内容正文:
第1课时 光的直线传播和反射
知识点1 光的直线传播
光源
________的物体叫光源。分类:①自然光源,如太阳、萤火虫;②人造光源,如篝火、蜡烛。月亮不是光源
光的
传播
规律
光在________________中是沿直线传播的
路径
光线——用带箭头直线表示光传播的________和________
现象
①影子的形成;②日食、月食的形成;③小孔成像;④手影游戏
应用
①激光准直;②队列对齐;③射击瞄准;④激光束引导掘进方向
解释
“井底之蛙”“一叶障目不见泰山”“树下太阳的光斑”用光的直线传播进行解释的
光的传
播速度
光在真空中的速度c=________;光在空气中的速度近似真空中的传播速度。光在水中的速度为真空中光速的,在玻璃中的速度为真空中速度的
知识点2 光的反射
定义
光从________射向________表面时,一部分光被________回原来介质的现象叫光的反射
相关概念
①法线(ON):经入射点O垂直于反射面的直线
【研究反射规律而引入的辅助线,常用虚线表示】
②入射角(∠i):入射光线与法线的夹角
③反射角(∠r):反射光线与法线的夹角
反射定律
①(三线)反射光线、入射光线和法线都________
②(居中)反射光线、入射光线______两侧
③(两角)反射角________入射角
特性
在反射现象中,光路是________的
类型
镜面
反射
(平滑)
平行光照射到物体表面上反射后仍然是______
漫反射
(凹凸
不平)
平行光照射到物体表面上反射后向________(每条光线都遵守________)
方法点拨:(1)光的反射定律记忆口诀:三线共面、法线居中、两角相等。
(2)由于先有入射,后有反射,因此反射角与入射角的关系应表述为“反射角等于入射角”,而不能说“入射角等于反射角”。
知识点3 平面镜成像
平面镜
定义
表面平整且光滑的玻璃面、金属面,平静的水面,都可以看作平面镜
成像原理
光的反射
成像特点
①等大:像的大小与物体的大小____________;
②等距:像和物体到平面镜的距离____________;
③垂直:像和物体的连线与镜面____________;
④虚像:平面镜所成的像是________________
成像规律可表述:平面镜所成的像与物体关于____________
作用
成像、改变光路,例:衣帽镜、牙医用的小镜子、潜望镜等
球面镜
凸面镜
凸面镜对光有________作用;
例:汽车后视镜、路口的反光镜等
凹面镜
凹面镜对光有________作用;
例:太阳灶、汽车前灯的反光装置等
重难点1 光现象的辨识
【典例1】 (2024·台儿庄模拟)如图所示的光学现象及其解释,正确的是( )
A.甲图中,漫反射的光线杂乱无章,因此不遵循光的反射定律
B.乙图中,木工师傅观察木板是否光滑平整利用了光沿直线传播的性质
C.丙图表示的是小孔成像情况,屏幕上出现的是物体倒立的虚像
D.丁图表示能看到掉在地面上的书,是因为书发生了镜面反射
[听课记录]
【变式1】 晚上,在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,如图所示,则从侧面看去( )
A.白纸比较暗,它发生了漫反射
B.白纸比较亮,它发生了镜面反射
C.镜子比较暗,它发生了镜面反射
D.镜子比较亮,它发生了镜面反射
重难点2 光的反射规律和平面镜成像的作图
【典例2】 (2023·枣庄T9)自行车尾灯可有效避免夜间交通事故的发生,它由多组“直角反射器”组成,其中一组“直角反射器”如图所示,一束光射向平面镜S1,请在图中画出经过S1、S2两个平面镜反射后的光路图。
[听课记录]
【变式2】 如图所示,从A点出发的一条光线,经平面镜反射后,其反射光线恰好经过B点,请作出这条入射光线并完成光路图。
【变式3】 (2024·枣庄一模)在图中画出OB在平面镜中所成的像。
重难点3 平面镜成像特点的应用
【典例3】 (2024·枣庄T16)凤鸣湖公园湖光山色,水面如镜,一只蜻蜓平行于湖面飞行,距湖面1 m,蜻蜓在水中所成的像与蜻蜓的大小________(选填“相等”或“不相等”),蜻蜓的像到蜻蜓相距________m,以蜻蜓的像为参照物,蜻蜓是________。
易错提醒:平面镜成像时,像和物大小相等,不会随着物到镜面的距离的改变而改变,之所以感觉像大小变化,是视角变化引起的。
