初中物理教材重点实验复习学案05

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初中物理教材重点实验复习学案05

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初中物理教材重点实验
“教材重点实验题型概述”是中考复习中的重要组成部分,旨在系统梳理和归纳教材中的核心实验及其常见考查方式。以下内容基于对中考物理等学科复习资料的梳理,概述了此类题型的主要考查类型、特点及应对策略。
一、考查类型概述
教材重点实验题主要围绕对课本基础实验原理、操作、现象及结论的深入理解和应用进行命题,常见考查类型包括:
1. 实验方案的设计与评价 :此类题目要求对实验方案的可行性、科学性、安全性及环保性进行判断或改进。
2. 实验现象与结论的对比分析 :要求准确描述实验现象,并能根据现象推导出合理的实验结论,或判断现象与结论的对应关系是否正确。
3. 教材基础实验的组合与辨析 :常将多个教材基础实验结合起来进行综合考查,检验对实验原理和细节的掌握程度。
4. 探究性实验的要素考查 :针对探究性实验(如探究滑动摩擦力影响因素、探究阻力对物体运动的影响等),侧重考查控制变量法、数据测量与分析、结论归纳等要素,而非必须涵盖完整探究流程。
5. 兴趣小实验(理化综合) :常与压强等物理知识结合,通过分析实验装置中压强变化来解释现象,考查综合应用能力。
二、题型特点与命题方向
1. 立足教材,回归基础 :题目素材多直接来源于或改编自教材中的演示实验和学生必做实验,强调对实验基本原理、规范操作和典型现象的准确记忆与理解。
2. 侧重过程与方法 :不仅考查实验结论,更注重考查实验设计思路、操作步骤的目的、误差分析以及科学探究方法的运用(如控制变量法、转换法等)。
3. 强调综合应用 :通过将不同实验进行组合或创设新情境,考查学生迁移运用实验知识解决新问题的能力。
4. 注重规范表达 :要求使用规范的学科术语描述实验现象、步骤和结论,答案需简洁、准确。
三、备考与解题策略
1. 夯实实验基础 :熟练掌握《考试说明》或课标要求的每一个基础实验的目的、原理、器材、步骤、现象、结论及注意事项。
2. 掌握分类题型 :
(1) 测定性实验 :明确实验原理,关注所测物理量的统一性和测量条件,能进行简单的误差分析。
(2) 探究性实验 :明确探究问题,理解控制变量的方法,能根据实验数据或现象得出结论。
(3) 设计与评价题 :从原理科学、操作安全简便、经济环保、结论可靠等多角度进行评价。
(4) 现象与结论题 :确保现象描述客观具体,结论有现象或数据支撑,二者逻辑一致。
(5) 强化分析能力 :对于综合题和兴趣小实验,学会分析实验装置中各部分的作用,特别是涉及压强变化、气体产生或吸收等情况的系统分析。
(6) 进行针对性训练 :通过历年真题和模拟题进行练习,熟悉各类实验题的命题方式和答题规范,总结常见错误和易混淆点。
综上所述,“教材重点实验题型”的复习应建立在全面、细致掌握教材实验的基础上,通过分类归纳和针对性训练,提升实验综合分析与应用能力,以应对中考中对该部分内容的多样化考查。
四、探究类型实验-2
实验1 探究浮力大小与哪些因素有关
1.【知识点的认识】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力没有变化。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(2)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力随浸没在液体中的体积改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(3)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铁球浸没的深度相同)可以发现,物体在密度不同的液体中拉力改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟液体的密度有关。液体的密度越大,物体所受浮力就越大。
(4)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
使用弹簧测力计分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铜球和铁球浸没的深度相同)可以发现,铜球和铁球的拉力虽然不同,但F浮=G-F拉相同。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体的密度无关。
(5)实验结论:
物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
2.【命题的方向】
考查探究浮力大小的影响因素的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
考查探究浮力大小与排开液体体积的关系的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
4.【典型例题】
例题1.如图是某实验小组的同学用同一物块探究浮力大小与哪些因素有关的实验步骤。
(1)对图B中的物块进行受力分析,力的作用点都画在重心处。
(2)物体完全浸没在水中时所受浮力为 N。
(3)比较ADE可以得出:浮力大小与 有关。
(4)比较ACD可知,浮力大小与物体浸没的深度 (选填“无关”或“有关”)。比较A 可知,浮力大小与物体的体积无关。
(5)图E中酒精的密度为 kg/m3。(1.0×103,g=10N/kg)。
【解答】(1)图B中的物块静止受力平衡,受重力、浮力、拉力作用,都画在重心上,如图所示:
