请阅读《华夏之光—圭表》并回答问题:
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位,天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器,其中圭表就是典型的代表。圭表(如图1所示)包括圭和表两部分,正南北方向平放的尺,叫作圭,直立在平地上的标竿或石柱、叫作表,圭和表相互垂直。
战国以前的天文学家已经能够利用水面来校正圭,使其水平,使用铅垂线来校正表,使其与圭相互垂直。
依据圭表正午时表影长度的变化,就能推算出二十四节气,依据表影长短的周期性变化,就能确定一回归年的天数,由于日光散射和漫反射的影响,早期圭表的表影边缘模糊不清,影响了测量表影长度的精度。
为了解决上述问题,元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法,对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加,并且在表顶加一根架空的横梁,使表高变为传统表高的五倍。这样,测量时,把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置、提高了测量影长的精度。
郭守敬又利用小孔成像的原理,发明了景符,利用景符可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像(如图2所示),这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来,测影时“虚景之中考求真实”的困难。
以圭表为代表的我国古代的科技成果,像一颗颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施,并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂直的。
(2)郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题?
(3)除了圭表,请你再列举一个我国古代天文观测仪器。
公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏,殊不知手机中还有很多其它功能。爱好物理的“620”创新小组的同学们,发现手机有一种“镜子”功能。于是,激起了他们探究平面镜成像特点的兴趣。
【设计实验】
由于用手机中的“镜子”作平面镜进行实验,无法找到像的位置。于是他们选用了玻璃板、规格相同的两个棋子、白纸等,组装成如图所示的实验装置。
【进行实验与收集证据】
(1)小华同学将棋子 移到玻璃板前某位置不动,小普同学在玻璃板另一侧帮忙移动棋子 ,无论小普在水平桌面上怎样移动棋子 ,小华都看不到棋子 与棋子 的像重合,善于观察的小林同学发现这是因为玻璃板与桌面 ,调整后,小华便能看到棋子 与棋子 的像完全重合。
(2)把棋子 在玻璃板前移动多次,同时调整玻璃板后棋子 的位置,每次都使得棋子 与棋子 的像的位置重合,这不仅可以找到像的位置,还可以比较出像与物的 关系。
(3)实验中还需要 ,用来测量像与物到玻璃板的 。
【分析与论证
平面镜成像的特点是:像与物的大小 ;像与物到镜面的距离 。利用数学中的知识,平面镜成像的规律也可以表述为:像与物关于镜面 。
如图所示是探究“平面镜成像的特点”的情景:竖立的透明玻璃板下方放一张白纸,再准备A、B两支大小、外形完全一样的蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,以A蜡烛为成像物体.
(1)如果有3mm厚和1mm厚的两块玻璃板,应选择 mm厚的玻璃板做实验,该实验选择两个相同的蜡烛A和B,是为了比较像与物的 关系.
(2)该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜,能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到 ,从而确定 ,此时成像的清晰度比日常使用的平面镜 (选填“好一些”或“差一些”).
(3)如果玻璃板没有放正,将对实验产生什么影响? ;
(4)解决以上问题后,蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,此时若将蜡烛A靠近玻璃板时,则像将_______(选填“靠近”或“远离”)玻璃板移动,像的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”).
(5)实验中,当蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合时,撤去蜡烛B并在原蜡烛B的位置放一与玻璃板平行的光屏,则光屏上 (选填“能”或“不能”)显示蜡烛A的像,说明物体通过平面镜所成的像是 像.
(6)图乙是某实验小组的同学经过三次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置.他们接着就连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否 ,再分别测量 _____的距离,判断像与物是否关于平面镜对称.
小明做了如下实验:照图那样,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃砖的直边上折射到空气中,此时折射角 入射角,另一部分光反射玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越 ,而且越来越弱,反射光越来越强.当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时, 光线就消失了,只剩下 光线.他把这个发现与小刚进行了交流,最后他们去请教老师,老师告诉他们这种现象叫做全反射.折射角变成了90°时的入射角,叫临界角.他又用水进行了实验,得出了同样的结论.
(1)根据小明和小刚的探究,判断下列说法是否正确(填“√”或“×”)
①当光以任何角度从玻璃射到空气中时都能发生全反射 ;
②当光从空气射到水中时,也会发生全反射 .
(2)根据上面小明的探究和已经学过的知识,请你总结一下发生全反射的条件是:
① ;② .
在研究光的折射时,小明知道了光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。小明想:光在其他透明介质的分界面发生折射时有什么规律呢?即什么条件下折射角小于入射角,什么条件下折射角大于入射角?为了研究这个问题,他在老师的指导下做了如下实验:让一激光手电筒射出的光束从水斜射入玻璃,再从玻璃依次斜射入冰、空气中,其光路如图1所示。然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度,如图2所示,试回答:
(1)针对小明提出的问题,仔细观察图1中的光路,对照图2中的数据进行分析,你能得出什么结论?
