2024年中考物理一轮复习 专题02 光现象（核心知识精讲课件）

这是一份2024年中考物理一轮复习 专题02 光现象（核心知识精讲课件），共60页。PPT课件主要包含了专题02，光现象，考情分析，知识建构，知识梳理，题型归纳，夯基·基础知识梳理，提升·必考题型归纳等内容，欢迎下载使用。
二、考情分析《光现象》是中考必考内容。由于试卷结构和分值的不同，本部分的考题一般在1-2道题，分值一般在2-5分之间；考题题型根据其出现的概率分别是：选择题、填空题、实验题和作图题等。以上考点作为常考内容，在备考过程中应作为主要备考方向加以重视，但也不能忽视一些冷门考点，如镜面反射与漫反射、光路可逆、实像与虚像（难点）、红外线与紫外线、物体的颜色等。本部分内容较为简单。在备考中，应以分辨各类光现象，认识其规律为主要方向，加强对其规律的理解；同时，这些光现象大都是通过实验探究过程得到的，所以对各类光现象中的实验探究应掌握其实验方法、实验设计、实验过程和实验结论。通过努力备考，相信同学们一定会取得较好的成绩。
1.光源人们之所以能看到各种事物，是因为有光进入人的眼睛。这些光都是能带给我们光明的“光源”发出的或通过其他途径传播过来的。但是，所有的光都是有“光源”的。自身能够发光的物体叫 。光源分为自然光源和人造光源。2.光源的判断判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石、电影的屏幕等。
1.光是怎样传播的（1）实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径。
在夜晚，用能发出带有颜色的激光笔射向天空
激光沿不同方向垂直水箱侧面射出光
光从玻璃砖的侧面垂直射入玻璃砖
（2）探究光沿直线传播的条件
将一束光从透明水槽侧面垂直射入非均匀浓度的糖水溶液中，激光的传播路径在浓度不均匀的糖水溶液中会向下弯曲
激光在均匀浓度的糖水溶液中的传播路径是直的
【分析论证】光垂直射入浓度不均匀的糖水溶液中时，光的传播路径发生了弯曲；在均匀浓度的糖水溶液中，光的传播路径是直的。【实验结论】光在同种均匀介质中沿直线传播。（3）光可以在真空中传播：太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面，说明光可以在真空中传播。
2.光线（1）定义：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向（如图甲所示），这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的 。画光路图时，光线要用 表示，且标上箭头。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。
3.与光的直线传播有关的现象（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域，即物体的影子；如图甲。
（2）日食和月食①月食：当地球处于月球和太阳之间时，地球挡住了射向月球的光，由于光沿直线传播，我们能看到月食。如图乙所示。②日食：当月球运行到太阳和地球之间时，由于光沿直线传播，月球就挡住了太阳射向地球的光，我们看到了日食。如图乙所示。
（3）小孔成像：如图所示甲，用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间，光屏上就会形成烛焰倒立的像，我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板，光屏上的像的大小也会随之发生变化。
由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。像的大小与物（蜡烛）的大小以及光屏所在位置有关。其大小关系为：
（1）小孔成像的条件：小孔必须足够小，但并不是越小越好，孔太小会影响像的亮度；（2）小孔成像时，像的形状取决于物体的形状，与小孔形状无关；（3）小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。
【现象辨析】影子和小孔成像的异同
4.光的直线传播的应用由于光的直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不会出现偏差；士兵瞄准射击；站队时队列排直等。
像“井底之蛙”、“一叶障目不见泰山”也都是可以用光的直线传播进行解释的。
1.光在真空中的传播速度光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c=3×108m/s。2.光在其他介质中的传播速度光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c，也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为3/4c；光在玻璃中的传播速度近约为2/3c。
考向01 光的直线传播及应用
光的直线传播是光现象基础，所有光现象都是在光的直线传播基础上展开的，没有光的直线传播就没有光现象的理论结构。光的直线传播是常考热点，有关考题主要集中在光的直线传播的认识和光的直线传播的例子上。生活中利用光的直线传播的例子很多，尤其是劳动人民在生产和人类活动中，总结出了许多利用光的直线传播的现象，如：小孔成像、影子的形成、树林中的光斑、日食、月食等都是光的直线传播的例子。加强对此方面知识的积累，会有助于解答此类问题。光的直线传播作为一个考题不多，常见的是作为一个知识点出现，并与其他光现象知识点或其他知识点结合组成一个题目。