(2)由甲图可知,物体的重力为G=4N,由丙图可知物体浸没在水中弹簧测力计的示数为F=3N,此时物体受到的浮力为F浮=G-F=4N-3N=1N;
(3)比较ADE可以得出:物体浸没在水和盐水中时,排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不同,说明浮力的大小与液体的密度有关;
(4)比较ACD可知,液体的密度和物体排开液体的体积相同,浸没在液体中的深度不同,而拉力相同,说明浮力不变,故浮力大小与物体浸没的深度无关。
探究浮力大小与物体的体积,必须控制液体密度相同,而排开液体的体积不同,故选:ABC。
(5)水中的浮力为1N,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1N=ρ水gV排;
浸没酒精中的浮力为F'浮=G-F'=4N-3.2N=0.8N;
由阿基米德原理F'浮=ρ酒精gV排可得:0.8N=ρ酒精gV排;
浸没时V排不变,解得ρ酒精=0.8ρ水=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)见解答;(2)1;(3)液体密度;(4)无关;BC;(5)0.8×103。
例题2.(2024春 同步)如图所示是某实验小组做“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”实验的情景。实验中,用弹簧测力计挂着一个石块分别慢慢浸入甲、乙、丙、丁四个烧杯内的液体中。已知甲、乙、丙三个烧杯中的液体是水,丁烧杯中的液体是酒精。(g取10N/kg)
(1)如图甲所示,弹簧测力计的示数F1= N。
(2)石块完全浸在水中时受到的浮力为 N。
(3)分析 两图所得实验数据可知:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(4)图乙中,石块浸入水中的体积是 m3。
(5)实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为 法。
(6)由得到的实验数据,可计算出石块的密度为 kg/m3。
【解答】(1)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1=4.8N;
(2)由称重法测浮力,石块完全浸没在水中时所受的浮力为:
F浮水1=G-F3=4.8N-2.8N=2.0N;
(3)研究物体所受的浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,故分析图中丙、丁中两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。
(4)图乙中石块所受的浮力为:F浮水2=4.8N-3.8N=1N,
由阿基米德原理可得,此时石块浸在水中的体积:
故答案为:(1)4.8;(2)2.0;(3)丙、丁;(4)1×10-4;(5)控制变量;(6)2.4×103。
5.【拓展挑战】
◆(2026春 榆树市月考)小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的,他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请帮他补充完整。
①将金属块悬挂在弹簧测力计下,测量金属块受到的重力G并记录。
②在烧杯中装入适量的水, ,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
③ ,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
④用公式 计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
(2)由水的深度变化时,F浮1 F浮2(选填“=”或“≠”),就可以证明这种观点是错误的。
【解答】(1)实验步骤:
①将金属块悬挂在弹簧测力计下,测量金属块受到的重力G并记录。
②在烧杯中装入适量的水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
③向烧杯中加水,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
④用公式F浮=G-F计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
(2)通过上述实验,由水的深度变化时,F浮1=F浮2,就可以证明浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的。
故答案为:(1)②将金属块浸没在水中且不接触烧杯;③向烧杯中加水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯;④F浮=G-F;(2)=。
6.【进阶练习】
▲(2026 海沧区校级模拟)如图在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用5块完全相同的铁氧体磁铁组成的圆柱体依次进行如下操作:
(1)当圆柱体逐渐浸入水中时,水对烧杯底部的压强将逐渐变 。
(2)由图A、B、C得,浮力的大小与 有关。
(3)由图 得,浮力大小与液体密度有关。
(4)铁氧体磁铁组成的形状如图E,若此时磁铁受到的浮力为 N,则可得出浮力大小与物体的形状无关。
(5)如图F,某同学建议将弹簧测力计固定在铁架台上,数据会比较准确。你认为他的方案 (选填“可行”或“不可行”)。
【参考答案】(1)当圆柱体逐渐浸入水中时,水面会上升,水的深度h增大。根据液体压强公式p=ρgh,水的密度不变,深度增大,所以水对烧杯底部的压强将变大。
