直放置。
（3）选用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物的大小关系，这里用到的是等效替代法。
（4）该同学把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，此时应该从玻璃板前观察蜡烛A的像，因为平
面镜成像的原理是光的反射，且只有当光进入人眼时，人眼才能看到像。
（5）该同学将另一支与蜡烛A完全相同但不点燃的蜡烛B放到玻璃板后像的位置，它与像完全重合，说明像与蜡烛A的大小相等。
（6）将光屏放在蜡烛B的位置上，发现光屏上不能承接到蜡烛A的像。这说明平面镜成像时成的是
虚像。
（7）该同学在只做了一次实验后就得出了实验结论，这种做法不正确，因为仅凭一次实验数据得出
的结论具有偶然性。
（8）将桌面上的白纸换成方格纸进行实验，优点是方便比较像与物到平面镜的距离关系。
（9）进行过三次实验后，记录的物体和像的位置如图乙所示，为了得到实验结论，接下来应如何操
作? 测量对应的像和物到平面镜的距离并比较它们的大小关系（或连接对应的像和物，测量像与物的连
线与平面镜是否垂直）。
（10）分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点：像和物到平面镜的距离相等；像和物的连线与
平面镜垂直。
（11）将白纸沿MN对折后发现物体的位置和它的像的位置重合，所以平面镜成像的特点又可表述
为：平面镜成的像与物体关于镜面对称。
（12）用棋子代替蜡烛进行实验，但怎么也看不清楚棋子的像，可以用灯光照亮棋子。
探究实验三：探究凸透镜的成像规律
【提出问题】凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系？
【猜想和假设】①可能与物体到透镜的距离有关。生活中的支持事例：照相机、投影仪和放大镜的
成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。
②可能与凸透镜的焦距有关。生活中的支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变
时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。
【设计实验】
1. 关于物距、像距：
物距u：是指物体到透镜光心的距离；像距v：是指像到透镜光心的距离。
2. 我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的
偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，
我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
【进行实验与收集证据】1. 实验器材：光具座、凸透镜（焦距 f =10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。
2. 实验操注意事项
①实验时，先调节烛焰、透镜和光屏的高度，使烛焰的中心、透镜的光心和光屏的中心大致在同一
高度，目的是使像成在光屏中央。
②实验过程中，蜡烛燃烧变短，为了使像仍成在光屏的中央，如果只调节蜡烛，应把蜡烛往上调；
如果只调节光屏，应把光屏往上调。
3. 用一只蜡烛作为发光体，一块白色的硬纸板作为屏，研究烛焰的成像情况。
①把蜡烛放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和
正倒，测出物距u和像距v。
②把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。
③继续向凸透镜移动蜡烛并调整光屏的位置，你总能在屏上得到蜡烛的像吗?撤去光屏，从光屏一侧
向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像?像在什么位置?
把实验中得到的数据和观察结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测
量的数据。
像与物距的关系 凸透镜的焦距f=10cm
像的性质
物距与焦距
物距u/cm 像距v/cm
的关系
虚实 大小 倒正
u > 2f 30 实像 缩小 倒立 15
u = 2f 20 实像 等大 倒立 20
2f >u >f 15 实像 放大 倒立 30
u <f 6 虚像 放大 正立 ——
【分析与论证】
分析上表记录，找出凸透镜成像的规律。
1. 像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，在什么条件下成虚像？
2. 像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像，在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？3. 像的倒正：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？
4. 像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大的像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的像时，
物距跟像距相比，哪个比较大？
5. 凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
进行分析，得出结论：
1．焦点是实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距分虚实。
2．二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小的实像，在一倍焦距与二倍焦
距之间成放大的实像。物体在焦距以内，成正立放大的虚像，没有缩小的虚像。即二倍焦距分大小。
3．实像与物体在凸透镜的异侧，都是倒立的；虚像与物体在凸透镜的同侧，都是正立的。
4．物距u＞v（像距），像是缩小的，u＜v，像是放大的。
5．实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈
现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是放大的。
记忆口诀：
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，
像物相互跟着跑。
【交流与讨论】
1. 物体在一倍焦距内成正立、放大的虚像，眼睛应在光屏一侧观察成像情况；
2. 光屏上找不到像的原因，可能是：
①蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上；
②蜡烛在焦点上，凸透镜没有成像；
③蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动到该位置；
④蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。
【例题2】在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透
镜和光屏的中心大致在 .
