初中物理《光學》問題的五種解答方法,二十年教齡物理老師總結。

“方法比知識更重要”。通過對光現象的學習,我們不但學到了許多物理知識,更重要的是能從中領悟到了一些特殊的解題方法,這些方法對同學們來說則是終身受益的。現舉例加以說明。

一、等效法

所謂等效,是指物理現象或物理過程在某些方面具有效果相當或相等。等效法可把複雜的物理過程轉化為簡單的物理過程來研究和處理,往往可以起到化繁為易的效果。

例1: 已知平面鏡上的兩條入射光線,如圖1所示。若只有刻度尺,而沒有量角器,請你比較準確地畫出相應的反射光線。

初中物理《光學》問題的五種解答方法,二十年教齡物理老師總結。

解析:由於受題中條件的限制,不可能利用光的反射定律來作反射光線。因此,只能運用平面鏡成虛像的性質去考慮。在圖1中,我們可以在兩條入射光線上任取兩點,分別作出這兩點的虛像,然後再連接虛像和入射點,作出反射光線。由於這兩點可以任意選取,故可將這兩點用一點S來代替,即這一點與兩點在效果上是一樣的。因在平面鏡成像中,所有反射光線的反向延長線都通過虛像點,則可得到如下作圖步驟:作SˊS垂直於MN,交鏡面於一點O,且使SˊO=SO,Sˊ即為S的虛像。連接SO1和SO2並分別延長至A和B,用箭頭表示光的傳播方向,即O1A和O2B為所求的反射光線,如圖2所示。

二、假設法

所謂假設法就是依據題意假設某一結論成立,然後以它為前提進行分析、推理,如果它與某個(些)已知條件相矛盾或由它推理出一個荒謬的結論,我們就確認該結論錯誤,反之亦然。 例2 :如圖3所示是一束光線在空氣和玻璃的界面上發生反射和折射時的情況。試在圖中畫出界面的位置並指出反射光線、折射光線以及空氣和玻璃所在的位置。

初中物理《光學》問題的五種解答方法,二十年教齡物理老師總結。

解析 : 因題中沒有空氣和玻璃的界面位置,因此,反射光線和折射光線不能一眼望出。此時可採用假設的方法進行確定。假設OB為反射光線,那麼,OC就是折射光線。根據反射定律中“反射角等於入射角”可知,法線是反射光線與入射光線的夾角的角平分線,如圖4中的N1N2.從圖中可知,折射光線OC和入射光線AO沒有分居在法線的兩側,且在同一種介質中,故跟光的折射規律相矛盾,可見,上述假設不成立。由此得出,OC為反射光線,OB應為折射光線。繼而可作出法線N1N2,兩種物質的界面PQ,如圖5所示.由於入射角∠N2OA比折射角∠N1OB大,故可以確定界面PQ的下方為空氣,上方為玻璃。

三、對稱法

平面鏡所成的像是正立的虛像,且像和物相對於鏡面對稱,即上下不變,左右翻轉。在解答與平面鏡成像有關的一類物理問題時,利用對稱法往往有化繁為簡、化難為易的作用.

例3 :小明同學在平面鏡中看到身後牆上時鐘的如圖6所示,你認為此時實際時間最接近八點的是(  )

初中物理《光學》問題的五種解答方法,二十年教齡物理老師總結。 解析: 根據物像具有對稱性,解答本題最簡單的辦法是從背面看或再從鏡子裡看,假如這些條件不具備,可以利用畫軸對稱圖的方法進行。因從鏡中觀看鐘表時,表示12點和6點的位置與實際位置相同,其它點數的位置恰好關於經過12點和6點的直線成軸對稱,因此,我們可以畫出各種情形下的實際時間數,A表示的大約是4點10分;B表示的大約是3點55分;C表示的大約是7點50分;D表示的大約是8點5分,故選D.

四、類比法

所謂類比,就是將要研究的事物與其他熟悉的事物進行比較,如果發現它們在某些方面有相同或相似的地方(性質),我們就可以推斷它們在其他方面也可能存在相同或相似的地方(性質)。

例4 : 如圖7所示,小明從家(A點)到達學校(C點),必須經過一段泥地和一段沙地(在泥地上行走比在沙地上快),他應選擇怎麼樣的路徑最快捷?小明利用光學知識確定應從( ) 處由泥地進入沙地(選填“B點”、“B點左側”、“B點右側”)。請你大致畫出他的行進路線。初中物理《光學》問題的五種解答方法,二十年教齡物理老師總結。

解析: 本題的問題是應選擇怎樣的路徑最快捷,而不是選擇走哪條路徑用時最短。

結合題意,若能聯想到類比法,問題將迎刃而解。題目明確指出,關於路徑的選擇,小明是利用光學知識去確定……所以,解決此問題應與光學知識類比。注意到小明由泥地進入沙地,很容易聯想到光由一種介質進入另一種介質,即光的折射現象,並且在泥地上行走比沙地上行走快與光在空氣中傳播比在其他介質中傳播得快相類似,所以,小明從泥地進入沙地,類似於光從空氣中進入其他透明介質。根據光的折射規律可知,小明所選擇的正確行進路徑應從“B點右側”進入沙地,大體行走路線如圖8所示。

五、物象對應法

在光現象中,不論是平面鏡成像還是凸透鏡成像,其像點和物點都具有一一對應性,利用這一特點可以幫助我們迅速解決相關的問題。這個方法很常用,就不舉例說明了。


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