潜望镜在科学研究和国防建设上有很多用途.科学家用潜望镜在地下室里观察火箭的发射;科研工作者用潜望镜在保护墙内观测有放射性危险的实验;潜水艇在水下航行时,用潜望镜观察海面和空中的情况……
【知识储备】
光在均匀介质中沿直线传播,光的反射(反射与反射定律).
如图①,物理学中把经过入射点O并垂直于反射面的直线ON叫作法线,入射光线与法线的夹角i叫作入射角,反射光线与法线的夹角r叫作反射角.反射定律:入射角等于反射角(即$i=r$).
图②是潜望镜原理图,物体发出的光线从一端射入,经过同一方向放置的两个平面镜反射后,进入人的眼睛.

【活动工具】
硬纸板或PVC管(长30-40 cm,直径8-10 cm)、小平面镜2块(尺寸约5×8 cm)、美工刀、剪刀、直尺、量角器、胶水(热熔胶或强力胶)、黑色卡纸、铅笔、橡皮.
【设计方案】
1.如图③,在硬纸板上画出潜望镜各部件的轮廓线,并预留好拼接孔位.
2.用美工刀在硬纸板上沿轮廓线割出各部件,然后再根据示意图进行拼接.
3.安装和固定反射镜片(成品如图④).
【分析原理】
在图②中,请利用所学知识解释进入潜望镜的光线MN和离开潜望镜的光线EF为什么是平行的?请补全分析过程.
分析过程:如图②,AB,CD为平面镜,由制作过程知$AB// CD$.
由入射角等于反射角可知,$∠1=∠2$,$∠3=∠4$.
$\because AB// CD$(已知),
$\therefore ∠2=∠3$(两直线平行,内错角相等).
……
【思考交流】
谈谈在制作潜望镜的过程中,遇到了什么困难,又是怎么解决的?
【知识储备】
光在均匀介质中沿直线传播,光的反射(反射与反射定律).
如图①,物理学中把经过入射点O并垂直于反射面的直线ON叫作法线,入射光线与法线的夹角i叫作入射角,反射光线与法线的夹角r叫作反射角.反射定律:入射角等于反射角(即$i=r$).
图②是潜望镜原理图,物体发出的光线从一端射入,经过同一方向放置的两个平面镜反射后,进入人的眼睛.
【活动工具】
硬纸板或PVC管(长30-40 cm,直径8-10 cm)、小平面镜2块(尺寸约5×8 cm)、美工刀、剪刀、直尺、量角器、胶水(热熔胶或强力胶)、黑色卡纸、铅笔、橡皮.
【设计方案】
1.如图③,在硬纸板上画出潜望镜各部件的轮廓线,并预留好拼接孔位.
2.用美工刀在硬纸板上沿轮廓线割出各部件,然后再根据示意图进行拼接.
3.安装和固定反射镜片(成品如图④).
【分析原理】
在图②中,请利用所学知识解释进入潜望镜的光线MN和离开潜望镜的光线EF为什么是平行的?请补全分析过程.
分析过程:如图②,AB,CD为平面镜,由制作过程知$AB// CD$.
由入射角等于反射角可知,$∠1=∠2$,$∠3=∠4$.
$\because AB// CD$(已知),
$\therefore ∠2=∠3$(两直线平行,内错角相等).
……
【思考交流】
谈谈在制作潜望镜的过程中,遇到了什么困难,又是怎么解决的?
答案
解:
【分析原理】补全过程:
∴∠1=∠2=∠3=∠4。
由平角的定义可得:∠1+∠2+∠MNE=180°,∠3+∠4+∠NEF=180°,
因此∠MNE=180°-(∠1+∠2)=180°-2∠2,∠NEF=180°-(∠3+∠4)=180°-2∠3。
∵∠2=∠3,
∴∠MNE=∠NEF。
∴MN//EF(内错角相等,两直线平行)。
【思考交流】示例:
遇到的困难:①拼接硬纸板得到的镜筒缝隙漏光,观察时画面偏暗,无法清晰成像;②两块平面镜安装角度倾斜,接收不到反射光线,看不到外界景物。
解决方法:①用黑色卡纸粘贴在镜筒内壁,同时用黑色胶带封堵所有拼接缝隙,阻挡杂光进入镜筒;②使用量角器在镜筒的两个镜面安装位置标记出45°的定位线,将平面镜对齐定位线后用热熔胶固定,保证两块平面镜互相平行,调试后即可清晰观察到外界的物体。
【分析原理】补全过程:
∴∠1=∠2=∠3=∠4。
由平角的定义可得:∠1+∠2+∠MNE=180°,∠3+∠4+∠NEF=180°,
因此∠MNE=180°-(∠1+∠2)=180°-2∠2,∠NEF=180°-(∠3+∠4)=180°-2∠3。
∵∠2=∠3,
∴∠MNE=∠NEF。
∴MN//EF(内错角相等,两直线平行)。
【思考交流】示例:
遇到的困难:①拼接硬纸板得到的镜筒缝隙漏光,观察时画面偏暗,无法清晰成像;②两块平面镜安装角度倾斜,接收不到反射光线,看不到外界景物。
解决方法:①用黑色卡纸粘贴在镜筒内壁,同时用黑色胶带封堵所有拼接缝隙,阻挡杂光进入镜筒;②使用量角器在镜筒的两个镜面安装位置标记出45°的定位线,将平面镜对齐定位线后用热熔胶固定,保证两块平面镜互相平行,调试后即可清晰观察到外界的物体。
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