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  4. 平面镜成像的特点和原因凸透镜对光的作用沸腾及沸腾的特点内能的概念

下面是小明学习光学和热学之后总结的几个规律,你认为下列说法中说法中正确的是()A.平面镜始终成等大的像,所以人从远处走近平面镜,他在镜中所成的像大小不变B.物体经凸透镜

一、题文

下面是小明学习光学和热学之后总结的几个规律,你认为下列说法中说法中正确的是(  )
A.平面镜始终成等大的像,所以人从远处走近平面镜,他在镜中所成的像大小不变
B.物体经凸透镜总是成倒立、放大的实像,照相机就是利这一原理
C.内能只与温度有关,所以0℃的冰熔化成0℃的水,它的内能不变
D.液体沸腾时温度不变,所以液体沸腾之后不需要再加热就能继续沸腾

考点提示:平面镜成像的特点和原因,凸透镜对光的作用,沸腾及沸腾的特点,内能的概念

二、答案

A、平面镜成像特点:正立等大的虚像;与物体距离平面镜的远近无关,所以人从远处走近平面镜时,他在镜中所成的像大小不变,故A正确;
B、当u>2f时,物体经凸透镜是成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这一原理,故B错误;
C、冰是晶体,0℃的冰熔化成0℃水,吸收热量,内能增加,但温度不变.故C错误;
D、液体沸腾的条件:一是到达沸点,二是继续吸热.所以液体沸腾之后需要再加热才能继续沸腾.故D错误.
故选A.

三、考点梳理

知名教师分析,《下面是小明学习光学和热学之后总结的几个规律,你认为下列说法中说法中正确的是()A.平面镜始终成等大的像,所以人从远处走近平面镜,他在镜中所成的像大小不变B.物体经凸透镜》这道题主要考你对 平面镜成像的特点和原因凸透镜对光的作用沸腾及沸腾的特点内能的概念 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:平面镜成像的特点和原因,凸透镜对光的作用,沸腾及沸腾的特点,内能的概念

考点名称:平面镜成像的特点和原因
  • 平面镜成像的特点:
    ①像和物体大小相等
    ②像和物体到镜面的距离相等
    ③像和物体的连线跟镜面垂直
    ④物体在平面镜中所成的像是虚像
    以上可以缩句为:“物像等大、连线垂直、等距虚像”。

    平面镜成像的原理:
       平面镜所成的像是物体发出(或反射)的光线射到镜面上发生反射,由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的,如图所示。点光源s在镜后的像s’并不是实际光线会聚形成的,而是由反射光线的反向延长线相交形成的,所以s’叫做s的虚像。如果把光屏放在s’处,是接收不到这个像的,所以虚像只能用眼睛看到,而不能成在屏上

    解释:
          照镜子就是这样的原理。可以说,只要利用到平面镜,就一定是反射。 平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的,所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大,距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。 根据平面镜成像的特点,像和物的大小,总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化,它在平面镜中所成的像的大小始终不变,与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉,当人走向平面镜时,视觉确实觉得像在“变大”,这是由于人眼观察到的物体的大小,不仅仅与物体的真实大小关于,而且还与“视角”密切相关。从人眼向被观察物体的两端各引一条直线,这两条直线的夹角即为“视角”,如果视角大,人就会认为物体大,视角小,人就会认为物体小。当人向平面镜走近时,像与人的距离小了,人观察物体的视角也就增大了,因此所看到的像也就感觉变大了,但实际上像与人的大小始终是相等的,这就是人眼看物体“近大远小”的原因。这正如您看到前方远处向您走来一个人一样,一开始看到是一个小黑影,慢慢变得越来越大,走到您面前时更大,其实那一个小黑影和走到您面前的人是一样大的,只是因为视觉的关系,平面镜成像的像和物关于镜面对称,因此人逐渐靠近镜面。像也一定逐渐靠近镜面,人的感觉是“近大远小”,这是一种视觉效果。
  • 小孔成像及平面镜成像的区别
  • 探究平面镜成像的科学方法:
         在做平面镜成像的实验中,用玻璃板代替平面镜是因为平面镜成的像是虚像,无法用光屏承接,我们用未点燃的蜡烛去代替像的原因是因为像是虚像,我们没有办法确定它在哪里,用蜡烛与像重合,也就确定了像的大小及位置,我们这样确定像凭的是视觉效果相同,这种方法叫等效替代或等效代换。

