光学作图及典型题
一、成像知识回顾1．成像的主要原因a．光的直线传播，如小孔成像；b．光的反射，如平面镜成像；c．光的折射，如水中的折射成像、透镜成像等。2．成像的性质像的性质主要有：虚与实、倒与正、放大与缩小或等大。实像是由物体发出的光经过光学器件会聚形成的，不仅能用眼睛看见，还能用光屏接收并保存下来；虚像是物光经反射或折射后反向延长相交而成的，不能用光屏接收。“倒与正”、“放大、缩小或等大”都是物体所成的像相对的。
3．像的动态变化当物体相对光学器件运动时，所成的像的大小、像离光学器件的距离都有相应的改变，初中阶级主要考查平面镜成像的动态变化，其中凸透镜成像的规律可以整理成口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物像同侧虚像正侧实像倒；物近像远像变大，物远则像近像小，像距物距唱反调。即：物体离凸透镜的距离大于一倍焦距时成实像倍焦距时成虚像；虚像相对于物体是正立的，且和物体在透镜的同侧；实像相对于物体是倒立的，且和物体在透镜物体向焦点运动，所成的像变大，物距变大像距变小，物距变小像距变大。
二、作图要点
1．光的反射作图要点：
a．物、像关于平面镜对称；
b．平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；
c．反射角等于入射角，法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直，平面镜成像时，所线的反向延长线一定经过镜后的像。
2．光的折射作图要点：
a．凸透镜对光起会聚作用，有三条特殊光线。凹透镜对光起发散作用，有三条特殊光线。b．当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角。
3．作图注意事项：
（1）要借助工具作图，作图一定要规范。
（2）是实际光线画实线，不是实际光线画虚线。
（3）光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开。
（4）作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线（虚线），然后根据反射角与入射角或折射角与入系作出光线。
三、热点问题分类精析
1．平面镜成像问题
例1如图1所示，S’为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并SA的光路。
图1 精析：本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，并作其中垂线就是平面镜的位置（如图2所示），其它问题迎刃而解。答案如图2所示。
图2 2．凸透镜成像问题
例2放映幻灯片时，在屏幕上得到的是幻灯片上景物的（）
A．正立、放大的虚像；
B．正立、放大的实像；
C．倒立、放大的虚像；
D．倒立、放大的实像。
精析：“正立”与“倒立”是相对的，是相对一定参照物而言的。放映幻灯片时，大家在屏幕看到的确实是“正立”的说的“正立”是以日常生活中处于常态的景物为参照物而言的，而光学中说的“倒立”与“正立”是以物为参照物而言的。向为“正立”；像与物反向为“倒立”。放映幻灯片时，幻灯片是倒（以常规景物为参照物）插在幻灯机的光源与镜头屏幕上的像相对于幻灯片上的图而言是“倒立”的。实像是由实际光线组成，否则为虚像。幻灯机屏幕确有光线会聚像。正确答案为应为D。
3．动态的成像问题
例3一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图3所示），则小球里的像（）
图3 A．以1m/s的速度做竖直向上运动；
B．以1m/s的速度做竖直向下运动；
C．以2m/s的速度做竖直向上运动；
D．以2m/s的速度做竖直向下运动。
精析：解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图4所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面点，分别作出小球在平面镜中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于竖直
方向，且有A’B’＝AB。所以小球在镜中的像图4以1m/s的速度做竖直向下的运动，选B 四、典型题练习
1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线）并标出入射角、反射角或折射角。
2．根据平面镜成像特点画出镜中的像（或镜前的物体）。
3．利用光的反射定律作出点。
4．有一束光通过A点射到镜面，反射后过光源S的成像光路图B点，请画出入射光线和反射光线。
5．完成下列各透镜的光路。
6．在下图方框中填入适当的透镜，并完成光路。
7．下面两图都是时钟在平面镜中成的像，它们的实际时间是甲：________；乙：________。
甲乙
8．如图是束光在空气与某种透明物质界面上发生反射和折射现象，图中________为分界面；界面的________边∠________为入射角；∠________为反射角；∠________为折射角。
9．一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物距为15厘米时，它的像一定是（）
