在同一均匀介质中沿直线传播光的反射定律光的反射分类光平面镜成像特点光的折射定律() 光从——青夏教育精英家教网—

　　在同一均匀介质中　　　沿直线传播 (影的形成、小孔成像等)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光的反射定律

　　　　　　　　　　　　　光的反射　　分类(镜面反射、漫反射)

光　　　　　　　　　　　　　　　　　　平面镜成像特点(等大、对称)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光的折射定律()

　　光从一种介质　　　　　光的折射　　棱镜(出射光线向底面偏折)

　　进入另一种介质　　　　　　　　　　色散(白光色散后七种单色光)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　定义及条件(由光密介质进入光疏介质、

入射角大于临界角)

　　　　　　　　　　　　　　全反射　　临界角(C＝arcsin)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　全反射棱镜(光线可以改变90、180)

1、光的直线传播

⑴光源：能够自行发光的物体叫光源。光源发光过程是其他形式能(如电能、化学能、原子核能等)转化为光能的过程。

⑵光线：研究光的传播时，用来表示光的行进方向的直线称光线。实际上光线并不存在，而是对实际存在的一束很窄光束的几何抽象。

光束：是一束光，具有能量。有三种光束，即会聚光束，平行光束和发散光束。

⑶光的直线传播定律：光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。　

⑷光的传播速度：光在真空中的传播速度c=3×10⁸m／s，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。

　 ⑸影：光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。

　　影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。

如图A所示，在光屏AB上，BC部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB、CD区域部分光线照射不到叫做半影。

　　　　　 A　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B

　如图B所示，地球表面上月球的本影区域可以看到日全食，在地球上月球的半影区域，可以看到日偏食。如图C所示，如地球与月亮距离足够远，在A区可看到日环食.

例题：如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是　　

A.匀速直线运动　　　　　 B.自由落体运动

C.变加速直线运动　　　　 D.匀减速直线运动

解析：小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h=gt²，根据相似形知识可以由比例求得，因此影子在墙上的运动是匀速运动。

例题：古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5角下射．而在 A城正南方,与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射．射到地球的太阳光可视为平行光，如图所示．据此他估算出了地球的半径．试写出估算地球半径的表达式R=　　　　　　　 .

解析：太阳光平行射向地球，在B城阳光恰好沿铅直方向下射，所以，由题意可知过AB两地的地球半径间的夹角是 7.5，即AB圆弧所对应的圆心角就是7.5。如图所示，A、B两地距离L可看做是弧长，地球的周长为2πR，由=,得R=24L/π。

2、光的反射　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 ⑴反射定律

　　 ⑵镜面反射和漫反射都遵守反射定律

　　 ⑶反射定律的应用

　　　 ①平面镜对光线的作用

　　　　　　　　　　　　　　　　　 (图二)

控制光路：

　　 a：平面镜转过角，其反射光线转过角(见图三)

　　 b：互相垂直的两平面镜，可使光线平行反向射光(见图四)

c：光线射到相互平行的两平面镜上，出射光线与入射光线平行(见图五)

⑷平面镜成像

　　 ① 像的形成:如图所示,光源 “S”发出的光线,经平面镜反射后, 反射光线的反向沿长线全部交于“S ¢”, 即反射光线好像都从点“S ¢”。(见图六)

　　 ② 平面镜成像作用

　　 a . 已知点源S,作图确定像S的位置(见图七)

　　方法: 根据反射定律作出两条入射光线的反射光线,反射光线的反向沿长线的交点即　像S’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 b . 已知光源S’位置,作图确定能经平面镜观察到(见图八)

　　　 S的像S¢,眼睛所在的范围

　　　方法:　 ① 根据成像规律找到S’

　　　　　　 ② 光线好象从S’射出

　　 c．已知眼睛上的位置,作图确定眼睛经平面镜所能观察到的范围.

