4.1 第1课时光的折射-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册同步辅导与测试(人教版)

章末综合提升 新情景材料典题 [典例1]解析当“人浪”从看台A区传到B区时，观众只在各自 的座位上“起立一举起双臂—一坐下”，并不向前移动，所以并 不是观众从看台A区跑到B区，A、B错误；“人浪”传播的速度与 观众“起立—举起双臂—坐下”的动作颜繁没有必然联系，C 错误：观众的动作相当于质点的振动形式，“人浪”相当于横波， “人浪”的传播是观众动作形式的传播，D正确 答案D [典例2]解析因接收者和波源的总体位置不变，因此听到琴发 出的音调不变，故A错误：当障碍物尺寸接近波长或小于波长时 能发生明显的衍射现象，故B错误；隔着门缝听到琴声，是由于衍 射现象造成的，故C正确：若古筝也有一裉调到C调do的弦，则 两者颜率相同，可以发生共振，故D错误. 答案C 「典例3]解析因为巡警车（观察者）接收到的电磁波频率比发出 时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速 恒定又在后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故远项A正确， B、C、D错误 答案A [典例4]解析颜率f=136Hz的声波的波长是 A=号-2.5m 式中u=340ms是空气中的声速.如图所示，O是AB的中点，P 是OB上任一点 12m 12m n... -9m+7m9m 设SP-SP=,合，当k=0,2,4…时，从两个喇叭传来的声 波因千涉而加强： 当k一1,3,5，…时，从两个喇叭传来的声波因千涉而相消。由此可 知，0是振动的加强点. 对于B点，SB-SB=20m-15m=4X号 所以B点也是振动加强点.因而O、B之间有两个干涉相消的位 置，由对称性可知，AB上有4个干涉相消的位置. 答案4个 第四章光 1光的折射 必备知识·自主梳理 一、1.分界面2.进入第2种介质入射光线法线折射光线 法线同一平面内两侧成正比两种介质可逆 二、1.光学性质2.真空3.真空4.大于1 即学即用 1.1)×(2)×(3√(4)×(5)×2.2 2 3.从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射 角大于人射角，折射光线进入人眼，逆着折射光线的方向看去，人 就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉， 举例：斜放入装有水的杯子中的筷子看起来“折断了”“潭清疑水 浅”等. 关键能力·合作探究 要点1 (1)提示：反射光线、折射光线、入射光线和法线在同一平面内，反 射光线、折射光线和入射光线分居法线两侧. (2)提示：出射光线会沿原入射光线的方向射出，因为在光的反射 和折射中光路都是可逆的， 2( 探究归纳 [典例1]解析(1)根据反射定律知，反射角0'=0 ① sin 由折射定律得n= ② sin 0. 解得sin0,=2,0,=301 根据几何关系得0'十0十0，=180 ⑤ 解得0=105° (2)当0=90°时，有01'十02=90 ④ 联立①②④可得tan01-√2， 答案(1)105”(2)tan0=√2 针对训练 1.解析当光线从空气沿半径方向由圆弧面射入半圆形玻璃砖时， 传播方向不发生改变，由玻璃砖射入空气时，折射角应大于入射 角，反射角和入射角相等，反射光线沿半径方向射出，故A错误，B 正确：光线从空气由平直的边斜射入半圆形玻璃砖时，折射角应 小于入射角，故C错误；光线从空气垂直平直的边射入半圆形玻 璃砖时，传播方向不发生改变，故D错误 答案B 2解折由折射究律n-品-，A结民，B正确：又由以台加 光在介质中速度比在空气中小，C正确，D错误 答案BC 要点2 (1)提示：当光从空气射入不同介质时，这个比例常数是不同的. (2)提示：在入射角相同的情况下，常数大的折射角小，说明常数 较大的这种介质对光线的偏折能力较大，而常数较小的，折射角 反而大，说明介质对光线的偏折能力也小，因此，这个常数反映了 介质对光线的偏折能力· [典例2]解析(1)作出完整的光路如图所示 根据几何关系可知g=∠B=30°，所以a=60°， 因为a=8=60°，所以3=Y. +y=∠a=60°，故B=y=30°， 根搭折射定肆有品吕温号 解得n .sin60° sin 30 =√3. (2)光在棱镜中的传播速度U=仁=5。 72 c. 答案(1)5(2)5。 3 针对训练 3.解析光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，折射角大 于入射角，选项A错误：折射率由介质本身和光的颜率决定，与折 射角的正弦值无关，选项B错误；根据0= ￡可知，折射率大的介 sin可知，折 质，光在其中的传播速度小，选项C正确：根据n一5nG 射角增大为原来的2倍，入射角不是增大为原来的2倍，但介质的 折射率不变，选项D错误 答案C 4.解析由于不考虑集光球内表面的反射，所以最上面的一束光线 的光路图如图所示 太阳光，2之 集光球 R h Q 导光管 由几何关系可知 解得0=60 可知入射角 01=0=60 折射角品= 2-30 根据折射定律可知，材料的折射率 sin 0=3. n一sin0 答案√3 9 素养演练·提升技能 1.解析未装水时，光沿直线传播从杆顶照射到池底的P点，而装 水时，光沿直线传播从杆顶照射到水面时发生折射，由于折射角 较小，故照射到池底的Q点，如图所示，可知未装水的池中标杆影 子较长，故B正确. 