第一节 探究：光的反射定律（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理导学案围绕“光的反射定律”展开，核心知识点涵盖光源、光的直线传播规律及现象、光的反射定律、镜面反射与漫反射。通过自主预习铺垫基础概念，课堂探究以实验为核心，如反射定律实验中用可折叠光屏验证三线共面，结合讨论交流和例题解析构建知识脉络，形成递进式学习支架。 该资料以科学探究为主线，突出实验过程的完整性，如反射定律实验的器材选择、步骤设计及结论归纳，融入模型法（光线模型）和实验归纳法（科学思维）。通过生活现象解释（影子、日食月食等）强化物理观念，习题分层设计（例题、课堂练习）注重应用与辨析，助力学生提升科学推理和证据意识，培养核心素养。

第一节 探究：光的反射定律（导学案） 【学习目标】 1. 知道光源的定义，理解光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，能解释影子、小孔成像、日食月食等常见现象。 2. 了解光线、平行光的物理模型，知道光在不同介质中的传播速度，记住真空中的光速数值。 3. 经历 “探究光的反射定律” 的完整实验过程，掌握光的反射定律核心内容，能准确识别法线、入射角、反射角等基本概念。 4. 理解光路可逆原理，能区分镜面反射与漫反射，能用反射定律解释生活中的相关光现象。 5. 体会模型法、实验归纳法在物理研究中的应用，提升实验探究与证据推理的科学素养。 【学习重点】 1. 光的直线传播规律及常见现象解释 2. 光的反射定律的实验探究与核心内容 3. 镜面反射与漫反射的区分及生活应用 【学习难点】 1. 光的反射定律中 “三线共面” 的实验验证与逻辑理解 2. 镜面反射、漫反射的光路辨析与生活现象解释 3. 利用光的反射定律进行简单光路作图与角度计算 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 正在发光的物体叫做光源，例如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等；月亮不是（选填 “是” 或 “不是”）光源。 2. 光在空气、水、玻璃等透明、均匀的物质中沿直线传播；光在真空中也沿直线传播。 3. 物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这条直线叫做光线；光线互相平行的光叫做平行光，太阳光可近似看作平行光。 4. 光在真空中的传播速度最大，约为m/s；光在空气中的速度近似等于真空中的光速，在水中的速度约为c，在玻璃中的速度约为c。 5. 光射到物体表面时，被物体表面反射回去的现象叫做光的反射；入射光线在物体表面的投射点叫做入射点，过入射点与物体表面垂直的直线叫做法线。 6. 入射光线与法线的夹角叫做入射角，反射光线与法线的夹角叫做反射角。 7. 光的反射定律：反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。 8. 在光的反射现象中，光路是可逆的；若光逆着原反射光线的方向射入，反射光将逆着原入射光的方向射出。 9. 平行光射到光滑物体表面，反射光仍然平行，这种反射叫做镜面反射；平行光射到粗糙物体表面，反射光射向各个方向，这种反射叫做漫反射；我们能从不同方向看到不发光的物体，是因为物体表面发生了漫反射。 【课堂探究】 探究一、光的直线传播 1. 光源 • 定义：自身能够发光的物体叫做光源。 • 分类：自然光源（太阳、萤火虫、水母等）；人造光源（发光的电灯、点燃的蜡烛等）。 • 注意：月亮、镜子、钻石本身不发光，靠反射其他光发亮，不属于光源。 2. 光的直线传播规律 【实验观察】用激光笔分别照射水和玻璃砖，观察光的传播路径。 • 结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。 • 成立条件：同一种介质、介质均匀分布；若介质不均匀，光的传播路径会发生偏折。 3. 光线与平行光 • 光线：带箭头的直线，是为了方便研究建立的物理模型，实际并不存在，该研究方法为模型法。 • 平行光：光线互相平行的光，因太阳距离地球极远，照射到地面的太阳光可近似看作平行光。 4. 光速 • 真空中光速：，是自然界中物体运动的极限速度。 • 不同介质中光速关系：真空 > 空气 > 水 > 玻璃。 5. 光的直线传播的现象与应用 • 现象：影子的形成、手影游戏、日食与月食、小孔成像、树荫下的圆形光斑。 • 应用：激光准直、排队看齐、射击时 “三点一线” 瞄准。 【讨论交流】 1. 小孔成像成的是什么性质的像？