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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
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
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.
表一
表一表二
(11)小东也完成了实验探究
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