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專題7 光學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)
01
綜述
光、熱實(shí)驗(yàn)包含以下內(nèi)容。
一、測(cè)量類實(shí)驗(yàn)
用常見(jiàn)溫度計(jì)測(cè)溫度。
二、探究類實(shí)驗(yàn)
1.探究光的反射定律。
2.探究平面鏡成像的特點(diǎn)。
3.探究凸透鏡成像的規(guī)律。
4.探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律。
5.探究水沸騰時(shí)溫度的變化規(guī)律。
6.探究比較不同物質(zhì)的吸熱能力。
物理實(shí)驗(yàn)探究題的一般思路：
（1）抓住“探究的問(wèn)題”是什么，一般在題干里的第一句話里就有明確
的敘述。
（2）圍繞探究的對(duì)象，提取自己的知識(shí)儲(chǔ)備。這些知識(shí)一般我們已經(jīng)
學(xué)習(xí)過(guò)，只是將它以“探究”的形式再現(xiàn)我們的認(rèn)知過(guò)程。
（3）充分運(yùn)用“控制變量法”和“轉(zhuǎn)換法”思考問(wèn)題。運(yùn)用“控制變量法”
的探究問(wèn)題，解題時(shí)要注意找出“可變量”和“不變量”。“可變量”才是正在探
究的物理量。在敘述結(jié)論時(shí)的一般格式是“當(dāng)……相同時(shí)， 不同，
不同（與……有關(guān)）”。
（4）光學(xué)探究題主要有：光的反射規(guī)律探究、平面鏡成像規(guī)律探究、
光的折射規(guī)律探究、凸透鏡成像規(guī)律探究。這些實(shí)驗(yàn)中的多次測(cè)量都是為
了尋找普遍的規(guī)律，避免一次實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的結(jié)論的偶然性。
（5）熱學(xué)探究題主要有：晶體的熔化過(guò)程、液體的沸騰實(shí)驗(yàn)、探究物
質(zhì)的吸熱能力等。注意溫度計(jì)的讀數(shù)是“零上”還是“零下”：若液柱沒(méi)有過(guò)“0”
刻度，則是“零下”。
02
典例精析
題型
一
探究光的反射定律
【名師點(diǎn)撥】 光的反射定律與折射規(guī)律的探究分幾步走,一是得出三線
共面,方法是將反（折）射光線所在平面向前或后折,發(fā)現(xiàn)反（折）射光線不
在該平面上了;二是通過(guò)改變?nèi)肷浣?發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么變,反（折）射光線和入射
光線都分居法線兩側(cè);三是通過(guò)測(cè)量入射角和反（折）射角的大小關(guān)系,得出
角度之間的大小關(guān)系，注意結(jié)論邏輯關(guān)系：反射光線（反射角）寫在前面。
考查比較多的是第一步。
例1 [2024吉林省] 如圖所示是“探究光反射時(shí)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置。
次數(shù)
1
2
3
（1）實(shí)驗(yàn)中要保持紙板上的直線 ______于鏡面。
（2）分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：在反射現(xiàn)象中，反射角______入射角。
（3）把紙板繞 向前折或向后折，在紙板上都看不到反射光，說(shuō)明
在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在__________內(nèi)。
垂直
等于
同一平面
變式訓(xùn)練1 [2024廈門質(zhì)檢] 如圖所示是“探究光的反射定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，
平面鏡放在水平桌面上，、是兩塊粘接起來(lái)的硬紙板，而且紙板 可繞
轉(zhuǎn)動(dòng)。
（1）將一束光貼著紙板射向平面鏡 ,光在紙板上發(fā)生________,方便從
紙板前不同方向都能觀察到光的傳播路徑。
漫反射
（2）將入射光線向靠近，看到反射光線 ______（選填“靠近”或
“遠(yuǎn)離”）。當(dāng)與 重合時(shí)，反射角的大小為___。
（3）將光沿射向點(diǎn)，光會(huì)沿 方向射出，說(shuō)明______________。
靠近
反射光路可逆
（4）某小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓入射光線沿紙板射向鏡面后轉(zhuǎn)動(dòng)紙板 ,但無(wú)
論怎么轉(zhuǎn)動(dòng)，始終沒(méi)有發(fā)現(xiàn)反射光線，其原因可能是___________________
_______。
紙板沒(méi)有垂直于平面鏡放置
題型
二
探究平面鏡成像的特點(diǎn)