[听课记录]
【变式4】 (2023·枣庄一模)同学们每天早晨起来洗漱时要通过平面镜观察自己的面容,小丽同学站在平面镜前3 m处,则镜中的像与她相距________m,若她向平面镜靠近1 m,此时像________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【变式5】 在视力检查中,要求被测者与视力表的距离是5 m。为节省空间,视力表常位于被测者的后方1 m处,通过对面墙上的平面镜成像在被测者前,如图所示。此时被测者与平面镜的距离应为( )
A.8 m B.3 m
C.5 m D.2 m
【变式6】 (2024·山亭区模拟)如图所示是从平面镜中看到一钟表时针和分针位置,此时的实际时刻是( )
A.8时20分 B.4时20分
C.3时40分 D.8时40分
实验1 探究光的反射定律
用如图所示装置探究光的反射规律,白色硬纸板EF垂直于平面镜放置,能沿ON折转,ON垂直于平面镜。
次数
角度
1
2
3
4
5
6
入射角i
15°
30°
45°
60°
70°
80°
反射角r
15°
30°
45°
60°
70°
80°
基础设问:
(1)让入射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点,观察反射光的方向。多次改变入射光的方向,观察并描出光的径迹,量出入射角i和反射角r,记录如表。比较r和i,可以得出:光反射时,反射角________入射角。
(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时,能观察到反射光,有折转时,观察不到反射光,说明光反射时,反射光线、入射光线和法线在________。
(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点,光沿图中的OA方向射出,说明光反射时,光路是________的。
(4)由于光在纸板上发生了________(选填“镜面反射”或“漫反射”),所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。
变式设问:
(5)移动激光笔,使入射光线绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光线沿________时针方向转动。
(6)若某次实验中,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥之处?_____________________________________________________________________。
创新设问:
(7)在图中,若将纸板(连同激光笔)向后倾斜,此时反射光线________(选填字母)。
A.仍在纸板上呈现
B.被纸板挡住
C.在纸板前方
[听课记录]
[变式训练]
1.利用如图所示的装置,探究平面镜成像的特点,下列说法错误的是( )
A.用玻璃板代替平面镜,成像更清晰
B.使用相同的蜡烛A、B,目的是比较像与物的大小关系
C.将蜡烛A远离玻璃板,它所成的像的大小不变
D.将光屏放到像的位置,光屏上不能承接到像
2.如图所示,为了探究光反射时的规律,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板ENF是用两块纸板连接起来的,纸板NOF可以向前或向后折。下列说法正确的是( )
A.纸板NOF向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
B.入射光线靠近ON时,反射光线远离ON
C.使一束光贴着纸板沿NO方向射到O点,这时没有反射光线射出
D.使用此实验装置不能探究光在反射时光路是否可逆
实验2 探究平面镜成像特点
如图所示为探究“平面镜成像特点”的实验装置。
基础设问:
(1)为了便于确定像的位置,应该选择________(选填“平面镜”或“玻璃板”)进行实验;为了使成的像更清晰,实验时应选择较________(选填“明亮”或“暗”)的环境进行实验。
