专题03 光学实验【考点分析】章节考点考试题型难易度光现象平面镜成像实验探究实验题★★光沿直线传播、光的反射、光的折射的规律探究实验题★★凸透镜凸透镜成像实验探究实验题★★【知识点总结+例题讲解】一、平面镜成像实验：1.实验器材：平板玻璃（透明）、两支相同的蜡烛、白纸、刻度尺、笔；2.实验环境：光线暗一点；3.注意事项：玻璃板垂直桌面、玻璃板薄一点；4.平面镜成像的原理：光的反射；5.平面镜成像特点：等大、等距、垂直、虚像；（1）正立的、等大的、虚像；（2）像、物分居平面镜两侧；（3）像、物到镜面的距离相等：u=v；（4）像、物的连线与镜面垂直；（像与物关于平面镜对称）（5）物体靠近平面镜，像也靠近平面镜，靠近的速度大小相等；（6）注意：像的大小与平面镜的大小、位置、形状，以及物体到平面镜的距离等无关6.平面镜成像实验考点总结：（1）选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 便于准确确定像的位置 ；（2）在探究活动中对玻璃板放置的要求是 竖直放置 ；若玻璃板没有竖直放置： 玻璃板后面的蜡烛与前面蜡烛的像不能重合 ； （3）选取两段完全相同的蜡烛的目的是为了 比较像与物的大小 关系； （4）实验中使用刻度尺，是为了 测量像与物到玻璃板的距离 ； （5）移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上 不能 接收到蜡烛烛焰的像；（6）小明将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像 大小不变 ；（7）为便于观察，该实验最好在 较黑暗 环境中进行；（8）采用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛， 巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题 ； （9）点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，这时发现像与物的 大小相等 ；若直接将蜡烛放在直尺上进行实验，进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现： 像和物的连线与玻璃板垂直 ； 像和物到玻璃板的距离相等 ；（10）观察A蜡烛的像时，会发现两个几乎重叠的像，这是由于玻璃板的两个面反射各成一个像；这两个像的间距为两倍玻璃板的距离；实验应该选用 较薄的 玻璃板，这是为了 使玻璃板两个面反射成的像尽量重叠 ，便于准确确定像的位置； （11）多次进行实验的目的： 寻找普遍规律 。
例题1】用如图所示装置探究平面镜成像的特点把一张大纸铺在桌面上，纸上竖立一块玻璃板，沿着玻璃板在纸上画一条直线OO1，代表平面镜的位置1）把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面的适当位置，再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛，竖立着在玻璃板的后面移动，当移动到某位置时，发现该蜡烛与点燃蜡烛的像完全重合此说明平面镜成的像 选填序号）A.是虚像B.大小与物体的大小相等C.和物体到平面镜的距离相等，和物体连线与镜面垂直（2）移动点燃的蜡烛分别到A、B、C点，重复（1）中的操作，记录与点燃蜡烛的像重合的A1、B1、C1点，用直线将A、B、C和A1、B1、C1分别连接成三角形，将纸沿OO1对折，发现两个三角形几乎重合此说明平面镜成的像 选填序号）A.是虚像B.大小与物体的大小相等C.和物体到平面镜的距离相等，和物体连线与镜面垂直（3）有同学在实验过程中，观察到点燃蜡烛的像好像总是“悬浮”在纸面上方造成该现象的原因可能是 选填序号）A.玻璃板太厚B.玻璃板未垂直桌面，且偏离点燃蜡烛一侧C.玻璃板未垂直桌面，且偏向点燃蜡烛一侧【答案】（1）B；（2）C；（3）C解析】解：（1）未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合，可知蜡烛和它成的像大小相等，故选：B；（2）移动点燃的蜡烛分别到A、B、C点，重复（1）中的操作，记录与点燃蜡烛的像重合的A1、B1、C1点，用直线将A、B、C和A1、B1、C1分别连接成三角形，将纸沿OO1对折，发现两个三角形几乎重合，即两个三角形关于OO1成轴对称，则对应点（物和像）连线与镜面垂直且到镜面距离相等，故选：C；（3）前面点燃蜡烛的像总是“悬浮”在纸面上方，如图所示，造成该现象的原因是玻璃板未竖直放置且偏向点燃的蜡烛方向，故选：C。
故答案为：（1）B；（2）C；（3）C变式2】利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”1）在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，把点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，拿 （选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，直到看上去蜡烛B跟 完全重合2）为了探究平面镜成像的虚实，将一张白卡片竖直放在蜡烛B所在的位置，应在玻璃板 （选填“前”或“后”）面观察白卡片上是否有A的像3）图乙是小明某次测量蜡烛A到平面镜的距离为 cm；将蜡烛靠近玻璃板一些，像的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）4）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A的像大致位置在图中的 （选填①或②）处答案】（1）未点燃；蜡烛A的像；（2）后；（3）3.75；不变； （4）②解析】解：（1）如果点燃玻璃板后方的蜡烛B，平面镜则因为光太亮而几乎无法分清镜中的烛焰是像的烛焰还是对面B的烛焰，难以确定像的位置，从而对实验造成影响，所以实验过程中蜡烛B不需要点燃，拿未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，直到看上去蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合；（2）实像可以在光屏上承接到，而虚像则不能，把光屏放在玻璃板后，在玻璃板后面观察白卡片上是否有A的像；（3）由图乙知：刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm＝1mm，即此刻度尺的分度值为1mm，估读为3.75cm；平面镜成像所成的像与物的大小相同，将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板，它的像将不变；（4）如下图，作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点，可知在实验中如果把平板玻璃向左倾斜（如图丙），观察到蜡烛的像的大致位置在图中的②处；故答案为：（1）未点燃；蜡烛A的像；（2）后；（3）3.75；不变； （4）②。