【例1】（2023·云南）图所示的“手影”游戏中，影子的形成原因是（ ）。
A. 光的反射 B. 光沿直线传播 C. 光的折射 D. 光的色散
手不透明，光照射时会有一部分光被手挡住，从而形成一片黑暗的区域，即手影
【变式1-1】（2023·江西）如图所示，圭表是中国古代重要的天文仪器，圭表通过测量正午日影长度来推测二十四节气，日影是光的_________形成的。为了提高其测量精度，天文学家使用铅垂线来确保“表”垂直于水平放置的“圭”。铅垂线是利用了重力的方向总是_________。
【变式1-2】晴朗的天气，小刚到森林中去游玩，他看到地面出现大小不一的圆形光斑，他认为（　　）。A．圆斑是太阳的影子B．圆斑是太阳的实像C．圆斑是太阳的虚像D．圆斑是树叶的影子
重力方向总是竖直向下的
地面出现大小不一的圆形光斑，是太阳光通过树叶空隙中的小孔时，由于光的直线传播，太阳在地面上形成的倒立的实像，属于小孔成像，即圆斑是太阳的实像
小孔成像是光的直线传播形成的最典型的光现象。在解答此类问题时，应注意：小孔成像时，像不但左右颠倒，而且上下也颠倒；像的形状与小孔的形状无关，由物体的形状决定。
【例2】（2023·天津）中华优秀传统文化蕴含着丰富的物理知识。《墨经》中记载了世界上最早的“小孔成像”实验（如图所示），小孔成像是由于光的______形成的；唐代诗句“潭清疑水浅”描绘了潭水清澈，让人感觉水变浅了，这是由于光的______造成的。
小孔成像是由于光的直线传播形成的，光穿过小孔时，能在光屏上成倒立的实像
潭清疑水浅是由光的折射形成的光现象
【变式2-1】在一个烈日炎炎的午后陈老师走在随州街头，看到地面上树荫里有许多圆形光斑，抬头看看树叶间刺眼的阳光，想到这树荫下藏着物理学的秘密，便拍下两张照片（如图）。经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7cm，这束阳光从约7m高处的树叶间照射下来。我们常说太阳光经过约8分钟来到地球（太阳和地球之间的距离按1.5×1011m计算），粗略计算太阳的直径最接近（ ）。 A. 1.5×109mB. 1.5×1019mC. 5×106mD. 5×1012m
【变式2-2】早在两千多年前，我国古代思想家墨子就在《墨经》中论述了小孔成像等光学现象，下列光现象与小孔成像原理相同的是（ ）。
如图，光斑和小孔O、小孔与太阳的直径构成了两个相似三角形，它们的对应边成比例，所以有：
小孔成像是由光的直线传播形成的，和地面上的人影原理相同。。
1.光的反射现象：光从一种介质射向另一种介质的表面时，会有一部分光在介质表面反射回原介质中，这种传播现象叫 。2.看到物体的原因我们能看到太阳、明亮的日光灯等光源，是因为光源发出的光进入我们的眼睛，产生了视觉。同时，我们也能看到本身不发光的物体，如书、平面镜、月亮等，是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛，产生视觉。3.光的反射的基本概念：一点、两角、三线
过入射点O并垂直于反射面的辅助线
1.探究光反射时的规律
（一）把平面镜放在水平桌面上，再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板NOF可绕直线ON旋转；
（二）先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内，然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点，观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹；
（三）改变光束的入射角度，进行多次实验（寻找普遍规律），换用不同颜色的笔记录每次光的径迹
（四）取下纸板，用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小，并将数据记录在表格中
（五）如图乙所示，将纸板NOF向前或向后折转，在纸板上观察反射光的径迹
【分析论证】（1）当纸板EON和NOF在同一平面内时，能观察到反射光的径迹，且入射光、反射光分居发现两侧，反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变；（2）分析表中的数据可知，反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小；（3）把纸板NOF向前折或向后折时，观察不到反射光的径迹，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
【归纳总结】光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。
2.实验注意事项（1）应在光线较暗的室内进行实验，以便于观察实验现象；（2）实验时，纸板必须与平面镜垂直，否则在纸板上看不到反射光；（3）实验过程中严禁将激光对着人眼，以防灼伤眼睛；（4）通过镜面对入射光的反射作用，可以看出镜子有改变光路的作用；（5）本实验时一个归纳性实验，改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据，从而得出普遍规律，避免实验结论的偶然性。
