4.4 光的折射-【同步提升精品课】-2024-2025八年级物理上册（人教版）

第四章 第4节 光的折射 1. 折射现象： 定义：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叫做光的折射。 基本概念： ①入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO ②折射光线：光进入另一种介质被折射后的光线OB ③法线：过入射点且垂直于分界面的直线 ④入射角：入射光线与法线的夹角 ⑤折射角：折射光线与法线的夹角 2. 折射的特点：当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，①折射光线向法线偏折；②折射角小于入射角；③折射光线、入射光线和法线在同一平面内；④折射光线和入射光线分别位于法线两侧；⑤入射角增大（或减 小）时，折射角也随之增大（或减小）；⑥不同介质对光的折射本领是不同的；⑦在光的折射中光路是可逆的。 3. 折射的应用 解释生活中的现象（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。 重难点1：光的折射解释生活中的物理现象 例1：光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是（    ） A．墙上呈现手的影子 B．桥在水中的倒影 C．平面镜使太阳光聚集到同一位置 D．人看到鱼在水中的像 【答案】D 【详解】A．墙上呈现手的影子，是因为手挡住了光线形成的，说明光是沿直线传播的，故A不符合题意； B．桥在水中的倒影，类似于平面镜成像，由光的反射形成的，故B不符合题意； C．平面镜使太阳光聚集到同一位置，平面镜对光的作用是发生发射，故C不符合题意； D．人看到鱼在水中的像，是由鱼反射的光线经水面折射形成的靠上的虚像，故D符合题意。 故选D。 重难点2：光的折射作图 例2：如图，一束光从空气射到水面O点，反射光线在容器壁上形成一光点A，折射光线在水底形成一光点B；    （1）画出入射光线、经水面反射的光线及进入水中的折射光线；（ ） （2）光点A在水中的像到A的距离为 cm； （3）若入射光线方向不变，仅使水面上升，则A点的位置会 （选填“上升”、“下降”、“不变”），B点位置会 （选填“左移”、“右移”、“不变”）。 【答案】    30.0 上升 左移 【详解】 （1）由题知，光从空气射到水面O点，反射光线在容器壁上形成一光点A，连接OA即为反射光线，根据反射角等于入射角在法线左侧的空气中画出入射光线；连接OB，OB即折射光线；如图：    （2）由图知，A到水面距离，根据平面镜成像特点可知，A点在水中的像距离水面也是，则在水中的像到A的距离为 （3）入射光线方向不变，当水面上升时，入射点向上移动，入射角和折射角都不变，A点的位置会向上移动，B点位置会向左移动，如图所示    重难点3：实验探究光的折射定律 例3：图甲是学习光的折射的实验情景，图乙是某实验的示意图。 （1）实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，在塑料盒的右侧面上可看到一个亮点（如图乙B点）。向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点B的上方出现一个亮点C，还有一个在原来亮点的下方D处。保持入射光不动，继续加水，会看到这两个亮点移动的方向是 （填序号），折射角大小 （选填“增大”“不变”或“减小”）； A．两个亮点都向上 B．两个亮点都向下 C．上面的亮点向上，下面的亮点向下 D．上面的亮点向下，下面的亮点向上 （2）如图丙，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，形成一个光斑。若向其中加水，水位上升的速度为v，则水槽底部光斑移动的速度 v（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 （1） C 不变 （2）小于 【详解】 （1）向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的反射现象形成的，还有一个在原来亮点的下方，这是由于光在水面处发生折射，传播方向发生改变而产生的；保持入射光不动，继续加水，入射点向左移动，会看到上面的亮点向上移动，下面的亮点向下移动。故选C。由于入射角不变，则折射角大小不变。 （2）假设注水时间为t，因为入射角为45°，因此初始光斑位置到加水后入射点在底部投影的位置之间的距离与水面升高的高度相等，都为vt，折射后的光斑移动距离小于这个距离，即在相同时间内水面升高的高度大于光斑移动的距离，因此光斑移动的速度小于水面上升的速度v。 1．