人教版八年级物理上册专题13《光学实验探究总结复习》(答案)

1．如图，小明给两个空罐的底部中央分别打上一个小圆孔和一个小方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，然后分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。

（1）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是倒立（选填“正立”或“倒立”）的实像。

该实验的成像原理和树荫下的圆形光斑的原理相同（选填“相同”或“不同”）。

（2）如果小孔变大，则它在薄膜上的像将变模糊（填“清晰”或“模糊”）（3）比较甲、乙两图，可以得出结论：小孔所成的像的形状和孔的形状无关。

【解答】解：（1）观察三次成像可知：所成的像是倒立的实像，成像的原理是小孔成像；而树萌下的圆形光斑的原理（太阳是光源，树叶相当于小孔）也是小孔成像，该实验的成像原理和树萌下的圆形光斑的原理相同；（2）如果小孔变大，则相当于在光屏上有很多的小孔同时成像，且小孔的位置不同，所以蜡烛所成的像亮度增大，像变模糊；（3）比较甲、乙两图，可以得出结论：小孔成像的形状和孔的形状无关。

2．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置．将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：（1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是实像（填“实像”或“虚像”）；其成像的原理是光的直线传播；（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是DA.三角形光斑B.圆形光斑C.烛焰的正立像D.烛焰的倒立像（3）从右侧眼睛看过去，将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是顺（选填“顺”或“逆”）时针旋转的；（4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：减小物距；（5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙离地面的距离不同。

（6）薄膜上一直没有观察到像的原因是环境亮。

【解答】解：（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是倒立的实像，其成像的原理是光的直线传播；（2）蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，选D；（3）将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，烛焰所成实像上下左右与烛焰相反。

当烛焰按上﹣右﹣下﹣左﹣上顺序顺时针转动时，所成实像按下﹣左﹣上﹣右﹣下顺时针转动。

所以它在塑料薄膜上所成的像是顺时针旋转的；（4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：蜡烛离小孔近一些；（5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙离地面的距离不同；（6）如果在白天做小孔成像实验，由于周围环境光照强度太强，可能烛焰在光屏上的像不清晰，甚至看不到。

3．如图所示是某物理兴趣小组的小制作活动：（1）在“制作小孔成像观察仪”活动中，需将一端用塑料薄膜蒙好的圆筒插入易拉罐中，为了便于更清楚观察像，应在圆筒的A（选填“A”或“B”）端蒙上塑料薄膜作为光屏。

（2）现在此观察仪前放置一点燃的蜡烛，则烛焰在塑料薄膜上所成的像是倒立（选填“正立”或“倒立”）的实像（选填“实像”或“虚像”）；若移动圆筒位置，增大塑料薄膜与小孔之间距离，塑料薄膜上的像的大小变大，若用一档板将易拉罐底部的小孔挡住一半，像的大小不变（以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）将蜡烛向上移动，则它在薄膜上的像将向下方移动；从右侧看过去，将蜡烛在小孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是顺（选填“顺”或“逆”）时针旋转的。

【解答】解：（1）小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用，半透明薄纸相当于光屏，为了成的像更清晰，便于观察，半透明的薄纸应该放在圆筒的A端；（2）小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用，成的是倒立的实像；当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大；若用一档板将易拉罐底部的小孔挡住一半，像的大小与孔的大小无关，所以像大小不变；（3）小孔所成的像是上下颠倒的，故将蜡烛向上移动，则它在薄膜上的像将向下方移动；因为光线沿直线传播，蜡烛顺时针旋转时，蜡烛各点成的像也顺时针旋转，所以成的像顺时针旋转。

4．综合实验活动：小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示，光斑的形状与什么因素有关呢？光斑又如何形成的呢？对此小明决定探究，他们猜想光斑的形状：a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；b．与树叶间空隙形状有关；c．与树叶间空隙大小有关。

（1）根据所学知识，可确定猜想a不合理（填“合理”或“不合理”）。

（2）为验证猜想b，小明让带孔卡片，离地面白纸较近，如图甲所示，发现白纸上的光斑都是圆形，说明小孔成像时的形状与小孔形状无关（选填“有关”或“无关”）（3）为验证猜想c，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变。

让乙纸板向左运动，使孔径越来越小，你觉得选C图实验最科学，实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形。

这说明小孔形成的光斑与小孔的形状无关。

（选填“有关”或“无关”）（4）通过探究，他们初步得到了以下结论，圆形光斑（填光斑的形状）一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。

【解答】解：（1）猜想a，光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理；（2）根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，改变孔的形状，观察光斑的形状，当白纸上的光斑都是圆形时，说明小孔成像时像的形状与小孔形状无关；（3）为验证猜想c：与树叶间空隙大小有关，要控制孔的形状不变，只改变孔的大小，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变，让乙纸板向左运动，孔径越来越小，故选C最科学；实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形。

这说明小孔形成的光斑与小孔的形状无关；（4）小孔成像发光物体是太阳，通过探究，他们初步得到了以下结论：圆形光斑一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。

5．丽丽为了探究“光反射时，反射角与入射角的大小是否相等”，实验器材有：激光笔、平面镜、白纸板、笔、刻度尺。

（1）丽丽要完成该实验，至少还需要的器材是量角器。

（2）实验中，为了能从各个方向观察到反射光线，应该选择粗糙（选填“粗糙”或“光滑”）的纸板。

（3）实验时让激光贴着纸板入射的实验目的是显示光路。

（4）丽丽让一束光贴着白纸板射到镜面上，要使入射光线和反射光线的径迹同时在白纸板上出现，白纸板与平面镜的位置关系是一定垂直（选填“一定垂直”；“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”）。

（5）请画出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。

【解答】解：（1）探究光反射时的规律时，需要测量出入射角和反射角的大小，因此还要用到的器材是量角器；（2）纸板的表面应尽量粗糙，让光线发生漫反射，从不同的角度都能够观察到光线；（3）实验时如果不让光贴着纸板入射，则无法看见入射光线以及反射光线，就无法确定反射光线、入射光线，所以让光贴着纸板入射是为了显示光路；（4）要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现，则法线必须与平面镜垂直，并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内，因此纸板与平面镜的位置关系必垂直；（5）实验中要记录入射角和反射角的大小，并且更少要进行三次实验，表中可提前设定入射角的度数，如10°、40°、70°等。

故设计表格如下：实验序号入射角（度）反射角（度）1236．如图所示，是小江同学探究光反射定律的实验，进行了下面的操作：（1）如图甲所示，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，改变光束的入射方向，再做两次实验，得出实验结论：反射角等于入射角。

（2）如图乙，把半面纸板NOF向前折或向后折，这时在NOF上不能（选填“能”或“不能”）看到光线，说明反射、入射光线和法线在同一平面内。

（3）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。

（4）实验时从纸板前不同的方向都能看到光的传播路径，这是因为光在纸板上发生了漫（选填“镜面”或“漫”）反射。

【解答】解：（1）由图可见入射角是∠i，反射角是∠r，使∠i减小，这时∠r跟着减小，使∠i增大，∠r跟着增大，∠r总是等于∠i，重复试验，∠r总是等于∠i．由此说明在光的反射中，反射角等于入射角；（2）实验中，把半面纸板NOF向后折，这时，在NOF上不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内，这时的反射光线仍然存在；（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现光线原路返回，也就是在反射现象中，光路是可逆的；（4）实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径，是由于光屏表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故。

7．如图所示，M是水平放置的小镜子，上面竖立一块半圆形的屏（用来显示光的传播路径），屏是由两个大小相同的扇形面E、F连接而成的。

E、F可绕接缝ON转动，ON是镜面的法线，AO表示入射光线，OB表示反射光线。

利用上述器材和量角器、激光笔等探究“反射角与入射角的关系”（1）探究的问题中的自变量是入射角。

（2）根据如图所示，入射角是∠AON（选填“∠AOE”或“∠AON”）。

（3）某次测量入射角为45°，则反射角为45°。

（4）请画出实验数据记录表。

（5）利用这些实验器材还可以进行的实验探究有：探究入射光线、反射光线以及法线是否共面。

【解答】解：（1）要探究“反射角与入射角的关系”，所以需要不断改变入射角的大小，故入射角为自变量；（2）入射光线与法线之间的夹角是∠AON，所以∠AON为入射角；（3）由于反射角等于入射角，所以当入射角为45°时，反射角也为45°；（4）要记录反射角与入射角的大小，为得出普遍性的结论，要多次测量，据此设计表格，如图所示：实验次数12345……入射角反射角（5）利用这些实验器材还可以探究入射光线、反射光线以及法线是否共面。

8．图甲是小明探究光的反射规律的实验装置图。

（1）该实验中，纸板A、B的作用是显示光路（写出一条即可）。

（2）让入射光线沿FO方向射入，则发现反射光线沿OE方向射出。

（3）实验结束后，小明想继续探究平面镜成像的特点，装置如图乙，却发现点燃蜡烛A，在平面镜后移动未点燃的蜡烛B，根本无法透过平面镜看到蜡烛B．小明可用玻璃板代替平面镜，让实验顺利完成。

（4）实验结束时，小华将一枚硬币放在竖直的平面镜前，硬币的像在a处，如图丙。