（1）显示光的传播路径；（2）验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内，具体操作是将纸板NOF向前或向后折转，使其和纸板EON不在同一平面内，观察有无反射光的径迹；（3）记录光路。具体操作是在纸板上画出入射光和反射光的径迹，以分析反射角随入射角的变化而变化情况。
纸板在实验中的三个作用：
3.对光的反射定律的理解（1）每条入射光线，有且只有一条反射光线与之相对应；（2）反射现象发生时，先由入射光，后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的，所以叙述光的反射定律时，不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”；（3）在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，入射角减小，反射角也随之减小；入射光线远离法线时，入射角增大，反射光线随之远离法线，反射角也增大；（4）当光垂直镜面入射时，入射角为零，反射角也为零，反射光线与入射光线在同一直线上，方向相反，并不是没有发生现象。
1.光路的可逆性在探究光的反射规律实验中，如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上，它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在反射现象中，光路是可逆的。如图所示。2.生活中的光路可逆现象生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如，如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛，那么，这位同学也一定可以通过这面镜子看到你的眼睛。
四、利用光的反射定律作图
1.作图要求所有实际传播的光（无论是反射光还是入射光）都要画成实线，并用箭头表示它的传播方向；法线用虚线，要垂直于反射面。2.作图方法
（1）已知反射面、入射光线做反射光线
如图所示，先过入射点O作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角），作出反射光线，标上箭头
（2）已知反射面、反射光线作入射光线
如图所示，先过入射点作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角）画出对应的入射光线，标上箭头
（3）已知入射光线和反射光线，画出平面镜的位置
如图所示，先作入射光线和反射光线夹角的角平分线，此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点（入射点）作垂直于法线的一条直线，该直线的位置即为平面镜的位置
1.探究镜面反射和漫反射
【总结归纳】当一束平行光照射到平面镜上时，在平面镜上发生光的反射，反射光也平行射出，这种发生叫镜面反射；当一束平行光照射的凹凸不平的表面时，反射光会朝四面八方射出，这种反射叫漫反射。如图所示。
【比较辨析】镜面反射与漫反射的异同
（1）我们能从不同方向看到书上的字，是因为光在纸面上发生了漫反射；（2）物体发出或反射的光浸入人眼越多，人眼就会感觉该物体越亮。所以，当发生镜面反射时，如果反射光正好进入人眼，人就会感觉镜面特别亮；（3）无论镜面反射还是漫反射，都遵循观点反射定律。
2.生活中的反射现象（1）生活中，大部分物体表面反射的都是漫反射，因而才使我们能够从不同方向看清物体。比如，教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布，其表面反射的都是漫反射，从而使各个方向的人都能字迹或影像；（2）当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时，这些光滑的表面就会发生镜面反射，炫目的反射光会干扰人们的正常生活，造成“光污染”；（3）水中倒影是最典型的光的反射现象；还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
考向01 光的反射现象及应用
（1）生活中，由光的反射引起的光现象最典型的有：水中倒影、平面镜成像、能看清不是光源的物体等。（2）考试中还会出现入射光不动，平面镜沿某一方向旋转一定角度，判断入射角和反射角的变化规律等。
【例1】如图，世界首条跨海高铁——泉州湾跨海大桥合龙成功。大桥与倒影形成的一幅壮美画面，桥在水中的倒影是光的___________形成的___________（选填“虚”或“实”）像。
【变式1-1】（2023·潍坊）如图为某同学外出游玩时用手机拍到的场景，场景中有瞪羚在岸边的影子和水中的倒影。下列分析正确的是（ ）。A. 瞪羚的影子是光的反射形成的B. 瞪羚的影子是光的直线传播形成的C. 瞪羚的倒影是光的折射形成的D. 瞪羚的倒影是光的直线传播形成的
【变式1-2】（2023·自贡）小王同学在家里将一个平面镜放在水平桌面上，再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直的立在平面镜上，以此来探究光的反射规律。通过测量他发现此时入射光线与平面镜成50°夹角，如图所示，则（ ）。A. 反射光线与镜面的夹角是40°；B. 入射角增大10°，反射光线与入射光线的夹角增大20°；C. 将纸板NOF向后折叠，则反射光线会消失；D. 光在纸板上发生了镜面反射