(2)由图A、B、C可知,随着圆柱体浸入水中的体积(排开水的体积)增大,弹簧测力计的示数减小,浮力增大。所以浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)图A、C、D中,圆柱体排开液体的体积相同,液体的密度不同(水和酒精),弹簧测力计的示数不同,浮力不同。所以浮力大小与液体密度有关。
(4)图A中弹簧测力计示数G=4.4N,图E中弹簧测力计示数F示=3.4N,则浮力F浮=G-F示=4.4N-3.4N=1.0N 由此得出:浮力大小与物体的形状无关。
(5)将弹簧测力计固定在铁架台上,圆柱体浸入水中时,弹簧测力计的示数可以更稳定,数据会比较准确,所以这个方案可行。
最终答案:(1)大;(2)排开液体的体积;(3)A、C、D;(4)1.0;(5)可行。
▲(2026春 重庆校级月考)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关;并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【参考答案】(1)将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,弹簧测力计示数减小,说明水有向上的托力,即说明物块受到了竖直向上的浮力,液体压强与深度有关,深度增大,水对容器底部的压强与放入物块前相比增大了。当测力计示数如图甲所示时,浮力为F浮=G-F=2.7N-2.4N=0.3N;
(2)由甲、乙、丙的数据可知:液体相同,排开液体的体积不同,且浸入的体积越大,拉力越小,说明浮力越大,故得出:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大;由丙、丁的数据可知:同种液体都是浸没,改变了深度,浮力不变,故物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度无关;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关;
水中浸没的浮力F'浮=G-F'=2.7N-1.7N=1N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1N=ρ水gV排;
盐水中浸没的浮力F'浮盐=G-F''=2.7N-1.6N=1.1N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1.1N=ρ盐水gV排;
浸没的V排相同,解得ρ盐水=1.1ρ水=1.1g/cm3;
若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,测量的重力和拉力都偏大,但浮力是差值,准确的,根据上升计算知,则算出的盐水密度准确;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,由于底面积改变,则浸入的体积改变,根据控制变量法,探究与深度关系,必须控制液体密度和排开液体的体积相同,因而实验不合理,未控制 V排 相同。
故答案为:(1)上;变大;0.3;(2)越大;无关;(3)1.1;准确;(4)不合理,未控制 V排 相同。
实验2 探究杠杆的平衡条件
1.【知识点的认识】
实验步骤:
(l)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。在实验过程中,不允许再旋动两端的螺母。
(2)在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡.支点两边的钩码重力分别是动力F1和阻力F2,用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2。改变力和力臂的数值,多次实验,并将实验数据填入表格。
注意事项:实验中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测力臂。
实验结论:杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂,可写作F1L1=F2L2。
2.【命题方向】
考查究杠杆的平衡条件的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
利用科学探究的要素(提出问题;猜想与假设;制定计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.)去探究。
4.【典型例题】
例题1.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。
(1)为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将杠杆右侧平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使其在水平位置重新平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是便于 。
(3)在杠杆两侧多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如下表。
分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是 。
(4)本次探究经过多次实验的目的是 。
A.减小实验误差
B.寻找普遍规律