    有关成像规律的计算
         根据平面镜的成像特点可知:像和物关于平面镜是对称的,由于物体到镜面的距离和像到镜面的距离相等,则物体到镜面的距离变化了多少,像到镜面的距离也变化多少。若变化的时间相等,则物体移动的速度和像移动的速度相等,像相对于物体的速度是物体速度的2倍。
       例一个人站在镜子前2.5m的地方,则人和像的距离为__m,人向前1m,则人和像之间的距离缩短了__m,此人在镜子中的像的大小将__ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
    解析  根据平面镜成像的特点,人和像的距离应为2.5×2=5m。人向前1m,像也向前1m,故两者距离缩短2m。像的大小始终与人等大。
    答案 5  2 不变

    用对称法解决平面镜成像的作图
        对称思想作为一种科学研究思想,应用于平面镜解题时,可启发直觉思维,使许多问题不必进行全面周全的论述,借助于对称性即可直接做出判断。
       平面镜的成像特点是:像和物的大小相等;它们到平面镜的距离相等;像和物的连线与平面镜垂直。像和物关于平面镜是对称的,这种对称性广泛地应用在了平面镜作图上。如图所示,是关于平面镜成像的几个变式。不管物体如何复杂,平面镜位置如何变化,还是考查角度如何变化,但有一条始终不变,那就是像和物的“对称性”。

    例1:请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像A’B’。

    解析:根据平面镜成像特点:像与物大小相等,连线与平面镜垂直,关于平面镜对称,成的像是虚像。分别作A、B相对平面镜的对称点A’、B’,再用虚线连接 A’B’。
    答案:如图所示

    例2:如图所示,物体位于平面镜前方A点,眼睛位于平面镜前方C点。请作出物体发出的光线经平面镜反射后进入眼睛的光路图。

    解析:(1)过A点作MN的垂线AE,延长AE至 A',使A'E=AE,A’为物A的像。
    (2)连接A'C与MN交于0点,0点为入射点(DC 是反射光线)。
    (3)连接AO,并在AO、OC上画出箭头表示光的传播方向,AO就是入射光线,OC是经平面镜反射通过眼睛的光线。
    答案:如图所示


    巧解平面镜的时钟问题
    (1)逆向读法
      根据平面镜成像规律和成像性质,镜中“钟面”与实际钟面总是相对于平面镜对称。即实际时钟(如图甲所示)的指针按顺时针方向走动时,镜中“钟面”内表示钟点的数字是按上“12”、下“6”、左“3”和右“9”排列。如图乙所示的实际时刻为7:30。

    (2)还原法
    由平面镜成像的性质,镜叶1“钟面”与实际钟面左右对称。因此,镜中“钟面”的“背面”与实际钟面相对应.即还原出一个实际的钟面。这样,对印刷在书籍或试卷上的镜中“钟面”,只要从其背面对着光亮处透视 “钟面”并直接从中读取钟点数,即为实际钟点数?如图乙所示镜中“钟面”读得实际点数为7:30.
    (3)对称作图法根据平面镜成像性质——像与物左右对称。.镜中 “钟面”内的“指针”位置与实际钟面内的指针位置对称。因此,求解这类“镜中时钟”问题,只要由镜中“钟面”作出以上“12”下“6”为对称轴的指针位置图形,再对作出的图形按实际钟面读出钟点数。图所示虚线为实线所示镜中“指针”的左右对称图形,读得实际钟点数为9:40。

    等效替代法探究平面镜的成像特点
       等效替代法就是在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。主要有:物理模型的等效替代,物理过程的等效替代,作用效果的等效替代以及物理图形的等效替代等形式例小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直放存水平台上,再取两段完全相同的蜡烛。A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行观察,如图所示,在此实验中:

    (1)小红选择玻璃板代替镜子进行实验的目的是______________。
    (2)刻度K的作用是便于比较像与物________________。
    __关系。
    (3)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的__关系。
    (4)移走后面的蜡烛B,并在其所存位置上放一光屏,则光屏上____接收到蜡烛烛焰的像(选填 “能”或“不能”)。所以平面镜所成的像是____ (选填“实”或“虚”)像。
    (5)小红将蜡烛A逐渐远离玻璃板时,它的像的大小(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
    (6)在玻璃板的同一侧,该同学通过玻璃看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是_____。
    解析:研究平面镜成像特点时,要研究像的大小、倒正及到平面镜的距离关系等,采用玻璃板的目的是利用了玻璃板能透光,在物A侧能观察到另一侧的情况,这样当A的像与另一侧B重合时,说明B所在位置就是A的像的位置,观察像与物的大小关系,并用刻度尺测出A、B分别到平面镜的距离,就可判断两距离大小和像的大小。当取走B,放上光屏时,在光屏上得不到像,而只能用眼睛存物一侧观察玻璃板才能看到,所以说平面镜所成的像是一个正立、等大的虚像,当物体逐渐远离平面镜时,像的大小不变。
    答案:(1)能准确找到像的位置 (2)到平面镜的距离 (3)大小 (4)不能  虚 (5)不变 (6)玻璃的两个表面同时发生反射,各成一个像

    同一物体靠近或远离平面镜时,像的大小变化问题
      物体在平面镜中成的是正立的虚像,像与物体大小相等,即像的大小与物体的大小有关,与物体距平面镜的远近、平面镜的大小等因素无关。
    例:某同学从远处走向一面穿衣镜,他住镜中像的大小及像和人之问的距离的变化情况正确的是 (  )
    A.像大小不变,像和人之问的距离变小
    B.像变大,像和人之间的距离变大
    C.像变大,像和人之间的距离变小
    D.像大小不变,像和人之间的距离不变
    解析:像的大小与物体到平面镜的距离无关,我们平常说的所谓远小近大,只是人的视觉造成的错觉。根据平面镜成像特点可以知道,像和物大小相等,像和物到镜面的距离相等。因为该同学的大小没有变化,所以像大小小变;而该同学到平面镜的距离在变小,所以像到平面镜的距离也在变小,从而像和人之间的距离在变小。
    答案:A
考点名称:凸透镜对光的作用
  • 会聚作用:
    1. 让一束跟主光轴平行的光射向凸透镜,观察到折射光线为会聚光束(如图甲所示),即凸透镜对光有会聚作用。


    2. 会聚作用是指凸透镜对光线的作用。通过凸透镜的折射光线相对入射光线而言,是会聚了一些或发散程度减小了一些,如图甲。凸透镜不仅对平行光束有会聚作用,对发散光束也有会聚作用。“会聚作用”并不等于通过凸透镜后的折射光线都是会聚光束。
  • 三条特殊的光线:
    ①平行主光轴的光线经透镜折射后通过焦点
    ②过光心的光线经透镜折射后方向不变
    ③过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴

    凸透镜对光线的作用:
    凸透镜对光线的作用可用棱镜对光线的偏折作用说明:如图
  •  

  • 光束:
    1.平行光束
    平行光束是指截面积不发生变化的光束。平行光束由平行光线组成,由于太阳离我们非常远,所以太阳光发出的射到地球的光束我们认为是平行光束(如图所示):


    2. 会聚光束
    会聚光束是指光束的截面积不断减小的光束。会聚光束由会聚光线组成(如图所示)。


    3.发散光束
    发散光束是指光束的截面积不断扩大的光束。发散光束由发散光线组成。由一个点光源产生的一束光就是发散光束(如图所示)。
考点名称:沸腾及沸腾的特点
  • 沸腾:
    (1)定义:在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象

    (2)沸腾的条件:温度必须达到沸点;需要不断吸热

    (3)液体沸腾的特点:在沸腾的过程中,液体继续吸热,但温度保持不变。各种液体沸腾时都有确定的温度,这个温度叫做沸点

    (4)气压与沸腾的关系:气压越高,沸点越高;气压越低,沸点越低。

  • 探究“水的沸腾”的实验:
    探究目的:观察水沸腾时的现象和水沸腾时的温度情况

    提出问题

    1.水在沸腾时有什么特征?
    2.水沸腾后如果继续吸热,是不是温度会越来越高?

