3.4 光的折射规律（导学案）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理导学案聚焦“光的折射规律”，引导学生通过铅笔弯折、硬币重现等活动体验认识折射现象，结合预习填空衔接光的反射等前序知识，构建从现象到概念再到规律的学习支架。 资料以实验探究为核心，通过可折转光屏、数据记录等科学探究环节理解折射规律，结合筷子弯折、池水变浅等实例培养物理观念，讨论交流与分层例题促进科学思维，习题覆盖选择、作图等题型，含知识归纳思维导图，助力学生构建知识体系，提升应用能力。

3.4 光的折射规律（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验观察认识光的折射现象，能准确识别入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等基本概念。 2. 经历探究光的折射规律的实验过程，理解并掌握光的折射核心规律，能完成简单的折射光路作图。 3. 知道光的折射现象中光路是可逆的，能运用折射规律解释筷子弯折、池水变浅、海市蜃楼等生活与自然现象。 4. 了解全反射现象的形成条件，知道光的折射在生产生活中的应用。 5. 体会实验探究与归纳法在物理研究中的作用，提升运用光学知识分析实际问题的能力。 【学习重点】 1. 光的折射规律的实验探究与内容理解 2. 利用光的折射规律解释生活中的常见折射现象 3. 光的折射基本光路作图 【学习难点】 1. 不同介质中折射角与入射角的大小关系辨析 2. 利用光的折射解释虚像位置偏移的成因 3. 光的反射与折射的综合光路分析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的折射；光传播到两种介质的分界面时，通常同时发生反射和折射两种现象。 2. 在光的折射光路中，过入射点垂直于介质分界面的直线叫做法线；入射光线与法线的夹角叫做入射角，折射光线与法线的夹角叫做折射角。 3. 光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随之增大；当光垂直射到介质表面时，光的传播方向不变。 4. 在光的折射现象中，光路是可逆的。 5. 斜插入水中的铅笔看起来向上弯折、清澈的池水看起来比实际更浅，这些都属于光的折射现象；渔民叉鱼时，需要将钢叉向看到的鱼的下方投掷，才能叉到真实的鱼。 6. 海市蜃楼是由于空气密度分布不均匀，光发生折射而产生的现象；我们清晨看到的太阳还在地平线以下，也是因为光穿过不均匀的大气层时发生了折射。 7. 当光从水中斜射入空气中，入射角增大到某一角度，使折射角达到 90° 时，折射光线完全消失，光线全部被反射回来，这种现象叫做全反射。 【课堂探究】 探究一、光的折射现象与相关概念 1. 观察光的折射现象 【活动体验】 （1）将一支铅笔斜放入盛有水的玻璃杯中，从侧面观察，会看到水中的铅笔看起来向上弯折。 （2）将硬币放在不透明杯底，后退到恰好看不见硬币的位置；保持位置不动，向杯中缓缓注水，会发现重新看到了硬币。 现象本质：以上现象都是由于光从水中斜射入空气中时，传播方向发生了偏折，属于光的折射现象。 2. 光的折射相关概念 结合光路图认识核心概念： • 入射光线：射向介质分界面的光线（如） • 折射光线：进入另一种介质、传播方向发生偏折的光线（如） • 入射点：光线射到分界面上的点（如点） • 法线：过入射点、垂直于介质分界面的直线（如），是辅助线，实际不存在。 • 入射角：入射光线与法线的夹角（如） • 折射角：折射光线与法线的夹角（如） 【讨论交流】 1. 光在两种介质的分界面上，是否一定只发生折射？请说明你的观点。 不一定只发生折射。光传播到两种介质的分界面时，通常会同时发生两种现象：一部分光返回原介质，发生光的反射；另一部分光进入另一种介质，传播方向发生偏折，发生光的折射。 2. 发生光的折射时，传播方向一定发生改变吗？什么情况下传播方向不变？ 传播方向不一定发生改变。当光垂直射到两种介质的分界面上时，光的传播方向不变，此时入射角为 0°，折射角也为 0°；只有光斜射到介质分界面时，传播方向才会发生偏折。 【例题1】如图所示，是光在空气和玻璃两种介质中传播时同时发生反射和折射的光路图，根据以上信息，其中 是反射光线，入射角的大小为 ，折射角的大小是 ，界面的 （选填“上”“下”“左”或“右”）侧是空气。 【答案】 OA 60° 35° 左 【解析】[1][2][3][4]由图可知，，所以 同理；根据反射角等于入射角，所以的左侧发生了光的反射，则为界面，为法线，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OC一定为折射光线，BO为入射光线，OA为反射光线；入射角的大小为 入射角∠BON=60°，折射角为 此时的折射角小于入射角，由光的折射规律可知光是从空气中斜射入玻璃中，所以界面的左侧为空气。 探究二、探究光的折射规律 【实验目的】探究光发生折射时遵循的规律 【实验器材】玻璃水槽、激光笔、量角器、玻璃砖 【实验步骤与现象】 1. 