A．放大实像B．缩小的实像C．放大的虚像D．缩小的虚像10．某同学做“研究凸透镜成像规律”实验时，所给的有下面不同焦距的四块凸透镜，实验中，光屏移到离凸透米处，得到烛焰倒立、放大的像，这块凸透镜的焦距可能是（）A．f＝4厘米B．f＝8厘米C．f＝12厘米D．f＝16厘米
凸透镜在日常生活中的应用
一、作为放大镜的应用
例1老奶奶用放大镜看报时，为了看到更大的清晰的像，她常常这样做（）
A．报与放大镜不动，眼睛离报远些
B．报与眼睛不动，放大镜离报远一些
C．报与放大镜不动，眼睛离报近一些
D．报与眼睛不动，放大镜离报近一些
解析：放大镜是凸透镜，由凸透镜成像实验可以看出，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，也可从成像原理得出结论，平行于主轴的光线不变，而随着物体的远离透镜，过光心的光线越来越平缓，所以两条延长线交点就离透镜越远，像就越大。也就是在一倍焦距以内的时候，物体离焦点越近，像越大。所以答案为B。例2小明拿着一个直径比较大的实验用的放大镜，伸直手臂观看远处的物体，他可以看到物体的像，下面说是（）
A．射入眼中的光一定是由像发出的
B．像一定是虚像
C．像一定是倒立的
D．像一定是放大的
解析：放大镜是凸透镜，在手拿凸透镜，并伸直了手臂看远处的物体时，物距远大于两倍焦距，所以会成像在
于一倍焦距处。而人的眼睛在一个手臂以外，所以进入人眼的光线肯定是折射光线汇聚成像后再分开的光线，我们是从像发出的。这个像肯定是倒立缩小的实像。所以答案是C。而选项A中并非所有进入人眼的光线都是从像发出二、作为放映机镜头的应用
例3在农村放映电影，试镜头时，发现屏上的影像小了一点，应当怎样调整放映机（）A．放映机离屏远一些，胶片离镜头远一些
B．放映机离屏远一些，胶片离镜头近一些
C．放映机离屏近一些，胶片离镜头远一些
D．放映机离屏近一些，胶片离镜头近一些
解析：这是一道凸透镜的应用题，电影放映机镜头（凸透镜）的焦距是不变的，根据凸透镜成像规律，胶片距距离越近，屏上成的像越大，同时，屏离透镜越远。
凸透镜成像，物体越靠近焦点，成的像越大，此时像离凸透镜越远（实像、虚像都有这个规律）。反过来，物越远，成的实像越小，像越靠近焦点。凹透镜成像，物体体离凹透镜越远，所成的像越小，像越靠近虚焦点。从上述分析可知，本题的正确选项为B。
三、作为照相机镜头的应用
例4某同学拍毕业合影后，想拍一张单身像。摄影师应采取的方法是（）A．使照相机靠近同学，同时镜头往后缩，离胶片近些
B．使照相机靠近同学，同时镜头往前伸，离胶片远些
C．使照相机远离同学，同时镜头往后缩，离胶片近些D．使照相机远离同学，同时镜头往前伸，离胶片远些解析：照相机镜头相当于一个凸透镜。镜头后是暗箱，胶片装在暗箱底部，胶片相当于光屏；当拍完合影后，再像要变大。成像时要使像变大，物距应减小，同时增大像距，即拉长暗箱或使镜头前伸。从上述分析可知，本题的B。
例5用照相机拍摄水池底部的物体时，若保持照相机的位置不变，比较池中有水和无水两种情况（假设两种眼看到的物体等大），则有水时（）
A．暗箱应略短一些，得到的像会略大些
B．暗箱应略短一些，得到的像会略小些
C．暗箱应略长一些，得到的像会略大些
D．暗箱应略长一些，得到的像会略小些
解析：根据照相机成像原理，当物距减小时，像距变大，要在胶片上得到物体清晰的像，应将暗箱适当拉长一胶片上的像将比原来的像略大一些。
本例中，池底的物体在有水与无水两种情况下，相对于照相机镜头的距离是不同的；由于光的折射作用，池中于物距减小了。根据成像原理可知，正确选项为C。
例6测绘人员绘制地图时，需要在空中的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若使用航空摄影照相机的镜头焦距则底片到镜头的距离为（）
A．10mm之外B．略小于50mm
C．略大于50mm D．等于50mm
解析：航空摄影是指在飞机上向地面拍照，由于物体距离凸透镜非常远，可以看成从无限远处入射的光线，它当略大于焦距。故本题的正确选项为C。
【评注】解决有关照相机、幻灯机和放大镜应用的问题都离不开凸透镜成像规律。而掌握这些规律的最好方法因此，同学们在课下应反复画物体在凸透镜不同位置的成像光路图，在这个基础上熟练掌握知识点分析中所列的表种问题就得心应手了。
四、作为眼镜的应用
例7如图1所示，把一副近视眼镜放在凸透镜前，移动光屏，使光屏上得到了一个清晰的像，若取下眼镜，像变模糊了，此时，要想得到清晰的像，则光屏应向________移动，如果此时在凸透镜前再放一副远视眼镜，要想像，则光屏应向________移动。
图1
解析：此题实际考查的是近视眼和远视眼的成因及矫正方法。
近视眼的成因之一是晶状体太厚，来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜上的是一个模糊的光斑。可镜能使光线发散的特点来矫正。
远视眼是由于来自近处某点的光还没有会聚到一点就到达视网膜了。我们可以利用凸透镜能使光线会聚的特点
从上述分析可知，本题中的答案是：要想到清晰的像，则光屏应向凸透镜移动，如果此时在凸透镜前再放一副要想得到清晰的像，则光屏也应向凸透镜移动。
例8老花镜的“度数”等于它的焦距的倒数乘100。请设计一个粗测老花镜度数的最简单方法。要求写出所用器骤和计算公式。