    猜想与假设
    :_____________________________________

    实验器材
    :铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、秒表.实验装置如图:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、秒表。实验装置如图


    实验步骤

    1.按装置图安装实验仪器;
    .2.用酒精灯给水加热并观察;
    3.当水温接近90℃时每隔1min记录一次温度,并观察水的沸腾现象;
    4.完成水沸腾时温度和时间关系的曲线。

    实验记录



    分析数据:


    实验结论:
    1.沸腾是在一定温度下,在液体表面和内部同时行的剧烈的汽化现象;
    2.水在沸腾时温度不变,这个温度叫做沸点。
  • 水沸腾现象及注意问题的解决方法:
    l. 实验装置


    2.实验现象:
    (1)沸腾前,在水中出现小的气泡,随水温升高而变大,上升过程中温度降低.体积收缩变小,未到液面就消失,同时,水温持续上升;
    (2)沸腾时水中形成大量的气泡,上升、变大,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中,沸腾后,水继续吸收热量但温度始终保持不变。

    3.注意事项:
    (1)实验中尽可能取较少的温水进行实验,且最好在烧杯上加一个盖,这样可以减少加热时间
    (2)实验中若测出水的沸点不是100℃,可能是温度计存在质量问题或受大气压影响。
考点名称:内能的概念
  • 定义:
    定义微观宏观量值
    分子的动能物质的分子永不停息地运动着,运动着的分子所具有的能量分子永不停息地做无规则运动与温度有关永远不等于零
    分子的势能物质的分子由它们的相对位置所决定的能量分子间存在的相互作用的引力和斥力与物体的体积有关可能等于零
    物体的内能物体内所有分子动能和势能的总和分子永远在运动和分子间存存作用力与分子数及温度、体积有关永远不等于零

  • 影响内能的因素:
    (1)温度是影响物体内能最主要的因素,同一个物体,温度越高,它具有的内能就越大,物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
    (2)物体的内能跟质量有关。在温度一定时,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大。
    (3)物体的内能还和物体的体积有关。存质量一定时,物体的休积越大,分子间的势能越大,物体的内能就越大。
    (4)同一物质,状态不同时所具有的内能也不同。
  • 内能和机械能的区别:
    定义存在情况研究对象相关因素改变大小的方法
    机械能物体动能和势能的总和可以为零宏观物体质量、速度、高度、弹性形变量做功
    内能物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和不能为零,自然界中一切物体都有内能微观粒子质量、状态、温度等做功、热传递
  • 理解物体内能时,要注意以下三点:
    (1)内能是指物体的内能,不是分子的内能,更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,所以,单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。
    (2)任何物体存任何情况下都有内能。
    (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小,不能确定这个物体具有的内能究竟是多少,因为内能是物体的所有分子具有的总能量,宏观量度比较困难。

    0℃的物体有无内能?
    一切物体都具有内能.一个物体温度越高内能越大.我们易误认为“0℃”的物体没有内能。

  • 分子动能
         物体内部由分子组成,且在永不停息地做无规则运动,所以分子具有动能。由于运动永不停息,所以内能永不为零。由于运动杂乱无章,速率有大有小,无法准确描述某一个分子运动速率,所以描述其运动快慢、动能大小时可用是否激烈等词语,比较科学的描述是平均速率、平均动能。 温度越高,反映了分子运动更激烈,平均动能越大。温度是分子无规则运动激烈程度的体现。物体分子运动更激烈和物体温度更高,是同一个意思。
    分子势能
        分子势能是分子间相互作用而产生的能量,反映在分子间作用力大小和分子距离上。当分子间作用力和分子距离发生变化时,宏观上会发生物体物态和体积的变化。但体积变化并不显著,我们往往考虑不多,更多时候,还是从物态去判断分子势能。
        在物态变化时,分子势能的变化具有一个特点——突变。例如,0℃的冰化成0℃的水,虽然温度没变,分子动能没变,但由于融化是一个吸热过程,吸收的能量用于增加分子势能,故此,我们说,分子势能是增加的,内能是增加的,而温度不变。

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