作圖題是中考必考題型,一般是根據要求作出相應的圖形或圖線。作圖題具有獨到的考查功能,著重考查應用物理知識、方法解決問題的能力和作圖技能,作圖的過程和順序反映了學生的思維程序。作圖的質量反映了學生對作圖規則掌握的熟練程度和嚴密程度。雖然作圖題本身的難度一般不大,但得分情況並不樂觀,究其原因,一是不能準確理解題意,沒有根據題目的條件和要求作圖,圖不達意;二是作圖技能差,不按規則作圖。正確作圖,必須理解與圖形、圖線相關的物理概念和規律,熟練掌握用圖形和圖線表達物理概念和規律的方法和手段,嚴格遵循不同的作圖要求和規則,具有一定的作圖技能和技巧。作圖題一般分為光學、力學和電磁學三大類型,其考查要點及其作圖的思路方法如下:
一、光學作圖
主要有: 畫反射、折射光路;填畫光學器件(平面鏡、凸透鏡、凹透鏡);畫物體或像;確定發光點(光源)或像點位置;確定成像或視物(看像)範圍等。
(一)光的反射與折射圖
l.利用光的反射和折射規律作圖
(1)找入射點:入射光線與反射面(折射面)的交點,入射點亦是反射點、折射點;
(2)畫法線:過入射點作反射面(折射面)的垂線,或作入射光線與反射光線之間夾角的角平分線,即法線;
(3)畫光線:根據「兩角相等」作反射光線或入射光線,根據「兩角不等」且「空氣中角大」作折射光線或入射光線;
(4)定位置:由兩條反射光線的交點確定像的位置,由兩條入射光線的交點確定發光點的位置,由入射點、法線確定鏡面的位置;
(5)定範圍:反射圖中,根據題意找出題給情景中的邊界光線,單一範圍是由邊界光線決定的,多個範圍是由「公共部分」決定的。
2.利用平面鏡成像特點和原理作圖
(1)知反射光線畫光路:
①找像點:依據反射光線的反向延長線過像點,畫出兩條反射光線的反向延長線,它們的交點即像點的位置:
②確定發光點:依據「像與物關於鏡面對稱」,作出發光點的位置;
③畫入射光線:由發光點到入射點(即反射點)畫出入射光線。
(2)知入射光線畫光路:
①找像點:依據「像與物關於鏡面對稱」,作出像點的位置;
②作反射光線的延長線:由像點作過入射點的連線:
③畫反射光線:由反射點(即入射點)沿反射光線的反向延長線畫出反射光線。
【提示】
①藉助繪圖工具(刻度尺、量角器、鉛筆)規範作圖,不得徒手繪畫;
②實際光線用實線,法線、光線的反向延長線、物像連線等用虛線;
③反射圖中的法線只畫在鏡面上,折射圖中的法線界面兩側都要畫;
④標明垂足;
⑤鏡面上要用細斜線表示出它的朝向;光線上標箭頭(表示光的傳播方向)、標註相關字母。
【試題演練】
l.(2016·揚州)如圖1所示,作出圖中的反射光線。
2.(2016·廈門)圖2 為上午8:00太陽光經水平鏡面反射的光路圖,請大家畫出一小時後太陽光照射同一點的入射光線及對應的反射光線。
3.(2016·孝感)圖3所示是一種稱為「角反射器」的光學裝置,有一束雷射沿a、b方向入射到平面鏡S上。試在圖中作出經平面鏡S1、S2反射後的光路(保留必要的作圖痕跡)。
4.(2016·黔東南)小明媽媽的手機掉到了沙發下,沒有手電筒,小明藉助平面鏡反射燈光找到了手機。圖4中已標出了反射光線和入射光線,請在圖中畫出平面鏡位置,並保留作圖痕跡。
5.(2016·吉林)請在圖5中畫出雷射在光導纖維中傳播的光路圖。
6.(2016·黃石)如圖6所示,點光源S置於平面鏡前,請畫出點光源S 的成像光路圖。
7.(2016·煙臺)如圖7所示,從S點發出的一條光線,經平面鏡MN反射後,其反射光線恰好通過P點。請你作出這條入射光線並完成光路圖。