女太阳 女太阳 h杆 杆 答案B 2.解析 由一公可知，光由空气射入介质时的折特角是由折射 率m和入射角0共同决定的，放AB错误：由n=号可知，介质 的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错误，D正确. 答案D 3.解析授入射角为8，则折射角Q=90°-9，根据折射定律sm日 sin sin =m及n=÷,得n0万台，所以tam0-5,即0=60， 故选B. 答案B 解析由公式n一n8,可得折射率n,<C正确，D错误 =开，<%知>%，A正确，B错误. 答案AC 5.解析(1)由题可知，光线I、Ⅱ在真空中入射 角均为0=60°，作出光线I、Ⅱ在介质中的光路 图如图所示 根据几何关系可知，光线I在介质中的折射角 8-45°， 光线Ⅱ在介质中的折射角的正弦值为 d 2 5 sin 0= (受)+d 5 sin0 21 (2)由介质中光速=￡可得，光线1、Ⅱ在介质中的速度分别为 光线I、Ⅱ在介质中传播的距离分别为： 4=2d,=5d, 2 则有△= -4 21 解得△1=3d 4c1 蓄案(1罗 压(2)4 2 4c 第2课时实验：测量玻璃的折射率 实验研析·创新学习 题型1 [典例1]解析如图所示 P 23 在“测定玻璃折射率”的实验中需要保持P、P,、P和P:四，点视 线在一条直线上，即需要P,挡住P、P,的像和P?,且需要记下 P和P,的位置. 由折射率公式一细品可知，需要测童出法线NY与A0之间的 夹角作为入射角0，测量出法线NN'与O)之间的夹角作为折射 角02. 答案(3)PPP,(4)O 题型2 「典例2]解析(1)入射角适当大些，折射角也会大些，折射现象 较明显，测量角度的相对误差会减小，A正确；折射光线是通过隔 着玻璃观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角 度误差会较大，故P1、P及P、P:之间的距离适当大些，可以提 高精确度，B、C错误. (2)由折射率公式可得 a-品是 (3)玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光 线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量， )由sin二sinr图像可知，D0.6≈l.52l,故光是从室司 射入玻璃的，入射角为i,A正确：由折射率的定义知n=1.5,B错 误，C正确 答案(1)A(2 sin(90二（或sB)(3)大(4）B sin(90-02) 题型3 典例3]解析(4)从A点发出的光线经折射后进入眼睛，所以 ∠OAC等于入射角，∠OBC等于折射角. (5)若水面恰与直尺C点相平，读出AC和BC的长度， (6)设从A点发出的光线射到水面时入射角为日，，折射角为0，，根 据数学知识得知： d d sin=- ,sin 2=- Vd-AC Vd2+BC 则折射率为n sin 0, sin 0 根据对称性有：BC=BC d2+AC2 联立得m√F+AB-ACT或 d2+AC? V正+BC 答案(4)∠OAC ∠OBC (5)AC BC d2十AC2 d+AC (6)√P+(ABAC或√+BC 素养演练·提升技能 1.解析(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后， 折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线外），A错. (2)测量较准确的是D图，因B图的入射光线经过圆心，出射光线 没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入 射角太小不易测量，会产生较大的误差 答案(1)A(2)D 2.解析(1)根据光的折射定律，该玻璃砖的折射率n=m6Q sin 45 -6 21 (2)玻璃砖逆时针转动一个角度后，作出射光线时得到的∠P,OE 偏大，故折射率的测量结果偏大： 答案(1) (2)偏大 2 3.解析(1)光路图如图所示，画出通过P、P,的入射光线，交AC 于O,画出通过P、P,的出射光线交AB于O,连接O),则光线 O了就是入射光线P,P,在三棱镜中的折射光线 1 0 H PP B 0第四章 光 1 光的折射 第1课时 光的折射 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有 1.核心素养 关问题 (1)运用平面几何知识对物理问题进行分析. 2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系， (2)利用光路的对称性和可逆性分析问题. 3.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图。 2.关键能力 4.会熟练计算介质的折射率. 应用数学知识处理光学问题. 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一 、折射定律 二、折射率 1.光的反射：光从第1种介质射到该介质与第21.物理意义：反映介质的 的物理量」 种介质的 时，一部分光会返回到第12.定义：光从 射入某种介质发生折射时，入 种介质的现象 射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介 介质1N 质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示. 3.