河北省2011年高考物理一輪總復習 光學 第67講 光的直線傳播光的反射 課件 舊人教版

大綱版·跨越高考

第一輪總復習

物理第十四單元光學

透析·高考動向考點題型一覽無遺第67講光的直線傳播光的反射自主·夯實基礎自主預習輕松過關

名師點金復習本講時要落實的基礎知識有：了解基本的光學現象原理，畫出基本的反射光路圖，并能利用幾何知識解決問題.正確地畫出光路圖是解決幾何光學問題的重要方法和手段，它體現了光的傳播和成像的過程.過程清楚，才能作出正確的光路圖，因而能否正確畫光路圖，反映出對基本知識的理解和運用情況.會畫出光路圖是解決幾何光學問題的一種基本技能.因此，在復習中以作圖訓練為主線，養(yǎng)成良好的作圖習慣.

知識梳理

一、光的直線傳播

1.光源：正在自行發(fā)光的物體叫光源.光源發(fā)光是將其他形式的能轉化為光能.如太陽、電燈、點燃的蠟燭等.

2.光的直線傳播（1）光線：表示光傳播方向和路徑的幾何線叫做光線.在光線上標明箭頭，表示光的傳播方向.光線不是實際存在的.

（2）介質：光能夠在其中傳播的物質叫做介質.光的傳播可以在真空中進行.

（3）光的直線傳播

①光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的.

②解釋現象：影、日食和月食的形成，小孔成像等.

③光的傳播過程也是能量傳遞的過程.二、光速

1.光速：光的傳播速度.（1）真空中的光速：各種不同頻率的光在真空中的傳播速度都相同，均為c=3.0×108

m/s.

（2）光在其他介質中的速度都小于c,其大小除了與介質的性質有關外，還與光的頻率有關.（這一點與機械波不同，機械波的波速僅由介質的性質——密度、彈性和溫度等決定.）

2.光年：光在真空中一年時間內傳播的距離叫做光年.注意：光年不是時間單位，而是長度單位.

三、光的反射

1.光的反射現象（1）光從一種介質射到它和另一種介質的分界面時，一部分光又回到這種介質中的現象叫做光的反射.（2）光的反射現象①反射光線和入射光線、界面的法線在同一平面內，反射光線和入射光線分別位于法線的兩側.

②反射角等于入射角.注意：反射現象中，光路是可逆的.

2.平面鏡成像（1）平面鏡的光學特點：只改變光束的傳播方向，不改變光束的性質（2）平面鏡成像特點：像在平面鏡的后面，是正立、等大的虛像，物、像關于鏡面對稱.即像與物的方位關系——上下不顛倒,左右要交換.

基礎自測

1.（2009年湖北荊州檢測）如圖67-1甲所示，小球A位于距墻和地面等距離的某一點，在球的左邊緊靠小球有一點光源S.小球以速度v

水平拋出恰好能落在墻角O處，小球

圖67-1甲在空中運動時，球在墻上的影子由上向下運動，則其影子中心的運動是(

)

A．勻速直線運動

B．自由落體運動

C．勻加速直線運動

D．變加速直線運動

【解析】以S點建立直角坐標如圖67-1乙所示，設點光源S到墻與地面的距離均為L，小球拋出時間t后的坐標為（x,y），則根據平拋運動的規(guī)律有：x=vt,

圖67-1乙

在這段時間內小球的影子中心從墻上M點沿直線運動到S′點，其位移結合以上三式可得：這表明小球影子中心以速度做勻速直線運動，所以選項A正確.

【答案】A

2.（2009年太原部分學校檢測）圖67-2所示是一架簡易的潛望鏡，由兩個彎成直角的圓筒套在一起而成，E、F是安放在轉角處的兩塊平面鏡，與水平方向都成45°角.現使B段保持豎直方向，A段指向南方，轉動C段使它水平指向圖67-2東方，則在A處看到的在東方站立的人的像是（）

A.豎直方向，頭向上

B.豎直方向，頭向下

C.水平方向，頭向東

D.水平方向，頭向西

【解析】從左向右觀察，C圓筒處站立的人的左側成像在平面鏡E的內側，右側成像在平面鏡的外側，而內側的反射光線到達平面鏡F的上端，外側的反射光線則到達平面鏡F的下端，故人通過平面E、F成像后，左側在上，右側在下，即所成的像為水平方向；另外人在平面鏡中成像時，人的上部在平面鏡E上部，再通過平面鏡F反射時，則反射光線在平面鏡F的右側，故人的上部通過兩平面鏡成像后向東.正確答案為C.

