资源简介

3.4 光的折射规律
导学目标
1. 认识光的折射现象；
2. 了解光的折射规律；
3. 能利用折射规律分析说明生活中常见的折射现象。
重点难点
重点：声音产生的原因及传播条件。
难点：声音的传播。
导学过程
【自主学习】
活动一、光的折射现象
1．请同学们观察一个小实验：将一支铅笔斜插入水中，同学们会看到什么现象？
活动二、探究光的折射规律
1.光从空气射入水中时的折射
【活 动】让一束激光斜射到空水槽的底部某点,做个标记；然后再向水槽内注水。
【观察与思考】
（1）水槽底部光斑的位置是否发生变化？
（2）光由空气斜射入水中时，方向是否发生偏折？
（3）从空气中入射的光线与进入水中的光线是否在同一平面内？
【现 象】光从空气中斜射入水中时，传播方向发生改变，水中的光线向法线靠拢。
【小结归纳】
介绍光折射时光路图中的有关名词：
（1）法 线：
（2）入射角：
（3）折射角：
（4）入射光线：
（5）折射光线：
【演 示】（1）入射光线向法线靠拢，观察折射光线的变化
（2）入射光线远离法线，观察折射光线的变化
【现 象】入射光线靠拢（或远离）法线，折射光线 也靠
（或远离）法线。且折射角总是小于入射角。
2.探究光通过玻璃砖时的折射规律
【猜一猜】光从空气斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后，光束将如何偏折？当光从玻璃砖的另一侧射出时，出射光线又将如何偏折？试一试作出光路图。
【演示】用多媒体课件演示光在玻璃砖中的折射情况。（如图）
（1）比较折射角与入射角的大小
（2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况
（3）光垂直于玻璃砖入射，观察折射光线的传播方向
【小结归纳】光的折射规律
3.【演 示】光从空气射入水中，再从水中斜射入空气
【现 象】如图：
【小结归纳】折射光路具有 。
活动三、完成光的折射光线大致方向：
活动四、阅读第68-69页“生活中的折射现象”，体会大自然的美妙和神奇折射现象。
站立在游泳池旁看到池内的水深度要比实际的深度_______，这是光从______斜射入______发生_______的缘故。
【合作探究】
1．（2023 赤峰）探究光折射时折射角与入射角的关系，如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小；改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4
入射角 10° 20° 30° 40°
折射角 15.1° 30.7° 48.6° 73.8°
（1）光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角 　 　入射角；折射角随着入射角的增大而 　 　。
（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，　 　。
2．（2024 祥符区一模）如图所示，小羽家墙角有一鱼缸，盛了一部分水，小羽用激光笔从A点射向水面，在缸底C点和墙上B点照出两个光斑，请帮小羽完成激光笔射出的光形成光斑的光路图。
3．（2023秋 宁阳县期中）某同学探究光的折射实验，让光从空气射入水。通过实验还得到如表数据，分析表中数据，可得出结论：
入射角α 0° 15° 30° 45° 60°
反射角β 0° 15° 30° 45° 60°
折射角γ 0° 11° 22.1° 35.4° 40.9°
（1）光从空气斜射到水面时，将同时发生 　 　和 　 　现象；
（2）光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的增大而 　 　，且折射角 　 　（均选填“大于”“等于”或“小于”）入射角；
（3）小明同学想继续探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”。提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如甲图所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验：
①要实现探究目的，他们应选择图乙中的（选填字母序号） 　 　两图示实验。
②实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了便于确定折射光线的位置，直接读出斑点移动的距离。某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，　 　对光的偏折本领较大。
当堂检测
1．（2023 河北）如图所示的光现象中，与“潭清疑水浅”中“水浅”形成原理相同的是（　　）
A．水中倒影
B．手影形成
C．筷子“弯折”
D．激光准直
2．（2023 常州）海洋公园内，北极熊站立在方形透明水族箱内，头在水面上、身体在水面下。水族箱外的游客居然看到了北极熊“身首异处”的奇异场景，如图所示，游客看到熊身体的光路图是（　　）
A． B．
C． D．
3．（2023 自贡）一束光线由空气斜射入水中，入射角为α，反射角为β，折射角为γ，则（　　）
A．α＞β＞γ B．α＜β＜γ C．α＝β＜γ D．α＝β＞γ
4．（2022 常州）鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，黄昏会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，导致其贸然飞往撞击受伤。鸟儿在如图所示位置所见情景，是因为在玻璃与空气分界面处分别发生（　　）