解析：在解答本题时，可先不用管“度数”的概念是什么，应首先测出镜片的焦距。（1）晴天把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直；（2）调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光斑）最小、最清楚；（3）以米为单位用刻度尺测量镜面到地面上光点的距离，用f表示。计算公式，镜片度数。
水果电池”探究题两例
在近几年的各地的中考试卷中，出现了考查学生探究能力的试题。这类试题的出现，无疑给初中物理教学带来力，有利于促进初中物理教学的改革，对改进学生的学习方式，培养学生的创新意识和实践能力起到了很好的导向下面采撷两例有关“水果电池”的探究题供赏析。
题1物理课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个“西红柿电池”。小南和小雄想探究电池的电压大小与哪些因素有关”，小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关”，小南想了想说：“也可能与两金属红柿的深度有关”。为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图所示的电路。
（1）请你选择其中一个猜想，并提出验证的方法：_____________________。
（2）目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一合理__________________________________________________。
解析：科学的探究过程包括的要素有：提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、流和合作。而本题是在提出问题和猜想的基础上，要求学生制定计划并设计实验，最后再收集证据。在实验过程中科学的方法：既对猜想中的任意一个进行探究时都要掌握控制变量的方法。其中的第（1）问激发了学生强烈的求探究欲望，第（2）问则从环保的角度考查了学生的情感态度和环保意识。
答案：（1）答案一：探究电压与两金属片插入深度的关系。当两块金属片插入西红柿某一深度时，观察并记示数。在同一位置，改变两金属片插入的深度，再观察并记录电压表示数。比较两次电压表示数的大小与深度的关二：探究电压与两金属片之间的距离的关系。两块金属片相距一定的距离插入西红柿，记下插入的深度，观察并记示数。改变两金属片间的距离，仍插入相同的深度，再观察并记录电压表示数。比较两次电压表示数的大小与距离（2）分类回收等。
题2电学课中，老师曾讲过“水果电池”，激发了某同学对苹果导电性能的探究：（1）你认为苹果的导电性能果的哪些因素有关？
你的猜想是：________________________________。
（2）下表是该同学用伏安法，在一定电压下研究苹果的形状、甜度和通过的电流的实验数据：
（（（
（（（
（（（
根据上述表格信息，把能得出的探究结论写出两条填在横线上。
结论一：________________________________；
结论二：________________________________。
解析：本题趣味性强，同样鼓励学生大胆猜想，培养了学生敢于猜想，敢于创新的科学探究态度。利用表格已信息，也考查了学生读取信息，分析推理等能力，从中体验到探究的快乐！
答案：（1）苹果的大小、形状、酸甜程度、是否成熟、品种等；
（2）电压一定时，通过苹果的电流与苹果的甜度有关，越甜电流越大，电压一定时，通过苹果的电流与苹果关。
怎样识别电路图
正确识别电路图，是初中学生的最基本的能力要求，一些电学计算也总是要事先进行电路情况分析，中考中所占比重较大，中考中的电学压轴题的难点、关键点往往就是电路识别问题，是普遍学生觉得难以弄懂，并且也是高中学习及以后从事涉及电学知识工作中还会经常遇到的问题，因此，必须高度重视。要过好识别电路这关，必须扫清知识、方法上的障碍。现将几个关键的问题提出来和大家一道探讨，以期抛砖引玉。
一、串、并联电路的概念及特点
人教版新教材八年级上册第106页是这样说的：“两个小灯泡首尾相连，然后接到电路中，我们说这两个灯泡串联”和“两个小灯泡的两端分别连在一起，然后接到电路中，我们说这两个灯泡是并联”，原老教材第二册第57页也有类似的叙述。
我们从上述关于串联和并联的定义中不难看出串、并联电路的特点，串联电路只有一条通路，各用电器通则都通，断则都断，互相影响，无论开关接在何处均控制整个电路，而并联电路有两条或多条支路，各用电器独立工作，干路的开关控制整个电路，支路的开关只控制其所在的那一路。
二、串、并联电路的判断方法
1．用电器连接法分析电路中用电器的连接法，逐个顺次连接的是串联，并列接在电路两点间的是并联。
2．电流法在串联电路中电流没有分支，在并联电路中干路的电流在分支处分成了几部分。
3．共同接点数法在串联中，某一用电器与另一用电器只有一个共同的连接点，而在并联中，某一用电器与另一用电器有两个共同的连接点。
4．在分析电路连接情况时，从电源正极开始，顺着电流的方向，一直到电源的负极。
5．由于在初中阶段多个用电器的连接不涉及混联，因而对于初中生来说，电路连接的最终结果只能是电路
两种基本连接方式──串联和并联之一。
6．由于电路图画法的多样性，也造成学生不习惯而难以辨认，此时只须将原电路图整理改画成常见的标准形式，透过现象看本质。如图1的标准形式是图2，图3的标准形式是图4，图5的标准形式是图6，另外图7图8都可把它画成标准形式的。
图1 图2
图3 图4
图5 图6