(2)当蜡烛A逐渐远离镜面时,在镜中所成像的大小将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)点燃蜡烛A,观察蜡烛A的像,把与A完全相同的未点燃的蜡烛B放在像的位置,观察到蜡烛B与A的像完全重合,说明________________。
(4)移开蜡烛B,在其原来位置放一光屏,在光屏上接收不到蜡烛的像,说明平面镜成的是________像;用眼睛在________(选填“A”或“B”)侧可以直接看到蜡烛A的像。
变式设问:
(5)取两支相同的蜡烛A和蜡烛B,点燃玻璃板前的蜡烛A,并移动玻璃板后的蜡烛B,使它与蜡烛A在玻璃板后所成的像完全重合,并用笔在白纸上标记出蜡烛A和蜡烛B的位置。多次改变蜡烛A的位置,重复前面的步骤。此处重复进行实验的目的是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)若把玻璃板沿MN截成两部分(如图所示),并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛通过左右两部分玻璃板成像的情况是________(选填下列选项序号)。
A.都成完整的像,且两个像在同一位置
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
(7)小红在实验探究过程中,发现蜡烛B总是不能与蜡烛A的像重合,小明帮忙检查后,发现了原因,可能是________________________。
创新设问:
(8)小明设计了如图1的实验装置探究平面镜成像特点。
比较像与物的大小,在像B的位置放置一个与A大小相同的蜡烛C,且________(选填“需要”或“不需要”)点燃。发现B、C完全重合,说明________________。
(9)如图2所示是电视台直播时使用的提词装置,水平放置的提词板通过一块与水平提词板成________(填角度)的镀膜玻璃,将提词板上显示的台词成像到竖直方向,使演讲者在看台词的同时也能面对摄像机。
[听课记录]
[变式训练]
1.(2024·枣庄一模)刘宏用图甲所示装置进行“探究平面镜成像的特点”实验。
(1)用玻璃板代替平面镜进行实验,目的是便于________________。
(2)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小________。
(3)改变蜡烛A的位置,进行三次实验。用直线将物和像的位置连接起来,如图乙所示,发现物和像的连线与镜面________,用刻度尺测得像和物到镜面的距离相等。
(4)综上可得,平面镜所成的像与物体关于镜面对称。小轿车前挡风玻璃是倾斜安装的,这样安装的好处是:夜间行车时,如果车内开灯,车内乘客经前挡风玻璃成的像在司机的______(选填“斜上方”“正前方”或“斜下方”),这样会减小对司机观察路况的干扰。
(5)要判断平面镜所成的像是实像还是虚像,在玻璃板后面像的位置放一个光屏,应________(选填“透过”或“不透过”)玻璃板观察光屏上有没有像。
2.在平面镜成像特点教学中,老师做了“水中的蜡烛”实验,为了使学生看清水中的蜡烛,老师采取的措施正确的是( )
A.使用厚玻璃板
B.在明亮的环境中进行
C.点燃的蜡烛靠近玻璃板,盛水的玻璃杯也应靠近玻璃板
D.让学生在玻璃板左侧观察水中的“蜡烛”
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第4讲 光现象
第1课时 光的直线传播和反射
过教材 串知识 夯基础
知识点1
正在发光 真空中或同种均匀介质 径迹 方向 3×108 m/s
知识点2
一种介质 另一种介质 反射 在同一平面内 分居法线 等于 可逆 平行光 各个方向 光的反射定律
知识点3
相等 相等 垂直 虚像 镜面对称 发散 会聚
研重难 学方法 提能力
典例1 B [题图甲中虽然发生了漫反射,但每条光线也要遵循光的反射定律,A错误;木工师傅利用光沿直线传播的原理来检测木板是否光滑平整,B正确;题图丙是小孔成像情况,屏幕上出现的是物体倒立的实像,C错误;题图丁中能看到掉在地面上的书,书本表面不平整,书发生了漫反射,故D错误。]
变式1 C [镜子表面光滑,发生镜面反射,垂直照射的手电筒的光,反射后几乎还是向上的,人眼在侧面看,几乎接收不到镜子的反射光线,所以镜子比较暗;白纸表面粗糙,发生漫反射,手电筒的光反射后,各个方向都有,人眼在侧面看,白纸的反射光线进入人眼的较多,人感觉更亮,故C正确。]
典例2 解析:先过入射点画出法线,根据反射角等于入射角画出反射光线;同理在平面镜S2上画出第二次反射光线,如图所示。
答案:见解析图
变式2 解析:过镜面作出点A的对称点A′,即为点光源A在平面镜中的像,连接A′B与镜面交于O点,即为入射点(反射点),连接AO就得到入射光线,OB为反射光线,如图所示。
答案:见解析图
变式3 解析:根据平面镜成像特点,像与物关于平面镜对称,所成的像为虚像,作出B、O的对称点,用虚线连接即为BO的像,如图所示。
答案:见解析图
典例3 解析:一只蜻蜓平行于湖面飞行,距湖面1 m,蜻蜓在水中所成的像与蜻蜓的大小相等,蜻蜓的像距水面1 m,蜻蜓的像到蜻蜓相距1 m+1 m=2 m,以蜻蜓的像为参照物,蜻蜓与像的位置不变,是静止的。
答案:相等 2 静止
变式4 解析:平面镜成的像与物到平面镜的距离相等,小丽同学站在平面镜前3 m处,则她的像到平面镜的距离也是3 m,故镜中的像与她相距6 m。平面镜成的像与物大小相等,物不变,像不变,故她向平面镜靠近1 m时,成的像大小不变。
答案:6 不变
变式5 D 变式6 C
练实验 重迁移 强素养
实验1 解析:(5)移动激光笔,使入射光线绕入射点O沿逆时针方向转动,则入射角增大,反射角也增大,则反射光线会远离法线,即反射光线将会绕入射点O顺时针转动。
(7)在题图中,若将纸板(连同激光笔)向后倾斜,而法线始终垂直于平面镜,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,可知反射光线在纸板前方,故应选C。
答案:(1)等于 (2)同一平面内 (3)可逆 (4)漫反射 (5)顺 (6)一次实验得到的结论具有偶然性 (7)C
变式训练
1.A 2.A
实验2 解析:(1)用透明玻璃代替平面镜,在观察到蜡烛A的像的同时,也能观察到蜡烛B,便于确定像的位置,便于比较物像大小。蜡烛点燃时比较亮,在较暗的环境中,烛焰和环境的对比度比较大,烛焰的像会更清晰,因此实验时应选择较暗的环境进行实验。
(2)当蜡烛A逐渐远离镜面时,由于像的大小始终与物体的大小相同,则在镜中所成像的大小将不变。
(3)实验时,点燃蜡烛A,透过玻璃板观察到A的像,把与A完全相同的蜡烛B放在像的位置,观察到B与A的像完全重合,说明像与物大小相等。
(4)因为虚像不能在光屏上承接,所以将光屏放到像的位置,无法直接在光屏上观察到像,说明所成的像是虚像。平面镜成的像是光的反射形成的,A蜡烛发出的光线经玻璃板反射,被人眼接收,才能看到像,故眼睛在蜡烛A所在这一侧。
(5)一次实验不具有普遍性,多次改变蜡烛A的位置,重复前面的步骤,目的是寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性。
(6)根据平面镜成像的特点,因物的位置不变,所以像的位置不变,所以蜡烛通过左右两部分玻璃板都能成完整的像,且两个像在同一位置。故选A。
(7)如果在实验时,玻璃板未与水平面垂直,则蜡烛所成的像会向上或向下偏,此时蜡烛B不能与蜡烛A的像重合。
(8)拿另一支与点燃蜡烛大小相同的没有点燃的蜡烛C在玻璃板后面移动,当看到它跟像完全重合,这说明了像和物大小是相等的。
(9)根据平面镜成像特点:物与像关于镜面对称可知,镀膜玻璃应与显示器夹角45°时,像正好成在演讲者的前方的竖直方向。
答案:(1)玻璃板 暗 (2)不变 (3)像与物大小相等 (4)虚 A (5)寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性 (6)A (7)玻璃板未与水平面垂直 (8)不需要 像和物大小相等 (9)45°
变式训练
1.(1)确定像的位置 (2)相等 (3)垂直 (4)斜上方 (5)不透过
2.C [使用厚玻璃板会出现两个像,会干扰观察,故A不符合题意;烛光较弱,为了成像清晰,应在较暗的环境中进行,故B不符合题意;像与物关于平面镜对称,点燃的蜡烛靠近玻璃板,盛水的玻璃杯也应靠近玻璃板,故C符合题意;平面镜成像是光的反射现象,应让学生在玻璃板右侧观察水中的“蜡烛”,故D不符合题意。故选C。]
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