像的形状和小孔的形状有关吗？ 小孔成像成的是倒立的实像；像的形状与小孔的形状无关，只与物体本身的形状有关。例如树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶缝隙成的像，与缝隙的形状没有关系。 2. 发生日食和月食时，太阳、地球、月球三者的位置关系分别是怎样的？ 日食：月球运动到太阳和地球之间，三者在同一条直线上，月球挡住了太阳射向地球的光，在地球上处于月球阴影中的区域就会形成日食。 月食：地球运动到太阳和月球之间，三者在同一条直线上，地球挡住了太阳射向月球的光，月球进入地球的阴影中，就会形成月食。 3. 为什么雷雨天气时，我们总是先看到闪电，后听到雷声？ 闪电和雷声是同时产生的，但光在空气中的传播速度远大于声音的传播速度，光从闪电处传播到人眼的时间远短于声音传播到人耳的时间，因此我们总是先看到闪电，后听到雷声。 【例题1】下列关于光的传播说法错误的是（    ） A．光在空气中沿直线传播，光在水或玻璃中不沿直线传播 B．影子的形成可以用光沿直线传播来解释 C．光在真空中传播的速度是最快的 D．光在不同介质中，传播速度不同 【答案】A 【解析】A．光在同种均匀介质中（无论是空气、水还是玻璃）都是沿直线传播的。因此，光在水或玻璃中也是沿直线传播的，只是由于介质的不同，光的传播速度会有所变化。故A错误，符合题意； B．影子是由于光沿直线传播，遇到不透明的物体时被阻挡，从而在物体后面形成的没有光线照射的黑暗区域。故B正确，不符合题意。 C．光在真空中的传播速度是最快的，约为3×108m/s。在其他介质中，由于光与介质的相互作用，光的传播速度会减慢。故C正确，不符合题意； D．光在不同介质中的传播速度是不同的。一般来说，光在真空中的传播速度最快，而在其他介质（如空气、水、玻璃等）中的传播速度会减慢。故D正确，不符合题意。 故选A。 【例题2】如图所示，在开凿隧道时，工人常使用激光来引导掘进装置。这利用了_________的原理，在空气中光的速度接近__________km/s。 【答案】 光在均匀介质中沿直线传播 【解析】[1]光在同一种均匀介质中，是沿直线传播的，所以在开凿大山隧道中，用激光引导掘进机掘进方向，是利用了光沿直线传播，可以保证隧道方向不出偏差。 [2]光在空气中的传播速度约为，即。 探究二、实验探究：光的反射定律 1. 相关概念梳理 结合光路图识别核心概念： • 入射光线：射向反射面的光线 • 反射光线：被反射面反射出去的光线 • 入射点（）：入射光线射到反射面上的点 • 法线（）：过入射点、垂直于反射面的直线，是辅助线，实际不存在 • 入射角：入射光线与法线的夹角 • 反射角：反射光线与法线的夹角 2. 实验探究 【实验目的】探究光的反射定律，验证反射光线、入射光线与法线的位置关系，以及反射角与入射角的大小关系。 【实验器材】激光笔、平面镜、可折叠光屏、量角器、刻度尺、铁架台 【实验步骤】 1. 组装器材，将可折叠光屏垂直放置在平面镜上，确保光屏与镜面垂直。 2. 让激光沿光屏射向平面镜的入射点，观察反射光线的位置，确认反射光线与入射光线分居法线两侧。 3. 将显示反射光线的半个光屏向后折转一定角度，观察光屏上是否还能看到反射光线，验证三线是否共面。 4. 多次改变入射角的大小，测量并记录对应的入射角和反射角，比较二者的大小关系。 【实验结论——光的反射定律】 1. 三线共面：反射光线、入射光线与法线在同一平面内； 2. 两线分居：反射光线和入射光线分别位于法线两侧； 3. 两角相等：反射角等于入射角。 3. 光路可逆 在光的反射现象中，光路是可逆的。例如：你在平面镜中看到他人的眼睛时，对方也一定能通过平面镜看到你的眼睛。 【讨论交流】 1. 实验中使用可折叠光屏的作用是什么？ 可折叠光屏有两个作用： 显示光的传播路径，直观呈现入射光线、反射光线的位置，便于观察和测量；通过将光屏的一半向后折转，验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。 2. 为什么要多次改变入射角大小进行实验？只测量一组数据可以吗？ 多次改变入射角大小进行实验，是为了避免实验结论的偶然性，寻找普遍规律，确保 “反射角等于入射角” 的结论适用于所有入射角度，而不是某一特殊角度的偶然结果。只测量一组数据不可以，得出的结论不具有普遍性。 3. 入射光线垂直射向平面镜时，入射角和反射角分别是多少度？此时反射光线的方向是怎样的？ 入射光线垂直射向平面镜时，入射角为，根据反射定律，反射角也为；此时反射光线与入射光线方向相反，沿法线方向原路返回。 