【名師點(diǎn)撥】 平面鏡成像的特點(diǎn):像是虛像;像和物關(guān)于鏡面對(duì)稱
（像和物的大小相等,到鏡面的距離相等,對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線和鏡面垂直）;像和物
上下相同,左右相反（鏡中人的左手是人的右手,看鏡子中的鐘的時(shí)間要看紙
張的反面）;物體遠(yuǎn)離或靠近鏡面時(shí),像的大小不變。
例2 [2024江蘇常州] 小華探究“平面鏡成像特點(diǎn)”。
（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，為順利完成實(shí)驗(yàn)， 應(yīng)選擇____________
（選填“透明玻璃板”或“平面鏡”），并將其______放置在水平桌面上。
透明玻璃板
豎直
（2）將點(diǎn)燃的蠟燭放置在前面，將外形相同、沒(méi)有點(diǎn)燃的蠟燭 在
后面移動(dòng)，直至與 的像完全重合，重合現(xiàn)象說(shuō)明________________。
此時(shí)，蠟燭 所處的位置即為像的位置。
像與物大小相等
（3）改變蠟燭 的位置，重復(fù)步驟（2），可得三組像與物的位置，如圖乙
所示，由此可知平面鏡成像時(shí)，__________________________。
像與物體到鏡面的距離相等
（4）為判斷平面鏡成像的虛實(shí)，用光屏替代蠟燭 ，然后______
（選填“直接”或“隔著 ”）觀察光屏上有無(wú)像，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得平面鏡
所成的像是____像。
直接
虛
變式訓(xùn)練2 [2024重慶B卷] 如圖所示，利用兩根相同熒光棒來(lái)探究平面鏡成
像的特點(diǎn)。
（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用____（選填“薄”或“厚”）玻璃板替代平面鏡；
薄
（2）將玻璃板______放置在鋪有白紙的水平桌面上，在玻璃板前放置熒光
棒，在玻璃板后面移動(dòng)另一根熒光棒，發(fā)現(xiàn)與 的像完全重合，說(shuō)明像
與物的______相等。
垂直
大小
題型
三
探究凸透鏡成像的規(guī)律
【名師點(diǎn)撥】 關(guān)于凸透鏡成像的題目是初中光學(xué)中數(shù)量最多、難度最
大的一類,在初中光學(xué)中占有重要地位,特別是這類題目中的焦距、物距 、
像距 發(fā)生變化引起所成像性質(zhì)的改變。熟記凸透鏡的成像規(guī)律是熟練解決
這類問(wèn)題的前提,有時(shí)用到光路的可逆性和像、物的對(duì)應(yīng)性,要靈活處理。
解答凸透鏡成像及其應(yīng)用的題目時(shí)，要注意分清像的大小和倒正都是相對(duì)
于物體而言的，要熟記凸透鏡成像的規(guī)律，在根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律分析判
斷凸透鏡的焦距時(shí)，首先要明確凸透鏡成像情況，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律列
出物距、像距與焦距的關(guān)系式，然后根據(jù)不等式即可得到焦距的變化范圍，
最后進(jìn)一步分析。
注意事項(xiàng)：（1）用刻度尺測(cè)焦距時(shí)不要忘記估讀到刻度尺分度值下一
位。（2）倒立的實(shí)像指的是上下顛倒、左右相反的實(shí)像。
例3 [2024四川省自貢市] 在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了如下操作：
（1）實(shí)驗(yàn)前，調(diào)整凸透鏡、燭焰和光屏，使三者的中心在__________。
同一高度
（2）通過(guò)探究，記錄并繪制了像距與物距 之間的關(guān)系圖像如圖甲所示，
則該凸透鏡的焦距是____ ，當(dāng)燭焰、凸透鏡和光屏三者間位置調(diào)節(jié)到如
圖乙所示時(shí)，光屏上出現(xiàn)了倒立、______（選填“放大”“縮小”或“等大”）的
燭焰的像。
10
放大
變式訓(xùn)練3 [2024陜西] 如圖甲所示是小明做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)
驗(yàn)裝置。
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)燭焰中心、凸透鏡光心和光屏中心在同一高度，其目的
是__________________。
（2）固定凸透鏡的位置，將蠟燭放在距離凸透鏡較遠(yuǎn)處，此時(shí)應(yīng)移動(dòng)
_______直至出現(xiàn)最清晰的像，記錄物距、像距、像的性質(zhì)。
使像成在光屏中央
光屏
（3）改變物距，重復(fù)上述操作，多次實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。
凸透鏡的焦距：
