初二物理競賽專項(xiàng)第4講光的直線傳播和光的反射

初二物理比賽專項(xiàng)第4講光的直線流傳和光的反射初二物理比賽專項(xiàng)第4講光的直線流傳和光的反射初二物理比賽專項(xiàng)第4講光的直線流傳和光的反射初二物理比賽專項(xiàng)第4講光的直線流傳和光的反射【賽點(diǎn)圖解】【技法透析】1、影①日蝕、月蝕的形成因?yàn)楣庠谕N均勻介質(zhì)中沿直線流傳，就會(huì)在阻礙物的后方留下一個(gè)光不可以到達(dá)的地域，這個(gè)地域和阻礙物的輪廓近似，這就是物體的影、形成影子是形成日蝕、月蝕前提、如圖2-1是月球〔或地球〕的影，當(dāng)?shù)孛嫔系娜饲『迷谠虑虻谋居皟?nèi)時(shí)，太陽光就完整不可以進(jìn)入人的眼睛，就看到日全食；當(dāng)?shù)孛嫔系娜饲⌒液迷虑虻陌胗皟?nèi)時(shí)，只有部分太陽發(fā)出的光輝進(jìn)入人的眼睛，就只好看到部分太陽，這就是日偏食；假設(shè)地面上的人恰幸好月球的偽本影內(nèi)時(shí)，只有外圓環(huán)太陽發(fā)出的光輝進(jìn)入人的眼睛，就只好看到外圓環(huán)太陽，太陽中間部分看不到，這就是日環(huán)食、在夜晚假設(shè)月球所有進(jìn)入地球的本影內(nèi)，就不會(huì)有光照耀到月球上，也就不會(huì)有經(jīng)月球反射的光進(jìn)入人眼，即看不到月球，這就是月全食；假設(shè)只有部分月球進(jìn)入地球的本影內(nèi)，太陽光照耀到?jīng)]進(jìn)入地球影子內(nèi)的那部分月球上時(shí)，這部分月球反射的光進(jìn)入人眼，人看獲取月球的這一部分，進(jìn)入地球影子內(nèi)的那部分就看不到，這就是月偏食；因?yàn)樵虑蚪?jīng)過處地球的本影比月球大，故不會(huì)發(fā)生月環(huán)食、②影的運(yùn)動(dòng)假如物體是運(yùn)動(dòng)的，那么物體的影也是運(yùn)動(dòng)的，如何找尋物體影或一部分物體的影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？第一畫出光路一成影圖，而后利用幾何知識求出影子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，最后將整個(gè)物體的影子看作是部分物體〔如人頭〕的運(yùn)動(dòng)距離，就找到了部分物體的影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、③影長和范圍2、小孔成像物體經(jīng)過小孔所成的像是一個(gè)倒立的實(shí)像、像的形狀僅與物體相似，與孔的形狀沒關(guān)，可以用光路圖來研究小孔成像，如圖、由左圖可以看出，當(dāng)光屏放在A、B兩處時(shí)，都能接收到像，因此小孔所成的像個(gè)數(shù)不獨(dú)一、光屏和小孔的地址不變，物體由C地址移到D地址，光屏上的像變小；物體和小孔的地址不變，光屏由A地址移到B地址時(shí)，光屏上的像變大，因此像的大小由物體到小孔的距離即物距和光屏到小孔的距離即像距共同決定、像的亮度由成像的光的多少?zèng)Q定，成像光多，像就亮，否那么就暗，而像的亮度隨物體的亮度和像的大小而變，同一物體成的像越大，成像的光越分別，因此像也越暗、3、平面鏡成像的應(yīng)用平面鏡成的虛像是反射光輝反向延長線的交點(diǎn)，要看到物體的像或畫出經(jīng)過某必定點(diǎn)的光輝，

