内容正文:
2.4 光的反射 导学案
【学习目标】
1、物理观念:认识光的反射现象,掌握光的反射定律,区分镜面反射和漫反射。
2、科学探究:完成光的反射定律探究实验,熟悉实验器材、操作、数据规律与误差分析。
3、科学思维:会规范画光的反射光路图,利用反射定律角度计算、解释生活反光现象。
4、综合应用:结合上一节平面镜成像,理解平面镜成像本质是光的反射。
【重难点】
重点:光的反射定律、光路作图、镜面反射与漫反射
难点:反射角与入射角因果关系、光路可逆、翻折光屏实验作用、角度计算
【课前预习】
(一)基础填空
1、光射到物体表面上时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫作________。
2、术语识记(光路五要素):
(1)入射光线:射向反射面的光线;
(2)反射光线:被反射面反射出去的光线;
(3)________:过入射点垂直于反射面的直线(虚线);
(4)入射角:________与法线的夹角;
(5)反射角:________与法线的夹角。
3、光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在________内;反射光线、入射光线分居________两侧;________角等于________角。
4、在光的反射现象中,光路是________的。
5、反射分为两类:________反射和________反射;两类反射都遵循光的反射定律。
(二)预习判断(对√错×)
1、反射角等于入射角,所以入射角随反射角变化而变化。( )
2、法线是真实存在的一条光线。( )
3、只有镜面反射遵循反射定律,漫反射不遵循。( )
4、光路可逆:光沿反射光线入射,将沿原来入射光线射出。( )
(三)预习思考
晚上开灯,为什么光滑地砖反光刺眼,粗糙墙面不刺眼?
【课堂探究】
探究1:认识光的反射五要素(作图必考)
关键提醒:入射角、反射角都是光线与法线的夹角,不是与镜面的夹角!
常考陷阱:题目给出光线与镜面夹角,一定要先换算成与法线夹角。
换算公式:入射角=90°-光线与镜面夹角})
探究2:探究光的反射定律(中考核心实验)
1、实验器材
激光笔、可翻折白色光屏、平面镜、量角器、支架
2、实验装置
平面镜水平放置,竖直立白色光屏;光屏由E、F两半组成,F侧可向后翻折。
3、实验步骤
① 将光屏竖直放置在平面镜上,使激光沿光屏射向入射点O;
② 观察并记录入射光线、反射光线位置,用量角器测出入射角、反射角;
③ 多次改变入射角大小,重复测量,比较两角关系;
④ 将光屏右侧F向后翻折,观察光屏上是否还能出现反射光线。
4、实验现象与结论
①光屏翻折后,看不到反射光线→证明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内;
②反射光线与入射光线始终分居法线两侧;
③改变入射角,反射角始终等于入射角。
5、实验高频考点(必背)
白色光屏作用:①显示光的传播路径;②探究三线是否共面
光屏必须竖直:若倾斜,反射光线不在光屏平面,光屏上看不到反射光
多次改变入射角实验:避免偶然性,寻找普遍规律
不能说“入射角等于反射角”:因果关系——反射角随入射角改变,只能说反射角等于入射角
探究3:光路可逆
实验:让光沿着原来反射光线的方向入射,新反射光线沿原入射光线射出。
结论:光的反射中,光路是可逆的
生活实例:你在镜子中看到别人的眼睛,别人也一定能看到你的眼睛。
探究4:镜面反射 VS 漫反射(必考辨析)
项目
镜面反射
漫反射
反射面
光滑平整
粗糙凹凸
光线特点
平行光入射→平行光射出
平行光入射→四面八方射出
视觉效果
特定方向刺眼、反光
各个方向都能看清物体
是否遵定律
遵循光的反射定律
遵循光的反射定律
典型例子
黑板反光、水面反光、镜面强光
课本、墙壁、地面各个方向看清
易错点睛:
我们能从四面八方看见不发光的物体,是因为物体表面发生漫反射;
黑板“晃眼”是因为黑板局部光滑发生镜面反射。
探究5:光的反射光路作图(扣分点汇总)
作图规范(严格执行)
1、法线:虚线、过入射点、垂直镜面,标注垂直符号;
2、入射/反射光线:实线,带箭头,方向不能反;
3、角度:题目要求标注时,必须标出入射角、反射角度数;
4、光线不能穿过镜面(反射光线在同侧)。
探究6:知识串联
平面镜成像的本质:光的反射
人眼看到镜中虚像:物体光经镜面反射进入人眼,人眼逆着光线反向延长会聚成虚像。
【课堂必背考点(默写清单)】
1、五要素:入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角(角均相对法线)