二、凸透镜成像：1.实验器材：光具座、凸透镜、蜡烛、光屏；2.实验原理：光的折射；（1）实验注意：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度；目的：使烛焰的像成在光屏中央；（2）若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内；②烛焰在焦点上； ③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置；3.实验结论：（凸透镜成像规律）F分虚实，2f大小，实倒虚正，具体见下表：物距倒正大小虚实像距应用u>2f倒立缩小实像f2f投影仪U=f不成像获得平行光uu放大镜结论:①当物距大于一倍焦距时，成 实 像，当物距小于1倍焦距时，成 虚 像；②当物距大于2倍焦距时，成 缩小 像，当物距小于2倍焦距时，成 放大 像；③无论成什么像，当物体靠近焦点时，所成的像变 大 ，且像距变 大 ；④所有的虚像都是 正立的 ；所有的实像都是 倒立的 ；⑤成放大的像： v﹥u ；成缩小的像： v﹤u 。
例题2】小红同学在探究凸透镜成像规律的实验中：（1）如图在光具座上依次摆放蜡烛、凸透镜、光屏，并调整它们的高度，使 的中心、透镜中心和光屏中心大致在同一高度2）上图所示情景时光屏上恰好有清晰的像，此时的像距是 cm，这个时候所成的像与实际生活中 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的成像原理相同；如果此时将蜡烛和光屏位置对调，光屏上 （选填“能”或“不能”）出现清晰的像3）实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像不在成在光屏中央，为了使烛焰的像能成在光屏中央，可以进行的操作是 答案】（1）烛焰；（2）25.0；照相机；能；（3）将凸透镜向下移动解析】解：（1）在实验前，应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，其目的是为了使像能成在光屏的中央；（2）光屏上恰好有清晰的像，此时的像距是75.0cm﹣50.0cm＝25.0cm；此时的物距大于像距，成倒立、缩小的实像，其应用是照相机；此时将蜡烛和光屏位置对调，根据光路可逆可知，光屏上能出现清晰的像；（3）随着蜡烛燃烧而变短，根据过光心不改变方向，像会向上移动，像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，可以将凸透镜向下移动。
故答案为：（1）烛焰；（2）25.0；照相机；能；（3）将凸透镜向下移动变式2】某同学用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等实验器材，探究“凸透镜成像的规律”1）为了测量凸透镜的焦距，让一束平行于主光轴的光射向凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离，如图甲所示凸透镜焦距为 cm2）将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，蜡烛放置在光具座40cm刻度线处，点燃蜡烛，左右移动光屏，出现图乙所示现象（成像清晰）为使像呈现在光屏中央，应将光屏向 调节3）保持凸透镜位置不变，调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一高度将蜡烛移至34cm刻度线处，移动光屏，直到光屏上再次出现清晰的像，该像是倒立、 的实像保持凸透镜位置不变，将蜡烛继续向左移动10.0cm，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 移动一段距离答案】（1）8.0；（2）上；（3）等大；左解析】解：（1）一束平行于主光轴的光射向凸透镜，移动光屏，直到光屏的光斑变得最小、最亮；最后测量这个光斑到凸透镜的距离就是焦距因此凸透镜的焦距：f＝8.0cm﹣0cm＝8.0cm；（2）烛焰在光屏上的像偏高，因为凸透镜成倒立的实像，为使像能成在光屏的中央，可以向上移动烛焰或向下移动凸透镜，或向上移动光屏；（3）将蜡烛移至34cm刻度线处，物距u＝50.0cm﹣34.0cm＝16.0cm，满足u＝2f条件，成倒立、等大的实像；保持凸透镜位置不变，将蜡烛继续向左移动10.0cm，物距变大，此时像距变小，像变小，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向左移动，靠近凸透镜。
故答案为：（1）8.0；（2）上；（3）等大；左例题3】在“探究凸透镜成像规律”的实验中：（1）如图1是小明确定凸透镜焦距时所做的实验，两束平行于主光轴的光线，过凸透镜都照射到A点，由此可以测得该凸透镜的焦距为 cm2）请在图2中画出蜡烛AB发出的两条光线通过透镜后的光线，此时蜡烛AB通过凸透镜成的像是 （选填“放大”或“缩小”） （选填“正立”或“倒立”）的这个像用光屏 （填“能”或“不能”）接收到3）当实验装置如图3所示摆放时，在光屏上得到了烛焰清晰的像，此时的像是 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“虚像”或“实像”）4）在图3所示实验中，保持透镜位置不变，将蜡烛移至35cm刻度处，为了在光屏上再次成清晰的像，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜答案】（1。