因此反射光輝會(huì)經(jīng)過入射點(diǎn)和像點(diǎn)，那么這條反射光輝還會(huì)經(jīng)過人眼或定點(diǎn)，

假如人也就是說會(huì)經(jīng)過兩個(gè)點(diǎn)、利用反射光輝經(jīng)過像點(diǎn)、定點(diǎn)或人眼這兩個(gè)點(diǎn)，可以在不知道入射光的狀況下確立反射光的方向和入射點(diǎn)的地址，如圖、這個(gè)光路有好多的應(yīng)用，如照出人的渾身像需要的鏡子的最小高度和寬度；在墻上什么地址反彈時(shí)才會(huì)讓小球經(jīng)過空中某一點(diǎn)；打臺球時(shí)母球在球臺邊沿哪里反彈，才能擊中球臺中間的彩球；光源被阻礙物擋住，那么光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后能照亮多大的地域；人眼地址確立后把鏡子的哪個(gè)地域擋住，就不可以看到點(diǎn)光源經(jīng)平面鏡成的像等等、4、像光的每個(gè)流傳規(guī)律都能成像，小孔成像是光的直線流傳形成的；平面鏡、水面、球面鏡成像是光的反射形成的；看到水中的物體的像和透鏡成像是光的折射形成的，這些成像的規(guī)律都可以用光路圖來研究它，平面鏡成像以點(diǎn)光源為代表，畫出反射光輝反向延長線，其交點(diǎn)就是像；球面鏡用三條特別光輝〔即經(jīng)過法線也許說過球面球心的光輝沿原路返回，經(jīng)過主光軸的光輝反射后經(jīng)過焦點(diǎn)，經(jīng)過焦點(diǎn)的光輝反射后平行于主光軸射出〕來作圖；透鏡成像也可用三條特別光輝作圖、實(shí)像是實(shí)質(zhì)光輝匯聚而成，既可以用光屏接收也可以在光輝經(jīng)過的地方用眼睛看；虛像是反向延長線的交點(diǎn)，不可以用光屏接收，只好在光輝經(jīng)過的地方用眼睛看，成實(shí)像時(shí)假設(shè)光屏不在像的地址上，而在像地址的前或后，那么光屏接收的像是模糊的，不清楚；假設(shè)成像的光多那么像的亮度大，成像光少，那么像較暗、像的模糊與否，亮度狀況是兩個(gè)看法，不能混淆、【名題精講】賽點(diǎn)1影的運(yùn)動(dòng)例1路燈高度為6.8米，人的高度為1.7米，當(dāng)人行走時(shí)，頭頂?shù)挠白釉诘孛嫔弦?m/s的速度勻速挪動(dòng)，那么()A、人不行能勻速行走；B、人以0.75m／s的速度勻速行走；C、人以4m／s的速度勻速行走；D、人以0.25m／s的速度勻速行走、【貼題技巧】如圖，O為路燈，BD表示人，當(dāng)人在A點(diǎn)時(shí)，人頭的影也在A點(diǎn)，當(dāng)人運(yùn)動(dòng)到B地址時(shí)，人頭的影運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，因此在此過程中，人運(yùn)動(dòng)的距離為AB，頭頂?shù)挠斑\(yùn)動(dòng)的距離為AC、【規(guī)范解答】B【小題大做】求“影長的增添速度和人頭的影的挪動(dòng)速度”這種問題時(shí)，為認(rèn)識題的簡單往往設(shè)定人從路燈正下方開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間t后，畫出人的成影光路圖，而后利用幾何知識求出影長隨人速度的函數(shù)關(guān)系或頭頂影的挪動(dòng)距離和人速度的函數(shù)關(guān)系、這樣題中求出的人運(yùn)動(dòng)的距離

l＝3

v影t，依據(jù)這個(gè)函數(shù)關(guān)系可以知道：在燈高

H和人身長相同時(shí)，人運(yùn)動(dòng)4的距離與人頭影運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間成正比，將