如图，斜插入水中的筷子，看起来弯折了的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 【答案】D 【详解】斜插入水中的筷子，看起来弯折了是光的折射现象形成的，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．清澈见底的池水看起来比实际浅，这种现象产生原因是光的（　　） A．反射 B．直线传播 C．折射 D．色散 【答案】C 【详解】池底的光线由水中斜射到空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，就会觉得池底变浅了，这是光的折射现象，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 3．有一束光从空气中斜射入平静的水面时，若入射角为60°，则折射角为（　　） A．0° B．40° C．60° D．90° 【答案】B 【详解】A．当光垂直入射时，光沿直线传播进入水中，折射角等于0°，故A不符合题意； BCD．一束光从空气中斜射向平静的水面，入射角为60°，光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，即折射角小于60°，故B符合题意；CD不符合题意。 故选B。 4．下列关于光现象的说法正确的是（　　） A．甲：人靠近平面镜时，镜中人的像变大 B．乙：鱼的实际位置在看到的“鱼”的上方 C．丙：把光屏靠近小孔，像变小 D．丁：赵州桥在水中的倒影是光的折射形成的 【答案】C 【详解】A．平面镜所成的像与物体的大小相同，当人靠近平面镜时，镜中人的像大小不变，始终与人的大小相同，故A错误； B．从上方看鱼，当鱼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。所以逆着折射光线看上去，看到的鱼的位置稍高一点，即鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方，故B错误； C．小孔成像的原理是光的直线传播，成像的大小取决于像与物到小孔的距离，把光屏靠近小孔，像变小，故C正确； D．赵州桥在水中的倒影是平面镜成像现象，是由光的反射形成的虚像，故D错误。 故选C。 5．如图所示，一束光从水中斜射入空气，请作出折射光线的大致位置。 【答案】 【详解】根据光从水中斜射入空气时遵循：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，折射光线远离法线，折射角大于入射角，作出折射光线，如图所示： 6．2024年4月26日，神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站，装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱，如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图（S表示斑马鱼的实际位置，表示宇航员看到的斑马鱼像的位置，不考虑容器壁对光线的影响）。 【答案】 【详解】眼睛以为光线是沿直线传播的，连接眼睛与像点，可得折射光线，折射光线与界面的交点为入射点，连接S点与入射点，可得入射光线，如图所示： 7．物理与生活息息相关，学习了光学知识后，宏星同学进行了下面的观察与思考。 （1）宏星在湖边看到水中有一条鱼，这是光的 现象；他看到的“鱼”是 像（选填“实”或“虚”）； （2）湖中有一把水位标尺，他看到鱼恰好在标尺的45cm处，水面在标尺的75cm处，鱼到水面的实际深度应 30cm（选填“小于”或“等于”或“大于”）；如果想叉鱼，他应瞄准看到的鱼的 （选填“上方”或“下方”）； 【答案】 （1）折射 虚 （3）等于 下方 【详解】 （1）水中鱼反射的光线斜射到水面发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线的方向看去，看到变浅的鱼的虚像。 （2）他看到鱼恰好在标尺的45cm处，看到的鱼和标尺的45cm处都是它们在水中的虚像，同时也说明实际鱼在标尺的45cm处。水面在标尺的75cm处，鱼到水面的距离是 75cm-45cm=30cm 实际鱼在虚像的下方，如果想叉鱼，应瞄准看到的鱼的下方，才能叉到鱼。 8．以下光的反射、折射的光路图，正确的是（    ） A．B．C．D． 【答案】A 【详解】反射角等于入射角，反射光线与入射光线在同一介质中，折射光线与入射光线在不同介质中，空气中的入射角大于水中的折射角，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．周六，小龙同学又开始了他的家庭实验：他在桌面上放一个空碗，碗内底部放一枚硬币，让弟弟看过去，没有看见硬币如图甲；弟弟保持不动，小龙慢慢往碗中倒水，弟弟突然看见碗中出现了一枚“硬币”如图乙。对此现象下列分析正确的是（    ） A．看见硬币，说明硬币是光源 B．