初中物理图像题的解题指导

初中物理图像题是考察学生理解物理概念、掌握物理规律及运用数学方法解决实际问题能力的重要题型。这类题目通过图像表达物理量之间的关系，将抽象的问题转化为具体形象的问题。通过理解和运用正确的解题策略，学生可以更准确地分析图像，提取有用的信息来解决问题。因此，掌握正确的解题策略以及拥有坚实的物理基础知识是解决初中物理图像题的关键。下面以典型的平面镜题目、凸透镜成像题目、光的反射折射题目及刻度尺测量题目为例，阐述图像题的解答策略。

一、平面镜题目

解决平面镜题目的关键是理解光的反射规律和镜像特性。在解题过程中，我们需要仔细观察光线的传播方向和镜子的位置，注意光线的入射角和反射角相等这一基本原理。对于给定的入射光线，可以使用射线追踪法，从入射点出发画出入射线和镜面的法线，然后确定反射光线的传播方向。另外，我们还可以利用图像的性质，如虚像与实像的位置关系，以及物体和图像的距离关系，通过几何推理来求解问题。

例 1. 观看以下图像，根据平面镜成像的相关知识，试做出物体 MN 在平面镜中的像。

解析：解析该题目前应遵循凸透镜成像的相关理论。

光线反射规律：根据光的反射规律，入射光线与镜面法线之间的角度等于反射光线与镜面法线之间的角度。这个角度关系称为光线的反射规律；镜面反射：平面镜具有光滑的镜面，光线在与镜面发生反射时，会保持入射角与反射角相等，并且经过镜面的入射光线、反射光线和镜面法线位于同一平面上；虚像和实像：对于平面镜，入射光线和反射光线并不会真实相交，所以它产生的是虚像。虚像是通过反射光线的延长线与入射光线所交点确定出来的。虚像的特点是看起来像是从镜面后方发出的；光线的性质：对于平面镜，入射光线、反射光线和镜面法线在镜面上的位置是共线的，即它们在同一条直线上。所以，可以根据入射光线的方向和位置，通过反射光线的延长线确定出虚像的位置；成像特点：平面镜成像不改变物体的大小，只是改变了物体的方向。虚像与实物的位置关系是左右对称的，即实物在左侧时，虚像在镜面的右侧，反之亦然。

故而应绘制一条垂直于平面镜的中心线（法线），标记为 AB。确定物体 MN的位置，根据需要可以用一条直线连接 MN。在物体 MN 上任选一个点，例如选择点 C。从点 C 向镜面上绘制一条入射光线 CD，该光线应与法线 AB 夹角相等。入射光线需要延长到镜面的另一侧。使用光线的反射规律，将入射光线CD 反射，即绘制反射光线 DE，使得入射角与反射角相等，并且反射光线与法线 AB 共线。根据反射光线 DE 的延长线与入射光线 CD 的延长线交点 E，确定出物体 MN 在平面镜中的虚像。连结到反射光线DE 的延长线上的点F，就是物体MN 的虚像。

或通过平面镜性质得出，由 MN 两点分别向平面镜作垂直线，以平面镜面为中心线，取右侧垂直线段与左侧 m 点到镜面相等距离的点即为 m'，n 点同理取n'，连接m'n' 则得出平面镜对应的虚像。

二、凸透镜成像

解决凸透镜成像题目的关键是理解光的折射规律和成像原理。在解题过程中，我们需要先确定物体在光学器件的位置，接着确定光线的传播路径。对于凸透镜，一般会有三条特殊光线，即主光线、垂直主轴光线和焦距光线。通过绘制这些光线，我们可以确定物体的位置和大小，并找到图像的位置和放大缩小情况。同时，要注意凸透镜成像的规律，如物距和像距的关系，放大倍数的计算等。此外，还要注意物体在不同位置时成像特点的变化，如物体在焦点前和焦点后的成像情况等。多加练习和思考，加深对凸透镜成像原理的理解，掌握解题方法。

例 2. 根据下列凸透镜成像的光路图，试画出光线 SA 经凸透镜折射后的光路图。

解析：根据题目分析，我们应当结合凸透镜成像特点来选择相应的技巧来进行光路的绘画。

首先，确定物体的位置和透镜的位置。物体可以位于透镜的左侧或右侧，观察题目可以得出，凸透镜在物体的右侧。并且，凸透镜有一个焦点，可以使用透镜的焦距来确定。确定从物体发出的主光线的传播路径。主光线通常是从物体上一点出发，经过透镜的中心或焦点，然后继续传播。其次使用光线追踪法确定成像的位置。根据凸透镜成像规律，通过将主光线延长后与折射通过透镜的光线相交，可以确定成像的位置。根据成像位置和物体的性质，确定像的性质。像可以是实像还是虚像，放大或缩小，正立或倒立等。

明白凸透镜成像的规律后，我们可以试得出 SA 的光路。根据问题描述，凸透镜成像如下：

在图上标出烛焰 S 和它的实像 S'，以及凸透镜的中心轴和焦点。然后，在图上画出从点 S 发射的光线 SA，将其延长至透镜上。根据折射规律，用一个切线表示透镜表面上的入射光线 SA。这条切线应当通过透镜的中心，并且保持与法线垂直。接下来，让这条切线在透镜上折射，成为一条线穿过透镜焦点 (f)。最后，继续延长这条折射光线，画出光线在透镜背面的传播路径。这样，我们就完成了光线SA 经过凸透镜折射后的光路图。

三、光的折射与反射题目

解决光的折射题目的关键是理解光的折射规律和折射定律。在解题过程中，我们需要仔细观察光线从一种介质到另一种介质时的折射情况。根据折射定律，入射角、折射角和介质的折射率之间存在一定的关系。在已知入射角和折射率的情况下，可以利用折射定律求解折射角。另外，还需要注意光线在不同介质中传播速度的变化，以及介质的密度和折射率之间的关系。此外，对于复杂的折射情况，可以使用射线追踪法来确定光线的传播路径。掌握光的折射规律和折射定律，多进行练习和思考，加深对光的折射与反射问题的理解，掌握解题方法。

例 3. 有一条从空气向水面射入的反射光线，试画出该光线的入射光线和折射光线，并标注入射角的角度。

解析：根据题目可以得出这道题考查的是光的入射与折射图像绘画，这就需要引入如何绘画光的入射光线与折射光线的相关知识。

首先，确定入射光线的方向：确定光线从哪个方向射入介质表面。这可以表示为一个箭头或一条线。而已知给出一条由空气射向水面的反射光线，其角度为 45 度，故可以确定反射光线，接下来，在介质表面上的入射点处，画一条垂直于表面的线，这就是法线。确保法线与介质表面垂直相交，如图所示，使用一把量角器或直尺，根据反射光线与法线对应其夹角的角度，画出绿色光线与对应其入射角。其次，据斯涅尔定律，当光线由一种介质传播到另一种介质时，根据入射角和两种介质的折射率，可以计算出折射角。使用量角器或直尺，以入射角为参考，画出与入射光线相应折射角的折射光线。