實(shí)驗(yàn)次 數(shù) 物距/ 像距/ 像的性質(zhì) 正立或倒立 放大或縮小 虛像或?qū)嵪?br/>1 18.0 6.9 倒立 縮小 實(shí)像
2 10.0 10.0 倒立 等大 實(shí)像
3 7.0 17.7 倒立 放大 實(shí)像
4 4.0 / 正立 放大 虛像
分析數(shù)據(jù)可知：當(dāng)物距大于凸透鏡焦距時(shí)，物距減小，像距______。
增大
（4）當(dāng)光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)，小明不小心用手指尖遮擋住了凸透鏡的一
部分，這時(shí)光屏上______（選填“仍能”或“不能”）成燭焰完整的像。
仍能
（5）實(shí)驗(yàn)中，小明將自己的眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，發(fā)現(xiàn)光屏上原來(lái)
清晰的像變模糊。將光屏適當(dāng)靠近凸透鏡后，光屏上再次出現(xiàn)清晰的像，
由此可判斷小明戴的是______（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼鏡。
遠(yuǎn)視
（6）如圖乙所示，當(dāng)無(wú)人機(jī)在高空拍攝地面場(chǎng)景時(shí)，所成的像最靠近圖丙
中凸透鏡主光軸上的___（選填“”“”“”或“ ”）點(diǎn)。
（7）生活中常用的放大鏡應(yīng)用了表中第___次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律。
4
題型
四
探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律
【名師點(diǎn)撥】 解答此類問(wèn)題，要掌握以下幾點(diǎn)：知道晶體熔化的特點(diǎn)，
不斷吸熱，但溫度保持不變；晶體熔化的條件，溫度達(dá)到熔點(diǎn)不斷繼續(xù)吸
熱；實(shí)驗(yàn)裝置的安裝順序自下而上。采用水浴法加熱的優(yōu)點(diǎn)，陶土網(wǎng)的作
用，受熱均勻，圖像各階段表示的物理意義，溫度計(jì)放置要求及讀數(shù)。
1.實(shí)驗(yàn)中要使用合適的溫度計(jì)，溫度計(jì)的玻璃泡要與海波和石蠟充分接
觸，但不能碰到試管壁和試管底。
2.加熱時(shí)要使用酒精燈的外焰，且要緩慢加熱，以保證海波和石蠟受熱
均勻。
3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察海波和石蠟的狀態(tài)變化，并及時(shí)記錄溫度計(jì)的
示數(shù)。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要及時(shí)熄滅酒精燈，整理實(shí)驗(yàn)器材。
例4 [2024湖北省武漢市] 某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究冰熔化時(shí)
溫度的變化規(guī)律，得到了如圖乙所示的溫度隨時(shí)間變化的圖像。實(shí)驗(yàn)中要
控制好燒杯中的水溫。
（1）根據(jù)圖乙所示的圖像中____段溫度的變化特點(diǎn)可知冰是晶體，在這段
時(shí)間內(nèi)，物質(zhì)處于__________態(tài)。
固液共存
（2）該同學(xué)繼續(xù)探究加有鹽的冰塊熔化時(shí)溫度的變化特點(diǎn)。他將冰塊放于
易拉罐中并加入適量的鹽，用筷子攪拌大約半分鐘，易拉罐的下部和底部
出現(xiàn)白霜，這些白霜是空氣中的水蒸氣______（填物態(tài)變化名稱）形成的。
用溫度計(jì)測(cè)量罐中冰與鹽水混合物的溫度，可以看到混合物的溫度______
。
凝華
低于
變式訓(xùn)練4 [2024泉州質(zhì)檢] 圖甲是
探究某物質(zhì)熔化過(guò)程溫度隨時(shí)間變化
規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）取適量的該物質(zhì)裝入試管內(nèi)，
將試管放在盛水的燒杯內(nèi)加熱，并用
使物質(zhì)受熱均勻
（2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，溫度計(jì)的示數(shù)如圖甲，為____ 。
43
（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙。分析圖像可知，
該物質(zhì)在熔化過(guò)程中，溫度的變化特點(diǎn)是__________，它是______
（選填“晶體”或“非晶體”）；在第 時(shí)，該物質(zhì)處于____態(tài)。
保持不變
晶體
液
玻璃棒不斷攪拌，這樣做的目的是________________。
題型
五
探究水沸騰時(shí)溫度的變化規(guī)律
【名師點(diǎn)撥】 解題時(shí)要把握以下幾點(diǎn)：知道水沸騰的條件是達(dá)到沸點(diǎn)，
繼續(xù)吸熱；水沸騰的特點(diǎn)是不斷吸熱，溫度保持不變。知道水沸騰前氣泡