【答案】C

3.(2009年信陽?？?一個點光源S放在平面鏡MN前，若MN不動，光源S以速度2m/s沿與鏡面成60°角的方向向右做勻速直線運動，如圖67-3甲所示，則光源在鏡中的像將(

)

A.以速率4m/s沿SO直線向右平移

B.以速率2m/s垂直于OS向下平移圖67-3甲

C.從鏡的另一側向O點做速率為2m/s的直線運動

D.在S上看到像以

m/s的速度向S靠近

【解析】圖67-3乙如圖67-3乙所示，引起像移動的速度是物垂直鏡面的分速度，作S的像S′（可用對稱法），并作經時間t后的位置S1及像S1′.由幾何對稱關系可知SS1＝S′S1′，故得像S′將沿S′O直線以v＝2m/s的速率做直線運動，故C正確.由對稱關系可知，在t時間內S和S′沿垂直于鏡面的方向的變化圖67-3乙距離SA和S′A′大小相等.故它們互相靠近的距離變化為:

Δx=SA+S′A′=2SA像相對物靠近的速度為:

故D正確.

【答案】CD創(chuàng)新·方法探究

提煉方法展示技巧

題型方法

一、光的直線傳播的應用

例1

圖67-4為發(fā)生月食時,太陽照射光線的示意圖.當月球進入圖中哪個區(qū)域時,在地球上處于夜晚地區(qū)的觀察者可以看到月食(

)

A.全部進入a區(qū)域

B.全部進入b區(qū)域

C.全部進入c區(qū)域

D.部分進入a區(qū)域

【解析】當月球全部進入地

球本影區(qū)a區(qū)時,所有的太陽光都照不到月球上,因此月亮是黑圖67-4暗無光的,這時地球上的觀察者看到的是月全食,所以選項A正確;當月球部分進入a區(qū)時,進入的部分沒有光線反射出來,這時看到的是月偏食,所以選項D正確;月球處于半影區(qū)b區(qū)時,有部分太陽光照到月球上,因此整個月球的向陽面仍然有反射光,所以不能產生月食;由地理知識可知，月球不可能進入c區(qū)，所以選項B、C錯誤.

【答案】AD

【點評】只有月球進入地球的本影區(qū),才能產生月食,由于月球比地球小得多,它離地球又比較近,所以月球不可能處在橫跨a區(qū)的位置,即不存在月環(huán)食.

方法概述

1.解決這類實際問題的關鍵是仔細審題，將題中敘述的物理情境轉化為幾何圖形，即通過畫情境示意圖和光路圖，將一個實際問題轉換為一個熟悉且易于分析的光的直線傳播模型，再利用圖中幾何關系和題設條件列出方程求解.

2.日食和月食具有以下特點：（1）日食和月食是由于光的直線傳播而形成的.（2）搞清日、月、地三者之間的位置關系.發(fā)生月食時，地球位于日月之間；發(fā)生日食時，月球位于日地之間.

（3）無論日食還是月食，都是在地球上看到的.（4）在地球上不同區(qū)域的人，能同時分別看到日全食和日偏食或日環(huán)食和日偏食，但不能同時分別看到日全食和日環(huán)食.另外，由于月球離地球很近，不可能發(fā)生“月環(huán)食”.二、平面鏡成像作圖法例2

如圖67-5甲所示，M、N為兩塊平面鏡，S點為一發(fā)光點，P點和S點均在紙面內.由S點發(fā)出的一條光線先經平面鏡M反射再射向平面鏡N，經平面鏡N反射后通過P點.試畫出這條光線的光路.

【解析】根據像和物關于平面鏡對稱的規(guī)律，先找出S點在平面鏡M中的虛像S1點，虛像S1對于平面鏡N而言相當于發(fā)光點，再找出S1在平面鏡N中的虛像S2.連接S2P，交平面鏡N于D2點，連接D2S1交平面鏡M于D1，連接SD1，則光線SD1、D1D2、D2P即為所求作的光線，如圖67-5乙所示.圖67-5甲

【答案】如圖67-5乙所示

【點評】平面鏡成像具有對稱性，任意一條入射光線的反射光線都好像是從像點射出來的.所以作某一條確定的光線時，可先用對稱性將像點作出.

方法概述

平面鏡成像作圖的兩種方法.方法一根據光的反射定律作成像光路圖.先作出物點射到平面鏡上的任意兩條光線，然后根據反射定律作出其反射光線,最后將反射光線反向延長交于平面鏡后的一點,該點即為像點.圖67-5乙方法二根據平面鏡成像的特點作圖.先根據物、像的對稱性作出像點,然后作出物點射到平面鏡上的任意兩條光線,最后將像點與兩入射光線在平面鏡上的入射點分別用直線連接,并圖67-6在鏡前延長這兩條直線,即為兩條反射光線，如圖67-6所示.

三、平面鏡成像動態(tài)問題的分析例3

如圖67-7甲所示，點光源S放在平面鏡前.試問：（1）若鏡不動，S以速度v沿SO方向向左平移，S的像將如何運動？（2）若S不動，鏡以速度v沿OS方向向右平移，S的像又將如何運動？

（3）若S不動，鏡以O為圓心，以角速度ω沿順時針方向勻速轉動，且轉動角小于45°，S的像又將如何運動？

圖67-7甲

【解析】（1）如圖67-7乙所示，S以速度v向O點平移，根據物、像以鏡面對稱的規(guī)律，像S′必以速率v′=v沿S′O向O點運動.

