二、实验探究题。
科学小组为验证光的反射可以改变光路,设计并制作简易潜望镜,尝试在课桌下方观察讲台桌面的物品,以此模拟隐蔽观测场景。小春小组通过规范操作、变量调试、故障排查,总结潜望镜的成像规律与制作要点。
实验材料:长方形硬质纸盒、两块同等大小方形平面镜、手工剪刀、透明胶带、直尺、记号笔。
实验步骤:
①取长方形纸盒,用记号笔标记错位位置,在纸盒上下两侧分别剪出方形窗口,上方作为进光口,下方作为观察口;
②在纸盒内部上下两个转角处预留镜片卡槽,准备固定平面镜,保证上下位置对称;
③利用直尺精准调整镜片角度,将两块平面镜摆放为相互平行、镜面相向的状态,且与镜筒保持$45°$夹角;
④用胶带牢固固定镜片,封闭纸盒缝隙,在明亮环境中测试观察效果,微调角度直至成像清晰;
⑤进行对照调试:分别改变镜片角度、打乱平行状态,观察并记录成像变化。
实验现象记录:镜片角度标准、安装规范时,可清晰观察前方物体;镜片角度偏移、不平行时,视野模糊或完全无法成像。
根据本次完整实验流程与现象,完成下列问题。
1. 简易潜望镜能够正常成像的核心安装要求:两块平面镜相互
2. 实验中将平面镜统一倾斜$45°$安装的主要目的是精准改变
3. 小组制作完成后无法观察到任何物体,请写出最常见的两种实验故障原因。
4. 请结合光的传播和反射知识,完整描述潜望镜工作时的光线行进全过程。
科学小组为验证光的反射可以改变光路,设计并制作简易潜望镜,尝试在课桌下方观察讲台桌面的物品,以此模拟隐蔽观测场景。小春小组通过规范操作、变量调试、故障排查,总结潜望镜的成像规律与制作要点。
实验材料:长方形硬质纸盒、两块同等大小方形平面镜、手工剪刀、透明胶带、直尺、记号笔。
实验步骤:
①取长方形纸盒,用记号笔标记错位位置,在纸盒上下两侧分别剪出方形窗口,上方作为进光口,下方作为观察口;
②在纸盒内部上下两个转角处预留镜片卡槽,准备固定平面镜,保证上下位置对称;
③利用直尺精准调整镜片角度,将两块平面镜摆放为相互平行、镜面相向的状态,且与镜筒保持$45°$夹角;
④用胶带牢固固定镜片,封闭纸盒缝隙,在明亮环境中测试观察效果,微调角度直至成像清晰;
⑤进行对照调试:分别改变镜片角度、打乱平行状态,观察并记录成像变化。
实验现象记录:镜片角度标准、安装规范时,可清晰观察前方物体;镜片角度偏移、不平行时,视野模糊或完全无法成像。
根据本次完整实验流程与现象,完成下列问题。
1. 简易潜望镜能够正常成像的核心安装要求:两块平面镜相互
平行
、镜面相对
。2. 实验中将平面镜统一倾斜$45°$安装的主要目的是精准改变
光的传播方向
,让光线顺利转折传播,最终射入人眼。3. 小组制作完成后无法观察到任何物体,请写出最常见的两种实验故障原因。
①镜片角度未调至45°,光路无法正常转折;②两块镜片不平行,反射光偏移;③镜片松动,角度晃动;④窗口对齐,光路被遮挡。(任写2点)
4. 请结合光的传播和反射知识,完整描述潜望镜工作时的光线行进全过程。
物体发出或反射的光从潜望镜进光口射入,到达第一块45°平面镜发生反射,光线垂直向下传播;再到达第二块45°平面镜反射,光线水平向前,从观察口射出进入人眼,从而看到物体。
答案
1. 平行 相对 【解析】潜望镜成像清晰的核心安装要求是两块平面镜相互平行、镜面相对,这样才能保证两次反射光路稳定,成像清晰。
2. 光的传播方向 【解析】平面镜倾斜45°,能将水平入射的光垂直反射,再经另一镜面水平射出,精准改变光的传播方向,实现隐蔽观察。
3. ①镜片角度未调至45°,光路无法正常转折;②两块镜片不平行,反射光偏移;③镜片松动,角度晃动;④窗口对齐,光路被遮挡。(任写2点) 【解析】潜望镜无法成像多因光路问题,角度错误、镜片不平行、松动、窗口对齐都会阻挡或偏移光路,导致无光进入眼睛。