【例题3】在进行“光的反射定律”的探究实验中，同学们设计了如下图甲所示的实验，平面镜平放在水平桌面上，E、F是粘在一起的两块硬白纸板，纸板F可绕垂直于镜面的接缝转动。 （1）实验时，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板A和纸板B与平面镜________放置； （2）将一束光贴着纸板E沿射到镜面上O点，纸板F上会显示出反射光束，接着将纸板F绕向后翻折，如图乙所示，则纸板F上________（填“能”或“不能”）显示出反射光束；在实验过程中，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿方向射向镜面，此时反射光线与入射光线________（选填“在”或“不在”）同一平面内； （3）若让另一束光沿方向射向平面镜，反射光将沿方向射出。该实验现象说明光路是________的； （4）为了探究反射角与入射角大小的关系，应进行的操作是________（选填序号）； A．改变光线与的夹角 B．沿向后转动纸板F C．改变纸板与平面镜之间的夹角 （5）小明根据实验两次测得的数据由表格可知，反射角______入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）。同组小红同学指出应多次实验，目的是________； 实验次数 1 2 入射角 30° 50° 反射角 30° 50° （6）如图丁是小依设计的液面微变监视器，光束发射器保持不动，若光电转换接收器上的光斑从移向，则表明液面________（选填“上升”、“下降”或“不变”），反射角________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）垂直；（2）不能 在；（3）可逆；（4）A；（5）等于 避免实验的偶然性，使结论更具普遍性；（6）上升 不变 【解析】（1）为了使入射光线和反射光线能在同一平面内清晰呈现，纸板E和F必须与平面镜垂直。这样设计可以确保入射光线、法线和反射光线三线共面，便于观察和测量反射角与入射角的关系。若纸板与镜面不垂直，会导致光线路径显示不完整，影响实验数据的准确性。 （2）[1]当纸板F绕接缝ON向后翻折时，由于反射光线仍位于原入射平面内，而纸板F已不在该平面，因此无法接收到反射光束。这一现象直观验证了“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”。 [2]纸板倾斜仅影响光线在纸板上的可视性，并不改变反射定律的本质。此时反射光线与入射光线仍遵循共面规律，只是这个平面不再与倾斜的纸板重合。 （3）当光线沿原反射路径BO入射时，其反射光线会沿原入射路径OA射出。这一现象不仅验证了光路的可逆性原理，更深刻揭示了反射过程中入射角与反射角的对称关系。 （4）探究反射角与入射角关系时，必须系统改变入射角度。选项A通过调整入射光线AO与法线ON的夹角，能获得多组对应数据；而选项B、C的操作会破坏实验条件或改变观察方式，无法直接反映角度关系。因此选择A才能有效建立两角之间的定量关系。 故选A。 （5）[1]实验数据明确显示，在30°和50°两种入射角下，反射角均与之相等。这一结果验证了反射定律中“反射角等于入射角”。 [2]仅凭两组数据可能存在偶然误差，通过多次改变入射角进行重复实验，可以排除测量误差和操作偏差，确保结论的普适性。这是物理实验中消除偶然因素、提高结论可靠性的标准做法。 （6）[1]光斑位置变化反映液面高度改变。当光斑从S1移向S2时，由于入射光线不变，入射角不变，则反射角不变，此时的反射光线与原理的反射光线平行，根据几何光学原理可知入射点上移，即液面上升。 [2]液面升降仅改变入射点位置，不改变入射光线与法线的夹角。根据反射定律，反射角始终等于入射角，因此反射角大小保持不变。 探究三、镜面反射与漫反射 1. 两种反射的对比 对比维度 镜面反射 漫反射 反射面特点 光滑平整 粗糙不平 入射光线 平行光 平行光 反射光线特点 反射光仍然平行，仅在特定方向有反射光 反射光射向各个方向，所有方向都能接收到反射光 是否遵循反射定律 遵循光的反射定律 遵循光的反射定律 生活实例 平面镜反光、平静水面的波光、黑板 “反光” 从不同方向看到课本、桌椅，我们能看到月亮 2. 核心说明 漫反射是生活中最普遍的反射现象。正是因为物体表面发生漫反射，我们才能从不同方向看到本身不发光的物体。月亮本身不发光，我们能看到月光，是因为月球表面对太阳光发生了漫反射。 【讨论交流】 1. 黑板 “反光” 时，为什么部分同学看不清黑板上的字？这属于哪种反射？ 