初中物理人教版(2024)八年级上册(2024)第4节 光的折射优秀课时练习
展开专题4.4 光的折射
核心素养学习目标
1.物理观念:(1)了解光的折射现象,理解光从空气射入水中或其他介质中的折射规律;
(2)知道光在折射时,光路的可逆性;
(3)学会画折射光路图。
2.科学思维:做光路图与光的折射规律对应起来学习是理解本节知识重要方法。学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过演示实验和生活实际,了解光的折射现象;通过小组合作探究,得到光的折射规律。
4.科学态度与责任:培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是探究并了解光从空气射入水中和其他介质时的折射规律;学习难点是使学生应用折射规律解释生活生产中的折射现象。
知识解读易错警示示
知识点1. 折射现象
1.概念:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
2.折射角:折射光线和法线间的夹角。
知识点2. 光的折射规律
在光的折射中,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线和折射光线分居法线的两侧。光从空气斜射入水或其他介质时,折射角小于入射角;光从水或其它介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大;当光从空气垂直射入水或其他介质中时,传播方向不变,折射角、反射角和入射角都等于0°。
注意:对光的折射规律的认识
(1)斜射时,总是空气中的角大;
(2)当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生;
(3)光的折射中光路是可逆的。
知识点3. 光的折射规律的应用
(1)水中的鱼的位置看起来比实际位置浅一些;由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些;
(2)水中的人看岸上的景物的位置比实际位置远 些;透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像弯折了;斜放在水中的筷子好像向下弯折了。
注意:解释生活中的折射现象是难点
注意!
用光的折射规律解释生活中的折射现象,必须对规律内容熟练把握,同时必须会做出折射光路图。一般情况,给定的物体,经过折射后,物体的像是浅了还是深了,这类问题解答方法就是根据规律作出光路进行分析。所以科学准确作出折射光路图是十分重要的步骤。同时要知道人眼睛看到物体的像是虚像。
易错点:
易错1. 折射现象作图易错易混
(1)光无论从空气斜射入其他介质中,还是从其他介质斜射入空气中,空气中的角(入射角或反射角)都是较大的;
(2)过入射点作法线,在法线的另一侧作出折射光线或入射光线,且使空气中的角较大;
(3)标出光的传播方向。
易错2. 光的三种传播方式辨析
1.对光的三种传播方式区分不清。区分方法:记住常见的直线传播和反射现象,其余的大都是光的折射现象。
2.发生光的反射时,不一定有光的折射现象。发生光的折射时,一定有光的反射现象。
3.不管光的反射、折射,均发生在两种不同介质的交界面,一旦进入同种均匀介质中,均沿直线传播。
4.发生反射时,反射光线进入反射前的介质,光速不变,只是传播方向变了。折射时,光线折射后,在两种不同的介质中传播,光速发生改变,出垂直入射不改变传播方向,其余的情形,光的传播方向均要发生改变。
典例精讲明确考向向
考点1. 光的折射现象
【例题1】如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A.山在水中形成“倒影” B.景物在观后镜中成像
C.月食现象的形成 D.钢勺好像在水面处“折断”
【答案】D.
【解析】判断光的折射现象,要对折射的定义理解清楚,光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时,传播方向一般会发生改变,这是光的折射,生活中光在不均匀介质中不沿直线传播的现象也是光的折射.
A.平静的水面相当于平面镜,倒影是平面镜成的像,这是利用光的反射原理,故A错误.
B.观后镜是凸面镜,属于光的反射,故B错误;
C.发生月食时,太阳、月球、地球三者都在同一直线上,都可以用光沿直线传播来解释,故C错误.
D.从水中钢勺上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是钢勺的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,故D正确.
