初中物理中考复习 实验03 探究光的反射定律实验（解析版）

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实验三、探究光的反射定律【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。【实验记录】：次数入射角i反射角r1  2  3  【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。【实验补充】：1、  以法线ON为轴，将硬纸板的B面向后旋转，这时在B面上观察不到反射光线，证明三线共面；通过比较入射角和反射角的大小关系可以证明反射角等于入射角；反射光线和入射光线对称，并且对称还意味着分居法线两侧。2、  反射定律是用来确定反射光线位置的，对应每一条确定的入射光线而言，反射光线是唯一的。3、  如果光线垂直射向平面镜，入射角为0o,反射角为0o，入射光线、反射光线、法线重合。【考点方向】：光的反射定律是：“共面”、“两侧”、“等角”、“可逆”。1、显示光路：光屏表面 粗糙 ，可以通过漫反射 显示光的传播径迹 ，操作时要求入射光线要 贴着 光屏入射；也可以通过 烟雾 等手段显示光路。2、验证共面：光屏 可折转 的作用是 验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内（三线共面）。将光屏折转后不能观察到反射光线，这说明反射光线、入射光线和法线在 同一平面上 。3、探究等角：要 改变入射角（或入射光线的方向）多次测量 ，探求规律，使结论具有普遍性。注意反射角和入射角都是光线与 法线 的夹角，不是光线与平面镜的夹角。4、光路可逆：光的直射、反射、折射都具有可逆性。5、如果想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，应如何操作？将纸板沿中轴ON向后折，观察在纸板B上是否有反射光线。6、如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：在反射现象中，光路是可逆的7、理想模型法：用带箭头的直线表示光的传播路径和方向。8、量角器的作用：测量反射角和入射角的大小。9、从纸板不同方向都能看到光的传播路径原因是：光在纸板上发生了漫反射。10、多次改变入射角大小并进行多次实验的目的：保证实验结论具有普遍性。【创新母题】：利用如图装置进行探究光的反射规律实验．（1）让一束光贴着纸板A沿EO方向射向镜面，在纸板B上可看到光线沿OF方向射出，在纸板上用笔描出光线EO和OF的轨迹，则EO与垂直镜面的直线ON的夹角i是________．(填“入射角”或“反射角”)，如果让一束光从A沿FO方向射向镜面，在纸板B上可以看到光线沿      方向射出，由此可以证明                              。（2）多次改变入射角的大小，测得实验数据如下表．序号∠i∠r130°30°245°45°350°50°分析数据可得：反射角________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角：当入射角变大时，光线OF________(填“远离”或“靠近”)直线ON.（3）在上一步操作中多次改变入射角的大小获得多组数据的目的是：                  。（4）以直线ON为轴线．把纸板B向前或向后折，在纸板B上________(填“能”或“不能”)看到反射光线OF，由此说明反射光线、入射光线与法线在________(填“同一”或“不同”)平面内．（5）实验中，从教室各个方向都能观察到粗糙纸板表面反射的光线，这种反射属于________(填“镜面反射”或“漫反射”)，其中选择粗糙纸板的目的是                    。（6）粗心的小明在实验中，记录的其中一组入射角和反射角度数分别为30°和60°，与光的反射规律不符，请你指出其中的原因：                               。【答案】：(1)入射角；OE；光路是可逆的；(2)等于；　远离；(3)避免实验偶然性，得出普遍规律。(4)不能；　同一；(5)漫反射；通过漫反射更清晰地显示光传播的路径。(6)错把反射光线和镜面之间的夹角看作反射角。【解析】：（1）EO为入射光线、垂直镜面的直线ON为法线，EO与ON的夹角i是入射角；光路是可逆的。（2）分析表中的数据可知，反射角等于入射角；当入射角变大时，反射角也变大，故光线OF远离法线ON；（3）多次改变入射角能得出多组数据，可以避免实验的偶然性，更能得出光反射的普遍规律。（4）把纸板B向前或向后折时，在纸板B上不能看到反射光线OF，说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；（5）从教室各个方向都能观察到粗糙纸板面反射的光线，这种反射属于漫反射；粗糙的纸板能通过漫反射更为清晰地显示光的传播路径，便于实验观察和测量。（6）反射角与入射角不是相等而是互余的关系，说明错把反射光线和镜面之间的夹角看成反射角了。练习1：（2019•苏州）“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______放置于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【答案】：（1）垂直；顺；（2）一次实验得到的结论具有偶然性；（3）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（4）C。【解析】：（1）白色纸板ABCD应垂直放置于平面镜上，这样反射光线才可以在硬纸板上呈现；
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。 练习2：（2019•怀化）如图是探究光的反射规律的实验装置图，其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏，并能沿ON折转，ON垂直于CD。（1）实验时,将光屏         放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向平面镜上的O点，可在光屏上看到反射光线.如图甲所示；将光屏右半部分向后折转一定角度,光屏上看不到反射光.如图乙所示，说明反射光线、人射光线与法线在                   。（2）从甲图可以看出反射光线与入射光射分居在         两侧。（3）从表格记录的数据分析时得：                                              （答出一个结论即可）。【答案】：（1）竖直（垂直）；同一平面内；（2）法线；（3）反射角等于入射角【解析】：（1）为了便于观察，实验中需要将光屏垂直放置在平面镜上；将光屏右半部分折转一定角度后，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。（2）由图可知，反射光线与入射光射分居在法线两侧。（3）从表格记录的数据分析可知，反射角等于入射角。练习3：（2019•常德）在探究光的反射定律时，小波将一块平面镜放在水平桌面上，再把一块纸板(分E、F两个面)垂直放置在平面镜上，如图甲所示。