4. 物体发出或反射的光从潜望镜进光口射入,到达第一块45°平面镜发生反射,光线垂直向下传播;再到达第二块45°平面镜反射,光线水平向前,从观察口射出进入人眼,从而看到物体。【解析】完整光路需体现两次反射:入射光→第一镜面反射→第二镜面反射→出射光,结合光的反射和直线传播规律描述即可。
2. 光的传播方向 【解析】平面镜倾斜45°,能将水平入射的光垂直反射,再经另一镜面水平射出,精准改变光的传播方向,实现隐蔽观察。
3. ①镜片角度未调至45°,光路无法正常转折;②两块镜片不平行,反射光偏移;③镜片松动,角度晃动;④窗口对齐,光路被遮挡。(任写2点) 【解析】潜望镜无法成像多因光路问题,角度错误、镜片不平行、松动、窗口对齐都会阻挡或偏移光路,导致无光进入眼睛。
4. 物体发出或反射的光从潜望镜进光口射入,到达第一块45°平面镜发生反射,光线垂直向下传播;再到达第二块45°平面镜反射,光线水平向前,从观察口射出进入人眼,从而看到物体。【解析】完整光路需体现两次反射:入射光→第一镜面反射→第二镜面反射→出射光,结合光的反射和直线传播规律描述即可。
三、综合应用题。
我国西汉时期《淮南万毕术》记载:“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣。”古人利用高处镜面反射、水面二次反射的原理,打造出古代简易潜望装置,实现足不出户观察屋外环境。随着科技发展,现代潜望镜优化结构后,广泛应用于潜艇水下侦查、实验室高危观测、城市管道检修等场景,依靠光的反射原理,完美解决了视线遮挡、观测危险等难题。
1. 古代观邻装置与现代潜望镜的核心科学原理都是利用
2. 潜望镜内部两块镜片不平行、角度偏移,会直接导致无法正常成像。(
3. 潜望镜让原本直线传播的光线实现“拐弯”,本质是人为改变了光的(
A. 传播速度 B. 传播方向
C. 传播颜色 D. 传播介质
我国西汉时期《淮南万毕术》记载:“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣。”古人利用高处镜面反射、水面二次反射的原理,打造出古代简易潜望装置,实现足不出户观察屋外环境。随着科技发展,现代潜望镜优化结构后,广泛应用于潜艇水下侦查、实验室高危观测、城市管道检修等场景,依靠光的反射原理,完美解决了视线遮挡、观测危险等难题。
1. 古代观邻装置与现代潜望镜的核心科学原理都是利用
光的反射
。2. 潜望镜内部两块镜片不平行、角度偏移,会直接导致无法正常成像。(
√
)3. 潜望镜让原本直线传播的光线实现“拐弯”,本质是人为改变了光的(
B
)。A. 传播速度 B. 传播方向
C. 传播颜色 D. 传播介质
答案
1. 光的反射 【解析】古代装置利用镜面和水面两次反射,现代潜望镜利用两块平面镜两次反射,核心都是通过光的反射改变光路,原理一致。
2. √ 【解析】镜片不平行、角度偏移会导致光路错乱,反射光无法正常射出,直接影响成像,甚至无法成像,说法正确。
3. B 【解析】潜望镜的作用是让直线传播的光线拐弯,本质是改变光的传播方向,A、C、D均不是潜望镜的作用,B正确。
2. √ 【解析】镜片不平行、角度偏移会导致光路错乱,反射光无法正常射出,直接影响成像,甚至无法成像,说法正确。
3. B 【解析】潜望镜的作用是让直线传播的光线拐弯,本质是改变光的传播方向,A、C、D均不是潜望镜的作用,B正确。
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