4.4 光的折射（举一反三·讲义）物理新教材北师大版八年级上册

本讲义聚焦初中物理“光的折射”核心知识点，从“叉鱼叉不到”的情境导入出发，系统梳理折射概念、规律（三线共面、分居法线两侧、折射角与入射角关系、光路可逆），结合“潭清疑水浅”“海市蜃楼”等生活现象，通过光具盘实验数据例题构建从现象到规律再到应用的学习支架。 资料以情境问题驱动科学探究，通过光具盘实验中入射角10°-60°对应折射角7.1°-37.8°的数据分析，培养科学思维中的推理与论证能力。例题变式题联系池水变浅、光斑变化等实例，强化物理观念应用。课中辅助教师实验教学，课后作业覆盖选择、填空、作图，助力学生查漏补缺。

4.4 光的折射 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情境导入 鱼儿在清澈的水中游动，可以看得很清楚。然而，沿着你看见鱼的方向去叉它，却又叉不到。这是为什么呢？ 知识归纳 【知识点1 光的折射】 1．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变 ，这种现象叫做光的折射。 2. 光的折射规律： ①折射光线、入射光线和法线在同一 平面 内；折射光线和入射光线分别位于法线的 两 侧。 ②光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角 小于 （大于或小于）入射角；当入射角增大时，折射角也 增大 。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向 不改变 。 ③在折射现象中，光路 可逆 (选填“可逆”或“不可逆”)。 【例1】如图是小明同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了实验数据，关于光的折射特点下列说法不正确的是（ ） 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° A．光发生折射时，入射角增大折射角也增大 B．折射光线和入射光线分居法线两侧 C．光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角 D．光的折射实验中，光路是不可逆的 【答案】D 【详解】A．由实验数据可知，当入射角逐渐增大时，折射角也随之增大，故A正确； B．由图可知，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，故B正确； C．由表格数据可以发现，当光从空气斜射入玻璃中时，入射角度数分别为10°、30°、45°、60°，对应的折射角分别为7.1°、20.7°、30°、37.8°，由此可知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故C正确； D．在实验中发现，若光沿原来的折射光线入射，折射光线将沿着原来的入射光线射出，这说明，在光的折射现象中，光路是可逆的，故D错误。 故选：D。 【变式1】下列如图所示是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如表所示数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘能显示光的路径，因为光在盘面发生了 ； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论：光从空气斜射入玻璃中时， ；（写出一点即可） （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射角为 °。 （5）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 °；有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，此时反射光、折射光的夹角为 °。 【答案】（1）漫反射；（2）折射角小于入射角；（3）小于；（4）0；（5）45；105 【详解】（1）实验时从光具盘前不同的方向都能看到入射光线，是由于光具盘表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故； （2）根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角； （3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射光线与法线夹角为0，故入射角为0°，光线不发生偏折，故折射角为0°； （5）已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°； 有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，反射角等于30°，反射光线与界面的夹角是60°，折射角是45°，折射光线与界面的夹角是45°，此时反射光、折射光的夹角，60°+45°＝105°。 【知识点2 生活中的折射现象】 1. “潭清疑水浅”是光的 折射 现象。“疑水浅”指站在岸边向水底看，觉得水底比实际的 浅 （选填“浅”或“深”）一些。“海市蜃楼”是远处物体发出的光在射向空气的过程中，由于空气疏密不均匀而发生 偏折 产生的现象。 【例2】在探究光的折射现象中，小明将做记号的直尺竖着插入容器的水中，在容器边观察（眼睛位置如图所示），记号实际在A点处，但小明却看见记号在B点处。通过该实验能解释下列现象的是（ ） A．静的湖面能看到蓝天白云 B．看起来齐腰深的水，贸然下去会造成溺水事故 C．太阳光透过树叶间的缝隙射到地面，形成圆形光斑 D．渔民用手电筒照水中的鱼，只有瞄准看到的鱼的下方照才能照到鱼 【答案】B 【详解】由题意可知，光从水斜射入空气中的实验现象是光的折射。 A．平静的湖面能看到蓝天白云，是平面镜成像，平面镜成像属于光的反射现象，A不符合题意； B．池底反射出的光，在水面处发生了折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看上去，看到的是变浅的池底的虚像，实际水深比看起来的要深，所以看起来齐腰深的水，贸然下去会造成溺水事故，B符合题意； C．