(5)如图乙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上的同一点C,使杠杆都在水平位置平衡,当弹簧测力计从a位置转到b位置时,其示数会 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【解答】(1)杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母(左端和右端的均可)向右调节;(2)测量过程中使杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,所以使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂;
(3)分析表格中的数据知0.5N×20.0cm=1.0N×10.0cm,
1.0N×15.0cm=1.5N×10.0cm,
1.5N×10.0cm=0.5N×30.0cm,
故可得出杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1L1=F2L2;(4)通过分析表格中数据得到杠杆平衡的普遍规律,所以多次实验的目的是得到杠杆平衡的普遍规律,避免偶然性,故选:B;
(5)当测力计从a位置转到b位置时,拉力F力臂变小,要保持杠杆仍在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,因阻力和阻力臂不变,则拉力将变大,即弹簧测力计的示数将变大。
故答案为:(1)右;(2)测量力臂;(3)F1L1=F2L2;(4)B;(5)变大。
例题2.(2025春 同步)在探究杠杆平衡条件的实验中。
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 0.5 10 0.5 10
2 1.0 15 3.0 5
3 2.0 15 1.5 20
(1)为方便测量力臂,实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母,使之在 位置平衡。
(2)小明在调好的杠杆两边挂上钩码后如图所示,他应该 使杠杆重新在水平位置平衡(选填字母)。
A.向左调节平衡螺母
B.将右侧钩码向左移动
C.增加右侧钩码个数
(3)小明进行了多次实验,并将实验数据记录在上表中,分析表中数据可得出杠杆平衡条件是 (用表中字母表示)。本实验中测量出多组数据的目的是 。
(4)如图是一个加宽的杠杆装置,此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点,此时力臂是线段 (选填“OA”、“OB”或“AB”),此时杠杆 (选填“仍能”或“不能”)保持平衡
【解答】(1)为方便测量力臂,实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母,使之在水平位置平衡;
(2)由图可知,杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,左端上翘,则左侧力与力臂的乘积要小于右侧力与力臂的乘积;
A、在实验的过程中,不能通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,故A错误;
B、将左侧钩码向左移动,左侧的力不变,力臂变大,则左侧力与力臂的乘积变大,会使杠杆平衡,故B正确;
C、增加右侧钩码个数,右侧的力臂不变,力变大,力与力臂的乘积变大,杠杆不会平衡,故C错误。
故选:B;
(3)根据表格中的实验数据得出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2);
本实验要进行多次实验得出普遍规律,一次实验得出的结论存在偶然性;
(4)力臂是支点到力的作用线的距离,将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点,力臂是线段OA,与原来相比较力和力臂都没有改变,所以杠杆仍能保持平衡。
故答案为:(1)水平;(2)B;(3)F1L1=F2L2;多次实验得出普遍规律,避免偶然性;(4)OA;仍能。
5.【拓展挑战】
◆(2025 泸县校级二模)在“探究杠杆平衡条件”实验中:
(1)请在图甲中画出F1的力臂l1。
(2)F2的力臂l2为 cm。当F2的大小为1N时,F1竖直向上拉杠杆,仍使杠杆在水平位置平衡,F1= N。
(3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图乙所示。要想增大杆秤的测量范围,你有哪些方法? (写出一种方法即可)。小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的,请你通过推理证实。 (写出推理过程,涉及的物理量用图中字母表示)
【解答】(1)过支点O作力FI作用线的垂线段即为力臂l1,作图如下:
(2)由图甲可知,F2的力臂l2=10.0cm=0.1m;
当 F2的大小为1N时,F竖直向上拉杠杆,此时F的力臂l1=20.0cm=0.2m,
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,F1大小为:;
(3)①要想增大杆秤的测量范围,可以换用质量更大的秤砣,根据杠杆平衡条件,两力臂不变,秤砣重力变大,对秤杆的拉力变大,即动力变大,那么阻力会变大,即称量的物体重力变大,则杆秤的测量范围变大;
②根据杠杆平衡条件可得:m1g OA=m2g OB,则有:,
因为OA和m2均为定值,所以OB和m1成正比,所以制作的杆秤刻度是均匀的。
故答案为:(1)略;(2)10.0;0.5;(3)略。
6.【进阶练习】
▲(2026 松北区一模)“探究杠杆的平衡条件”实验中,杠杆在水平位置平衡,如图所示。下列操作能使杠杆在水平位置保持平衡的是(  )
A.将左侧平衡螺母适当向左调
B.同时将左右两侧的钩码取下一个
C.将A、B两处所挂的钩码交换位置
D.在右侧增加一个钩码,左侧钩码远离支点移动一格。
【参考答案】设一个钩码的重力G,一格的长度为L,
A、实验过程中,若杠杆不平衡,应调节游码,不能调节平衡螺母,故A不符合题意;