2、反射定律:三线共面、两线分居、两角相等
3、因果句式:反射角等于入射角(禁止颠倒)
4、反射两类:镜面反射、漫反射,全部遵循反射定律
5、光路可逆;看见物体靠漫反射;黑板反光是镜面反射
6、平面镜成像原理:光的反射
【分层当堂练习】
基础层
1、关于光的反射,下列说法正确的是()
A. 入射角是光线与镜面的夹角
B. 法线是真实存在的光线
C. 反射角等于入射角
D. 漫反射不遵循反射定律
2、一束光垂直射向平面镜,入射角= °,反射角= °。
3、入射光线与镜面夹角为30°,则入射角为______°,反射角为______°。
4、我们能从不同方向看见课桌上的书本,是因为光在书页表面发生了______反射。
进阶层(实验+现象解释)
1、在光的反射实验中,将光屏后半部分向后翻折,光屏上看不到反射光线,说明:________________________________。
2、晚上在教室,开灯后光滑地板容易反光刺眼,请用本节知识点解释:
拓展层(中考高频|作图+综合)
1、【判断】甲能通过平面镜看到乙的眼睛,乙一定能通过同一平面镜看到甲的眼睛。( )
2、入射光线与反射光线夹角为80°,则入射角为______°;若将镜面转动10°,入射光线不变,反射光线转动______°。
【课后作业】
1、规范完成2道光的反射光路作图(标法线、箭头、角度);
2、整理表格:镜面反射与漫反射区别默写一遍;
3、思考:下雨天夜间走路,迎着月光走和背着月光走,积水处分别是亮还是暗?结合反射写解释。
2.4 光的反射
一.选择题
1.泰山美景阔,光影幻无穷。如图所示四幅泰山美景图中有关光现象的解释或描述正确的是( )
A.甲图:泰山石拱桥的倒影,是由于光的直线传播形成的
B.乙图:游客能从不同方向看到泰山石刻,是光发生了漫反射
C.丙图:雨后泰山天空出现的彩虹,是光的反射现象
D.丁图:泰山古树郁郁葱葱,绿叶显示绿色是因为吸收了绿光
2.夜间行车时,司机为了准确观察右后方的路况,通常会将右侧车窗降下一段距离。关于这一现象,下列分析正确的是( )
A.司机通过后视镜看到后方车辆,是利用光的折射原理
B.夜间车内开灯时,车内物体经车窗玻璃反射成像,会干扰司机视野
C.车窗玻璃贴膜可减弱外界强光的反射与吸收
D.透过车窗玻璃看到的车外景物,是光的直线传播形成的
3.小明想利用一块平面镜使射向井口的太阳光竖直射入井中,如图所示,图中的数字符号表示的是确定平面镜位置时作图的先后次序,其中作图过程正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图,若要让反射光线中目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.竖直向上移动 B.竖直向下移动
C.水平向右移动 D.水平向左移动
5.如图所示,固定在水面上方的光源S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A,已知光束与水面的夹角为40°,S′是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是( )
A.反射角的大小为40°
B.当水面升高时,反射角将变大
C.当水面升高时,光斑A将向右移动
D.当水面升高时,S′到水面的距离变小
二.填空题
1.如图所示,若在平面镜不动的情况下,要让激光笔射中目标,可保持激光笔的入射点不变,将其 (选填“顺”或“逆”)时针转过一定的角度;也可保持入射角不变,把激光笔向 (选填“左”或“右”)平移一段距离。
2.如图是被水环绕的国家大剧院的照片。从远处看,大剧院和水中的倒影形成了一个完整的“鸭蛋”,这是光的 现象(选填“反射”或“折射”),所成的像是一个 像(选填“虚”或“实”)
3.小童在探究“光的反射定律”时,让一束光线贴着纸板沿EO方向入射,但纸板并未与平面镜垂直(如图所示),他 (选填“能”或“不能”)在纸板B上看到反射光线,此时的反射光线、入射光线及法线 (选填“仍在”或“不在”)同一平面内。
4.如图所示,平面镜OM与ON镜面之间夹角为α,在两平面镜角平分线上有一个点光源S,如果要保证S发出的任意一条光线最多只能产生四次反射,则α的最小值是 。
5.如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,入射角是 ;改变入射光线的方向,使入射角变大,则反射角变 ;以ON为轴将硬纸板的右半面向后旋转,在硬纸板上 (填“能”或“不能”)观察到反射光。
三.作图题