没有看见硬币，是因为光的直线传播 C．看见的“硬币”，是光的反射形成的虚像 D．看见硬币，表明光在水中的传播速度比空气中快 【答案】B 【详解】A．看见硬币，说明硬币反射的光线进入人眼，硬币本身不会发光，不是光源，故A错误； B．光在同种均匀的介质中沿直线传播，故倒水前眼睛刚好能看不见硬币是因为光的直线传播，碗挡住了光线，故B正确； C．慢慢往碗内倒水时，保持眼睛和碗的位置不变，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线沿直线看去，看到的是硬币的由实际光线的反向延长线会聚而成的虚像，故C错误； D．光在真空中的传播速度最快，在空气中的传播速度接近真空，比在水中的传播速度快，故D错误。 故选B。 10．如图所示，AO是射向玻璃砖的光线，CD是离开玻璃砖的光线。下列说法正确的是（    ） A．光线AO射向界面MN时只发生折射 B．光线AO在玻璃砖中的传播路径远离法线 C．光线从A到D的传播过程是光的直线传播 D．光线若沿DC方向射向界面PQ最终将沿OA方向射出 【答案】D 【详解】A．光线AO射向界面MN时同时发生反射和折射，A错误。 B．根据光的折射规律可知，光从空气射向玻璃或其他介质时，折射角小于入射角，因此光线AO在玻璃砖中的传播路径靠近法线，B错误。 C．光线从A到D的传播过程是光先沿直线传播，经过界面MN时发生折射，然后在玻璃砖中再次沿直线传播，到达界面PQ时再次发生折射进入空气中，接着在空气中沿直线传播，C错误。 D．光线若沿DC方向射向界面PQ，根据光路的可逆性可知，最终将沿OA方向射出，D正确。 故选D。 11．游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请通过作图确定亮斑A、B的大致位置。 【答案】 【详解】当池内无水时，光沿直线传播，在右侧池壁上形成一个亮斑A，往池内注水，当向池内注水至图中虚线位置时，在入射点画出法线，在法线的右侧画出折射光线，折射角大于入射角，在右侧池壁上形成一个亮斑B，如图所示： 12．如图所示，水槽内装满水，槽底有一点光源S，紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射，又经平面镜反射后过P点。 （1）画出P点在平面镜中所成的像； （2）将S点到P点的光路图补充完整。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）平面镜所成的像与物关于平面镜对称，因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称，过P做P点关于平面镜的对称点。如图所示： （2）平面镜所成的像与物关于平面镜对称，因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称，过P做P点关于平面镜的对称点，与平面镜交于A，在光的反射中，光路是可逆的，若光由P点发出，则经过平面镜反射后，其反射光线的反向延长线经过，故将和A点连接并延长，与水面的交点O即为光由水中射出时的出射点，连接SO，即为光在水中的光线，如图所示： 13．用如图所示装置“探究光折射时的特点”，将一束光从空气斜射入水中发生折射，实验中的数据记录在表格中。 实验序号 1 2 3 4 5 入射角i 15° 30° 45° 60° 75° 折射角r 11° 22° 32° 40° 46° （1）分析表格中数据，可以得到结论：光从空气斜射入水中时，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。 （2）如图，一束光从A点（图中未画出）射向水面上的O点，请在图中作出入射光线AO的大致位置 。 （3）如果要让折射光线射到C点，在保持入射点O不变时，可 （选填“增大”或“减小”）入射角；或在保持入射光线位置不变时，进行 （选填“加水”或“排水”）。 【答案】 （1）小于 （2） （3） 减小 加水 【详解】 （1）由表中数据可知，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角。 （2）由空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，据此做出入射光线，如图所示： （3）让折射光线射到C点，折射角会变小，根据折射角随入射角减小而减小得，应减小入射角。 保持入射光线位置不变，液面上升折射点左移，入射角不变，折射角不变，则折射光线会照射到C点。 14．小丽同学在探究“光的折射规律”时利用了如图所示的装置。由E和F两个半圆形组成的光屏竖直放置在玻璃水槽中，NOM为两半圆的分界线。 （1）实验时，先让光屏EF位于同一平面内，一束激光贴着光屏沿AO从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束OB。