t除等式左側(cè)獲取的物理量就是人運(yùn)動(dòng)速度，即

l

v入＝

3

v影，人的速度僅與影的速度成正比，影做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么人也做勻速直t

4線運(yùn)動(dòng)，反之仍舊，用相同的思路和方法也可以求出影的增添規(guī)律或增添速度、綜上所述：在路燈下，人假設(shè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么人頭的影也做勻速直線運(yùn)動(dòng)，人影的長度會(huì)均勻增添，與人運(yùn)動(dòng)的速度成正比、【同類拓展】當(dāng)你背著路燈勻速行走時(shí)，定量解析你的身影長度的變化規(guī)律？賽點(diǎn)2光的直線流傳的應(yīng)用例2夜晚，人們仰望天空，有時(shí)能看到閃耀的人造地球衛(wèi)星、地球赤道處有一觀察者，在日落4小時(shí)后看到一顆人造地球衛(wèi)星從赤道正上方高空中經(jīng)過，設(shè)地球半徑為R，那么這顆人造地球衛(wèi)星距赤道地面的高度最少為多少？()A、0.5RB、RC、2RD、4R【貼題技巧】如圖，假設(shè)正圓形為地球的赤道，箭頭表示太陽光，人最后看到太陽時(shí)人位于光輝和赤道圓的切點(diǎn)，即恰幸好A點(diǎn)，日落后4小時(shí)即地球轉(zhuǎn)過60°，人站的A點(diǎn)轉(zhuǎn)到B點(diǎn)、一定有太陽光照亮衛(wèi)星并經(jīng)它反射的光進(jìn)入人眼，人材能看到衛(wèi)星，因這人看到一顆人造地球衛(wèi)星從赤道正上方高空中經(jīng)過，說明衛(wèi)星不但在赤道上空并且在太陽光輝上，即在圖中光輝AD和OD的交點(diǎn)處的D點(diǎn)〔求的是距離地面的最小高度，因此光輝AD和赤道圓相切〕、在△OAD中，∠DAO＝90°，∠DOA＝60°，∠ODA＝30°，因此OD＝2OA＝2R，即DB＝OD-OB＝2R-R＝R、【規(guī)范解答】B【小題大做】看到一個(gè)物體一定有從物體來的光進(jìn)入人眼，因這人看到斜陽說明太陽光中與地面相切的那條光輝恰好進(jìn)入人眼，即圖中的A點(diǎn)處，假設(shè)人的地址向左偏離A一點(diǎn)，就沒有太陽光進(jìn)人眼，此時(shí)相對于人來說太陽已經(jīng)落山了、看到自己不發(fā)光的物體，一定有光照到物體且物體的反射光進(jìn)入人眼，因這人看到空中的衛(wèi)星，應(yīng)該有太陽光照到衛(wèi)星上、【同類拓展】早在公元前305年，有名天文家埃拉托色尼就已經(jīng)丈量出了地球的周長，與現(xiàn)代科學(xué)公認(rèn)的地球周長的真實(shí)值相差不到0.1%、他在研究中發(fā)現(xiàn)，每年夏至這天，塞恩城〔今埃及阿斯旺〕中午的太陽光正好直射到城內(nèi)一口深井的底部，而遠(yuǎn)在S千米之外的亞歷山大城，夏至這天中午的太陽光卻會(huì)使物體在地面上留下一條影子，豎直方向之間的夾角為θ°，由此得出地球的周長為()