1.“一道残阳铺水中”描述了夕阳映照江面的景象,这一景象与光的反射有关。如图,OB为经过水面反射到诗人眼中的残阳光线,请在图中画出它的入射光线。
2.如图所示,护林员利用一块平面镜使此时的太阳光水平射向山洞中P点,请你通过作图标出平面镜的位置,并标出反射角的度数。
四.实验探究题
1.如图甲所示是小宇同学探究“光的反射规律”的实验装置。平面镜M平放在水平桌面上,白色硬纸板垂直立在平面镜上。
(1)小宇让一束光贴着纸板沿AO方向射向镜面,反射光沿OB方向射出,测出反射角和入射角大小。改变光的入射角度,多次重复上述实验步骤。
①上述实验探究得到的规律是 (选填字母)。
A.光沿直线传播 B.反射角等于入射角 C.平面镜成像的特点
②白色硬纸板在实验中的作用是 (写出一条即可)。
(2)实验过程中若将纸板倾斜,如图乙所示,让光仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光 (选填“在”或“不在”)纸板这一平面内;通过平面镜观察镜中硬纸板的像,则看到的像与图丙中相符的是 (选填序号)。
2.为了探究光反射时的规律,小丽把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张可以绕ON翻折的纸板ABCD竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。她将一束光贴着纸板沿EO方向射向O点,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(1)如图甲所示,反射角的大小为 °。
(2)实验过程中,进行下列哪项操作后,在纸板上仍可以看到反射光? (单选)
A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转
C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾倒
参考答案与试题解析
一.选择题
1.【解答】解:A、泰山石拱桥的倒影,是平面镜成像现象,是由于光的反射形成的,故A错误;
B、游客能从不同方向看到泰山石刻,是光发生了漫反射,反射光线射向四面八方,故B正确;
C、雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,是由光的折射形成的,故C错误;
D、泰山古树郁郁葱葱,绿叶显示绿色是因为它反射了绿光,吸收了其它颜色的光,故D错误;
故选:B。
2.【解答】解:A.司机通过后视镜看到后方车辆清晰的像,属于凸面镜成像,是由光的反射形成的,故A错误;
B.夜间车内开灯时,车内物体发出的光经车窗玻璃反射后成像,该像会与车外路况的光线同时进入司机眼睛,干扰司机视野,故B正确;
C.车窗玻璃贴膜的作用是增强对外界强光的反射,同时会吸收部分强光,以减弱外界强光对车内人员的干扰,故C错误;
D.在汽车内通过车窗玻璃看外面的景物时,外界景物反射的光线中的一部分通过车窗玻璃发生折射后进入车内射入人眼,人的眼睛逆着光线看去,看到外界景物,故D错误。
故选:B。
3.【解答】解:根据题意可知,使用平面镜是为了让太阳光竖直射入井中,即反射光线是竖直向下的;所以,作图过程中的第一个步骤应该是过入射点作竖直向下的反射光线;
因为反射角等于入射角,法线正好是入射光线和反射光线夹角的平分线,所以第二步作出入射光线和反射光线夹角的平分线即为法线;
由于法线垂直于镜面,所以第三步作出法线的垂线即为平面镜的位置,如下图所示:
故选:B。
4.【解答】解:A、将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,不能中目标,故A不符合题意;
B、将平面镜竖直向下移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向左边移动,则反射光线也向左移动,光斑会向下移动,能中目标,故B符合题意;
C、将平面镜水平向右移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能中目标,故C不符合题意;
D、将平面镜水平向左移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能中目标,故D不符合题意。
故选:B。
5.【解答】解:A、已知光束与水面的夹角为40°,反射角为90°﹣40°=50°,故A错误;
B、因为入射光线方向不变,当水面升高时,再次的水面是平行的,反射光线与原来的反射光线是平行的,故反射角不变,故B错误;
C、当液面升高时,由于入射角不变,所以反射光线与原来的反射光线平行,