太阳光透过树叶间的缝隙射到地面，形成圆形光斑，是小孔成像，是由于光的直线传播形成的，C不符合题意； D．渔民用手电筒照水中的鱼，是光从空气斜射入水中，根据光路可逆原理，只要瞄准看到的鱼（虚像）照射，就能照到实际的鱼，D不符合题意。 故选：B。 【变式2】如图所示，在烧杯正中心上方固定一手电筒光源，光线向下投射到空烧杯底部形成一个圆形光斑（图中虚线所示），现在往烧杯中注水，随着烧杯内液面高度的增加，下列关于圆形光斑的面积变化情况描述正确的是（ ） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 【答案】B 【详解】当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，下图为最左边和最右边折射光线的光路： 从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想到周围光线都是如此，即圆形光斑的面积逐渐变小，故ACD错误，B正确。 故选：B。 模块三 课后作业 1．如图为邹城唐王河湿地公园的景象，由光的折射形成的是（ ） A．甲：碧水中变浅的“池底” B．乙：垂柳在地上的“影子” C．丙：亭台在水中的“倒影” D．丁：夕阳下水中的“太阳” 【答案】A 【详解】 【分析】A．碧水中变浅的“池底”，是由于光线从水中通过空气折射进入了人的眼睛，我们看到水中的池底，其实看到的是池底的虚像，是由光的折射形成的，故A正确； B．垂柳在地上的“影子”，是光沿直线传播时遇到不透明物体在其后方形成的暗区，故B错误； CD．亭台在水中的倒影、夕阳下水中的“太阳”，属于平面镜成像，是由光的反射形成的与物体等大的虚像，故CD错误。 故选：A。 2．如图，一只烧杯中装有半杯水，固定在水平木板AB上，一束光线斜向右下照射，在水面处发生反射和折射。现保持入射光线方向不变，在B端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，则此时（ ） A．反射光线顺时针方向旋转 B．反射光线逆时针方向旋转 C．折射角变小 D．反射角不变 【答案】D 【详解】在B端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，但水面总是水平的，且法线与水面垂直，所以入射光线与水面的夹角不变，即入射角大小不变，则反射光线和折射光线的方向都不变，反射角不变。故D正确，ABC错误。 故选：D。 3．如图所示，一块玻璃砖内有一个“椭圆形的气泡”，当一束平行光线垂直射到玻璃砖上时，其光线透过玻璃砖后的光线将（ ） A．比原来发散 B．比原来会聚 C．仍是平行光线 D．无法判断 【答案】A 【详解】玻璃砖被气泡分成两部分，这两部分都是中间薄，边缘厚，都是凹透镜，对光线有发散作用，因此平行光经过玻璃砖后，会变得发散。 故选：A。 4．一束单色光从空气斜射入半圆玻璃中的情境如图所示。下列说法正确的是（ ） A．AO是入射光，OB是反射光 B．BO是入射光，OC是折射光 C．∠AOM是入射角，∠BON是反射角 D．光若沿CO入射，将沿OA和OB射出 【答案】B 【详解】过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线，如图所示： 根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，可知：BO为入射光线、OA为反射光线，OC为折射光线，则∠AOM是反射光线与界面的夹角，不是入射角，∠BON是入射光线与界面的夹角，不是反射角，故AC错误，B正确；根据光路是可逆的可知，光若沿CO入射，将沿OB射出，D错误。 故选：B。 5．图示中的倒影正确的是 （填“甲”或“乙”）；感觉水中的倒影会暗一些，主要原因是 。 【答案】甲；有一部分光折射到水里 【详解】平静的水面相当于平面镜，平面镜成像的特点是“像与物体关于镜面对称”。观察图中景物，甲图的倒影与物体关于水面对称。 光射到水面时，一部分光发生反射形成倒影，还有一部分光会折射进入水中，导致反射光减少，所以感觉倒影会暗一些。 6．如图所示，入射光线与水面的夹角是 30°，则反射角的大小是 ，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。若增大入射角度，则折射角度将 （填“变小”“变大”或“不变”）。 【答案】60°；小于；变大 【详解】读图可知，入射光线与界面的夹角为30°，则入射角为60°，反射角也为60°，光线是从空气斜射入水中，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，若增大入射角度，则折射角变大。 7．如图所示，一束激光射向空水槽，在O处形成一光斑。 （1）在向水槽逐渐加水的过程中，光斑将 （填“向左移动”“向右移动”或“静止不动”）。加满水后，使激光束正对O点竖直射入水中，光斑将落在 （填“O点左侧”“O点右侧”或“O点上”）。 （2）为了显示光在水面上方空气中的传播路径，采取的措施是 ；为了显示光在水中的传播径迹，采取的措施是 。 （3）水槽加水后，水槽底看上去变 （填“浅”或“深”）了。 【答案】（1）向左移动；O点上（2）在水面上方喷些烟雾；在水中滴几滴牛奶；（3）浅 【详解】（1）光从空气斜射入水或其它透明介质时，折射角小于入射角；小明将一束激光射至O点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，光线在水面处发生折射，水槽底部光斑的位置将向左移动； 激光束正对O点竖直射入水中，入射角为0，光的传播路线不变光斑将落在O点上； （2）为了显示光在水面上方空气中的传播路径，可在水面上方喷了一些烟雾，从而能观察到光的传播路径；为了显示光在水中的传播径迹，可在水中滴几滴牛奶； （3）水槽加水后，水槽底反射的光线从水中斜射入空气时，在水面折射，折射角大于入射角，人逆着光线看，水槽底看上去变浅。 8．夏季溺水事故多发，教育部门多次强调：不要擅自下水游泳。用物理知识理解“池水变浅”的危险，能够大大提高学生安全意识。请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。 