考点2. 折射规律
【例题2】一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )A. BO是入射光,OA是反射光 B. AO是入射光,OC是折射光
C. ∠AOM是入射角,∠BON是反射角 D. 光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
考点3. 折射规律作图
【例题3】从水射向空气时,入射点O和反射光线如图所示。请画出入射光线和折射光线。
【答案】如图所示。
【解析】首先画出法线,在发生反射时,反射角等于入射角,据此画出入射光线;光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线。
考点4. 折射规律的探究
【例题4】小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中。
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (A.向左移动;B.向右移动;C.不动)。
(2)如图乙所示,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现。此时纸板上看不到折射光线,下列说法正确的有 (A.没有折射光线;B.有折射光线但不易看见;C.如果在原折射光线处喷一些烟雾也不可能看见折射光线)。
(3)如图丙,如果光线沿着BO方向射向空气,并逐步增大入射角的度数时(入射点的位置不变),折射光线 (A.可能;B.不可能)消失。
(4)如图丙,当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时折射角为 度。
【答案】(1)A;(2)B;(3)会;(4)0。
【解析】(1)光的折射:光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角。
(2)在光的折射中使用可转动的光屏是为了探究折射光线、法线和入射光线是否在同一平面内。
(3)光从其他透明介质斜射入空气,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大,增大到一定程度,看不到折射光线;
(4)当光线垂直入射时光线不改变方向,此时入射角和折射角都等于零。
【解答】(1)光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角;小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,光线在水面处发生折射,水槽底部光斑的位置将向左移动,说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生改变,故选:A。
(2)小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现,说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内;此时纸板上看不到折射光线,但折射光线依然存在,故选:B;
(3)在图丙中,如果光线沿着BO方向射向空气,在界面处发生折射,同时也会发生反射;若不断增大光在水中的入射角,增大到一定程度,看不到折射光线,产生了全发射;所以折射光线会消失,一定发生反射现象;
(4)当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时光线垂直入射不改变传播方向,则此时入射角和折射角都等于0度。
方法总结思维进阶
1. 对光的折射现象的理解
(1)法线与分界面垂直,是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准;
(2)折射角随着入射角的增大而增大,因为先有入射光线,然后才有折射光线,所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化,不说入射角随折射角的变化而变化;
(3)当光垂直射到分界面上时,光的传播方向不发生变化,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角和入射角都为0°;
(4)一般情况下,无论光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角;
(5)一般来说,当光从两种介质分界面上发生折射时,光速大的介质中光线与法线的夹角大,光速小的介质中光线与法线的夹角小。
2. 在岸上看水中的物体与在水中看岸上的物体用光路图反映,解决这一难点易错点思路
(1)在岸上看水中的物体:在岸边看水中的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更浅的虚像。它是水的物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,逆着折射光线看到的虚像。如下图:
(2)在水中看岸上的物体:在水中看岸上的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更高的虚像。它是物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,在水中逆着折射光线看到的虚像。如下图:
课节精练达标培优
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题6分,共30分)
1. 下列现象由光的折射形成的是( )
A. 手影 B. 对镜画脸谱 C. 铅笔“折断” D. 日食
2. 下列现象中属于光的折射现象的是( )
A.坐井观天B.杯弓蛇影C.海市蜃楼D.一叶障目
3.下列诗句中有关光现象的说法正确的是( )
A.“绿树阴浓夏日长”,树阴是光的反射形成的
B.“楼台倒影入池塘”,楼台倒影是光的折射形成的
C.“瀑水喷成虹”,彩虹是光的直线传播形成的
D.“潭清疑水浅”,水浅是光的折射形成的
4.如图所示,一束光射入杯中,在杯底形成光斑。下列说法正确的是( )
A.折射角大于入射角;
B.如果将入射光线适当顺时针偏转一个角度,杯底光斑会适当左移;
C.如果光线垂直水面入射,折射角为90°;
D.如果往杯中再继续加水,入射光线保持不变,杯底的光斑会向左移动
5.如图所示,是光在空气和水两种介质中传播情形,下列说法正确的是( )
A.BF是界面B.AD的右边是水
C.入射角等于60°D.折射角等于30°
二、填空题(每空5分,共30分)
1.下列是与光学知识有关的诗句或成语:①立竿见影②潭清疑水浅③一叶障目。其中______(填序号)与另外两个所描述的光现象形成的原因不同,它可以用光的______解释。
2.小波在湖边游玩时,看到茂密的树下有许多圆形光斑,仔细一看是太阳的“像”,这是光
的 而形成的;看到湖水中游动的“鱼”比起实际位置要 (选填“深”或“浅”),这是因为光从水中斜射向空气时发生 ;湖面上拱桥在水中的“倒影”,这是由于光的 而形成的虚像。
3.如图所示,在不透明的杯底部画一个黑点A,向杯中倒入适量水,眼睛位于P点看到A点的像A'点。A'点是由光发生 形成的 (选填“虚”或“实”)像。用激光笔对准像A'点照射,光 (选填“能”或“不能”)照到杯底A点。
三、作图题(每小题5分,共20分)
1. 图中,一条光线从空气射入水中,请标出它的入射角α并大致画出折射光线。
2.如图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
3.如图,一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后,在界面AB上只发生反射,在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线。
4. 如图,光源S发出的一束光经墙上的平面镜反射后,射入游泳池中,刚好被正在游泳的小明看到。请完成光路图。
四、实验探究题(共20分)
1.(6分)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点,如图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为______所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是____________。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平,入射光线应该从A点向O点射入,这是为了保证___________,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。
(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则________射出的折射光线更远离法线。
2.(14分)小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中,用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。
(1)当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向 ;
(2)分析实验数据可知:入射角增大时,折射角 (填“增大”或“减小”),且折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;
(3)当入射角为48.6°,折射角大小为90°,若再增大入射角,则折射光线消失,只发生反射,这种现象称为全反射,所以当入射角为50°时会发生 现象;
(4)若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为 ,这是因为在光的折射现象中,光路都具有 性。增大入射角,观察折射角的变化,我们发现 (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
入射角/°
0
10
20
30
40
48.6
50
折射角/°
0
13.4
27.0
41.7
58.7
90
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