Question

為了研究影子長度與哪些因素有關，某科學興趣小組的同學做了以下猜想：

①影子長度可能與物體離光源的遠近有關②影子長度可能與光源的高度有關③影子長度可能與物體高度有關。

于是同學們開始設計并進行實驗，實驗裝置如圖：在水平地面上豎直固定一根長桿，長桿上裝有一個可以上下移動的點光源A，再在地面上豎立一根短木條(短木條始終低于點光源A)。（4分）

(1)保持短木條的長度和位置不變，該同學將點光源A從圖示位置逐漸向上移動，測得數據如下表：

點光源的高度H/cm	20	30	40	50	60
影子長度L/cm	30	15	10	7.5	6

 

 

 

該科學興趣小組同學做此實驗，想要驗證的假設是         （填猜想序號）

 （2）分析上述實驗數據還可：在點光源逐漸上移過程中，若點光源高度的增加量相同，則影子長度L的變化量           (選填“增大”、“減小”或“不變”)

  (3)圖中S可表示點光源到短木條的距離，如果要研究影子長度L與點光源到短木條的距離S的關系，具體操作是：保持                  不變，改變                             。（兩空同時答對才可得分）

 

Answer 1

【答案】

（1）2（2）減小（3）點光源高度H、點光源到短木條的距離s

【解析】

試題分析：（1）表中所述的兩個物理量是點光源的高度H和影子長度L，這就說明，這個實驗是在研究點光源離地面的高度H與影長L的關系。　（2）先要從題中分析出影子的變化是保持短木條的長度和位置不變的條件下，改變了點光源A離地面的高度H，如圖所示，當H增大時，點光源射出的光線與長桿的夾角變小，短木條的影子L變短，從表中的數據同樣可以看出，當H增大時，L變小，L的變化量在表中第一次30cm－15cm＝15cm，第二次15cm－10cm＝5cm，第三次10cm－7．5cm＝2．5cm，第四次7．5cm－6cm＝1．5cm，是在逐漸變小的。

（3）當短木條的長度不變，改變短木條到光源的位置，如圖所示，這時點光源離地面的高度H不變，短木條自身的長度為h，它的影子長度L，點光源到短木條的距離s，利用相似三角形的對應邊成比例，可得到的關系式，從式中可得L與s成正比。

 

考點：本題考查光的直線傳播

點評：本題是用數學方法處理物理問題。題中所用的物理知識是光的直線傳播，當光照到不透明的物體上時，在物體后面形成物體的影，影長和光線與豎直方向的夾角有關。求解本題的關鍵在于能根據題中所給的條件，找出控制的量和變化的量，然后根據相似三角形中的幾何關系去分析問題。