折射率与光速的关系 入射光线 反射光线 某种介质的折射率，等于光在 中的传 折射光线 播速度c与光在这种介质中的传播速度？之 介质2 N' 比，即n=C 2.光的折射和折射定律 4.特点：任何介质的折射率都 光的 光从第1种介质射到它与第2种介质的分界 折射 面时，一部分光 的现象 即学即用 1.判断下列说法的正误」 入射角与 入射角： 与 的夹角 折射角 折射角： 与 的夹角 (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向 定发生变化： () 折射光线与入射光线、法线处在 (2)入射角增大为原来的2倍，折射角和反射角 折射光线与入射光线分别位于法线的 也都增大为原来的2倍： () :入射角的正弦与折射角的正弦 折射 (3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速 定律 ,即sing, =12,式中n12是比例常数，它 度越慢。 sin 02 与入射角、折射角的大小无关，只与 (4)由n= 日得出，介质的折射率与入射角 sin 02 的性质有关 01的正弦成正比，与折射角02的正弦成反比. 光路 () 在光的反射和折射现象中，光路都是 可逆性 的 (5)由于光从空气垂直进人水中时传播方向不 变，故水的折射率为0. () 87 物理·选择性必修第一册 2.一束光从真空进入某介质，方向如图所示，则该：3.想一想：有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到 介质的折射率为 ,若光在真空中的传： 的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为 播速度为c,则光在该介质中的传播速度为 什么？你还能列举哪些类似现象的实例？ 真室5 介质 30P 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1对光的折射现象的理解 位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面 内，即三线共面 探究导入如图甲、乙所示是一狭窄光束射到玻： (2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法 璃面上时发生折射和反射的情景，结合情景讨！ 线两侧”，这句话把折射光线的位置又做了进一 论下列问题 步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小. (3)“正比例”：“入射角的正弦与折射角的正弦 成正比”，即in8=,折射角0，随入射角0，的 sin 02 甲 变化而变化，入射角01的正弦与折射角02的正 (1)反射光线、折射光线、人射光线和法线的位 弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下 置关系如何？ 来时，折射光线的位置、方向就确定了， (2)在光的反射和折射中如果逆着反射光线或 [典例1]光线以入射角01从空 折射光线的方向射入，出射光线会沿什么方向？ 气射入折射率n=√2的透明介 101 质表面，如图所示， (1)当人射角01=45°时，求反 射光线与折射光线间的夹角 0: N (2)当入射角01正切值tan01为何值时，反射 光线与折射光线间的夹角0=90°. 探究归纳 [思路点拨](1)反射光线与折射光线间的夹 1.现象：当光从一种介质斜射入另一种介质时，其 角0跟反射角01'和折射角02间存在着什么 传播方向发生了改变，即入射角01与折射角02 关系？ 不相等(01≠02. (2)折射光线与反射光线垂直时，折射角与入射 2.原理：机械波之所以会发生折射，是由于机械波 角有什么关系？ 由一种介质进入另一种介质时，其传播速度发： [听课记录] 生了改变，光发生折射的原因也是如此。 3.入射角与折射角的大小关系：光从一种介质进 入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系 不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而： 定.当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射 /名师点评/ 角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折 解决光的折射问题的基本思路 射角 (1)根据题意画出正确的光路图. 4.对折射定律的理解 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系， (1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线处在 要注意入射角、折射角均以法线为标准！ 同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间： (3)利用折射定律、折射率公式求解 88 第四章光 针对训练 :2.关于常数n:入射角的正弦值跟折射角的正弦 值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常 1.光线由空气射人半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射 数，说明常数反映了该介质的光学特性 入空气中，O点是半圆形玻璃砖的圆心.下列四：3.