中考物理光学实验题考查内容与解题分析

聂继红 季峥嵘 门艺杰

[摘 要]文章通过对教材中光学实验的梳理和分析，总结了中考光学实验考查的内容，并结合中考物理真题，分析了中考光学实验题的解题方法。

[关键词]中考物理;光学实验;考点分析;解题方法

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）32-0040-03

近几年来各地中考物理试题，对实验的考查日益重视，其中实验题的题量不断增多，类型不断增加和更新。把实验考查和能力考查结合在一起，已成为实验题命题的显著特点。纵观近年中考物理试题，基于物理教材的实验考查随处可见，解答好该类实验题是提高中考物理成绩的必由之路。

从《义务教育物理课程标准（2011年版）》的附录中列出的物理实验来看[1]，在要求学生必做的20个实验中，光学实验有4个，占20%。所有的光学实验中在原理、仪器等方面前后都有关联。光学实验对问题的分析和对结论的表达，能考查学生的科学素养和综合能力。

纵观历年中考物理光学实验题，主要包括光的反射实验、平面镜成像实验、光的折射实验、凸透镜成像规律实验。常考的有：光的反射实验、平面镜成像实验、凸透镜成像实验。相关知识点均属于常考点，提高对这些实验的认识，找出其中的规律，才能从容备考。

一、光的反射实验

1.实验内容

实验目的：验证光的反射定律，即共面（反射光线、入射光线与法线在一个平面内）、分居（反射光线与入射光线分居法线两侧）、等角（反射角等于入射角）和可逆（光路是可逆的）。

实验器材：平面镜一块、激光笔一支、带刻度的折板光屏一块、支架等。

实验步骤：（1）按图1组装器材

（2）根据图1甲沿折板平面用激光笔射出一束光线，观察入射光线和反射光线，并记录入射角和反射角，将数据填入表格。

（3）改变入射光线方向（入射角）重复上述实验并记录在表格中。

（4）沿折板中轴（ON）将折板F向后转动，观察反射光线是否仍在F上。

（5）选择一次实验，沿原反射光线反方向改变入射光线，观察反射光线，判断光路可逆性。

（6）整理器材。

实验结论：共面、分居、等角。

2.中考考点

[考点 解答思路 三线共面 沿折板中轴折转光屏是否还能看见反射光线 分居 观察反射光线、入射光线是否在中轴两侧 等角 通过量角器判定 可逆 沿原反射光线路径改变入射光线，观察反射光线 漫反射 能看见光线的传播方向说明折板发生了漫反射 实验结论的普遍性 改变入射角（改变入射光线方向），进行多次实验 光线的理想化模型 观察激光笔射出的光线，即可用带箭头的直线表示光的传播方向和路径 ]

3.中考真题解析

[例1]（2019·潍坊）在“探究光反射时的规律”实验中，将一块平面镜平放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直放在平面镜上，用激光笔将一束光贴着纸板射到平面镜上，用直尺和笔描出光线的传播路径。

（1）上述實验中硬纸板的作用是_______________________;

（2）为了探究完整的反射规律，还需要用到的器材是_______________。

答案：（1）显示光的传播路径;（2）量角器。

解析：（1）根据题意可知，上述实验中硬纸板的作用是为了能够在纸板上看到光的传播途径，即显示光的传播路径;

（2）“探究光反射时的规律”实验的目的是探究：反射光线和入射光线是否共面;反射光线与入射光线是否位于法线两侧;反射角与入射角的大小关系。

实验中采用可折转的纸板，可以探究反射光线、入射光线是否共面，可以探究反射光线与入射光线是否位于法线两侧。要想探究反射角与入射角的大小关系，则需要使用量角器量出反射角和入射角的大小，然后进行比较，所以还需要用到的器材是量角器。

二、平面镜成像实验

1.实验内容

实验目的：探究平面镜成像规律，即等大（像与物大小相等）、等距（像与物到平面镜的距离相等）、对称（像与物关于平面镜对称）、反向（像与物左右位置相反）、虚像（像是虚像）。

实验器材：玻璃板一块、相同的蜡烛两支、光屏一块、火柴一盒、刻度尺一把和支架一个等。

实验步骤：（1）按图2组装器材。在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛，观察另一侧蜡烛的像。