（1）图甲中，E、F在同一平面上，让光线沿纸板E上的AO射向镜面，则在纸板F上得到沿OB的反射光线，测得AO、OB与法线的夹角均为40°，于是小波得出结论：反射角等于入射角。你认为小波得出结论的过程         (选填“合理”或“不合理”)，原因是                                   。（2）在实验过程中，若将纸板倾斜(即纸板与平面镜不垂直)，如图乙所示，让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入线       (选填“在”或“不在”)同一平面内，纸板上           （选填“能”或“不能”）看到反射光线。【答案】：（1）不合理；  实验次数太少，结论不具有普遍性。（2）在 ；    不能。【解析】：(1)据题意可知,此实验只进行了一次实验就得出结论，由于实验次数少，结论具有偶然性，不具有普遍性，所以不合理；(2)纸板与镜面垂直时，法线在纸板上,法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果纸板与平面镜不垂直，则法线不在纸板上，入射光线沿纸板照射后，反射光线也不在纸板上，则我们在纸板上看不到反射光线；此时虽然看不到反射光线，但反射光线和入射光线、法线仍然在同一平面内。练习4：（2018•乌鲁木齐）在探究光的反射规律的实验中，小明设计了如图所示的实验：将平面镜放在水平桌面，硬纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板可绕ON转动。（1）如图甲，当硬纸板在同一平面上，使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。当入射光EO向ON靠近的过程中，发现反射光OF　   　（选填“靠近”或“远离”）ON．为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需要刻度尺、      　和　    　。（2）如图乙，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，由此可以得出反射光线、入射光线和法线　           　的结论。【答案】：（1）靠近；笔；量角器；（2）在同一平面内。【解析】：（1）根据入射角的变化和反射角的变化而得出结论；为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需量出角度，记录数据，要刻度尺、笔和量角器；（2）硬纸板可以显示光路，将右侧纸板绕ON转动，反射光线将会消失，所以证明了反射光线、法线、入射光线在同一平面内。解：（1）光反射时，反射角大小等于入射角，若将EO向ON靠近，则OF靠近ON；为了精确探究反射规律，需要测量角度，记录数据，列出表格，故除了图中的器材，还需要刻度尺、笔和量角器；（2）实验中使用可折转的硬纸板，除了能呈现光路外，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论。练习5：（2018杭州）  为探究光的反射规律，小金进行如图所示的实验。（1）当入射角为40°时，反射角为         。（2）小金将纸板F绕垂直于镜面ON向后转动，在纸板F上还能看到反射光吗？       。请分析原因：                                     。（3）若使入射光线与平面镜的夹角为30°，那么反射光线与入射光线的夹角为：              。【答案】：（1）40°；（2）不能；入射光线、反射光线、法线在同一平面内；（3）120°。【解析】：（1）如图：反射角等于入射角，都为40°。（2）由光的反射定律可知：入射光线与反射光线在同一平面内，则她将纸板B向后折不能接收到反射光线；（3）一条光线与平面镜的夹角为30°，那么入射光线与法线间的夹角，即入射角为90°﹣30°=60°；由光的反射定律知；反射角等于入射角为60°，反射光线与入射光线的夹角为60°+60°=120°。练习6：（2018淄博）小明利用下图中的实验装置探究光的反射规律。纸板ENF是用两块纸板E和F连接起来的，可绕ON折转。  （1）实验时，把平面镜放在桌面上，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板ENF与平面镜___      __放置，图中的入射角是____         _度。 
（2）多次改变入射光的方向，总能在纸板上观察到入射光平面镜和反射光的径迹，由此小明得出结论：在反射现象中，反射光线，入射光线和法线都在同一平面内。小明得出结论的过程是否合理___          __，说明理由：___                                   __。 
（3）若让一束光沿BO方向射向平面镜，反射光沿____               _方向射出。【答案】（1）垂直； 40  （2）不合理 ； 没有前后移动纸板BNF ； （3）OA【解析】（1）实验时，把平面镜放在桌面上，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板ENF与平面镜垂直放置，图中，入射光线与镜面的夹角是50°，则入射角是40°；（2）小明得出结论的过程不合理，理由是：要探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，应将纸板BNF前后折一下，观察纸板上是否有反射光线的径迹；（3）根据光路的可逆性，若让一束光沿BO方向射向平面镜，反射光沿OA方向射出。练习7：（2018福建）如图是“探究光的反射规律”的实验装置，其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏，并能沿ON折转，ON垂直于CD。实验次数123456入射角60°50°40°30°20°0°反射角60°50°40°60°20°0°（1）实验时，将光屏        放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲：将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙，说明反射光线、入射光线与法线在          。（2）某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第      次实验的，原因可能是将反射光线与          的夹角当成反射角。【答案】（1）垂直；同一平面内；（2）4；平面镜。【解析】（1）实验时，将光屏垂直放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲；将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；（2）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，某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第4次实验的，原因可能是将反射光线与平面镜的夹角当成反射角。