实验中除图中的AO、OB光线之外，小丽在光屏上还能看到一条光线，这是因为光的 现象产生的，请在图中画出此光线。 （2）为验证折射光、入射光、法线在同一平面，小丽应将光屏 （选填“E”或“F”）向后折转一定角度进行观察。 （3）在探究折射角和入射角的大小关系时，小丽保持入射点O不变，多次改变入射角进行实验并记录对应的折射角和入射角的大小，多次实验的目的是 。 实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次 入射角 折射角 （4）小丽测量的数据如表中所示，由此她得出结论：在光的折射现象中，折射角总是小于入射角。你认为小丽的结论准确吗？ 理由是： 。 【答案】 （1） 反射 （2）F （3）寻找普遍规律 （4） 不正确 见解析 【详解】（1）一束激光贴着光屏沿AO从空气斜射水面时，既发生反射，又发生折射，法线和折射光线已作出，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中作出反射光线，如下图所示： （2）为验证折射光、入射光、法线在同一平面，应保持入射光线位置不变，即光屏E不动，将光屏F向后折转一定角度进行观察；当F板向后折转一定的角度后，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，此时在F板上不能看到折射光，这说明折射光和入射光、法线在同一平面内。 （3）本实验通过多次改变入射角，进行多次测量的主要目的是寻找普遍规律。 （4）小丽的结论不正确，在光的折射现象中，折射角不总是小于入射角，应改变光的传播方向继续实验（比如让光从水斜射入空气中）。 试卷第1页，共20页 试卷第1页，共15页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 第4节 光的折射 1. 折射现象： 定义：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叫做光的折射。 基本概念： ①入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO ②折射光线：光进入另一种介质被折射后的光线OB ③法线：过入射点且垂直于分界面的直线 ④入射角：入射光线与法线的夹角 ⑤折射角：折射光线与法线的夹角 2. 折射的特点：当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，①折射光线向法线偏折；②折射角小于入射角；③折射光线、入射光线和法线在同一平面内；④折射光线和入射光线分别位于法线两侧；⑤入射角增大（或减 小）时，折射角也随之增大（或减小）；⑥不同介质对光的折射本领是不同的；⑦在光的折射中光路是可逆的。 3. 折射的应用 解释生活中的现象（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。 重难点1：光的折射解释生活中的物理现象 例1：光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是（    ） A．墙上呈现手的影子 B．桥在水中的倒影 C．平面镜使太阳光聚集到同一位置 D．人看到鱼在水中的像 重难点2：光的折射作图 例2：如图，一束光从空气射到水面O点，反射光线在容器壁上形成一光点A，折射光线在水底形成一光点B；    （1）画出入射光线、经水面反射的光线及进入水中的折射光线；（ ） （2）光点A在水中的像到A的距离为 cm； （3）若入射光线方向不变，仅使水面上升，则A点的位置会 （选填“上升”、“下降”、“不变”），B点位置会 （选填“左移”、“右移”、“不变”）。 重难点3：实验探究光的折射定律 例3：图甲是学习光的折射的实验情景，图乙是某实验的示意图。 （1）实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，在塑料盒的右侧面上可看到一个亮点（如图乙B点）。向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点B的上方出现一个亮点C，还有一个在原来亮点的下方D处。保持入射光不动，继续加水，会看到这两个亮点移动的方向是 （填序号），折射角大小 （选填“增大”“不变”或“减小”）； A．两个亮点都向上 B．两个亮点都向下 C．上面的亮点向上，下面的亮点向下 D．上面的亮点向下，下面的亮点向上 （2）如图丙，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，形成一个光斑。若向其中加水，水位上升的速度为v，则水槽底部光斑移动的速度 v（选填“大于”“等于”或“小于”）。 1．如图，斜插入水中的筷子，看起来弯折了的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 2．