(2)如圖67-7丙所示，鏡面向右平移，設在t時間內由O移到S點，同時像、物重合，即t時間內O點的位移為vt，而S′的位移為，故S′以的速度沿S′、S連線向S運動.

圖67-7

(3)設鏡繞O點順時針轉過θ角（θ＜45°），則SO與平面鏡的夾角變?yōu)椋?5°-θ），如圖67-7丁所示.根據像與物的對稱性可知，S′O與鏡面的夾角也變?yōu)閳D67-7丁45°-θ,所以像S′繞O點順時針轉動2θ角，其轉動角速度為2ω.

【答案】略

【點評】“平面鏡成像”屬于較高要求的考點，也是高考的熱點.物或鏡的移動從而引起像移動類問題的解題關鍵是：畫出初始位置與移動位置的成像圖，確定像的位置變化，從而確定像點的運動情況.

方法概述平面鏡成像動態(tài)問題的幾個結論:（1）在入射光線方向不變時，平面鏡旋轉θ角，反射光線將轉過2θ角.（2）有一條光線射入兩塊互相垂直的平面鏡中的一塊，則經另一平面鏡反射后的光線必與入射光線平行.

（3）平面鏡、物體間的相對運動：①若鏡不動，物體以v的速度沿垂直于鏡面的方向向鏡運動，則像相對于鏡面以v的速度向鏡面運動，相對于物體以2v的速度向物體運動；②若物體不動，鏡沿物與鏡垂直的方向以v的速度向物體運動，則像對鏡以v的速度向鏡面運動，對物體以2v的速度向物體運動；③若鏡不動，物體以v的速度沿與鏡面成θ角的運動，則像也以v的速度運動，像的運動軌跡與物體的運動軌跡關于鏡面對稱；④若物體不動，鏡面以v速度沿著與鏡面成θ角的方向向物體運動，則像將以2vsinθ的速度沿物、像連線方向向物體運動.四、平面鏡的視場問題

例4

如圖67-8甲所示，在豎直平面xOy上，人眼位于x軸上+3坐標點H，一平面鏡位于圖示位置，平面鏡兩端坐標分別為N（-1,3）與M（0,3）那么當一發(fā)光點P從坐標原點O沿x軸負方向運動的過程中，若要使圖67-8甲人眼可以從平面鏡中觀察到P的像，則P點運動的區(qū)域是（）

A.0至-1區(qū)間

B.-1至-3區(qū)間

C.0至-∞區(qū)間

D.-3至-5區(qū)間

【解析】設想H處有一點光源，它發(fā)出的光被平面鏡反射后照到x軸上的A、B區(qū)間，具體光路圖如圖67-8乙所示.那么根據光路可逆的知識，當發(fā)光點P在A、B之間運動時，能被處于H的人眼通過平面鏡看到，發(fā)光點P的具體范圍為-3~-5區(qū)間內.

圖67-8乙

【答案】D

方法概述

平面鏡的視場問題及處理方法有兩類：一類是確定眼睛在什么范圍內能通過鏡看到完整或局部的物或像.確定視場的方法是：先定像的位置，再畫出邊界光線，則邊界光線的公共部分就是觀察完整像的視場，而非公共部分可觀察局部的像.另一類是眼睛在確定的位置能看到物或像的哪些部分，對這一類問題，常是應用光路可逆性，把眼睛看做“發(fā)光體”，眼睛所發(fā)的“光”通過鏡能“照亮”的區(qū)域，即眼睛所能看到的區(qū)域.

體驗成功

1.（2009年全國理綜卷Ⅰ）某物體左右兩側各有一豎直

放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距左鏡4m，右鏡8m，如圖67-9所示，物體在左鏡所成的像中從右向圖67-9左數的第三個像與物體的距離是（）

A．24m

B．32m

C．40m

D．48m

【解析】本題考查平面鏡成像.從右向左在左鏡中的第一個像是物體的像距離物體8cm,第二個像是物體在右鏡中所成像的像距離物體24cm,第三個像是第一個像在右鏡中的像在左鏡中的像,距離物體32cm.

【答案】B

2.(2009年濟南部分學校月考)圖67-10所示是從一塊平面鏡中觀察到的一只機械手表的指示情況，此時手表所指示的時刻是（）

A.6點40分B.5點20分

C.2點05分D.8點35分圖67-10

【解析】解此題時我們要知道手表的發(fā)條在手表上的位置是固定的，無論手表怎么放，發(fā)條都應對準3點整.所以這里要注意發(fā)條的位置.從背面并順時針方向旋轉90°，即為我們習慣地看表位置，正確讀數為8點35分，故選項D正確.

【答案】D

3.（2009年云南第一次檢測）太陽光透過茂密的森林在地面上形成的光斑是圓形的，這一現象表明（）

A.樹葉間形成的空隙是圓的

B.太陽的形狀是圓的

C.地面上的光斑是太陽的像

D.光是沿直線傳播的

【解析】樹蔭下的光斑是小孔成像的結果，是光的直線傳播現象，光斑是太陽的像，因此光斑是圓形的，所以B、C、D