　　方法一: 根据反射定律作用(见图九)

方法二: 光线“好象”直接入射眼睛的像E¢(见图十)

③平面镜成像规律：正立、等大、虚像、像与物关于平面镜对称

⑸球面镜：

　　反射面是球面一部分的镜叫做球面镜。用球面的内表面作反射面的叫凹镜。用球面外表面作反射面的叫凸镜。

　　凹面镜：具有汇聚作用，使物体成倒立的实像和正立放大的虚像。

　凸面镜：具有发散作用，使物体成正立缩小的虚像。可增大成像范围。

　　具体实例：耳鼻喉科大夫头戴的聚光灯装置是凹面镜，汽车司机旁视镜是凸面镜，其作用是增大视野。

　　球面镜的焦点和焦距：作为常识一般的了解即可。

　　凹镜：平行光线射到凹镜面上，反射光线会聚于一点这一点叫凹镜的焦点，用F表示，是反射光线实际交点是实焦点，如图9所示。顶点P是镜面的中心点。O点为球心。连接球心O与顶点P的直线叫主光轴又称主轴。焦点到顶点的距离叫焦距。用f表示，，R是球的半径。

凸镜：平行光线射到凸镜面上，反射光线的反向延长线会聚于一点，这一点叫凸镜的焦点，因不是反射光线实际交点，是虚焦点。其焦距：，主轴定义与凹镜相同，如图10所示。

例题：一个点光源S对平面镜成像．设光源不动,平面镜以速率v沿OS方向向光源平移，镜面与OS方向之间的夹角为30，则光源的像S将(　　 )．

A. 以速率0.5 v 沿SS连线向S运动

B．以速率v沿SS连线向S运动

C．以速率v沿SS连线向S运动

D．以速率2v 沿SS连线向S运动

解析：点光源S的像S与S对称于平面镜,由几何关系可知,OS连线与镜面交点为O,并有OS=SS=OS,构成正三角形.当镜面沿OS平移到S点,同时像点S由S处沿SS连线移到S处，故像点S速率也为v，方向由S指向S。

故所以选B。

例题：如图所示，画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。

解析：先根据对称性作出人眼的像点S^/，再根据光路可逆，设想S处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。

例题：如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB完整像的范围。

解析：先根据对称性作出AB的像A^/B^/，分别作出A点、B点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域(交集)。就是能看到完整像的范围。

例题：平面镜水平放置，一条光线以60°入射角射到平面镜上，当入射光线不变，而平面镜转动10°时，反射光线与水平面夹角可能是(　　 )

　　 A.10°　　　 B. 20°　　 C.40°　　　 D.50°

解析：根据反射定律，可画出如图所示光路图，此时反射光线与水平面成30°，镜面转动10°，依题意可顺时针转动，也可逆时针转动，前者法线顺时针转动10°，入射角减小10°，反射角减小

10°，反射光线与入射光线夹角减小20°，反射光线与水平面夹角变50°，后者，反射光线与入射光线夹角增大20°，与水平面夹角变为10°，故应选A、D。

　例题：关于实像和虚像比较，下列说法正确的是(　　 )

　　 A.虚像能用眼睛直接看到，但不能呈现在光屏上。

　　 B.实像呈现在光屏上，但不能用眼睛直接观察到。

　　 C.实像是实际光线集合而成，能用照像机拍摄。

　　 D.虚像总是正立的，而实像总是倒立的。

　解析：物体发出的光线进入人的眼睛，在视网膜上形成清晰的像，人就能观察到这个物体。根据虚像的成像原理，选项A正确。实像可在光屏上呈现，人眼睛视网膜也是光屏，也能直接观察到，B选项错误。C、D选项均正确，故，A、C、D选项正确。

　　本题正确选项的结论，应记住，可在一些问题处理过程中，用做判断依据。

3、光的折射：

7、绝对零度不可能达到

(1)绝对温度：－273.15℃，叫做绝对零度，又叫热力学零度。

以绝对零度为起点的温度叫做热力学温度，用T表示，单位是开尔文，符号是K。

(2)热力学温度与摄氏温度的关系

T＝t+273.15K

ΔT＝Δt

(3)热力学第三定律

热力学零度不可能达到，这个结论称做热力学第三定律。

例题：电冰箱是一种类型的制冷机，是用机械的方式制造人工低温的装置。下图为电冰箱的原理图，一般电冰箱使用氟里昂12，即二氯二氟甲烷(CCl₂F₂)作为制冷剂。试回答下列问题：

①叙述电冰箱的工作原理。

②一小孩看到电冰箱能制冷，便打开电冰箱使室内凉快些，试问此方法是否可行？

③压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么下列说法中正确的是　　　

A．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量。

B．在电冰箱的外管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量。

C．在电冰箱的内管道中，制冷剂剧烈压缩吸收热量。

D．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量。

解析：①热量不会自发地从低温热源移向高温热源，要实现这种逆向传热，需要外界做功。气态的制冷剂二氯二氟因压缩机中经压缩成高温气体，送入冷凝器，将热量传给空气或水，同时制冷剂液化成液态氟里昂，再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后，进入箱内蒸发器，液态氟里昂在低压下可以在较低的温度下蒸发为气体，在蒸发过程中制冷剂吸热，使周围温度降低，产生低温环境，蒸发后汽态的制冷剂再送入压缩机，这样周而复始，由外界(压缩机)做功，系统(制冷剂)从低温热源(蒸发器)吸热，把热量传到高温热源(冷凝器)，从而在冰箱内产生低于室温的温度。

②因为电冰箱的吸热装置(蒸发器)和散热器(冷凝器)同处室内，因此无法使室内温度降低，由于压缩机不断消耗电能做功转化为内能，室内温度还会升高。

③根据前面的分析可知，本题正确答案为：A、D

6、热力学第二定律

(1)扩散现象具有方向性

(2)热力学第二定律

①两种表述：不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化；

不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。也可以表述为第二类永动机是不可能制成的。

②两种表述是等效

5、第二类永动机

(1)热机：①概念：热机是把内能转化成机械能的装置。

②热机的效率热机做的功W和它从热源吸收的热量Q₁的比值，叫做热机的效率。

η＝

热机的效率不可能达到100%。

(2)第二类永动机

①第二类永动机：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功而不引起其他变化的热机，叫第二类永动机。

②第二类永动机不可能制成的原因

第二类永动机虽不违背守恒定律，不可能制成，是因为机械能和内能的转化过程具有方向性。

4、热传导的方向性

(1)热量自发地从高温物体传给低温物体

(2)热量从低温物体传给高温物体必须借助外界的帮助

(3)热传导具有方向性

(4)所有的宏观自发过程都具有单向性

3、永动机不可能制成

(1)永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。

(2)第一类永动机：不消耗能量的机器叫做第一类永动机。

(3)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。

2、能量守恒定律

(1)能量在转化或转移中守恒

①机械能与内能相互转化时守恒

②其它形式的能和内能相互转化时守恒

③热传递使内能在物体之间发生转移时守恒

大量的事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。

(2)能的转化和守恒定律

①内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律。

②能量守恒定律发现的意义：能的转化和守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，是分析解决问题的一个极为重要的武器之一。

1、热力学第一定律

(1) ΔU＝Q+W

上述所表示的功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律。

(2) 符号法则

物理量	符号	意　义	符号	意　义
W	+	外界对物体做功	－	外界对物体做功
Q	+	物体吸收热量	－	物体放出热量
ΔU	+	内能增加	－	内能减少

例题：一定质量的气体，在被压缩的过程中，外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在这一过程中是吸热还是放热？吸收(或放出)多少热量？

解析：由题意知

W＝300J，ΔU＝－300J。根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，可得

Q＝ΔU－W＝－300J－300J＝－600J

Q为负值，表示气体放热。

所以，气体在这一过程中放出600J的热量。

例题：用力F压缩气缸中的气体，力F对气体做了1800J的功，同时气体向外放热2000J，空气的内能改变了多少？

解析：由热力学第一定律：ΔU＝Q+W

得：ΔU＝+1800 J+(－2000 )J

ΔU＝－200 J

即空气内能减少了200 J

例题：关于物体内能的变化，下列说法中正确的是(　　　)

A．物体吸收热量，内能一定增大

B．物体对外做功，内能一定减少

C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

解析：根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)，气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关，物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错。同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，B错；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，C正确。而放热与对外做功是使物体内能减小，所以D错。

所以本题正确答案为：C

16、气体体积、压强和温度的关系

(1)气体的体积和温度的关系

①气体的体积和温度的关系

一定质量的气体，在压强不变的情况下，当温度升高时，体积增大；当温度降低时，体积减小。

②微观解释

m一定→分子总数N一定。

　　　　　　　　　　　　　每碰撞一次的作用力↑