(2)根据你得出的结论,请在图3中画出光由玻璃斜射入酒精时,折射光线的大致位置。
小芳想探究“平面镜成像特点”,她找到了如下图所示的一些实验器材:
(1)为了验证猜想,实验中她应该选择B蜡烛和 蜡烛,选 作为平面镜.(填写代表实验器材的字母)
(2)选好器材后,她将器材按照如下图甲所示位置摆放好,若将镜前蜡烛称为蜡烛A,镜后蜡烛称为蜡烛B,则小芳要想观察到蜡烛A所成的像,她应在蜡烛 (选填“A”或“B”)一侧观察.
(3)点燃蜡烛A,在玻璃板后面移动蜡烛B,直到看上去与蜡烛A的像 ,此现象说明像与物体大小相等,在这个过程中蜡烛B ( 选填“应该”和“不应该”)点燃.
(4)如图乙是小芳的实验记录,通过分析发现像与物到镜面的距离 .
你认为小芳实验中的不足之处是: .
(5)实验中,小芳又突发奇想,将蜡烛A移至如图丙所示的位置,请问她还能完成该实验探究吗?
(6)实验中,小芳看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较暗,远处的像是来自于蜡烛的入射光经过玻璃板________(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上)。
A.一次反射、一次折射形成的 |
B.两次反射、一次折射形成的 |
C.一次反射、两次折射形成的 |
D.两次反射、两次折射形成的 |
小明喝水时,偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指,他感到很惊奇;玻璃和水都是透明物质,为什么光却不能透过呢?小明决定找出原因,下面是小明的探究过程:
根据光经过的路径,首先想到了这种现象与光的折射有关,为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测,如下图,光从水中射向空气时,折射角大于人射角,当入射角逐渐增大时,折射角也逐渐增大,那么,当人射角增大到某一值时,会不会…
(1)小明的推测是 。
(2)小明为了验证自己的推测,进行了如下图所示的实验,实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度,当增大到某一角度时,小明观察到 ,证实了自己的推测。
(3)当光从空气射向水中时,也会出现“看不见”的现象吗?说出你的观点并解释: 。
我校的小勇同学自备器材,主动探究“平面镜成像的规律”,其情形如图所示,他先把一块平板玻璃B垂直立在水平桌面上,再准备A、C两支大小、外形完全一样的蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛C放在玻璃板后面,并移动蜡烛C的位置,使它与蜡烛A的像完全重合.
(1)小勇同学在做探究实验时用透明玻璃板B代替平面镜是为了便于确定______;
(2)选择的蜡烛C与蜡烛A的大小、外形完全一样是为了比较像与物的______关系;
(3)如果把蜡烛A向镜面移动一段距离,又移动蜡烛C去与蜡烛A的像比较,蜡烛A像的大小______(变大/变小/不变);
(4)如果在蜡烛A像的位置放一个光屏,光屏上______(会/不会)承接到像,这说明平面镜所成的像是______(虚/实)像;
(5)为了便于观察,该实验最好在较______(明亮/黑暗)环境中进行;
(6)如果有5mm厚和2mm厚的两块玻璃板,选择______mm厚的玻璃板做实验较好;
(7)为证实上述有关成像特点是否可靠,你认为应采取下列哪一项操作( )
A.保持A、C两支蜡烛的位置不变,多次改变玻璃板的位置进行观察
B.保持玻璃板位置不变,多次改变A蜡烛的位置,进行与上述(3)相同的操作
(8)实验中如果把玻璃板向右倾斜,如图乙所示,实验则不能成功,理由是______.
在“探究平面镜成像的特点”实验中,小明用玻璃板、相同的两个棋子A及B、刻度尺、橡皮泥、白纸等器材进行实验,如图所示.
(1)实验时玻璃板应该 放置在水平桌面上.
(2)实验器材选择相同的两个棋子A、B,其目的是为了 .
(3)为了说明平面镜中所成的像是实像还是虚像,应采取的具体操作步骤是 , ;若 ,则平面镜所成的像为 像.
(4)小明在实验过程中,让玻璃板沿00'轴(玻璃板与桌面的接触部分)方向水平向右移动,结果他发现镜中的像相对于A 移动(选填“向右”.“向左”或“不”);他又将玻璃板绕00'轴转向自己,发现镜中的像 (选填“转向自己”、“转离自己”或“不动”).