A．光的反射，光的折射
B．光的折射，光的反射
C．光的反射，光的直线传播
D．光的直线传播，光的折射
5．（2024 胶州市一模）神奇的魔术表演总能给我带来许多惊奇，当我们往一个看起来什么也没有的碗中倒水，随着水的慢慢增多，渐渐的看到了一个完整的硬币。下列能正确描述此现象的光路图是（　　）
A． B．
C． D．
6．（2024 昌吉州一模）光从空气斜射入玻璃中，入射光线与玻璃的夹角为60°，则折射角大小可能是（　　）
A．60° B．50° C．30° D．20°
7．（2024 麦积区模拟）春游时，同学们看到：①水中的鱼、②岸边的树在湖中的倒影、③雨后的彩虹、④自己在阳光下的影子。在他们看到的景物中，属于光的反射现象的是 　 　；属于光的折射现象的是 　 　；属于光的直线传播现象的是 　 　（以上填序号）。
8．（2024 天长市一模）现代医学中常用超声波击碎人体内的结石，超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射，如图所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的 　 　（选填“左侧”或“右侧”）。
9．（2024 新荣区一模）唐朝诗人韩愈的《叉鱼招张功曹》中记载：“深窥沙可数，静接水无摇。刃下那能脱？波间或自跳。”当语文老师翻译到“鱼叉掷下，哪有逃脱得了的鱼？可它们却仍在波浪中跳跃”时，勤思好问的小晋同学想：若要叉到鱼，应该向看到的鱼的 　 　（选填“上方”或“下方”）叉去，判断依据是 　 　。
10．（2024 池州二模）如图所示为光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射的情况，由图可判断，空气在分界面的 　 　侧。（填“上”、“下”、“左”或“右”）
11．（2024 吴中区模拟）根据光的折射规律作折射光线。
12．（2023 广西）如图是经平面镜反射后的反射光线，请画出射向平面镜的入射光线和进入空气中的折射光线。
13．（2023秋 宿豫区期末）小明为探究光的折射规律设计了下面两个实验装置：如图甲所示的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
（1）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束，观察发现折射光线和入射光线位于法线 　 　；小明将光屏F向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到折射光，说明折射光线和入射光线 　 　（选填“在”、“不在”）同一平面内；
（2）小明将光屏F恢复原状，保持入射光不动，继续加水，会看到杯底的亮斑B向 　 　（选填“左”、“右”、“上”）移动；
（3）小明继续用另一支激光笔让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明在光折射现象中光路是 　 　。
（4）小明让一束光强不变的激光从某玻璃斜射向空气（如图乙、丙），不断调整入射角，通过实验得到如表格：
入射角α 0° 10° 20° 30° 40° 41.8° 50°
折射角β 0° 15.2° 30.9° 48.6° 81° 90°
反射能量 5% 7% 26% 43% 84% 100% 100%
①光的折射现象一般都会伴随着反射现象的发生，当入射角增大时，折射角 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），折射光线的能量 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②当入射角α≥41.8°时，折射光线消失，反射光线会变得更亮，即发生光的全反射现象。图像丁中的图线 　 　（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系。
参考答案及解析
【自主学习】
活动一、光的折射现象
1．
水中部分的筷子向上弯折
活动二、探究光的折射规律
1.光从空气射入水中时的折射
【活 动】让一束激光斜射到空水槽的底部某点,做个标记；然后再向水槽内注水。
【观察与思考】
（1）随着水面上升，光斑向左移动
（2）发生偏折
（3）在同一平面内
【小结归纳】光从空气斜射入水中时，光线向法线偏折
介绍光折射时光路图中的有关名词：
（1）法 线：NN/
（2）入射角：AON
（3）折射角：BON/
（4）入射光线：AO
（5）折射光线：OB
2.探究光通过玻璃砖时的折射规律
【猜一猜】光从空气斜射入玻璃砖，进入下班砖后，光束将如何偏折？当光从玻璃砖的另一侧射出时，出射光线又将如何偏折？试一试作出光路图。
进入玻璃砖，光线向法线偏折，从玻璃砖射出，光线偏离法线；
【演示】用多媒体课件演示光在玻璃砖中的折射情况。
（1）折射角小于入射角
（2）入射角变大（小），折射角也变大（小），折射角始终小于入射角
（3）折射光线的传播方向不变
【小结归纳】光的折射规律
光折射时，折射光线、如射光线、法线三者任同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线两侧，光从空气斜向射到水或玻璃表而时，折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。光垂直射到水或玻璃的表面时，在水或玻璃中的传播向不变。
3.