水中倒影是光的反射现象，所成的像是虚像。和平面镜成像规律相同
水中倒影是最典型光的反射现象
入射光线与平面镜成50°夹角，则入射角为90°-50°=40°，则反射光线与镜面的夹角是90°-40°=50°
入射角增大10°，反射角也增大10°，反射光线与入射光线的夹角增大20°
纸板向后折叠，纸板NOF上看不到反射光线，但反射光线不会消失
考向02 利用光的反射定律作图
（1）已知反射面和入射光线（反射光线）作反射光线（入射光线）：入射角是入射光线与法线夹角，不是入射光线与镜面的夹角；反射角是反射光线与法线的夹角，不是反射光线与镜面的夹角。法线要画成虚线。（2）已知入射光线和反射光线确定平面镜的位置：法线位置时入射光线和反射光线夹角的角平分线位置，平面镜与法线垂直，故只要确定入射点法线位置即可确定平面镜的位置。
利用光的反射规律作图主要有：
【例2】（2023·贵州）如图所示，点光源S发出的一条光线射到平面镜MN的O点，请在图中作出这条入射光线的反射光线。
【变式2-1】（2023·菏泽）室内有一吸顶灯S，人从平面镜MN中能够看到吸顶灯。请在图中画出人眼A经平面镜MN看到吸顶灯的完整光路图。
（1）过入射点O作法线；（2）根据反射角等于入射角作反射光线
【变式2-2】（2023·广元）如图所示。从S点向平面镜发出一条光线，经平面镜反射后，反射光线到达光屏上的P点。请你作出此过程的光路图（保留作图痕迹）。
（1）作点S关于平面镜对称点S′，（2）连接S′A与镜面的交点O即为入射点，（3）连接SO即为入射光线
（1）作出发光点S关于平面镜的像点S′；（2）连接S′P交平面镜于点O，则O为入射点；（3）沿OP画出反射光线，连接SO画出入射光线
考向03 探究光的反射规律
【例3】（2023·贵州）在“探究光的反射定律”实验中，器材有：激光笔、可折转光屏、平面镜和喷雾器。（1）将平面镜置于水平桌面，如图甲所示。激光笔的光束射向平面镜上O点，在平面镜上方喷水雾，从前向后观察，可在镜面上方看到__________条光束。（2）将折转光屏垂直于平面镜放置，让入射光沿左半屏射到O点，如图乙所示。要呈现反射光，需将右半屏向__________（选填“前”或“后”）折转。（3）保持入射点不变，多次改变入射方向，在光屏上记录每次实验的光路aa′、bb′和cc′，如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系，发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称，可将此对称轴视为__________。同时根据光屏上的倍息可得结论，反射角与入射角的大小__________。
在平面镜上方喷水雾，这样能显示出反射光线和入射光线的传播路径
光屏右半部分向后折了一个角度，由于反射光线、入射光线与法线在同一平面内，则需将右半屏向前折转
反射光线与入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角，即反射光线与入射光线关于法线对称
反射角与入射角的大小相等
【变式3-1】（2023·齐齐哈尔）小明利用如图装置探究光反射时的规律。（1）如图1所示，实验时，把一个平面镜放在水平桌面上，再把白色纸板ENF（右侧可绕ON翻折）竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON应___________于镜面。使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，光在纸板上发生___________（选填“镜面”或“漫”）反射，呈现径迹。光经平面镜反射，沿另一个方向射出；（2）改变光束入射的角度，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，是为了_______________________________ ；根据实验结论可知：当入射光EO与平面镜夹角为50°时，反射角为___________；（3）让光沿图1中FO方向照射到镜面，它会沿着OE方向射出。这表明：在光的反射现象中，光路是___________的。（4）如图2所示，把纸板ENF右侧绕ON向前折或向后折，在右侧纸板上看不到反射光。这表明：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在___________内。
法线与镜面垂直，纸板上的直线ON相当于法线
能在纸板上看到入射光线和发射光线的路径，是由于光线在粗糙的纸板上发生了漫反射
可以探究反射角与入射角的大小关系，入射光EO与平面镜夹角为50°时，反射角90°-50°=40°
探究反射角与入射角的大小关系
反射现象中，光路是可逆的
折转后的E板，在纸板F上不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内
【变式3-2】（2023·潜江、天门、仙桃）用如图的装置探究“光的反射定律”。平面镜M水平放置，附有量角器的白纸板由E、F两部分构成，始终竖直立在M上，可以绕ON翻折；（1）如图甲，E、F在同一平面上，让入射光AO射向镜面，量角器上显示入射角和反射角的大小，可得出∠r________∠i（选填“>”“”、“=”或“