上升越來(lái)越小，而沸騰時(shí)氣泡上升越來(lái)越大，到液面破裂。知道裝置安裝
順序是自下而上。知道水盡快沸騰的方法，加水要適量，盡量少些；在燒
杯中加溫水；適當(dāng)加大酒精的火焰，沸騰前加熱過(guò)程中可在燒杯上加蓋子。
知道沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系是氣壓越高，沸點(diǎn)越高。
例5 [2024山東省棗莊市] 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“水沸騰
前后溫度變化的特點(diǎn)”。
（1）安裝如圖甲所示裝置時(shí)，應(yīng)該先確定鐵圏 的位置，確定其高度時(shí)，
______（選填“需要”或“不需要”）點(diǎn)燃酒精燈。
需要
（2）小明記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，從表格中可以看出，水在沸騰前，吸收
熱量，溫度______；水在沸騰過(guò)程后，吸收熱量，溫度__________。此時(shí)
當(dāng)?shù)氐拇髿鈮篲_____（選填“高于”“低于”或“等于”）1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
時(shí)間/ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
溫度/ 90 92 94 96 97 98 98 98 98
升高
保持不變
低于
（3）小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的水沸騰前后溫度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙中
的 所示。如果同組的小紅減少燒杯中水的質(zhì)量，水沸騰前后溫度隨時(shí)間變
化的圖像可能是圖乙中的__（選填“”“”或“ ”）。
（4）星期天小明在家燒水煮餃子，當(dāng)水燒開準(zhǔn)備下餃子時(shí)，媽媽提醒他鍋
里的水有點(diǎn)少，于是小華又往鍋里迅速加了一大碗水（水量比鍋里少），
用同樣大的火直至將水再次燒開。下面能說(shuō)明其整個(gè)燒水過(guò)程中溫度隨時(shí)
間變化的圖像是___（填字母）。
D
A. B. C. D.
題型
六
探究比較不同物質(zhì)的吸熱能力
【名師點(diǎn)撥】 在解答此類問(wèn)題時(shí)，需明確吸收熱量的多少，通過(guò)控制
加熱時(shí)間來(lái)控制。探究不同物質(zhì)吸熱能力，要運(yùn)用控制變量法，讓不同的
物質(zhì)質(zhì)量相同，溫度的變化量相同，比較加熱時(shí)間（或讓物質(zhì)的加熱時(shí)間
相同，比較溫度的變化量）。
例6 [2024三明質(zhì)檢] 為了比較鹽水和食用油的吸熱能力，小明用兩個(gè)完全
相同的裝置做了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表。
物質(zhì) 初溫/ 加熱時(shí)間/ 末溫/
鹽水 20 5 44
食用油 20 5
（1）圖甲實(shí)驗(yàn)裝置的組裝順序是__________（選填“自上而下”或“自下而
上”）。實(shí)驗(yàn)中，在兩個(gè)相同的燒杯中分別加入初溫相同和______
（選填“質(zhì)量”或“體積”）相同的鹽水和食用油。
自下而上
質(zhì)量
（2）對(duì)鹽水和食用油均加熱,食用油的末溫為____ （如圖乙）。分
析表格數(shù)據(jù)可知______的吸熱能力更強(qiáng)，物理學(xué)中用________表示物質(zhì)的
吸熱能力。
56
鹽水
比熱容
變式訓(xùn)練5 [2024齊齊哈爾改編] 如圖所示是“探究水和煤油的吸熱能力”的
實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表。
物質(zhì) 初溫/ 加熱時(shí)間/ 末溫/
水 20 4 30
煤油 20 4 40
（1）實(shí)驗(yàn)中利用相同規(guī)格的電加熱器給水和煤油加熱，需要控制水和煤油
的______（選填“質(zhì)量”或“體積”）相等。
質(zhì)量
（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)比較____________來(lái)反映水和煤油吸熱能力的強(qiáng)弱。分
析數(shù)據(jù)可得結(jié)論：______________________；若選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑，
應(yīng)該選____（選填“水”或“煤油”）。
溫度的變化
水的吸熱能力比煤油強(qiáng)
水
（3）若實(shí)驗(yàn)中水和煤油的質(zhì)量均是，加熱 ，煤油吸收的熱量為
__________。［不考慮熱損失，

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