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.

C

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↑

T↑→分子平均动能E_K↑→　　　　　　　　　　　　　　　　　 →P↑

P不变

　　　　　　　　　　　　　 单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↑

V↑→分子的密集程度↓→单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↓→P↓

(2)气体的压强和温度的关系

①气体的压强和温度的关系

一定质量的气体，在体积不变的情况下，当温度升高时，压强增大；当温度降低时，压强减小。

②微观解释

m一定→分子总数N一定，V一定→分子的密集程度一定。

　　　　　　　　　　　　　 每碰撞一次的作用力↑

T↑→分子平均动能E_K↑→　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 →P↑

　　　　　　　　　　　　　 单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↑

　　　　　　　　　　　　　 每碰撞一次的作用力↓

T↓→分子平均动能E_K↓→　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　→P↓

　　　　　　　　　　　　　 单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↓

　

15、气体压强和体积的关系

(1)气体压强和体积的关系

一定质量的气体，在温度不变的前提下，体积减小时，压强增大；体积增大时，压强减小。

(2)微观解释

m一定→分子总数N一定，T一定→分子热运动的平均动能E_K一定。

V↑→分子的密集程度↓→单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↓→P↓

V↓→分子的密集程度↑→单位时间与单位面积器壁碰撞的次数↑→P↑