B、当杠杆两侧的钩码各取下一个时,左边=G×3L=3GL<右边=2G×2L=4GL,故杠杆不再水平平衡,右侧会下降,故B不符合题意;
C、将A、B两处所挂的钩码交换位置,左边=3G×3L=9GL>右边=2G×2L=2GL,所以杠杆不再水平平衡,左侧会下降,故C不符合题意;
D、将右侧增加一个钩码,左侧钩码远离支点移动一格,左边=2G×4L=8GL,右边=4G×2L=8GL,故杠杆水平平衡,故D符合题意;
故选:D。
▲(2025秋 吴中区期中)在探究“杠杆的平衡条件”实验中。
(1)实验开始前,杠杆的位置如图甲所示,应将平衡螺母向 移动使杠杆在水平位置平衡。
(2)第一小组实验数据如表所示,漏填的数据应为 N。
序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 5 1 15
(3)如图乙所示,第二小组某次实验弹簧测力计处于竖直方向时,其示数稍稍超过量程。为了完成实验,下列方案可行的是 。
A.钩码的数量适当增加;
B.钩码的位置适当向左平移;
C.弹簧测力计转到图中虚线位置;
D.弹簧测力计位置适当向左平移。
(4)如图丙,实验结束后小华用弹簧测力计a、b吊在质量分布不均匀的木条两端,保持木条在水平位置平衡,其中AB=BC=CD=DE,a、b示数分别是18N和6N。若将该木条放置在水平桌面上时,如图丁所示,在D点用力将右端刚好拉起时的最小力F1= N
【参考答案】(1)左;(2)3;(3)D;(4)8。
实验3探究光的反射定律
1.【知识点的认识】
实验目的:探究光的反射规律。
试验器材:平面镜1个。激光笔1个,带刻度的硬纸光屏1个,水槽一个,支架1对,夹子1个。
实验步骤:
①按要求组装器材。将平面镜水平放置,然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上;
②用激光笔射出一束激光,用笔记下入射光线和反射光线的位置,并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数,记录在表格中。
③重复实验两次。改变入射光的方向,多测几组入射角和发射角,并将有关数据填入下表。
④将光屏向前或向后折,观察反射光线。
⑤整理器材。
实验结论:
(1)在反射现象中,入射光线、反射光线、法线在同一平面内;
(2)入射光线和反射光线分居法线两侧;
(3)反射角等于入射角。
(4)反射过程中光路是可逆的。
2.【命题方向】
考查探究光反射时的规律的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
(1)本实验应选择在较暗的环境下进行:使实验现象更加明显;
(2)实验时让光贴着纸板入射的目的:显示光传播的路径;
(3)验证光路可逆的方法:将激光笔逆着反射光线射出,观察光的传播路径是否重合;
(4)多次改变入射角大小进行测量的目的:使实验结论更具有普遍性。
4.【典型例题】
例题1.“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD能绕垂直于CD的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1)实验前,应将纸板垂直放置平面镜上;移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转动;
(2)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处? ;
(3)如图乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,此现象说明了: ;
(4)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,此时反射光束 。
A.仍在纸板上呈现
B.被纸板挡住
C.在纸板前方

【解答】(1)如图甲,移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,则入射角增大,反射角也增大,则反射光线会远离法线,即反射光线将会顺时针转动;
(2)因为一次实验具有有很大的偶然性,所以不能只由一组数据就得出结论,应改变入射角的度数进行多次实验。
(3)如图乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内;
(4)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,而法线始终垂直于平面镜,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,所以可知反射光束在纸板前方,故应选C。
例题2.(2025秋 新乡期末)如图甲所示,在探究光的反射规律实验中,平面镜水平放置,可沿ON折转的白色纸板竖直地立在平面镜上。将激光笔发出的一束激光紧贴纸板射向镜面上的O点。
(1)为了达到更好的实验效果,选用的纸板表面应尽量 (填“光滑”或“粗糙”),图甲中入射角是 度。
(2)为了探究反射角与入射角的大小关系,应进行的操作是 (填写字母)。
A.改变纸板与平面镜的夹角
B.沿ON向后转动纸板NOAD
C.多次改变光线入射的角度,并测量对应反射角和入射角的大小
(3)纸板上可以同时看到入射光线和反射光线,说明它们和法线在 内。
(4)当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着OE的方向射出,说明在反射现象中光路是 的。
(5)如图乙所示,纸板绕CD轴向后转动一定角度,再将激光紧贴纸板射向镜面上的O点,此时纸板上看不到反射光线,保持平面镜和入射光线位置不变,要在纸板上同时显示入射光线和反射光线,应怎样调整纸板? 。