【小结归纳】可逆性
活动三、完成光的折射光线大致方向：
活动四、
浅 水中 空气 光的折射
【合作探究】
1．【解析】（1）分析表格数据，得出结论是：光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角大于入射角；折射角随着入射角的增大而增大；
（2）使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，对照表格数据可说明在光的折射现象中，光路可逆。
【答案】（1）大于；增大；（2）光路可逆。
2．【解析】由题知，在鱼缸底部C点和墙上B点发现两个光斑，这两个光斑分别是由光的折射和光的反射形成的；
先作出激光笔在A点关于水面的对称点A′，即像点；因为反射光线的反向延长线一定过像点，所以再连接像点A′和B点，连线与水面的交点O为入射点，则OB为反射光线，再连接AO，即为入射光线；最后连接OC为折射光线，如图所示：
3．【解析】（1）光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；
（2）由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角；
（3）①根据控制变量法的思想，要探究水和油对光的偏折本领大小，必须控制入射角和液面的高度相同，只改变光线传播的介质，因此符合条件的有B、D两图；
②根据记录，油中光斑的位置距离空气比较远，因此油对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大。
【答案】（1）反射；折射；（2）增大；小于；（3）①B、D；②油。
【当堂检测】
1．【解析】“潭清疑水浅”指人看到水底形成的像，像的位置比物体的实际位置要浅，是光的折射现象；
A、水中倒影，属于光的反射，故A错误；
B、手影的形成是由于光的直线传播在光不能到达的区域形成的影子，故B错误；
C、筷子“弯折”，是由于光的折射形成的现象，故C正确；
D、激光准直是利用光的直线传播，故D错误。
【答案】C。
2．【解析】游客看到熊身体是熊反射的光线从水中斜射入空气中时发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看，看到的是熊的虚像。故A正确、BCD错误。
【答案】A。
3．【解析】（1）一束光线由空气斜射入水中时，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，即β＝α；
（2）当光从空气斜射入水中时，由光的折射定律可知，折射角小于入射角，即γ＜α；
综上所述，三个角之间的关系为：α＝β＞γ，故D正确。
【答案】D。
4．【解析】鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，这是因为远处的蓝天白云反射的光在玻璃与空气分界处发生了反射进入了鸟的眼睛，是光的反射现象；
鸟儿在黄昏时会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，这是室内绿色植物反射的光通过玻璃与空气分界处发生了折射进入了鸟的眼睛，是光的折射现象。
【答案】A。
5．【解析】当水倒到一定高度后，看到了硬币。产生这种现象的原因是由于从硬币发出的漫反射光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚像，比实际的位置要高，如图所示：
【答案】C。
6．【解析】当光线从空气斜射入玻璃中时，入射光线与玻璃表面的夹角为60°，则入射角为：90°﹣60°＝30°，
当光从空气斜射入玻璃中时，因折射角要小于入射角，所以折射角小于30°，故D正确，ABC错误。
【答案】D。
7．【解析】：①水中的鱼是由光的折射形成的；
②岸边的树在湖中的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的；
③雨后彩虹是光在不均匀介质中发生折射形成的；
④影子是光的直线传播形成的，光传播到不透明的物体时，就形成了影子；
故光的反射现象的是②；属于光的折射现象的是①③；属于光的直线传播现象的是④。
【答案】②，①③，④。
8．【解析】由题知，超声波在人体内的传播速度大于在空气中的传播速度，超声波由空气进入人体时，折射角大于入射角，故入射点应在O点左侧。如图所示：
【答案】左侧。
9．【解析】人看到水中的鱼，是由于鱼反射的光线到达水面时会发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到的鱼在鱼的实际位置的上方，所以应朝看到的鱼的下方叉去。
【答案】下方；鱼反射的光线到达水面时会发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到的鱼在鱼的实际位置的上方，所以应朝看到的鱼的下方叉去。
10．【解析】如图，∠POC＝90°﹣30°＝60°，∠AOP＝90°﹣30°＝60°
所以，∠POC＝∠AOP，所以PQ是法线，MN是界面。又因为折射光线和入射光线分居在法线的两侧，所以CO是入射光线，0A是反射光线，OB是折射光线；
折射光线和法线的夹角是折射角，所以折射角是∠BOQ＝30°，
EO是入射光线，入射角是∠POC＝60°，折射角是∠BOQ＝30°，因为光线从空气斜射入其它透明介质中，折射角小于入射角，可以判断分界面的左侧是空气。
【答案】左。
11．【解析】首先做出法线，已知入射光线与界面的夹角为60°，则入射角为90°﹣60°＝30°，当光从空气中斜射入水中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即折射角小于入射角，如下图所示：
12．【解析】（1）过入射点画出法线，法线与镜面垂直，并且用虚线表示；根据光的反射定律，画出入射光线和反射光线；光从水中垂直水面射入空气中时，传播的方向不变。如图所示：
13．【解析】（1）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束，由图甲可知折射光线和入射光线位于法线两侧；
将光屏F向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到折射光，这是因为呈现折射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内，该现象可说明折射光线和入射光线在同一平面内；
（2）保持入射光不动，继续加水时，水面升高，入射点比原先偏左，入射角不变，折射角也不变，故杯底的亮斑会向左移动，如下图所示：
；
（3）小明继续用另一支激光笔让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明在光的折射现象中光路是可逆的；
（4）①由表格数据可知：入射角增大时，折射角也随着增大，且反射光线能量增大，则折射光线的能量将减小；
②折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总大于入射角，而图线b中，当入射角等于45°时，折射角也等于45°，图线a中的折射角始终大于入射角，且当入射角为41.8°时，折射角为90°，所以图线a反映了上述实验中折射角与入射角的关系。
【答案】（1）两侧；在；（2）左；（3）可逆的；（4）①增大；减小；②a。
我的收获

展开更多......

收起↑