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隐形飞机
隐形飞机之所以能“隐身”,主要是通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征,使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。
为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征,这种飞机在外形设计上采用了非常规布局,消除小于或等于90°的外形夹角,减小飞机的横截面,同时改变外形减少雷达回波。发动机进气口置于机身背部或机翼上面,采用矩形设计并朝上翻。在材料使用上,大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料,并在表面涂覆放射性同位素涂层,吸收雷达波和红外辐射,而造成雷达测量上的误差,从而达到“隐身”的效果。
此外,发动机还常采用了楔形二元喷管。外壳、机匣采用蜂窝状结构,使红外辐射降低90%,噪声也大为减小,真正做到不见其身、不闻其声。
(1)在晴好天气无遮挡情况下人眼的观察范围是2km,若此时空中一架距人1500m的隐身战机,仅凭人眼 (能/不能)发现。
(2)下列飞机中,从外形来说隐身效果最差的是 。
A B C D
(3)发动机进气口置于机身背部或机翼上面,主要是为了减少雷达对 (红外线/紫外线)的探测。
(4)隐形战机的噪声是在 减弱的。
(5)隐形飞机的机身材料选择时,下列考虑不正确的是
A.熔点高 | B.密度小 | C.反射能力强 | D.热辐射弱 |
请你对下面物理实验情景进行分析并得出结论
(1)把正在发声的手机放在玻璃罩内(如图甲所示),逐渐抽出其中的空气听到的声音越来越小,最后几乎听不到铃声,这说明______.
(2)图乙是探究“ ”的实验装置图,把平面镜放在水平桌面上,再把一张可以沿ON向前或向后折的纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的ON垂直于镜面。能折叠的纸板的作用是: 。
(3)图丙所示的装置做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验:组装实验装置时,放置石棉网的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置非常重要,应当先调整固定 的位置(选填“铁圈”或“铁夹”);实验时,小雯向烧杯中倒入热水而不用冷水,这种做法的优点是 .
如图是教学中常用的一台光学投影仪的示意图。
(1)右侧是其使用说明书,请你在画线部分填写合适的答案。
(2)A的作用是 。如果画面偏下,应将A的张角变 。
(3)投影幕的幕布做的白色的、粗糙的,其原因一光照射到幕布时发生 ,让各个方向的学生都能看到画面;其原因二是 ,让学生看到色彩丰富的画面。
(4)请在图中将光路补画完整。
如图所示,小明在进行“探究平面镜成像特点”的实验时,将玻璃板竖直放在水平桌面上.再取两个相同的棋子A和B竖直地放于玻璃板前后,移动棋子B,直到与棋子A的像完全重合。在此实 验中:
(1)用透明玻璃做实验,是因为它既能透光让小明看到棋子 ,又能 光,让小明看到棋子 的像。
(2)用两个相同的棋子,是为了比较像与物 的关系。
(3)小明将光屏放在棋子B的位置上.直接观察光屏,发现光屏上 (能/不能)承接到棋子A的像.这是因为 。
(4)如果玻璃板没有竖直放置,实验中,会出现的情况是 。
(5)玻璃板下方用方格纸而不用白纸的优点是: 。
小明在做“探究平面镜成像特点”的实验,将一块玻璃竖直架在水平台上,取两支完全相同的蜡烛A和B进行实验,如图1所示.
(1)为便于观察,该实验最好在较 (选填“明亮”或“黑暗”)环境中进行;
(2)小明点燃玻璃板前的蜡烛A,他应该在玻璃板 (选填“前”或“后”)观察,调整玻璃板后的蜡烛B的位置,直到看上去B和A的像 ,此时蜡烛B的位置即为蜡烛A的像所在的位置,像与物大小相同;同刻度尺和笔将A、B所在的位置连接起来,发现像和物的连线与玻璃板 ,像和物到玻璃板的距离 ;
(3)如果在蜡烛B的位置上放一光屏,无论怎样,在光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是虚像;
(4)小明了解到平面镜是在平板玻璃的背面均匀地镀上了一层金属膜制成的(如图2甲).他有一个疑问:物体是通过镜子的前面成像还是背面成像?于是他将一支铅笔的笔尖贴在镜子上,如图2乙所示,眼睛从侧面观察,若发现 ,则说明物体是通过镜子背面成像;
在探究“光的反射规律”实验时,小丽设计了如图所示的实验,平面镜M平放在桌面上,E、F是粘在一起的两块硬白纸板,F可绕垂直于镜面的接缝ON转动.
(1)如图甲,当E、F在同一平面上,让入射光线AO沿E纸板面射向镜面,在F纸板面上可看到反射光线OB,此时∠BON ∠AON(选填“大于”、“等于”或“小于”),改变入射光线的方向,再观测几组入射角和反射角,这样做的目的是 .
(2)在图乙中,把纸板F向后折叠,则在纸板F上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线应 .
试题篮
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