【答案】 【详解】当折射光线射入人眼时，人凭光沿直线传播的感觉，认为池底A在折射光线的反向延长线上的A′处，人看到的是池底A的虚像； 连接眼睛与A′两点，与水面交于O点，则O为入射点；连接A′O，标上箭头为入射光线，则连接O与眼睛为折射光线，并标上箭头，如图所示。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 光的折射 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情境导入 鱼儿在清澈的水中游动，可以看得很清楚。然而，沿着你看见鱼的方向去叉它，却又叉不到。这是为什么呢？ 知识归纳 【知识点1 光的折射】 1．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 ，这种现象叫做光的折射。 2. 光的折射规律： ①折射光线、入射光线和法线在同一 内；折射光线和入射光线分别位于法线的 侧。 ②光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角 （大于或小于）入射角；当入射角增大时，折射角也 。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向 。 ③在折射现象中，光路 (选填“可逆”或“不可逆”)。 【例1】如图是小明同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了实验数据，关于光的折射特点下列说法不正确的是（ ） 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° A．光发生折射时，入射角增大折射角也增大 B．折射光线和入射光线分居法线两侧 C．光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角 D．光的折射实验中，光路是不可逆的 【变式1】下列如图所示是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如表所示数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘能显示光的路径，因为光在盘面发生了 ； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论：光从空气斜射入玻璃中时， ；（写出一点即可） （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射角为 °。 （5）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 °；有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，此时反射光、折射光的夹角为 °。 【知识点2 生活中的折射现象】 1. “潭清疑水浅”是光的 现象。“疑水浅”指站在岸边向水底看，觉得水底比实际的 （选填“浅”或“深”）一些。“海市蜃楼”是远处物体发出的光在射向空气的过程中，由于空气疏密不均匀而发生 产生的现象。 【例2】在探究光的折射现象中，小明将做记号的直尺竖着插入容器的水中，在容器边观察（眼睛位置如图所示），记号实际在A点处，但小明却看见记号在B点处。通过该实验能解释下列现象的是（ ） A．静的湖面能看到蓝天白云 B．看起来齐腰深的水，贸然下去会造成溺水事故 C．太阳光透过树叶间的缝隙射到地面，形成圆形光斑 D．渔民用手电筒照水中的鱼，只有瞄准看到的鱼的下方照才能照到鱼 【变式2】如图所示，在烧杯正中心上方固定一手电筒光源，光线向下投射到空烧杯底部形成一个圆形光斑（图中虚线所示），现在往烧杯中注水，随着烧杯内液面高度的增加，下列关于圆形光斑的面积变化情况描述正确的是（ ） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 模块三 课后作业 1．如图为邹城唐王河湿地公园的景象，由光的折射形成的是（ ） A．甲：碧水中变浅的“池底” B．乙：垂柳在地上的“影子” C．丙：亭台在水中的“倒影” D．丁：夕阳下水中的“太阳” 2．如图，一只烧杯中装有半杯水，固定在水平木板AB上，一束光线斜向右下照射，在水面处发生反射和折射。现保持入射光线方向不变，在B端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，则此时（ ） A．反射光线顺时针方向旋转 B．反射光线逆时针方向旋转 C．折射角变小 D．反射角不变 3．如图所示，一块玻璃砖内有一个“椭圆形的气泡”，当一束平行光线垂直射到玻璃砖上时，其光线透过玻璃砖后的光线将（ ） A．比原来发散 B．比原来会聚 C．仍是平行光线 D．无法判断 4．一束单色光从空气斜射入半圆玻璃中的情境如图所示。下列说法正确的是（ ） A．AO是入射光，OB是反射光 B．BO是入射光，OC是折射光 C．∠AOM是入射角，∠BON是反射角 D．光若沿CO入射，将沿OA和OB射出 5．图示中的倒影正确的是 （填“甲”或“乙”）；感觉水中的倒影会暗一些，主要原因是 。 6．如图所示，入射光线与水面的夹角是 30°，则反射角的大小是 ，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。若增大入射角度，则折射角度将 （填“变小”“变大”或“不变”）。 7．如图所示，一束激光射向空水槽，在O处形成一光斑。 （1）在向水槽逐渐加水的过程中，光斑将 （填“向左移动”“向右移动”或“静止不动”）。加满水后，使激光束正对O点竖直射入水中，光斑将落在 （填“O点左侧”“O点右侧”或“O点上”）。 （2）为了显示光在水面上方空气中的传播路径，采取的措施是 ；为了显示光在水中的传播径迹，采取的措施是 。 （3）水槽加水后，水槽底看上去变 （填“浅”或“深”）了。 8．夏季溺水事故多发，教育部门多次强调：不要擅自下水游泳。用物理知识理解“池水变浅”的危险，能够大大提高学生安全意识。请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。 第 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