黑板长期使用后表面变得光滑，强光照射时会发生镜面反射，反射光线集中射向特定方向，处在该方向的同学会被强烈的镜面反射光干扰，无法看清粉笔字的漫反射光。这属于镜面反射。 2. 雨后夜晚迎着月光走，为什么亮的地方是水洼，暗的地方是地面？背着月光走又是什么情况？ 迎着月光走：月光射到水面上发生镜面反射，大量反射光进入人眼，因此水洼看起来更亮；地面粗糙，月光发生漫反射，进入人眼的光较少，因此地面更暗。所以亮处是水洼，暗处是地面。 背着月光走：水面的镜面反射光无法进入人眼，而地面的漫反射仍有部分光线进入人眼，因此暗的地方是水洼，亮的地方是地面。 3. 漫反射是否遵循光的反射定律？请说明理由。 漫反射遵循光的反射定律。 理由：粗糙的反射面可以看作由无数个微小的小镜面组成，每一条入射光线射到对应的小微面上时，都严格遵循光的反射定律；只是因为各个小微面的朝向不同，反射光线的方向各不相同，整体表现为光线射向各个方向，形成漫反射。 【例题4】如图是一束平行光照射到不同物体表面发生反射时的光路图，下列有关说法正确的是（  ） A．图甲中发生的是漫反射，图乙中发生的是镜面反射 B．图甲中光反射时遵循光的反射定律，图乙中光反射时不遵循光的反射定律 C．光照射到教室投影仪的屏幕上发生的反射与图甲中发生的反射类型相同 D．图甲和图乙的反射光路都具有可逆性 【答案】D 【解析】AB．甲图中，平行光线入射到平而光滑反射面上，反射光线还是平行射出，这种反射是镜面反射；乙图中，平行光线入射到粗糙的反射面上，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射；镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律，故AB错误； C．光照射到教室投影仪的屏幕上时，由于屏幕是粗糙的，因此发生的反射是漫反射，与图甲中的反射类型是不相同的，故C错误； D．在光的反射中，光路是可逆的，因此，甲乙反射光路均可逆，故D正确。 故选D。 【归纳整理】 第一节 探究：光的反射定律 【课堂练习】 1．下列物体中，全部属于光源的是（     ） A．太阳、月亮、萤火虫 B．萤火虫、发光的电灯、恒星 C．发光的电灯、钻石、点燃的蜡烛 D．月亮、水母、发光的霓虹灯 【答案】B 【解析】月亮、钻石自身都不能发光，都不属于光源；太阳、萤火虫、发光的电灯和霓虹灯、恒星、点燃的蜡、水母自身都能发光，都属于光源。 故选B。 2．下面图片中有两个并排且深度相同的水池，一个有水，另一个没有水。在两池的中央各竖立着一根长度相同且比池的边沿略高的标杆，阳光斜照时，池底会形成标杆的影子。下列说法正确的是（　　） A．没有水的池中标杆影子较长 B．有水的池中标杆影子较长 C．有水的池中标杆没有影子 D．两池中标杆影子长度相同 【答案】A 【解析】没有水的情况下，光是沿直线传播的，在标杆的左边会形成标杆的影子；在有水的情况下，从标杆顶端射来的光到达水面处时会发生折射，此时折射角小于入射角，即折射光线比原来沿直线传播的情况更靠近标杆，故此时影子的长度会变短。故A正确，BCD错误。 故选A。 3．如下图所示，甲、乙两束光射至平面镜并被反射，由图可知，甲、乙两束光的反射角分别为（　　） A．90°、60° B．90°、30° C．0°、60° D．0°、30° 【答案】D 【解析】反射角是反射光线与法线的夹角。甲光线垂直入射平面镜，入射光线和法线重合，入射角为，根据光的反射定律，反射角也为。乙光线入射时，入射光线与镜面夹角为，那么入射角，反射角等于入射角，所以反射角为。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．如图所示，一束光与平面镜的夹角为，则反射角为__________。当入射光线绕点顺时针旋转后，反射光线与入射光线的夹角将变为__________。 【答案】 60 100 【解析】[1]入射光线AO与平面镜MM′夹角为，入射角是入射光线与法线ON的夹角：入射角为。根据光的反射定律，反射角等于入射角，所以反射角为。 [2]入射光线AO绕O点顺时针旋转，入射光线靠近法线，新的入射角变为：，反射角也等于，反射光线与入射光线的夹角等于入射角与反射角的和，变为。 5．小明发现能从不同方向看见高楼大厦的外墙，这是一种______反射；他又发现当太阳光照射到高楼大厦上光滑的玻璃墙时，会反射出刺眼的阳光，这是一种______反射，也是典型的光污染。 【答案】 漫 镜面 【解析】[1]反射现象分为镜面反射和漫反射，漫反射使人们从不同方向看到本身不发光的物体，小明发现能从不同方向看见高楼大厦的外墙，这是一种漫反射。 [2]平滑的物体表面会发生镜面反射，当太阳光照射到高楼大厦上光滑的玻璃墙时，会反射出刺眼的阳光，这是由于太阳光在玻璃上发生了镜面反射，反射光朝同一个方向，当人眼位于反射光的传播路线上会感觉很刺眼。 6．今年国庆放假，天气晴朗，阳光明媚，小雨同学去农村的奶奶家。小雨发现奶奶家的牛棚顶漏了一个三角形的小洞，阳光透射进来，在地上形成一个光斑，则光斑是 ___________（填“圆形的”“三角形的”或“不规则的”），这实际是太阳的 ___________（填“影子”或“像”），这种现象利用 ______________________原理。 【答案】 圆形的 像 光沿直线传播 【解析】因为太阳离地面非常远，而小孔又非常小，符合小孔成像的条件，当太阳光沿直线传播经过小孔时会形成太阳的像（圆形的），也就是我们见到的地面上的光斑，小孔成的像是倒立的实像，与物体的形状相同，与小孔的形状无关。 7．小芦同学用如图所示的装置来探究光的反射规律，竖直纸板可沿虚线折叠。 （1）如图甲，先让纸板在同一平面内，沿纸面射入一条光线AO，并找到反射光线OB，用量角器量出入射角和反射角的大小，反复实验比较两角的大小可得：反射角______入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）；实验中改变入射角进行多次实验目的是__________________________； （2）将纸板如图乙折叠，在纸板上______（选填“能”或“不能”）看到反射光线，此时反射光线和入射光线______（选填“在”或“不在”）同一平面内； （3）如果让光沿BO方向射到镜面，会发现反射光沿OA方向射出，这表明在反射现象中，光路是______。 【答案】（1）等于 避免实验偶然性，寻求实验普遍规律；（2）不能 在；（3）可逆的 【解析】（1）根据光的反射定律，反射角等于入射角； 实验中改变入射角进行多次实验，目的是避免实验偶然性，寻找普遍规律。 （2）将纸板如图乙折叠，在纸板上不能看到反射光线，此时反射光线和入射光线在同一平面内（只是纸板 F 面不在反射光线所在平面，所以无法呈现）。 （3）让光沿 BO 方向射到镜面，反射光沿 OA 方向射出，这表明在反射现象中，光路是可逆的。 8．如图所示，利用塑料吸管和激光笔，探究光在空气中是否沿直线传播。 （1）将塑料吸管拉直。打开激光笔，由吸管的一端照射，吸管的另一端对着墙壁，观察到墙壁上出现一个_______ ，表明激光笔发出的光通过_______ ，光是沿_______ 传播的。 （2）用激光笔从弯曲吸管的一端照射，吸管的另一端对着墙壁，观察到墙壁上没有出现_______ ，表明激光笔发出的光___________ ，光不会沿_______ 传播。 【答案】（1）亮斑 吸管 直线；（2）光斑 没有通过吸管 曲线 【解析】（1）将塑料吸管拉直，用激光笔对着塑料吸管的一头，发现光能从塑料吸管的另外一头射出，这一端放置的墙壁上会观察到亮点，说明光在空气中是沿直线传播的； （2）把吸管弯曲，用激光笔对着吸管的一端入口照射，光不会从另一端射出，观察到墙壁上没有出现光斑，表明激光笔发出的光没有通过吸管，说明光在空气中不可能沿曲线传播，光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。 9．（1）请根据图甲中的入射光线画出反射光线，并标出反射角的度数； （2）请根据图乙中的入射光线与反射光线的走向，画出反射面的位置。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）根据光的反射定律，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，可画出反射光线，且图中入射角是60°，则反射角也应是60°，如图所示： （2）根据光的反射定律，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，可知，法线是反射光线和入射光线的角平分线，反射面与法线垂直，如图所示： 10．2023年11月28日，由神舟十六号航天员乘组摄的中国空间站全貌高清图像首次公布（如图所示）。 （1）中国空间站在太空中绕地球运行一圈的时间约为90min，速度为7.68km/s，相当于______km/h，空间站绕地球运行一圈通过的路程约为______km。 （2）晴朗的夜空下，小明观察到中国空间站飞过他的头顶。外表不发光的空间站是通过反射太阳光被小明观察到，表明夜空中的空间站______（选填“是”或“不是”）光源。若空间站距离小明420km，空间站相对于小明的速度为7.68km/s，真空和空气中的光速为，则小明所看到空间站的位置落后于空间站的实际位置约______m处。 