清澈见底的池水看起来比实际浅，这种现象产生原因是光的（　　） A．反射 B．直线传播 C．折射 D．色散 3．有一束光从空气中斜射入平静的水面时，若入射角为60°，则折射角为（　　） A．0° B．40° C．60° D．90° 4．下列关于光现象的说法正确的是（　　） A．甲：人靠近平面镜时，镜中人的像变大 B．乙：鱼的实际位置在看到的“鱼”的上方 C．丙：把光屏靠近小孔，像变小 D．丁：赵州桥在水中的倒影是光的折射形成的 5．如图所示，一束光从水中斜射入空气，请作出折射光线的大致位置。 6．2024年4月26日，神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站，装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱，如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图（S表示斑马鱼的实际位置，表示宇航员看到的斑马鱼像的位置，不考虑容器壁对光线的影响）。 7．物理与生活息息相关，学习了光学知识后，宏星同学进行了下面的观察与思考。 （1）宏星在湖边看到水中有一条鱼，这是光的 现象；他看到的“鱼”是 像（选填“实”或“虚”）； （2）湖中有一把水位标尺，他看到鱼恰好在标尺的45cm处，水面在标尺的75cm处，鱼到水面的实际深度应 30cm（选填“小于”或“等于”或“大于”）；如果想叉鱼，他应瞄准看到的鱼的 （选填“上方”或“下方”）； 8．以下光的反射、折射的光路图，正确的是（    ） A．B．C．D． 9．周六，小龙同学又开始了他的家庭实验：他在桌面上放一个空碗，碗内底部放一枚硬币，让弟弟看过去，没有看见硬币如图甲；弟弟保持不动，小龙慢慢往碗中倒水，弟弟突然看见碗中出现了一枚“硬币”如图乙。对此现象下列分析正确的是（    ） A．看见硬币，说明硬币是光源 B．没有看见硬币，是因为光的直线传播 C．看见的“硬币”，是光的反射形成的虚像 D．看见硬币，表明光在水中的传播速度比空气中快 10．如图所示，AO是射向玻璃砖的光线，CD是离开玻璃砖的光线。下列说法正确的是（    ） A．光线AO射向界面MN时只发生折射 B．光线AO在玻璃砖中的传播路径远离法线 C．光线从A到D的传播过程是光的直线传播 D．光线若沿DC方向射向界面PQ最终将沿OA方向射出 11．游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请通过作图确定亮斑A、B的大致位置。 12．如图所示，水槽内装满水，槽底有一点光源S，紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射，又经平面镜反射后过P点。 （1）画出P点在平面镜中所成的像； （2）将S点到P点的光路图补充完整。 13．用如图所示装置“探究光折射时的特点”，将一束光从空气斜射入水中发生折射，实验中的数据记录在表格中。 实验序号 1 2 3 4 5 入射角i 15° 30° 45° 60° 75° 折射角r 11° 22° 32° 40° 46° （1）分析表格中数据，可以得到结论：光从空气斜射入水中时，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。 （2）如图，一束光从A点（图中未画出）射向水面上的O点，请在图中作出入射光线AO的大致位置 。 （3）如果要让折射光线射到C点，在保持入射点O不变时，可 （选填“增大”或“减小”）入射角；或在保持入射光线位置不变时，进行 （选填“加水”或“排水”）。 14．小丽同学在探究“光的折射规律”时利用了如图所示的装置。由E和F两个半圆形组成的光屏竖直放置在玻璃水槽中，NOM为两半圆的分界线。 （1）实验时，先让光屏EF位于同一平面内，一束激光贴着光屏沿AO从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束OB。实验中除图中的AO、OB光线之外，小丽在光屏上还能看到一条光线，这是因为光的 现象产生的，请在图中画出此光线。 （2）为验证折射光、入射光、法线在同一平面，小丽应将光屏 （选填“E”或“F”）向后折转一定角度进行观察。 （3）在探究折射角和入射角的大小关系时，小丽保持入射点O不变，多次改变入射角进行实验并记录对应的折射角和入射角的大小，多次实验的目的是 。 实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次 入射角 折射角 （4）小丽测量的数据如表中所示，由此她得出结论：在光的折射现象中，折射角总是小于入射角。你认为小丽的结论准确吗？ 理由是： 。 试卷第1页，共20页 试卷第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$