（2）将光屏置于像的位置，不透过光屏观察光屏上有无蜡烛的像。

（3）将另一支未点燃的蜡烛置于像的位置，比较两支蜡烛的大小关系。

（4）移动蜡烛的位置，观察像的大小有无变化。

（5）用刻度尺量出两支蜡烛到平面镜的距离。

（6）通过平面镜观察像与物的左右位置关系。

（7）重复上述步骤并记录实验数据于表格中。

（8）整理器材。

实验结论：等大、等距、对称、反向、虚像。

2.中考考点

3.中考真题解析

[例2]（2020·天门）在“探究平面镜成像的规律”的实验中，提供如下器材：光具座?刻度尺?一张大白纸?记号笔?两支相同的蜡烛?无色透明薄玻璃板?茶色透明薄玻璃板?光屏。

（1）为了获得较好的实验效果，应选择 透明薄玻璃板;

（2）实验选用器材有两种组合：一种组合除选用玻璃板?蜡烛?光屏外，还选用刻度尺和白纸，白纸既要记录玻璃板的位置，也要记录 ;另一种组合除选用玻璃板?蜡烛?光屏外，还选用光具座?这两种组合中光屏的作用是 ;

（3）用光具座完成本实验比较方便，因为其上的刻度值便于比较 关系;

（4）实验中，通过多次观察点燃的蜡烛的像与没点燃的蜡烛完全重合的现象，得出“平面镜所成像的大小与物体的大小相等”的结论?这种确定像和物大小关系的研究方法是 。（填字母）

A.转换法B.控制变量法C.等效替代法

答案：（1）茶色;（2）像和物的位置;（3）判断像的虚实;（4）像距与物距（或“像与物到玻璃板的距离”）;（5）C。

解析：（1）无色玻璃透光性太强，容易受到玻璃另一侧物体的干扰，茶色玻璃透光性较差，成像主观感觉比无色玻璃好得多。

（2）探究平面镜成像的规律，要探究成像的大小、物和像的位置关系，故白纸既要记录玻璃板的位置，也要记录像和物的位置。

实像能用光屏承接，虚像不能用光屏承接。做平面镜成像实验时，把光屏放在像的位置，观察光屏上有没有像，来判断像的虚实。

（3）光具座上自带刻度，用光具座完成本实验比较方便，便于比较像距与物距的大小。

（4）通过多次观察点燃的蜡烛的像与没点燃的蜡烛完全重合，从而用没点燃的蜡烛替代点燃的蜡烛的像，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法，故选C。

三、凸透镜成像实验

1.实验内容

实验目的：探究凸透镜成像规律，包括像与物的大小关系、物距变化成像变化、像的虚实情况。

实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴等。

实验步骤：（1）按图3组装器材。调整蜡烛、凸透镜、光屏在同一水平线上。

（2）将蜡烛放在远处（此时[u>2 f]），移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察像的大小、正立还是倒立，并测量物距和像距;记录实验数据于表格中。

（3）将蜡燭往凸透镜方向移动，使[2 f>u>f]，移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察像的大小、像是正立还是倒立，并测量物距和像距;记录实验数据于表格中。

（4）将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使[u=f]，移动光屏，看能否成像。

（5）将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使[u

（6）实验表格

（7）整理器材。

实验结论：等大、等距、对称、反向、虚像。

2.中考考点

3.中考真题解析

[例3]（2020·恩施）某实验小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）为使凸透镜所成的像便于观察，该实验的环境光线应该较 （选填“暗”“亮”）为好;

（2）调节好蜡烛、凸透镜、光屏位置，如图4所示，在光屏上看到烛焰清晰的像，          （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）与此时成像原理相同;

（3）把蜡烛稍稍竖直上移，光屏上烛焰的像会竖直 （选填“上”“下”）移。

答案：（1）暗;（2）照相机;（3）下。

解析：（1）凸透镜成像时，烛焰比较亮，实验环境应该比较暗，这样对比度比较大，蜡烛的像会更加清晰。

（2）由图4可知，物距大于像距，且光屏上能成实像，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的。

（3）凸透镜成倒立的实像，像和物体的移动方向恰好相反，把蜡烛稍稍竖直上移，光屏上烛焰的像会竖直下移。

中考对光学实验的考查与教材密切相关。在复习阶段，教师要充分利用物理教材，全面梳理教材各个板块的实验素材，本着动手实践和理论分析相结合、原始实验和拓展实验相结合的原则，引导学生将教材涉及的各种实验原型问题逐一弄清、弄懂、弄透，并举一反三，切实发挥物理教材的作用，培养学生的实验操作能力和分析应用能力，帮助学生厘清实验的基本原理和方法，帮助学生建立完整的知识体系，提高学生解答相关中考物理试题的能力[3]。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]  刘建军.怎样搞好中考物理实验复习[J].实验教学与仪器，2012（2）：9-10.

[3]  张前军.创设情境命制中考物理实验试题的实践与评析[J].中学物理教学参考，2018（21）：57-59.

（责任编辑 易志毅）