【答案】（1）27648 41472；（2）不是 10.752 【解析】（1）[1]速度 [2]时间 由可知，空间站绕地球运行一圈通过的路程约为 （2）[1]能够自主发光的物体是光源，夜空中的空间站是通过反射太阳光被小明观察到，因此夜空中的空间站不是光源。 [2]速度 由可知，光从空间站到达小明处的时间 当光到达小明处时，空间站运动的路程 因此小明所看到空间站的位置落后于空间站的实际位置约为10.752m。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 探究：光的反射定律（导学案） 【学习目标】 1. 知道光源的定义，理解光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，能解释影子、小孔成像、日食月食等常见现象。 2. 了解光线、平行光的物理模型，知道光在不同介质中的传播速度，记住真空中的光速数值。 3. 经历 “探究光的反射定律” 的完整实验过程，掌握光的反射定律核心内容，能准确识别法线、入射角、反射角等基本概念。 4. 理解光路可逆原理，能区分镜面反射与漫反射，能用反射定律解释生活中的相关光现象。 5. 体会模型法、实验归纳法在物理研究中的应用，提升实验探究与证据推理的科学素养。 【学习重点】 1. 光的直线传播规律及常见现象解释 2. 光的反射定律的实验探究与核心内容 3. 镜面反射与漫反射的区分及生活应用 【学习难点】 1. 光的反射定律中 “三线共面” 的实验验证与逻辑理解 2. 镜面反射、漫反射的光路辨析与生活现象解释 3. 利用光的反射定律进行简单光路作图与角度计算 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 正在发光的物体叫做______，例如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等；月亮______（选填 “是” 或 “不是”）光源。 2. 光在空气、水、玻璃等______、______的物质中沿直线传播；光在真空中也沿直线传播。 3. 物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这条直线叫做______；光线互相平行的光叫做______，太阳光可近似看作平行光。 4. 光在真空中的传播速度最______，约为m/s；光在空气中的速度近似等于真空中的光速，在水中的速度约为c，在玻璃中的速度约为c。 5. 光射到物体表面时，被物体表面反射回去的现象叫做____________；入射光线在物体表面的投射点叫做______，过入射点与物体表面垂直的直线叫做______。 6. 入射光线与法线的夹角叫做______，反射光线与法线的夹角叫做______。 7. 光的反射定律：反射光线、入射光线与法线在____________内；反射光线和入射光线分别位于______两侧；反射角______入射角。 8. 在光的反射现象中，光路是______的；若光逆着原反射光线的方向射入，反射光将逆着原入射光的方向射出。 9. 平行光射到光滑物体表面，反射光仍然平行，这种反射叫做____________；平行光射到粗糙物体表面，反射光射向各个方向，这种反射叫做______；我们能从不同方向看到不发光的物体，是因为物体表面发生了______。 【课堂探究】 探究一、光的直线传播 1. 光源 • 定义：自身能够发光的物体叫做光源。 • 分类：自然光源（太阳、萤火虫、水母等）；人造光源（发光的电灯、点燃的蜡烛等）。 • 注意：月亮、镜子、钻石本身不发光，靠反射其他光发亮，不属于光源。 2. 光的直线传播规律 【实验观察】用激光笔分别照射水和玻璃砖，观察光的传播路径。 • 结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。 • 成立条件：同一种介质、介质均匀分布；若介质不均匀，光的传播路径会发生偏折。 3. 光线与平行光 • 光线：带箭头的直线，是为了方便研究建立的物理模型，实际并不存在，该研究方法为模型法。 • 平行光：光线互相平行的光，因太阳距离地球极远，照射到地面的太阳光可近似看作平行光。 4. 光速 • 真空中光速：，是自然界中物体运动的极限速度。 • 不同介质中光速关系：真空 > 空气 > 水 > 玻璃。 5. 光的直线传播的现象与应用 • 现象：影子的形成、手影游戏、日食与月食、小孔成像、树荫下的圆形光斑。 • 应用：激光准直、排队看齐、射击时 “三点一线” 瞄准。 