他測得太陽光方向與A、S千米B、360SC、S千米D、180S360180賽點(diǎn)3反射光的轉(zhuǎn)動(dòng)和光速的丈量例3為了連續(xù)改變反射光的方向，并多次重復(fù)這個(gè)過程，方法之一是旋轉(zhuǎn)由好多反射鏡面構(gòu)成的多面體棱鏡〔簡稱鏡鼓〕，以以下圖、當(dāng)激光束以固定方向入射到鏡鼓的一個(gè)反射面上時(shí)，因?yàn)榉瓷溏R繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，反射光即可在屏幕上掃出一條水平線、挨次每塊反射鏡都將輪流掃描一次、假如要求掃描的范圍θ＝45°且每秒鐘掃描48次，那么鏡鼓的反射鏡面數(shù)量是個(gè)_______，是_______轉(zhuǎn)／min、【貼題技巧】掃描的范圍θ＝45°，那么鏡子轉(zhuǎn)過的角度為45°／2＝22.5°，即每個(gè)小鏡子在鏡鼓上所占的圓心角為22.5°，那么反射鏡面數(shù)量n＝360°/22.5°＝16、每秒鐘掃描48次，鏡鼓上共有16面鏡子，那么每秒鐘鏡鼓需轉(zhuǎn)3周，那么鏡鼓旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速v＝＝180r3r1min60min、【規(guī)范解答】16，180【小題大做】鏡面不動(dòng)，入射光旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，因?yàn)榉ň€不動(dòng)，因此反射光也轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)θ角；假設(shè)入射光不動(dòng)，鏡面旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，因?yàn)榉ň€也旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，因此反射光轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為2θ、【同類拓展】用旋轉(zhuǎn)八面鏡法可以丈量光速，實(shí)驗(yàn)裝置如圖，S為發(fā)光點(diǎn)，T為望遠(yuǎn)鏡，平面鏡O與凹透鏡B構(gòu)成了反射系統(tǒng)、八面鏡M距反射系統(tǒng)的距離AB為L〔L可長達(dá)幾十千米〕，且遠(yuǎn)大于OB以及S和T到八面鏡的距離，調(diào)整八面鏡的地址直到經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡就能看到發(fā)光點(diǎn)S，而后使八面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并緩慢增大其轉(zhuǎn)速〔1s內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)〕，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到n0時(shí)，恰能在望遠(yuǎn)鏡中再一次看到發(fā)光點(diǎn)S，由此獲取光速c的表達(dá)式是()A.c=4Ln0B.c=8Ln0C.c=16Ln0D.c=32Ln0賽點(diǎn)4光在訂交的平面鏡中的反射和成像個(gè)數(shù)例４如圖甲所示，兩平面鏡夾角為60°，OS為角均分線，某人站在p點(diǎn)，那么平面鏡M內(nèi)這人所成的像的個(gè)數(shù)是()A.2個(gè)B、3個(gè)C、5個(gè)D、6個(gè)【貼題技巧】人反射的光一部分直接射到M上，我們稱之為A光束，另一部分直接射到N上，我們稱之為B光束、直接射到M上的A光束，經(jīng)過M第一次反射形成像S1，這些反射光射到N上，在N上經(jīng)過第二次反射形成像S2，經(jīng)過N第二次反射的反射光再射到M上，經(jīng)過第三次反射形成像S3，這樣類推，每次反射成一個(gè)像，那么究竟能進(jìn)行多少次反射，能成幾個(gè)像呢？如圖乙，只要Sn還在下一個(gè)反射鏡子的正面，就能連續(xù)成像，但假設(shè)Sn到了下一個(gè)反射鏡子的反面、即像Sn和O的連線與下一個(gè)反射鏡子的夾角大于180°，那么反射和成像就停止了、直接射到M上的B光束的成像狀況與A光束的成像原理和成像個(gè)數(shù)的判斷方法完整相同、A光束的成像：SO與M夾角30°，成第1個(gè)像；S1O與N夾角90°，成第2個(gè)像；S2O與M夾角150°，成第3個(gè)像；S3O與N夾角210°，夾角大于180°，不行像，共成3個(gè)像、B光束的成像：SO與N夾角30°，成第1個(gè)像；S1'O與M夾角90°，成第2個(gè)像；S2'O與N夾角150°，成第3個(gè)像；S3'O與M夾角210°，夾角大于180°，不行像，共成3個(gè)像、從圖上可以看出，S3和S3'重合，因此一共成5個(gè)像、【規(guī)范解答】C【小題大做】如圖丙，依據(jù)上邊的解析方法，θ＋a<180°；B光束的成像個(gè)n2滿足的關(guān)系是〔