故光屏上的光斑A向左移动到A′位置。如图所示:
D、当水面升高时,物体S到水面的距离小了,所以像到水面的距离也小了,故D正确。
故选:D。
二.填空题
1.【解答】解:①入射点位置不变,将激光笔顺时针转动一定的角度,则反射光线逆时针转过一定的角度,光斑会向下移动,能射中目标;在平面镜不动的情况下,入射点不变,将激光笔逆时针转一定的角度,则反射光线顺时针转过一定的角度,光斑会向上移动,不能射中目标;
②激光笔在不改变入射角的情况下向左移动,则入射光线方向不变,入射点向左移动,则反射光线也向左移动,光斑会向下移动,能射中目标;激光笔在不改变入射角的情况下向右移动,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,不能射中目标;
故答案为:顺;左。
2.【解答】解:由于平静的水面相当于一面镜子,由于光的反射,剧院在水中成一等大的虚像,所以从远处观看大剧院和水中的倒影形成一个完整的“鸭蛋”;
故答案为:反射;虚。
3.【解答】解:如果实验中硬纸板放得没有与平面镜垂直,稍有倾斜,则当入射光贴着硬纸板射向镜面上的O点后,法线将会不在硬纸板上,所以在硬纸板上不能看到反射光线,但此时反射光线、入射光线与法线仍在同一平面内。
故答案为:不能;仍在。
4.【解答】解:
S发出的任意一条光线最多只能产生四次反射,根据平面镜成像特点分别作出入射光线SA和反射光线AB,如图所示:设入射光线SA与平面镜MO的夹角为β,则反射光线AB与平面镜MO的夹角也为β,当第二次入射的时候,原来的反射光线AB即为入射光线,则AB与平面镜NO的夹角为α+β,反射光线BC与平面镜NO的夹角为α+β,与平面镜MO的夹角为180°﹣2α﹣β,光线CD与平面镜NO的夹角为180°﹣3α﹣β,要使不发生第5次反射,则180°﹣3α﹣β≤α,而β最小值为(β为外角,大于不相邻的两个内角和,固最小值为),两式联立解得α≥40°。
故答案为:40°。
5.【解答】解:在“探究光的反射规律”实验中,∠α是入射光线和法线的夹角,所以是入射角;在光的反射时,入射角和反射角相等,所以使入射角变大,则反射角变大;以ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转一个角度,在白纸板上不能看到反射光线,是因为纸板OB面和反射光线以及法线不在同一个平面上。
故答案为:α;大;不能。
三.作图题
1.【解答】解:法线已作出,根据光的反射定律中的反射角等于入射角,反射光线和入射光线分居法线两侧,可以作出对应的入射光线AO,如图所示:
2.【解答】解:连接PO,即为反射光线,根据光的反射定律,反射角等于入射角,作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,然后垂直于法线作出平面镜;
由图知,反射光线和入射光线的夹角90°+30°=120°,则反射角等于入射角等于60°;如图所示:
4. 实验探究题
1.【解答】解:(1)①已知入射光线AO和反射光线OB,多次改变光的入射角度,测反射角与入射角的大小,并比较得出反射角与入射角的大小关系,因此该实验探究了反射定律中的反射角等于入射角;
②白色硬纸板在实验中的作用显示光的传播路径;
(2)根据光的反射定律可知,在反射现象中,反射光线、入射光线分居法线两侧;反射光线、入射光线和法线在同一平面内,因此若将纸板倾斜,如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,但反射光不在纸板这一平面内,所以看不到反射光线;
若此时通过平面镜观察纸板,因为物像关于镜面对称,则看到的图象应为丙图中的③。
故答案为:(1)①B;②显示光的传播路径;(2)不在;③。
2.【解答】解:(1)图甲中ON是法线,反射光线与法线的夹角就是反射角,为50°;(2)让入射光沿EO方向射向镜面,在纸板B上可以看到反射光;A.若将纸板B向后折,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,后折不同角度不能在纸板上观察到反射光;B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转,在纸板上观察到反射光;C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾倒,反射光线还在,但在纸板上观察不到反射光,故选:B。
故答案为:(1)50;(2)B
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