8.(2016·河南)如圖8所示,在某房間的天花板上裝有平面鏡MN,S為一燈泡,P為不透明的牆。請畫出燈泡發出的光經平面鏡反射後,能夠照亮P牆右側區域的光路圖。
9.(2016·泰州)如圖9 所示,在平靜的湖邊上方有一盞路燈,潛水員在水下E處看到了路燈的像。圖中A、B兩點其中一點是路燈的發光點,另一點是路燈的像點。請你區分發光點、像點,在圖中畫出水下E處的潛水員看到路燈的光路圖。
10.如圖10所示,水面上方有一發光點A↓1,水中另有一個發光點A↓2;人在空氣中看到A↓2在水中的位置就是A↓1在水中的像的位置。畫出:
(1)A↓1發出的光經水面反射進入人眼的光路圖;
(2)A↓2發出的光進入人眼的光路圖。
(二)平面鏡成像圖
利用平面鏡成像的特點作圖。
(1)確定像點:依據物像對應點連線被鏡面垂直且平分,由物體兩端點分別向鏡面作垂線並延長,根據物像等距,找出物點對應的像點;
(2)畫所成的像:用虛線連接像的兩端點,用箭頭表示像的正倒;
(3)畫平面鏡:依據「像與物關於鏡面對稱」,分別作物、像兩端點的連線,兩條連線的垂直平分線即為平面鏡的位置。
【提示】①藉助繪圖工具規範作圖,不得徒手繪畫;
②物體用實線,法線、像等用虛線;
③標明垂足;④標註相關字母。
【試題演練】
11.(2016·威海)如圖11所示,A'B'是物體AB在平面鏡中所成的像,根據平面鏡成像的特點,在圖中畫出平面鏡(保留作圖痕跡)
12.(2016·廣州)如圖12所示,光源Q發出一束光經平面鏡反射在牆上顯示出一個光點。
(1)畫出光源Q在平面鏡中的像。
(2)畫出平面鏡反射的光線並標出牆上光點的位置。
13.(2016·黃岡)如圖13所示,請作出物體ABC在平面鏡中的像。
14.如圖14 所示,AB為平面鏡MN前的個物體,請用作圖法作出鏡前的人眼在什麼範圍內能看到AB完整的像。
(三)透鏡圖
利用凸透鏡、凹透鏡對光的作用和透鏡的三條特殊光線作圖。
1.畫透鏡光路
(1)通過光心的光線傳播方向不變;
(2)過焦點的光線經凸透鏡折射後平行於主軸,平行於主軸的光線經凸透鏡折射後過另一側的焦點;
(3)延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折時後平行於主軸,平行於主軸的光線經凹透鏡折射後其反向延長線過焦點。
2.填畫透鏡
比較折射光線與入射光線的方向,若折射光線相對於入射光線是會聚的,表明該透鏡對光有會聚作用,則為凸透鏡;若折射光線相對於入射光線是發散的,表明該透鏡對光有發散作用,則為凹透鏡。
【提示】①藉助繪圖工具規範作圖,不得徒手繪畫;
②實際光線用實線,光線的反向延長線等用虛線;
③光線上標箭頭(表示光的傳播方向)、標註相關字母。
【試題演練】
15.(2016·南京)如圖15 所示,完成圖中的光路。
16.如圖16 所示,物體AB通過凸透鏡成正立、放大的虛像A'B',請畫出凸透鏡,並確定該透鏡的焦點F。
17.(2016·遂寧)如圖17所示,凸透鏡的主光軸剛好與水面相平,F是凸透鏡的焦點、一束與水面平行的光入射到凸透鏡上,請你作出經凸透鏡折射後進入水中光線的大致位置。
18.根據圖18中光的傳播方向,在虛線框內畫上凸透鏡或凹透鏡。
19.(2016·濟寧)一束光經透鏡折射後水平射出,小希通過作圖提供了一種確定透鏡位置的方案,請你按小希的作圖方式,在圖19中的甲、乙位置各提供一種方案確定透鏡的位置。
20.實驗中有時需要將一束粗平行光變成細平行光,這可以利用兩塊透鏡的組合來解決。請選擇合適的透鏡,在圖20的方框中畫出一種組合方式。
答案