（2）如图甲所示，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦
距f= cm.乙 丙
甲
（3）如图乙所示，光屏上呈现清晰的像（未画出），此像的性质是 的实像。若保持蜡烛和光
屏的位置不变，移动透镜至 刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
（4）如图丙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16.0 cm刻度线处，则人眼在图中 处能观察
到烛焰的像.
（5）在图乙的实验后，若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动才
能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比移动前的像要 些。如果向右移动蜡烛到一定的位置
时，无论怎样移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是 .
（6）图乙实验中的成像原理与 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同.
（7）在图乙的实验后，若保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上向左移动光屏，光
屏上又出现了清晰的像，这表明像距变 了。由此推断更换的凸透镜对光的会聚能力 ，此透镜的
焦距 （选填“大于”“小于”或“等于”）10.0 cm.
（8）在图乙的实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上 （填选项序号）.
A. 只出现烛焰像的上半部分
B. 只出现烛焰像的下半部分
C. 出现烛焰完整的像，但像更小了D. 烛焰的像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了
【答案】（1）同一高度；（2）10；（3）倒立、放大，40.0cm；（4）B；（5）右，大，蜡烛在焦
点或焦点以内；（6）投影仪；（7）小，较强，小于；（8）D。
【解析】（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应调节烛
焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度.
（2）如图甲所示，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦
距f=10cm.
（3）如图乙所示，此时像距大于物距，所以是放大的实像。若保持蜡烛和光屏的位置不变，根据光
路的可逆，当现在的物距是原来的像距时，则现在的像距就是原来的物距，所以移动透镜至40.0cm刻度
线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
（4）如图丙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16.0 cm刻度线处，此时物距小于焦距，凸透镜
成正立放大的虚像，与物体同侧，则人眼在图中B处能观察到烛焰的像.
（5）在图乙的实验后，若将蜡烛向右移动少许，则物距变小，此时像变大，像距变大。所以应将光
屏向右移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比移动前的像要大些。如果向右移动蜡烛到一
定的位置时，无论怎样移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是蜡烛在焦点或焦点以内。
（6）图乙实验中，凸透镜成倒立放大的实像，成像原理与投影仪相同.
（7）在图乙的实验后，若保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上向左移动光屏，光
屏上又出现了清晰的像，这表明像距变小了。由此推断更换的凸透镜对光的会聚能力比较强，此透镜的
焦距小于10.0 cm.（8）在图乙的实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则不影响成像的性质，只是透
过凸透镜的光少了，所成的像变暗。所以选D.
综合练习
1. 小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器，如图所示。盒底上放标本，盒盖上嵌入一凸透镜。
有焦距为5cm和10cm的两种凸透镜，为了在盒盖上方附近，通过凸透镜观察到标本正立、放大的像，凸
透镜焦距f与盒高h选择合理的是（ ）
A. f=5cm h=10cm B. f=10cm h=12cm
C. f=5cm h=12cm D. f=10cm h=6cm
【答案】D。
【解析】ABCD．盒盖处安装凸透镜，盒底处有昆虫标本，要使凸透镜作放大镜使用时，物距必须小
于焦距，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在光屏上得到烛焰
清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上成倒立、缩小的实像
B．图中成像特点与照相机的成像特点相同
C．透镜不动，蜡烛向左移动，光屏向右移动，可再次得到清晰的像
D．透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，光屏上仍能得到清晰的像
【答案】D。
【解析】由图知，物距小于像距，此时光屏上成倒立、放大的实像，幻灯机或投影仪利用了此原理，
选项AB错误；成实像时，物远像近像变小，若将蜡烛向左远离凸透镜，则凸透镜成的像变小，像距也变小，应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像选项C错误；透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，根据
光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，选项D正确。
3. 做凸透镜成像实验时，当蜡烛距透镜为15cm时，在光屏上成清晰放大的像，则下列说法错误的是
（ ）
A．蜡烛距透镜45 cm时，一定成缩小的实像
B．蜡烛距透镜20 cm时，一定成放大的实像
C．蜡烛距透镜18 cm时，可能成放大的实像
D．蜡烛距透镜6 cm时，一定成放大的虚像
【答案】B。
【解析】要想判断凸透镜成像的性质，需要比较物距跟焦距的大小关系，根据蜡烛距凸透镜15cm时，
在光屏上成放大的像，可知2f＞15cm＞f，即
15cm＞f＞7.5cm。
A．蜡烛距透镜45 cm时，大于2倍焦距，一定成缩小的实像，A正确。
B．蜡烛距透镜20 cm时，可能在1倍焦距与2倍焦距之间，不一定成放大的实像，B错误。
C．蜡烛距透镜18 cm时，可能成放大的实像，该选项正确。
D．蜡烛距透镜6 cm时，在1倍焦距以内，一定成放大的虚像，正确。
所以选B。
4. 清晨，太阳从东方冉冉升起，云缝中射出道道霞光，它让我们的大千世界五彩缤纷，让我们的世
界拥有了无穷奥妙。下列对光的世界的探究中，结论正确的是（ ）。
A. 甲图，通过注入气泡的水球，我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的是
虚像，倒立的是实像；
B. 乙图，央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中，舞者在舞台上的“倒影”和小孔
成像的原理相同；
C. 丙图，光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像，此时飞来一只小虫落在凸透镜上，则光屏上光源的
像不完整；
D. 丁图，小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上清晰的像变模糊，只将光屏靠近凸透
镜时，又能在光屏上看到清晰的像，则该眼镜是近视眼镜
【答案】A。【解析】A．甲图中，将气泡注入水球，水球中间部分中间薄边缘厚，相当于凹透镜，此时凹透镜成
正立的虚像；水球的周围部分中间厚边缘薄，相当与凸透镜，此时成倒立的实像，因此我们能看到太空
授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的是虚像，倒立的是实像，故A正确；
B．乙图中，舞者在舞台上的“倒影”属于平面镜成像，是光的反射形成的，小孔成像是由光的直线
传播形成的，两者的成像原理不同，故B错误；
C．丙图中，小虫落在凸透镜上，此时小虫在凸透镜的焦点以内，在光屏上不能成像，小虫挡住了部
分成像的光线，但是其余的光线仍能使物体成完整的像，由于成像光线变少，光屏上的像会变暗，故C
错误；
D．丁图中，将光屏靠近凸透镜时，又能在光屏上看到清晰的像，说明此时所成清晰像的像距变小了，
则所放透镜对光的会聚能力增强，因此在蜡烛与凸透镜之间放的是一个会聚透镜，远视眼镜是凸透镜，
对光具有会聚作用，因此应是远视眼镜，故D错误。故选A。
5. 在“探究平面镜成像的特点”实验中：
（1）实验器材：带底座的玻璃板、白纸、两支外形相同的蜡烛A和B、火柴、笔、光屏，为完成实
验还需要什么器材？_____
（2）选用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是什么？_____
（3）如图所示，在竖直的玻璃板一侧放置点燃的蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板另一侧移动，
直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。蜡烛B与A的像完全重合说明了什么？_____
（4）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上能否呈现蜡烛A的像？_____这个现象说
明了什么？_____
【答案】（1）刻度尺；（2）便于确定像的位置；（3）像与物的大小相等；（4）不能，平面镜所
成的像是虚像。
【解析】（1）本实验中刻度尺的作用是测量像与物到平面镜的距离，所以还需要刻度尺。
（2）透明的玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板是透明的，在观察蜡烛A的像时，同时也可以观察到
玻璃板另一侧的蜡烛B，从而便于确定像的位置。
（3）蜡烛A和B是完全相同的，所以当蜡烛B与A的像完全重合，说明像与物的大小相等。
（4）平面镜所成的像是虚像，所以不会出现在光屏上。
6．某同学在探究“平面镜成像特点”的实验中：（1）实验室提供了刻度尺、白纸、火柴，还需要下列选项中 等器材。
a、平面镜；b、玻璃板；c、两支同样的蜡烛；d、两支大小不同的蜡烛。
（2）如图实验情景中器材B所摆放的位置 实验要求（选填“符合”或“不符合”），
原因是 。
（3）实验中若要继续探究“平面镜成像特点”的实验并得出像和物大小关系的结论，该同学应采取
的操作是 。
【答案】（1）b、c；（2）不符合，玻璃板没有竖直放置（玻璃板倾斜放置），无法准确找到像的
位置。（3）多次改变点燃蜡烛的位置，并移动未点燃蜡烛的位置，使点燃蜡烛的像与未点燃的蜡烛完全
重合。
【解析】（1）实验室提供了刻度尺、白纸、火柴，还需要刻度尺器材测量距离。
（2）如图12实验情景中器材B所摆放的位置不符合实验要求，原因是玻璃板没有竖直放置，玻璃板
倾斜放置，无法准确找到像的位置。
（3）实验中若要继续探究“平面镜成像特点”的实验并得出像和物大小关系的结论，为使结论具有
普遍意义，该同学应采取的操作是多次改变点燃蜡烛的位置，并移动未点燃蜡烛的位置，使点燃蜡烛的
像与未点燃的蜡烛完全重合。
7．在“探究光的反射规律”的实验中，将平面镜放在水面平桌面上，硬纸板竖直地立在平面镜上，
硬纸板上的直线NO垂直于镜面，右侧纸板可绕ON折转。
（1）为了精确探究光的反射规律，除了图中的器材和刻度尺，还需要的测量工具是 ，在纸
板上从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了 反射。
（2）如图甲所示，一束光贴着纸板沿某一方向射到O点经平面镜反射，沿另一个方向射出。保持左
侧纸板和入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON向后折转（如图乙），此时在右侧纸板上 （选填
“能”或“不能”）看到反射光，说明：_____________。
甲 乙【答案】（1）量角器；漫；（2）不能，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
【解析】（1）为了精确探究反射规律，需要测量反射角和入射角，记录数据，列出表格，故除了图
中的器材以及刻度尺之外，还需要量角器；在纸板上从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为
光在纸板上发生了漫反射；
（2）由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内，实验中使用可折转的硬纸板，保持左侧纸板和
入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光。
8．在“探究光的反射定律”的实验中。
（1）如图甲，先将平面镜A放在水平桌面上，再将硬纸板B 于平面镜A放置其上，让激光紧
贴纸板射向O点。
（2）为了显示光路，纸板的表面应 （选填“光滑“或“粗糙“）些。
（3）如果垂直射向镜面，则入射角为 度，接着多次改变入射光的方向，测得了几组数据如表所
示，由此可得出：光反射时， 。
序号 入射角 反射角
1 30° 30°
2 45° 45°
3 60° 60°
（4）如图乙所示是老师自制的实验器材，图丙是图乙玻璃罩内的结构示意图，将平面镜放在能转动
的水平圆台上，柱N和柱M固定在圆台上。先用加湿器使玻璃罩内充满雾气。依次打开固定在柱N和柱
M上的两支激光笔，使其发出的光都射向平面镜上的O点，其中红色激光BO垂直射向镜面。便出现了
如图乙所示的情景。老师缓缓转动圆台，同学们发现此时反射光也随着转动，且反射光始终处于AO和
BO所确定的平面内，由此我们发现本实验中BO所在的直线是个有意义的物理模型，在物理学中我们称
之为______。
【答案】（1）垂直；（2）粗糙；（3）0；反射角等于入射角；（4）法线。
【解析】（1）为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上，应让硬纸板B垂直放置在平面镜A上，让激
光紧贴纸板射向O点；
（2）为了看清楚纸板上的光路，纸板的表面应是较粗糙的，光线射在上面发生了漫反射，反射光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚；
（3）如果光垂直射向镜面，反射光线、法线、入射光线重合，此时入射角为 0°；由表中数据可知，
光反射时，反射角等于入射角；
（4）法线与平面镜是垂直的，红色激光BO垂直射向镜面，本实验中BO所在的直线是个有意义的
物理模型，在物理学中叫法线。
9．小阳利用如图甲所示的实验装置，探究光反射时的规律，其中ENF是两块纸板连接起来的一个平
面且与平面镜垂直放置。
（1）保持入射光的位置不变，把纸板F向后折（如图乙所示），观察现象。改变入射光的位置，多
次重复上述实验过程，发现相同的实验现象。这说明反射光线与入射光线及法线ON在 （选填“同
一”或“不同”）平面内；
（2）在实验中小阳还发现，随着入射光位置的不断改变，反射光的位置也在不断改变，但是他们始
终位于ON两侧，这说明反射光线与入射光线 ；
（3）如图甲所示，让激光笔发出的光逆着原来的反射光BO射向镜面时，此时的反射光将沿着
方向射出；
（4）如图丙所示，标有角度的半圆形硬纸板ENF竖直放置，平面镜紧贴硬纸板水平放置，用激光笔
贴着硬纸板射出一束光沿着AO方向射向平面镜，经镜面反射后会沿着 （选填“OB”、“OC”或
“OD”）方向射出；
（5）当入射角增大时，反射光线 （填“靠近”或“远离”）平面镜；
（6）同组的小东同学分析数据得出的结论是：光反射时，入射角等于反射角；小聪认为应是：光反
射时，反射角等于入射角。你认为 的结论正确，理由是 。
次数 1 2 3 4 5 6
∠i 20° 30° 40° 50° 60° 70°
∠r 20° 30° 40° 50° 60° 70°
【答案】（1）同一；（2）分居在法线的两侧；（3）OA；（4）OD；（5）靠近；（6）小聪；先有
入射角，才有反射角（或先有入射光线，才有反射光线）。
【解析】（1）根据光的反射定律可知，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；所以把纸板F向前或向后折叠，则在纸板F上都不能看到反射光线，说明反射光线与入射光线和法线应在同一平面内；
（2）随着入射光位置的不断改变，反射光的位置也在不断改变，但是他们始终位于 ON两侧，这说
明反射光线与入射光线分居法线两侧；
（3）让光线逆着原来的反射光OB射向镜面时，会发现反射光线沿着 OA方向射出，可知将反射光
线改为入射光线，光路图照样成立，体现了光路是可逆的；
（4）用激光笔贴着硬纸板射出一束光沿AO方向射向平面镜，可知AO为入射光线，由图示可知入
射角为60°，则反射角也为60°，因∠DON＝60°，故OD为反射光线，则沿AO方向射向平面镜的光线，
经镜面反射后会沿着OD方向射出；
（5）当入射角增大时，反射角也增大（即反射光线与法线的夹角增大），所以反射光线靠近镜面；
（6）因为先有入射角，才有反射角（或先有入射光线，才有反射光线），所以正确说法是“光反射
时，反射角等于入射角”，即小聪的说法是正确的。
10．在“探究平面镜成像特点”的实验中。
（1）实验室提供了如图所示的一些实验器材供选择，蜡烛应选用________；镜面选用 ，其
目的是可以方便地 （前两空均选填字母）；
A B C D E F
蜡烛 光屏 普通镜子 薄玻璃板
（2）为了探究像与物体到镜面的距离之间的关系，还需要的测量工具是______。实验中，小丽同学
只进行了一次实验，就得到了“像与物到平面镜距离相等”的结论，这种做法的不合理之处是 。
（3）若把白纸放在像的位置，在白纸上_____（选填“能”、或“不能”）看到像，由此说明平面
镜成的是______像。（选填“实”、或“虚”）。
【答案】（1）B、C，F；确定像的位置；（2）刻度尺，实验次数太少，结论没有普遍性；（3）不
能，虚。
【解析】（1）“探究平面镜成像特点”，蜡烛应该选用完全相同的两根，镜面选用薄玻璃板能够确
定像的位置；
（2）为了探究像与物体到镜面的距离之间的关系，还需要的测量工具是刻度尺。实验中，小丽同学
只进行了一次实验，就得到了“像与物到平面镜距离相等”的结论，这种做法的不合理之处是实验次数
太少，结论没有普遍性；（3）若把白纸放在像的位置，在白纸上不能看到像，由此说明平面镜成的是虚像。
11．如图所示，某同学在探究凸透镜成像规律的实验中，将焦距f =10cm的凸透镜固定在光具座上
50cm处，将光屏向_____（选填 “左”或“右”）移动，才能在光屏上观察到烛焰清晰倒立____（选填
“放大”、“等大”或“缩小”）的像，利用该类透镜可以矫正____眼（选填 “近视”或“远视”）。
【答案】左；缩小；远视。
【解析】将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻线处，根据凸透镜成像的规律可知
u＝30cm＞2f
成倒立、缩小的实像；此时像距
2f＞v＞f
为了在光屏上找到烛焰清晰的像，应将光屏向左移动。
该类透镜对光有会聚作用，是凸透镜，可以矫正远视眼。
12．小明在探究“凸透镜成像的规律”实验中，操作如下：
（1）实验前，小明调节______、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
（2）将蜡烛放在如甲图所示的位置，在光屏上看到一个清晰的、等大的实像，小明计算出这个凸透
镜的焦距是_____cm。
（3）把蜡烛移到 25cm 刻度线处，向_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光
屏，可以得到倒立的、_________的实像（选填 “放大”或“缩小”），这一成像规律应用在________
（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）上。（4）乙图中，能够观察到烛焰所成的虚像的是______（选填“A”或“B”）。
【答案】（1）烛焰；（2）10；（3）远离，放大，投影仪；（4）A。
【解析】（1）为了使像成在光屏的中央，应调整烛焰中心、凸透镜中心、光屏的中心在同一高度。
（2）由图可知，物距等于像距等于20.0cm ，在光屏上看到一个清晰的、等大的实像，由凸透镜成
像特点知，此时u= v=20.0cm =2f
可得f=10.0cm
（3）将蜡烛移到光具座上25cm刻线处，此时2f＞u＞f，物距变小，由物近像远像变大知，像距变大，
应向远离凸透镜的方向移动光屏，可以得到倒立的、放大的实像，这一成像规律可应用于投影仪或幻灯
机。
（4）物体通过凸透镜成虚像时，像与物在透镜同侧，故能够观察到烛焰所成的虚像的是A。
13．某同学在做“验证凸透镜成像规律”的实验，实验室中提供了甲(焦距5厘米)、乙(焦距10厘米)
和丙(焦距15厘米)三种规格的凸透镜。
①在组装实验装置时，应调节凸透镜和 的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在 ，
这样做的目的是 。
②实验时，凸透镜和蜡烛的位置如图1所示，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清
晰的像，请你根据所学知识判断，光屏上所成的像应该是图2中的图 (选填图序号)，选用的是
(选填“甲”、“乙”或“丙”)透镜。
③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，则应向 (选填“左”或“右”)移动
光屏，才能找到清晰的烛焰像，所成像如图2中的 (选填图序号)。
(A) (B) (C) (D)
图1 图2
【答案】（1）光屏；同一高度；使像呈在光屏的中央；（2）（D）；乙；（3）左；（B）。
【解析】①在组装实验装置时，应调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在同一
高度，这样做的目的是使像呈在光屏的中央。
②实验时，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清晰的像，此时像距为30厘米，像距
大于物距，凸透镜成倒立放大的实像；物距U=15厘米，所以2f﹥U﹥f，即2f﹥15厘米﹥f，
7.5厘米﹤f﹤15厘米，选用的是乙凸透镜，光屏上所成的像应该是图21中的图（D）；
③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，此时物距为30厘米，大于2倍焦距，则凸
透镜成倒立缩小的实像，像距大于焦距小于2倍焦距，位于60～70厘米之间，所以应向左移动光屏，才
能找到清晰的烛焰像，所成像如图2中的（B）。14．在探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）将蜡烛和焦距为10cm的凸透镜甲固定在如图所示的位置，点燃蜡烛后，位于 90cm刻度线处
的光屏上得到烛焰清晰 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。 （填“照相机”
“投影仪”或“放大镜”）就是根据该原理工作的。
（2）保持上述实验中凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，应该向 （填“左”或
“右”）移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像。
（3）改用焦距为20cm的凸透镜乙继续进行实验。将凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度
线处，再将点燃的蜡烛从15cm刻度线处缓慢地向右移动到50cm刻度线处，在光屏上得到烛焰清晰像的
次数是 （填“0”“1”“2”或“3”）。
【答案】（1）放大；投影仪；（2）左；（3）0。
【解答】（1）由图可知，物距小于像距，物距处于f和2f之间，成倒立、放大的实像。应用是投影
仪。
（2）凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，物距变大，像距会变小，应该向左移动光屏，
才能再次得到烛焰清晰的像；
（3）凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，在物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像距