A光束的成像個(gè)數(shù)n1滿足的關(guān)系是〔n1-1〕n2-1〕θ＋β<180°，假設(shè)180°能被θ整除，那么n1和n2中有一個(gè)像重合，總成像數(shù)為n1＋n2-1；假設(shè)180°不可以被θ整除，總成像數(shù)為n1＋n2、【同類拓展】以以下圖，圓滑桌面上放有兩個(gè)圓滑固定擋板OM、ON，夾角為60°、角均分線上有兩個(gè)相同的彈性小球P和Q，某同學(xué)給小球P一個(gè)速度，經(jīng)過擋板的一次或多次反彈后恰能擊中小球Q，假如不同意小球P直接擊中Q，小球的大小不計(jì)，也不考慮P球擊中O點(diǎn)時(shí)的狀況，該同學(xué)要想實(shí)現(xiàn)上述想法，可選擇的小球P運(yùn)動(dòng)的路線有()A、2條、B、4條、C、6條、D、8條、賽點(diǎn)5光在訂交的平面鏡中沿原路返回例5如圖，兩個(gè)很大的平面鏡，其夾角為a＝5°，當(dāng)一束光以與A鏡成β＝30°的方向向B鏡入射時(shí)，那么光束會(huì)在兩鏡間共經(jīng)過_______次反射、【貼題技巧】只有光在某次反射時(shí)入射角等于0°，光才能在兩訂交的平面鏡中沿原路反射回來，當(dāng)一束光入射到B鏡時(shí)，第一次反射的入射角為55°，在A鏡上第二次反射的入射角為50°，再在B鏡上第三次反射的入射角為45°，下一次反射的入射角比前一次的入射角減小5°、因此向角內(nèi)流傳時(shí)入射角分別為55°，50°，45°，40°，35°，30°，25°，20°，15°，10°，5°，0°，而后再沿原路返回，入射角分別為5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°，40°，45°，50°，55°，共23次反射、【規(guī)范解答】23【小題大做】做這種題時(shí)的常有方法是：第一，找到入射角變化的規(guī)律；而后直接用數(shù)數(shù)的方法找到反射的次數(shù)就行了、光每經(jīng)過一次反射后，下一次入射角就減小一個(gè)大小等于兩鏡夾角的角度a，因此反射次數(shù)由a、β的值決定，自然也有可能入射角永久不等于0°，那么光在這樣的兩塊訂交鏡間就不可以沿原路反射回來、【同類拓展】以以下圖，平面鏡OM與ON夾角為θ，一條平行于平面鏡ON的光輝經(jīng)過兩個(gè)平面鏡的多次反射后，可以沿著本來的光路返回、那么兩平面鏡之間的夾角不行能是()A、20°B、15°C、10°D、5°賽點(diǎn)6平面鏡的觀察范圍例6如圖甲中c是一口水池，地面ab、cd與水面處在同一水平面上、aa'是高為10米的電線桿，ab＝4米，bc＝2米，cd＝2米，立在d點(diǎn)的觀察者哈腰觀察電線桿在水中的像，觀察者的兩眼距地面高為1.5米，那么他能看到電線桿在水中所成像的長度為()甲乙A、4.5米B、6米C、3米D、1.5米【貼題技巧】如圖乙看到的范圍由水面最邊沿的b、c反射的進(jìn)入人眼的光決定的，這兩條反射光bd'和cd'對應(yīng)的入射光分別來自于電線桿上的Q、P兩點(diǎn)〔它們對應(yīng)的像點(diǎn)為Q'，P'〕、由成像原理和幾何知識可知：△aQb∽△dd'b，△aPc'∽△dd'c，可得，即aeab，即ae4m，得aQ＝1.5m，dddb1.5m4m同理可求得aP＝4.5m那么只好看到電線桿中間QP＝4.5m-1.5＝3m長一段、【規(guī)范解答】C【小題大做】知道點(diǎn)光源和光經(jīng)過的定點(diǎn)〔人眼〕來找尋入射點(diǎn)的地址，應(yīng)用的知識是“平面鏡成像原理：像是反射光輝反向延長線的交