折射率与光速的关系：介质的折射率n跟光在 幅光路图中，可能正确的是 其中的传播速度0有关，即”=号，由于光在真 改版改 空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的 传播速度v,所以任何介质的折射率n都大 2.(多选)一束光从某种介质 于1. 射入空气中时，入射角01 介质 4.决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性 =30°，折射角02=60°，折 质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质 02 空气 射光路如图所示，则下列 共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化. 说法正确的是 ( ) [典例2]直角三棱镜的截面 A.此介质折射率为 图如图所示，一条光线平行 于BC边人射，经棱镜折射 B.此介质折射率为√3 后从AC边射出.已知∠A C.光在介质中速度比在空气中小 =0=60°，光在真空中的传播速度为c.求： D.光在介质中速度比在空气中大 (1)该棱镜材料的折射率； (2)光在棱镜中的传播速度， 要点2对折射率的理解 [听课记录] 探究导入(1)结合下面表格分析，光从空气射人 不同介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之 比一样吗？ 介质 折射率 介质 折射率 金刚石 2.42 氯化钠 1.54 二硫化碳 1.63 酒精 1.36 玻璃 1.51.8 水 1.33 水晶 1.55 空气 1.00028 (2)我们从比较表中的数据来看，入射角相同： /名师点评/ 时，水和玻璃这两种介质哪一个的偏折角度大？ 理解折射率的三点注意 与常数有什么关系？说明了什么？ (1)介质的折射率由介质的性质和光的性质共 同决定，与入射角和折射角无关， (2)折射率的定义式中01为真空（空气）中的 光线与法线的夹角，不一定是入射角；02为介 质中的光线与法线的夹角，也不一定是折 射角 (3)介质的折射率与介质的密度没有必然的联 系.密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的 密度较大，但水的折射率较小. 探究归纳 针对训练 1.关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射：3.关于折射率，下列说法正确的是 角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但 A.在光发生折射时，折射角一定小于入射角 正弦值的比值是一个常数 B.折射率跟折射角的正弦值成反比 89 物理·选择性必修第一册 C.折射率大的介质，光在其中的传播速度小 入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该 D.折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为 材料的折射率， 原来的2倍，折射率不变 集光球 4.将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色 太阳光 能源技术.某科技兴趣小组设计了一种接收太： 阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截： 面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明： 导光管 材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面： 是PQ.若只有PQ上方高度A-号R范围内的 光束平行于PQ射人后，能直接通过PQ面进： 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.如图是两个并排而且深度相同的水池，一个装： C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射 水，另一个未装水，在两池的中央各竖立着一只 率小 长度相同而且比池深略高的标杆.当阳光斜照： D.水对光束a的折射率比水对光束b的折射 时就会在池底形成杆的影子，下列说法正确： 率大 的是 ( )5.边长为d的正方体透明介质置于真空中，其横 女太阳 女太阳 截面ABCD如图所示.有两束平行光I、Ⅱ分 别从上表面的A点和AB的中点沿与水平方向 成30°角同时斜射入介质中，两种光在界面上折 水 射后恰好相交于正方体底面的C点.己知真空 中光速为c,求： A.装水的池中标杆影子较长 B.未装水的池中标杆影子较长 C.两池中标杆影子长度相同 D.装水的池中标杆没有影子 2.若某一介质的折射率较大，那么 (1)介质对光I、Ⅱ的折射率； A.光由空气射入该介质时折射角较大 (2)光I、Ⅱ到达C点的时间差. B.光由空气射人该介质时折射角较小 C.光在该介质中的速度较大 D.光在该介质中的速度较小 3.光在某种玻璃中的传播速度是√3×108m/s,要： 使光由空气射入玻璃时折射光线与反射光线成： 直角，则入射角应是 ( A.30° B.60° C.459 D.90 4.（多选)两束不同频率的单色 a b 光a、b从空气平行射入水空气 中，发生了如图所示的折射 水0 0 现象(a>B).下列结论正确 的是 A.在水中的传播速度，光束a比光束b大 B.在水中的传播速度，光束a比光束b小 温馨提示 请做课时分层检测（十八） 90