【讨论交流】 1. 小孔成像成的是什么性质的像？像的形状和小孔的形状有关吗？ 2. 发生日食和月食时，太阳、地球、月球三者的位置关系分别是怎样的？ 3. 为什么雷雨天气时，我们总是先看到闪电，后听到雷声？ 【例题1】下列关于光的传播说法错误的是（    ） A．光在空气中沿直线传播，光在水或玻璃中不沿直线传播 B．影子的形成可以用光沿直线传播来解释 C．光在真空中传播的速度是最快的 D．光在不同介质中，传播速度不同 【例题2】如图所示，在开凿隧道时，工人常使用激光来引导掘进装置。这利用了_________的原理，在空气中光的速度接近__________km/s。 探究二、实验探究：光的反射定律 1. 相关概念梳理 结合光路图识别核心概念： • 入射光线：射向反射面的光线 • 反射光线：被反射面反射出去的光线 • 入射点（）：入射光线射到反射面上的点 • 法线（）：过入射点、垂直于反射面的直线，是辅助线，实际不存在 • 入射角：入射光线与法线的夹角 • 反射角：反射光线与法线的夹角 2. 实验探究 【实验目的】探究光的反射定律，验证反射光线、入射光线与法线的位置关系，以及反射角与入射角的大小关系。 【实验器材】激光笔、平面镜、可折叠光屏、量角器、刻度尺、铁架台 【实验步骤】 1. 组装器材，将可折叠光屏垂直放置在平面镜上，确保光屏与镜面垂直。 2. 让激光沿光屏射向平面镜的入射点，观察反射光线的位置，确认反射光线与入射光线分居法线两侧。 3. 将显示反射光线的半个光屏向后折转一定角度，观察光屏上是否还能看到反射光线，验证三线是否共面。 4. 多次改变入射角的大小，测量并记录对应的入射角和反射角，比较二者的大小关系。 【实验结论——光的反射定律】 1. 三线共面：反射光线、入射光线与法线在同一平面内； 2. 两线分居：反射光线和入射光线分别位于法线两侧； 3. 两角相等：反射角等于入射角。 3. 光路可逆 在光的反射现象中，光路是可逆的。例如：你在平面镜中看到他人的眼睛时，对方也一定能通过平面镜看到你的眼睛。 【讨论交流】 1. 实验中使用可折叠光屏的作用是什么？ 2. 为什么要多次改变入射角大小进行实验？只测量一组数据可以吗？ 3. 入射光线垂直射向平面镜时，入射角和反射角分别是多少度？此时反射光线的方向是怎样的？ 【例题3】在进行“光的反射定律”的探究实验中，同学们设计了如下图甲所示的实验，平面镜平放在水平桌面上，E、F是粘在一起的两块硬白纸板，纸板F可绕垂直于镜面的接缝转动。 （1）实验时，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板A和纸板B与平面镜________放置； （2）将一束光贴着纸板E沿射到镜面上O点，纸板F上会显示出反射光束，接着将纸板F绕向后翻折，如图乙所示，则纸板F上________（填“能”或“不能”）显示出反射光束；在实验过程中，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿方向射向镜面，此时反射光线与入射光线________（选填“在”或“不在”）同一平面内； （3）若让另一束光沿方向射向平面镜，反射光将沿方向射出。该实验现象说明光路是________的； （4）为了探究反射角与入射角大小的关系，应进行的操作是________（选填序号）； A．改变光线与的夹角 B．沿向后转动纸板F C．改变纸板与平面镜之间的夹角 （5）小明根据实验两次测得的数据由表格可知，反射角______入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）。同组小红同学指出应多次实验，目的是________； 实验次数 1 2 入射角 30° 50° 反射角 30° 50° （6）如图丁是小依设计的液面微变监视器，光束发射器保持不动，若光电转换接收器上的光斑从移向，则表明液面________（选填“上升”、“下降”或“不变”），反射角________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 探究三、镜面反射与漫反射 1. 两种反射的对比 对比维度 镜面反射 漫反射 反射面特点 光滑平整 粗糙不平 入射光线 平行光 平行光 反射光线特点 反射光仍然平行，仅在特定方向有反射光 反射光射向各个方向，所有方向都能接收到反射光 是否遵循反射定律 遵循光的反射定律 遵循光的反射定律 生活实例 平面镜反光、平静水面的波光、黑板 “反光” 从不同方向看到课本、桌椅，我们能看到月亮 2. 核心说明 漫反射是生活中最普遍的反射现象。正是因为物体表面发生漫反射，我们才能从不同方向看到本身不发光的物体。