中考物理光學實驗題考查內容與解題分析

聶繼紅 季崢嶸 門藝杰

[摘 要]文章通過對教材中光學實驗的梳理和分析，總結了中考光學實驗考查的內容，并結合中考物理真題，分析了中考光學實驗題的解題方法。

[關鍵詞]中考物理;光學實驗;考點分析;解題方法

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0040-03

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

從《義務教育物理課程標準（2011年版）》的附錄中列出的物理實驗來看[1]，在要求學生必做的20個實驗中，光學實驗有4個，占20%。所有的光學實驗中在原理、儀器等方面前后都有關聯。光學實驗對問題的分析和對結論的表達，能考查學生的科學素養和綜合能力。

縱觀歷年中考物理光學實驗題，主要包括光的反射實驗、平面鏡成像實驗、光的折射實驗、凸透鏡成像規律實驗。常考的有：光的反射實驗、平面鏡成像實驗、凸透鏡成像實驗。相關知識點均屬于常考點，提高對這些實驗的認識，找出其中的規律，才能從容備考。

一、光的反射實驗

1.實驗內容

實驗目的：驗證光的反射定律，即共面（反射光線、入射光線與法線在一個平面內）、分居（反射光線與入射光線分居法線兩側）、等角（反射角等于入射角）和可逆（光路是可逆的）。

實驗器材：平面鏡一塊、激光筆一支、帶刻度的折板光屏一塊、支架等。

實驗步驟：（1）按圖1組裝器材

（2）根據圖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，將數據填入表格。

（3）改變入射光線方向（入射角）重復上述實驗并記錄在表格中。

（4）沿折板中軸（ON）將折板F向后轉動，觀察反射光線是否仍在F上。

（5）選擇一次實驗，沿原反射光線反方向改變入射光線，觀察反射光線，判斷光路可逆性。

（6）整理器材。

實驗結論：共面、分居、等角。

2.中考考點

[考點 解答思路 三線共面 沿折板中軸折轉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 等角 通過量角器判定 可逆 沿原反射光線路徑改變入射光線，觀察反射光線 漫反射 能看見光線的傳播方向說明折板發生了漫反射 實驗結論的普遍性 改變入射角（改變入射光線方向），進行多次實驗 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“探究光反射時的規律”實驗中，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）上述實驗中硬紙板的作用是_______________________;

（2）為了探究完整的反射規律，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）根據題意可知，上述實驗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）“探究光反射時的規律”實驗的目的是探究：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;反射角與入射角的大小關系。

實驗中采用可折轉的紙板，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。要想探究反射角與入射角的大小關系，則需要使用量角器量出反射角和入射角的大小，然后進行比較，所以還需要用到的器材是量角器。

二、平面鏡成像實驗

1.實驗內容

實驗目的：探究平面鏡成像規律，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（像與物關于平面鏡對稱）、反向（像與物左右位置相反）、虛像（像是虛像）。

實驗器材：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等。

實驗步驟：（1）按圖2組裝器材。在玻璃板的一側立一支點燃的蠟燭，觀察另一側蠟燭的像。

（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）將另一支未點燃的蠟燭置于像的位置，比較兩支蠟燭的大小關系。

（4）移動蠟燭的位置，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系。

（7）重復上述步驟并記錄實驗數據于表格中。

（8）整理器材。

實驗結論：等大、等距、對稱、反向、虛像。

2.中考考點

3.中考真題解析

[例2]（2020·天門）在“探究平面鏡成像的規律”的實驗中，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）為了獲得較好的實驗效果，應選擇 透明薄玻璃板;

（2）實驗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）用光具座完成本實驗比較方便，因為其上的刻度值便于比較 關系;

（4）實驗中，通過多次觀察點燃的蠟燭的像與沒點燃的蠟燭完全重合的現象，得出“平面鏡所成像的大小與物體的大小相等”的結論?這種確定像和物大小關系的研究方法是 。（填字母）

A.轉換法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;（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，容易受到玻璃另一側物體的干擾，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律，要探究成像的大小、物和像的位置關系，故白紙既要記錄玻璃板的位置，也要記錄像和物的位置。

實像能用光屏承接，虛像不能用光屏承接。做平面鏡成像實驗時，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。

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

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

三、凸透鏡成像實驗

1.實驗內容

實驗目的：探究凸透鏡成像規律，包括像與物的大小關系、物距變化成像變化、像的虛實情況。

實驗器材：凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。

實驗步驟：（1）按圖3組裝器材。調整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。

（2）將蠟燭放在遠處（此時[u>2 f]），移動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;記錄實驗數據于表格中。

（3）將蠟燭往凸透鏡方向移動，使[2 f>u>f]，移動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;記錄實驗數據于表格中。

（4）將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使[u=f]，移動光屏，看能否成像。

（5）將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使[u

（6）實驗表格

（7）整理器材。

實驗結論：等大、等距、對稱、反向、虛像。

2.中考考點

3.中考真題解析

[例3]（2020·恩施）某實驗小組做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。

（1）為使凸透鏡所成的像便于觀察，該實驗的環境光線應該較 （選填“暗”“亮”）為好;

（2）調節好蠟燭、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”“投影儀”或“放大鏡”）與此時成像原理相同;

（3）把蠟燭稍稍豎直上移，光屏上燭焰的像會豎直 （選填“上”“下”）移。

答案：（1）暗;（2）照相機;（3）下。

解析：（1）凸透鏡成像時，燭焰比較亮，實驗環境應該比較暗，這樣對比度比較大，蠟燭的像會更加清晰。

（2）由圖4可知，物距大于像距，且光屏上能成實像，由凸透鏡成像規律可知，此時成倒立、縮小的實像，照相機是根據這個原理制成的。

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

中考對光學實驗的考查與教材密切相關。在復習階段，教師要充分利用物理教材，全面梳理教材各個板塊的實驗素材，本著動手實踐和理論分析相結合、原始實驗和拓展實驗相結合的原則，引導學生將教材涉及的各種實驗原型問題逐一弄清、弄懂、弄透，并舉一反三，切實發揮物理教材的作用，培養學生的實驗操作能力和分析應用能力，幫助學生厘清實驗的基本原理和方法，幫助學生建立完整的知識體系，提高學生解答相關中考物理試題的能力[3]。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

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

[2]? 劉建軍.怎樣搞好中考物理實驗復習[J].實驗教學與儀器，2012（2）：9-10.

[3]? 張前軍.創設情境命制中考物理實驗試題的實踐與評析[J].中學物理教學參考，2018（21）：57-59.

（責任編輯 易志毅）