谈谈筷子弯折的问题

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  2010年南京市白下区中考物理模拟测试题第4题引发了我们物理组几位教师和学生的激烈讨论,题目如下:
  如图1所示,现有一个盛有适量水的透明玻璃杯和一只筷子。小名同学将一支筷子斜插入盛有适量水的透明玻璃杯中,若小名从杯子正面观察,可能观察到筷子和筷子在杯中水下部分的成像情况最可能的是()
  答案为B,对题目及答案我们没有异意,只是对题目中的“最可能”产生了疑惑,难道除了B还有其他情况吗?对此笔者进行了实验及理论分析。
  首先,我们来看两种常见的情况,并从理论上加以分析,找到筷子弯折(折断)的原因:
  为什么筷子向不同方向倾斜其弯折(折断)的方向也不同呢?现分析如下:
  我们从杯子的侧面沿水平方向观察,对照图2,如图甲所示,若我们取AA′截面的俯视图,由于光的折射,P′点为P点的像点(ON为法线),那么筷子的虚像确实向左折断。同样对照图3,若我们取BB′截面的俯视图,如图乙,由于光的折射,Q′点为Q点的像点(ON为法线),则筷子的虚像向右折断。通过以上分析可知,筷子之所以向不同方向折断是因为:筷子倾斜方向不同导致折射面不同。那么,使折射面发生改变的原因只是筷子的倾斜方向吗?显然不是,笔者又做了如图4、5所示的实验:
  从图4可看出:即使筷子的倾斜方向不变折射面也会随着水深度的改变而改变。从图5看出:即使水的深度及筷子倾斜方向都不变,折射面也会随着筷子位置的改变而改变。通过以上分析可知,上题中图1的情况也应有与如图5相似的三种情况,所以题目中说“最可能”也就不足为奇了。
  参考文献:
  刘翠芳.筷子应向何方弯折.物理教师,2010(3).
  (作者单位 江苏省连云港市东每县平明中学)
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