【解答】(1)为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应较粗糙,光线射在上面发生了漫反射,无论从哪个角度看,都能看得清楚。
如图甲所示,反射角是反射光线OF与法线ON的夹角,故大小为90°-40°=50°。
(2)A.改变纸板与平面镜的夹角,会改变法线位置,无法探究反射角与入射角的关系;故A不符合题意;
B.转动纸板是探究反射光线与入射光线、法线是否共面,故B不符合题意;
C.多次改变入射角度并测量反射角、入射角,可归纳出两者的大小关系,操作合理,故C符合题意。
故选C。
(3)纸板上同时看到入射光线和反射光线,说明它们与法线在同一平面内。
(4)让一束光沿FO方向射向平面镜,即让光线逆着原来的反射光线射向镜面,反射光将沿OE方向射出,即反射光线逆着原入射光线方向射出,该实验现象说明,在反射现象中,光路是可逆的。
(5)反射光线、法线和入射光线在同一平面内,所以要在纸板上同时显示入射光线和反射光线,应调整纸板与入射光线在同一平面内,且与镜面垂直。
故答案为:(1)粗糙;50;(2)C;(3)同一平面;(4)可逆;(5)调整纸板与入射光线在同一平面内,且与镜面垂直。
5.【拓展挑战】
◆(2026 丛台区校级模拟)(2023 邗江区一模)兴趣小组如图所示的装置探究光的反射规律:
(1)为了显示光路,下列做法不可行的是 ;
A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾
B.使光束贴着纸板射向平面镜
C.抽尽玻璃缸中空气在黑暗中进行
(2)图中红光激光笔发出的光相当于 线,当绿光激光笔向镜面靠近时,反射角 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)实验中小明三次改变入射角的大小,测得数据如表所示,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你分析小明测量实验数据过程中出现的问题可能
是 ;
实验次数 入射角 反射角
1 20° 70°
2 30° 60°
3 50° 40°
(4)从A侧往B侧看,当我们观察到 现象时证明反射光线、入射光线和法线在同一平面。
【解答】(1)A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾,小水滴能反射光线,形成光路,便于观察,故A不符合题意;
B.使光束贴着纸板射向平面镜,纸板能反射光线,形成光路,便于观察,故B不符合题意;
C.抽尽玻璃缸中空气在黑暗中进行,由于没有反射光的物质,故不能看到光线的传播路径,故C符合题意;
(2)由图可知,红色激光笔发出的光相当于法线;当绿色激光笔向镜面靠近时,入射角变大,反射角等于入射角,故反射角变大;
(3)根据反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射线与法线的夹角,入射角是入射线与法线的夹角,当入射角分别为20°、30°、50°时,反射线与法线的夹角,即反射角也应分别是20°、30°、50°,而70°,60°,40°正好是反射光线与镜面的夹角,所以是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角;
(4)从A侧往B侧看,当三线重合,即入射光线、反射光线、法线重合,此时只看到一根光线,这说明入射光线、反射光线、法线在同一平面内。
故答案为:(1)C;(2)法;变大;(3)把反射光线与镜面的夹角当成了反射角;(4)一根光线。
6.【进阶练习】
▲(2025 武侯区校级模拟)小童在探究“光的反射定律”时,让一束光线贴着纸板沿EO方向入射,但纸板并未与平面镜垂直(如图所示),他 (选填“能”或“不能”)在纸板B上看到反射光线,此时的反射光线、入射光线及法线 (选填“仍在”或“不在”)同一平面内。
【参考答案】如果实验中硬纸板放得没有与平面镜垂直,稍有倾斜,则当入射光贴着硬纸板射向镜面上的O点后,法线将会不在硬纸板上,所以在硬纸板上不能看到反射光线,但此时反射光线、入射光线与法线仍在同一平面内。
故答案为:不能;仍在。
▲(2025秋 威县校级期末)(如图所示的是小明做”探究光的反射定律”实验时的部分实验装置。
(1)打开光源,将一束光EO贴着纸板A射到平面镜上,在纸板B上会看到反射光线OF,如图甲所示。此时纸板与镜面相互 (选填“垂直”或“不垂直”)。
(2)让光线沿FO方向射向镜面,会看到反射光线沿OE方向射出,此现象表明光发生反射时, 。
(3)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,剪开后的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到下半部分可看到反射光线,上半部分看不到反射光线,表明: 。
【参考答案】(1)经过入射点并垂直于反射面的直线叫法线,且反射光线、入射光线和法线在同一平面内,故实验过程中,纸板必须与平面镜垂直放置,才能在纸板上显示出光的传播路径。
(2)当光线逆着原来反射光线的方向入射时,光线也会逆着原来入射光线的方向反射出去,这表明光发生反射时,光路是可逆的。
(3)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,剪开后的上半部分向后折,就会出现纸板B的下半部分可看到反射光线、上半部分看不到反射光线的情况,这表明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
故答案为:(1)垂直;(2)光路是可逆的;(3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
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