月亮本身不发光，我们能看到月光，是因为月球表面对太阳光发生了漫反射。 【讨论交流】 1. 黑板 “反光” 时，为什么部分同学看不清黑板上的字？这属于哪种反射？ 2. 雨后夜晚迎着月光走，为什么亮的地方是水洼，暗的地方是地面？背着月光走又是什么情况？ 3. 漫反射是否遵循光的反射定律？请说明理由。 【例题4】如图是一束平行光照射到不同物体表面发生反射时的光路图，下列有关说法正确的是（  ） A．图甲中发生的是漫反射，图乙中发生的是镜面反射 B．图甲中光反射时遵循光的反射定律，图乙中光反射时不遵循光的反射定律 C．光照射到教室投影仪的屏幕上发生的反射与图甲中发生的反射类型相同 D．图甲和图乙的反射光路都具有可逆性 【归纳整理】 第一节 探究：光的反射定律 【课堂练习】 1．下列物体中，全部属于光源的是（     ） A．太阳、月亮、萤火虫 B．萤火虫、发光的电灯、恒星 C．发光的电灯、钻石、点燃的蜡烛 D．月亮、水母、发光的霓虹灯 2．下面图片中有两个并排且深度相同的水池，一个有水，另一个没有水。在两池的中央各竖立着一根长度相同且比池的边沿略高的标杆，阳光斜照时，池底会形成标杆的影子。下列说法正确的是（　　） A．没有水的池中标杆影子较长 B．有水的池中标杆影子较长 C．有水的池中标杆没有影子 D．两池中标杆影子长度相同 3．如下图所示，甲、乙两束光射至平面镜并被反射，由图可知，甲、乙两束光的反射角分别为（　　） A．90°、60° B．90°、30° C．0°、60° D．0°、30° 4．如图所示，一束光与平面镜的夹角为，则反射角为__________。当入射光线绕点顺时针旋转后，反射光线与入射光线的夹角将变为__________。 5．小明发现能从不同方向看见高楼大厦的外墙，这是一种______反射；他又发现当太阳光照射到高楼大厦上光滑的玻璃墙时，会反射出刺眼的阳光，这是一种______反射，也是典型的光污染。 6．今年国庆放假，天气晴朗，阳光明媚，小雨同学去农村的奶奶家。小雨发现奶奶家的牛棚顶漏了一个三角形的小洞，阳光透射进来，在地上形成一个光斑，则光斑是 ___________（填“圆形的”“三角形的”或“不规则的”），这实际是太阳的 ___________（填“影子”或“像”），这种现象利用 ______________________原理。 7．小芦同学用如图所示的装置来探究光的反射规律，竖直纸板可沿虚线折叠。 （1）如图甲，先让纸板在同一平面内，沿纸面射入一条光线AO，并找到反射光线OB，用量角器量出入射角和反射角的大小，反复实验比较两角的大小可得：反射角______入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）；实验中改变入射角进行多次实验目的是__________________________； （2）将纸板如图乙折叠，在纸板上______（选填“能”或“不能”）看到反射光线，此时反射光线和入射光线______（选填“在”或“不在”）同一平面内； （3）如果让光沿BO方向射到镜面，会发现反射光沿OA方向射出，这表明在反射现象中，光路是______。 8．如图所示，利用塑料吸管和激光笔，探究光在空气中是否沿直线传播。 （1）将塑料吸管拉直。打开激光笔，由吸管的一端照射，吸管的另一端对着墙壁，观察到墙壁上出现一个_______ ，表明激光笔发出的光通过_______ ，光是沿_______ 传播的。 （2）用激光笔从弯曲吸管的一端照射，吸管的另一端对着墙壁，观察到墙壁上没有出现_______ ，表明激光笔发出的光___________ ，光不会沿_______ 传播。 9．（1）请根据图甲中的入射光线画出反射光线，并标出反射角的度数； （2）请根据图乙中的入射光线与反射光线的走向，画出反射面的位置。 10．2023年11月28日，由神舟十六号航天员乘组摄的中国空间站全貌高清图像首次公布（如图所示）。 （1）中国空间站在太空中绕地球运行一圈的时间约为90min，速度为7.68km/s，相当于______km/h，空间站绕地球运行一圈通过的路程约为______km。 （2）晴朗的夜空下，小明观察到中国空间站飞过他的头顶。外表不发光的空间站是通过反射太阳光被小明观察到，表明夜空中的空间站______（选填“是”或“不是”）光源。若空间站距离小明420km，空间站相对于小明的速度为7.68km/s，真空和空气中的光速为，则小明所看到空间站的位置落后于空间站的实际位置约______m处。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $