中考物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)題考查內(nèi)容與解題分析

聶繼紅 季崢嶸 門藝杰

[摘 要]文章通過對教材中光學(xué)實(shí)驗(yàn)的梳理和分析，總結(jié)了中考光學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的內(nèi)容，并結(jié)合中考物理真題，分析了中考光學(xué)實(shí)驗(yàn)題的解題方法。

[關(guān)鍵詞]中考物理;光學(xué)實(shí)驗(yàn);考點(diǎn)分析;解題方法

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0040-03

近幾年來各地中考物理試題，對實(shí)驗(yàn)的考查日益重視，其中實(shí)驗(yàn)題的題量不斷增多，類型不斷增加和更新。把實(shí)驗(yàn)考查和能力考查結(jié)合在一起，已成為實(shí)驗(yàn)題命題的顯著特點(diǎn)。縱觀近年中考物理試題，基于物理教材的實(shí)驗(yàn)考查隨處可見，解答好該類實(shí)驗(yàn)題是提高中考物理成績的必由之路。

從《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的附錄中列出的物理實(shí)驗(yàn)來看[1]，在要求學(xué)生必做的20個(gè)實(shí)驗(yàn)中，光學(xué)實(shí)驗(yàn)有4個(gè)，占20%。所有的光學(xué)實(shí)驗(yàn)中在原理、儀器等方面前后都有關(guān)聯(lián)。光學(xué)實(shí)驗(yàn)對問題的分析和對結(jié)論的表達(dá)，能考查學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。

縱觀歷年中考物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)題，主要包括光的反射實(shí)驗(yàn)、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)、光的折射實(shí)驗(yàn)、凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)。常考的有：光的反射實(shí)驗(yàn)、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)、凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)均屬于?？键c(diǎn)，提高對這些實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，找出其中的規(guī)律，才能從容備考。

一、光的反射實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證光的反射定律，即共面（反射光線、入射光線與法線在一個(gè)平面內(nèi)）、分居（反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)）、等角（反射角等于入射角）和可逆（光路是可逆的）。

實(shí)驗(yàn)器材：平面鏡一塊、激光筆一支、帶刻度的折板光屏一塊、支架等。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按圖1組裝器材

（2）根據(jù)圖1甲沿折板平面用激光筆射出一束光線，觀察入射光線和反射光線，并記錄入射角和反射角，將數(shù)據(jù)填入表格。

（3）改變?nèi)肷涔饩€方向（入射角）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)并記錄在表格中。

（4）沿折板中軸（ON）將折板F向后轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察反射光線是否仍在F上。

（5）選擇一次實(shí)驗(yàn)，沿原反射光線反方向改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線，判斷光路可逆性。

（6）整理器材。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：共面、分居、等角。

2.中考考點(diǎn)

[考點(diǎn) 解答思路 三線共面 沿折板中軸折轉(zhuǎn)光屏是否還能看見反射光線 分居 觀察反射光線、入射光線是否在中軸兩側(cè) 等角 通過量角器判定 可逆 沿原反射光線路徑改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線 漫反射 能看見光線的傳播方向說明折板發(fā)生了漫反射 實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性 改變?nèi)肷浣牵ǜ淖內(nèi)肷涔饩€方向），進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 光線的理想化模型 觀察激光筆射出的光線，即可用帶箭頭的直線表示光的傳播方向和路徑 ]

3.中考真題解析

[例1]（2019·濰坊）在“探究光反射時(shí)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，將一塊平面鏡平放在水平桌面上，再把一張硬紙板豎直放在平面鏡上，用激光筆將一束光貼著紙板射到平面鏡上，用直尺和筆描出光線的傳播路徑。

（1）上述實(shí)驗(yàn)中硬紙板的作用是_______________________;

（2）為了探究完整的反射規(guī)律，還需要用到的器材是_______________。

答案：（1）顯示光的傳播路徑;（2）量角器。

解析：（1）根據(jù)題意可知，上述實(shí)驗(yàn)中硬紙板的作用是為了能夠在紙板上看到光的傳播途徑，即顯示光的傳播路徑;

（2）“探究光反射時(shí)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的目的是探究：反射光線和入射光線是否共面;反射光線與入射光線是否位于法線兩側(cè);反射角與入射角的大小關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)中采用可折轉(zhuǎn)的紙板，可以探究反射光線、入射光線是否共面，可以探究反射光線與入射光線是否位于法線兩側(cè)。要想探究反射角與入射角的大小關(guān)系，則需要使用量角器量出反射角和入射角的大小，然后進(jìn)行比較，所以還需要用到的器材是量角器。

二、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄科矫骁R成像規(guī)律，即等大（像與物大小相等）、等距（像與物到平面鏡的距離相等）、對稱（像與物關(guān)于平面鏡對稱）、反向（像與物左右位置相反）、虛像（像是虛像）。

實(shí)驗(yàn)器材：玻璃板一塊、相同的蠟燭兩支、光屏一塊、火柴一盒、刻度尺一把和支架一個(gè)等。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按圖2組裝器材。在玻璃板的一側(cè)立一支點(diǎn)燃的蠟燭，觀察另一側(cè)蠟燭的像。

（2）將光屏置于像的位置，不透過光屏觀察光屏上有無蠟燭的像。

（3）將另一支未點(diǎn)燃的蠟燭置于像的位置，比較兩支蠟燭的大小關(guān)系。

（4）移動(dòng)蠟燭的位置，觀察像的大小有無變化。

（5）用刻度尺量出兩支蠟燭到平面鏡的距離。

（6）通過平面鏡觀察像與物的左右位置關(guān)系。

（7）重復(fù)上述步驟并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于表格中。

（8）整理器材。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：等大、等距、對稱、反向、虛像。

2.中考考點(diǎn)

3.中考真題解析

[例2]（2020·天門）在“探究平面鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，提供如下器材：光具座?刻度尺?一張大白紙?記號筆?兩支相同的蠟燭?無色透明薄玻璃板?茶色透明薄玻璃板?光屏。

（1）為了獲得較好的實(shí)驗(yàn)效果，應(yīng)選擇 透明薄玻璃板;

（2）實(shí)驗(yàn)選用器材有兩種組合：一種組合除選用玻璃板?蠟燭?光屏外，還選用刻度尺和白紙，白紙既要記錄玻璃板的位置，也要記錄 ;另一種組合除選用玻璃板?蠟燭?光屏外，還選用光具座?這兩種組合中光屏的作用是 ;

（3）用光具座完成本實(shí)驗(yàn)比較方便，因?yàn)槠渖系目潭戎当阌诒容^ 關(guān)系;

（4）實(shí)驗(yàn)中，通過多次觀察點(diǎn)燃的蠟燭的像與沒點(diǎn)燃的蠟燭完全重合的現(xiàn)象，得出“平面鏡所成像的大小與物體的大小相等”的結(jié)論?這種確定像和物大小關(guān)系的研究方法是 。（填字母）

A.轉(zhuǎn)換法B.控制變量法C.等效替代法

答案：（1）茶色;（2）像和物的位置;（3）判斷像的虛實(shí);（4）像距與物距（或“像與物到玻璃板的距離”）;（5）C。

解析：（1）無色玻璃透光性太強(qiáng)，容易受到玻璃另一側(cè)物體的干擾，茶色玻璃透光性較差，成像主觀感覺比無色玻璃好得多。

（2）探究平面鏡成像的規(guī)律，要探究成像的大小、物和像的位置關(guān)系，故白紙既要記錄玻璃板的位置，也要記錄像和物的位置。

實(shí)像能用光屏承接，虛像不能用光屏承接。做平面鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，把光屏放在像的位置，觀察光屏上有沒有像，來判斷像的虛實(shí)。

（3）光具座上自帶刻度，用光具座完成本實(shí)驗(yàn)比較方便，便于比較像距與物距的大小。

（4）通過多次觀察點(diǎn)燃的蠟燭的像與沒點(diǎn)燃的蠟燭完全重合，從而用沒點(diǎn)燃的蠟燭替代點(diǎn)燃的蠟燭的像，這種確定像與物大小關(guān)系的方法是等效替代法，故選C。

三、凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客雇哥R成像規(guī)律，包括像與物的大小關(guān)系、物距變化成像變化、像的虛實(shí)情況。

實(shí)驗(yàn)器材：凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按圖3組裝器材。調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。

（2）將蠟燭放在遠(yuǎn)處（此時(shí)[u>2 f]），移動(dòng)光屏直至在光屏上成清晰的像;觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距;記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于表格中。

（3）將蠟燭往凸透鏡方向移動(dòng)，使[2 f>u>f]，移動(dòng)光屏直至在光屏上成清晰的像;觀察像的大小、像是正立還是倒立，并測量物距和像距;記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于表格中。

（4）將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動(dòng)，使[u=f]，移動(dòng)光屏，看能否成像。

（5）將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動(dòng)，使[u

（6）實(shí)驗(yàn)表格

（7）整理器材。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：等大、等距、對稱、反向、虛像。

2.中考考點(diǎn)

3.中考真題解析

[例3]（2020·恩施）某實(shí)驗(yàn)小組做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。

（1）為使凸透鏡所成的像便于觀察，該實(shí)驗(yàn)的環(huán)境光線應(yīng)該較 （選填“暗”“亮”）為好;

（2）調(diào)節(jié)好蠟燭、凸透鏡、光屏位置，如圖4所示，在光屏上看到燭焰清晰的像，? ? ? ? ? （選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）與此時(shí)成像原理相同;

（3）把蠟燭稍稍豎直上移，光屏上燭焰的像會(huì)豎直 （選填“上”“下”）移。

答案：（1）暗;（2）照相機(jī);（3）下。

解析：（1）凸透鏡成像時(shí)，燭焰比較亮，實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)該比較暗，這樣對比度比較大，蠟燭的像會(huì)更加清晰。

（2）由圖4可知，物距大于像距，且光屏上能成實(shí)像，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的。

（3）凸透鏡成倒立的實(shí)像，像和物體的移動(dòng)方向恰好相反，把蠟燭稍稍豎直上移，光屏上燭焰的像會(huì)豎直下移。

中考對光學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查與教材密切相關(guān)。在復(fù)習(xí)階段，教師要充分利用物理教材，全面梳理教材各個(gè)板塊的實(shí)驗(yàn)素材，本著動(dòng)手實(shí)踐和理論分析相結(jié)合、原始實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的原則，引導(dǎo)學(xué)生將教材涉及的各種實(shí)驗(yàn)原型問題逐一弄清、弄懂、弄透，并舉一反三，切實(shí)發(fā)揮物理教材的作用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和分析應(yīng)用能力，幫助學(xué)生厘清實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，提高學(xué)生解答相關(guān)中考物理試題的能力[3]。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]? 劉建軍.怎樣搞好中考物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2012（2）：9-10.

[3]? 張前軍.創(chuàng)設(shè)情境命制中考物理實(shí)驗(yàn)試題的實(shí)踐與評析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（21）：57-59.

（責(zé)任編輯 易志毅）