在物距处于f和2f之间为最小。当凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，即像距为15cm，
小于1倍焦距，在光屏上不能得到烛焰清晰像，在光屏上得到烛焰清晰像的次数是为0。
15．小华用光具座、蜡烛、光屏和直径相同、焦距不同的两个同种材料制成的凸透镜A（焦距未
知）、B（焦距为20cm）等器材探究凸透镜成像规律。
（1）将蜡烛、凸透镜A、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛后发现烛焰的像成在光屏上方。此时
应向 调节蜡烛，使烛焰的像成在光屏中央。
（2）正确调节后，蜡烛、凸透镜A、光屏的位置如图所示。此时光屏上成倒立、等大的像，凸透镜A的焦距为 cm。
（3）凸透镜A固定不动，将蜡烛移动到 （填“35”“25”或“15”）cm刻度线处，移动光屏
直到光屏上出现清晰的倒立、缩小的像。生活中的 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就
是根据这个原理制成的。
（4）为了模拟眼睛看清远近不同的物体时，晶状体形状的变化情况，他应选用凸透镜 （填
“A”或“B”）来模拟眼睛看远处时的晶状体。
【答案】（1）上；（2）10.0；（3）15.0；照相机；（4）B。
【解析】（1）蜡烛燃烧变短，所以像成在了光屏的上方，为了使像仍在成在光屏中央，可以将蜡烛
向上移动；
（2）如图所示，光屏上成倒立、等大的像，此时物距等于像距，物距为 20.0cm等于2倍焦距，故凸
透镜的焦距为10.0cm；
（3）将蜡烛移至15cm刻度线处，此时的物距为15.0cm，物距大于二倍焦距，成倒立缩小实像，其
应用是照相机；
（4）为了模拟眼睛看清远近不同的物体时，晶状体形状的变化情况，他应选用凸透镜焦距为20cm
的来模拟眼睛看远处时的晶状体。
16．在“探究凸透镜成像规律”实验中，所选凸透镜的焦距为10.0cm。
（1）实验步骤：
①观察凸透镜，弄清凸透镜的 ，并记下f。
②把蜡烛、凸透镜、光屏依次安装到光具座上，点燃蜡烛，调节三个中心大致在 ，目的
是 。
③移动蜡烛，分别把蜡烛放置距凸透镜大于2倍焦距的地方、1倍焦距和2倍焦距之间、在1倍焦距
以内时，移动光屏，直到光屏出现 的像为止，观察像的特点并记录下此时像距的大小。
④整理数据和器材。
（2）若将蜡烛沿光具座移至35cm刻度线处，需将光屏移至 刻度线处（不需估读），光屏上
可再次呈现烛焰清晰的像。
（3）在蜡烛与凸透镜之间，放置一凹透镜，为了使光屏上呈现烛焰清晰的像，应将光屏沿着光具座
向移动（选填“左”或“右”）。
（4）实验过程中，随着物距的变小，像距会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）①焦距；②同一高度；使像成在光屏中央；③清晰；（2）80cm；（3）右；（4）
变大。
【解析】（1）①观察凸透镜，分析凸透镜的焦距大小，为接下来的探究做好准备；
②在做凸透镜成像的实验中，为了使烛焰的像成在光屏的中央，应使得光屏、凸透镜和烛焰的中心
在同一高度上；
③光屏出现清晰的像能确保像距大小的准确性，便于观察像的特征；
（2）根据公式1/f＝1/u+1/v可知，1/10cm＝1/15cm+1/v，解得v＝30cm，所以光屏移至80cm处可观
察到清晰的像；
（3）凹透镜具有发散作用，会延后成像，所以要向右移动光屏；
（4）物近像远像变大，随着物距的变小，像距会变大。
17.在“探究凸透镜成像规律”实验中，有如下操作：
（1）实验前，小刚利用“平行光聚焦法”（如图甲所示）粗略测出凸透镜的焦距。焦距越小，凸透
镜对光的会聚作用越_____（选填“强”或“弱”）；
（2）小刚将（1）中测过焦距的凸透镜、蜡烛以及光屏放置在光具座上的位置如图乙所示，欲使光
屏上成一个清晰的实像，应将光屏________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜；
（3）通过步骤（2）的调整，光屏上出现了清晰的像后，某同学将自己的近视眼镜取下来放在蜡烛
和凸透镜之间，发现光屏上的像变模糊了，此时他应将蜡烛_________（选填“靠近”或“远离”）凸透
镜，光屏上才能再次成清晰的像。
【答案】（1）强；（2）靠近；（3）远离。
【解析】（1）凸透镜对光具有会聚作用，凸透镜的焦距越小，说明焦点距离光心越近，透镜对光线
的折射作用越强。
（2）由图甲可知，凸透镜的焦距为f=60cm-50cm=10cm
当凸透镜、蜡烛以及光屏放置在光具座上的位置如图乙时，物距为u=50cm-10cm=40cm
则物距与焦距的关系是u>2f，根据凸透镜的成像规律可知：u>2f，则2f﹥v﹥f，
成倒立缩小的实像，所以光屏应在1倍焦距与2倍焦距之间，在光具座的60cm到70cm之间，光屏应靠近凸透镜。
（3）将自己的近视眼镜取下来放在蜡烛和凸透镜之间，由于近视眼镜是凹透镜，对光线起发散作用，
成像远离凸透镜，所以应将光屏远离凸透镜，光屏上才能再次成清晰的像。