让激光笔发出的光从空气斜射入水中，观察折射光线的偏折方向，比较折射角与入射角的大小：折射角小于入射角。 2. 改变入射角的大小，观察折射角的变化：入射角增大时，折射角变大；入射角减小时，折射角变小。 3. 让光垂直射向水面，观察进入水中的光线方向：传播方向不变。 4. 把水槽换成玻璃砖，重复上述实验，观察到的规律与水中一致。 【实验结论 —— 光的折射规律】 1. 三线共面：折射光线、入射光线和法线三者在同一平面内； 2. 两线分居：折射光线和入射光线分别位于法线两侧； 3. 角的关系： ￮ 光从空气斜射入水或玻璃等其他介质时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角； ￮ 入射角增大时，折射角也随之增大； ￮ 光垂直射到介质表面时，传播方向不变，此时入射角为 0°，折射角也为 0°。 4. 光路可逆：在折射现象中，光路是可逆的。若光从水或玻璃斜射入空气中，折射光线将远离法线，折射角大于入射角。 【讨论交流】 1. 光从玻璃斜射入空气中时，折射角和入射角哪个更大？请结合光路可逆的规律说明理由。 折射角大于入射角。 理由：在光的折射现象中，光路是可逆的。已知光从空气斜射入玻璃时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；因此光从玻璃斜射入空气时，光路反向，折射光线会远离法线，折射角大于入射角。 2. 为什么插入水中的筷子看起来是 “向上弯折”，而不是向下弯折？ 插入水中的筷子，水下部分反射的光从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线；人眼逆着折射光线看去，会觉得光线是沿直线传播的，因此看到的是筷子的虚像，虚像的位置比筷子的实际位置偏高，所以整体看起来筷子向上弯折。 3. 实验中多次改变入射角大小进行测量，目的是什么？ 多次改变入射角大小进行测量，是为了避免实验结论的偶然性，寻找普遍规律，保证光的折射规律适用于不同的入射角度，而不是特殊角度下的偶然结果。 【例题2】某同学做“探究光的折射规律”实验，她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心，让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处，激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出（如图所示）。旋转圆盘，多次改变激光束入射角度，观察折射光线方向并记录数据，如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 入射角 20° 30° 45° 60° 75° 折射角 13° 19° 28° 35° 40° （1）实验中，圆盘除了能读出入射角和折射角大小外，还可以利用光的 ，显示出光路； （2）分析实验数据，请你将光在发生折射时，折射角和入射角的关系补写完整：当光从空气斜射到玻璃表面时，折射角小于入射角，且 。 【答案】 漫反射 折射角随着入射角的增大而增大 【解析】（1）[1]光发生漫反射时，光向四面八方反射，因此实验中，圆盘除了能读出入射角和折射角大小外，还可以利用光的漫反射来显示出光路。 （2）[2]由表格数据和图示知道，光从空气斜射到玻璃表面时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角增大，即折射角随着入射角的增大而增大。 【例题3】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。 （1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否 ； （2）图8甲中，光从空气射入水中，入射点为O点，则折射角是 （填“”或“”）； （3）光从空气射入水中，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图8丙中，其中1和、2和…4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可见，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 ，且折射角 （填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时入射角为 度，此时折射角 （填“大于”、“等于”或“小于”）入射角； （4）若让光线沿、…和入射，发现折射光线恰好与其对应的入射光线重合，这一现象说明：在折射现象中， 。 【答案】 在同一平面内 ∠ DOF 增大 小于 0 等于 光路可逆 【解析】（1）[1]使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内，当光屏折转后，光屏上看不到折射光线，说明折射光线和入射光线、法线在同一平面内。   （2）[2]折射角是折射光线与法线的夹角，图甲中折射角是∠ DOF  。 （3）[3][4]比较折射角和对应的入射角的大小可得，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。 [5][6]当光从空气垂直射入水中时，入射光线与法线重合，入射角为0度，此时折射角也为0度，折射角等于入射角。   （4）[7]光线逆着原来折射光线的方向入射，折射光线逆着原来入射光线的方向，这一现象说明：在折射现象中，光路可逆。 探究三、生活中的折射现象 光的折射现象在生活中十分常见，我们看到的许多 “错觉” 本质上都是光的折射形成的虚像。 1. 水中物体位置偏高的成因 以水中的铅笔为例：铅笔水下某点发出的光从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线；人眼逆着折射光线看去，会觉得光线是从水中的点射出来的，点就是点的虚像，位置在实际点的上方。 同理： • 池底的光线折射后，虚像位置偏高，因此池水看起来比实际更浅； • 水中的鱼的虚像位置比实际位置高，因此叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方。 2. 自然中的折射现象 • 日出日落时，我们看到的太阳位置比实际位置偏高：地球周围的大气层密度不均匀，光穿过大气层时不断发生折射，因此太阳还在地平线以下时，我们就能看到它的虚像。 • 海市蜃楼：海面或沙漠上空的空气密度分布不均匀，远处景物的光经过不均匀的空气时不断发生折射，最终形成远处景物的虚像，就是海市蜃楼。 【讨论交流】 1. 清澈的池水看起来很浅，为什么实际深度往往更深？请用光路图的思路解释。 水底的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线；岸边的人逆着折射光线看去，会按照光沿直线传播的视觉经验，认为光线是从折射光线的反向延长线的交点发出的，这个交点就是水底的虚像，虚像的位置比水底的实际位置更高。因此我们看到的是变浅的池底虚像，池水的实际深度比看起来更深。 2. 请再列举 2 个生活中光的折射现象的实例。 示例：①透过厚玻璃板看铅笔，铅笔看起来 “错位” 了；②雨后天空出现的彩虹；③用放大镜观察物体时看到放大的像。（合理即可） 【例题4】如图所示，看到水中筷子向上“折断”了，这个现象是由光的 （选填“直线传播”“反射”或“折射”）形成的 （选填“实像”或“虚像”）。 【答案】 折射 虚像 【解析】[1]因为光线从水中射入了空气中，发生了偏折，人眼逆着折射光线看去，看到筷子的虚像，所以是光的折射现象。 [2]将筷子斜插入水中时，从上面看水中的筷子，因光的折射，会感到筷子的位置比实际位置高一些，所以看起来是向上弯折了；因此水中弯折的“筷子”是折射形成的虚像。 探究四、拓展：全反射现象 【实验观察】让光从水中斜射入空气中，逐渐增大入射角，会观察到折射光线逐渐偏离法线，且亮度越来越弱，反射光线亮度越来越强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到 90°，折射光线完全消失，光线全部被反射回水中。 核心知识点 1. 全反射定义：当光从光密介质（水、玻璃）斜射入光疏介质（空气），入射角增大到某一临界值时，折射光线完全消失，入射光线全部被反射回来的现象，叫做全反射。 2. 形成条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于等于临界角。 3. 应用：光纤通信就是利用光在玻璃纤维内壁不断发生全反射，实现信息的远距离传输；潜望镜也可利用全反射原理制作。 【讨论交流】 1. 光从空气斜射入水中时，会不会发生全反射现象？为什么？ 不会发生全反射。 全反射的形成条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临界角。空气是光疏介质，水是光密介质，光从空气斜射入水中，是从光疏介质射向光密介质，此时折射角始终小于入射角，不可能出现折射角达到 90° 的情况，因此不会发生全反射。 2. 光纤为什么能让光在内部传播很远的距离而很少损耗？ 光纤的核心是玻璃纤维（光密介质），外层包裹着折射率更小的光疏介质。光在光纤内部传播时，射到内外层的分界面上，入射角大于临界角，因此会不断发生全反射，光线始终被限制在光纤内部，不会向外射出，能量损耗极小，因此能传播很远的距离。 【归纳整理】 3.4 光的折射规律 【课堂练习】 1．位于文山州广南县的坝美村，风景优美，被称为“世外桃源”，每年都吸引着许多旅游者前来休闲度假。如图是一位摄影爱好者拍下的风景照，下列叙述属于光的折射的是（　　） A．游客看到水中鱼儿游来游去 B．水车在水中的倒影与水车相映成趣 C．树下光斑交错成辉 D．地面上树影婆娑 【答案】A 【解析】A．因为鱼儿是在水中的实际物体，是由于光线从水中通过空气折射进入了人的眼睛，我们看到水中的鱼，其实看到的是鱼的虚像，是由光的折射形成的，故A符合题意； B．水车在水中的倒影与水车相映成趣，水中的倒影是平面镜成像，是由于光的反射形成的，不是光的折射形成的，故B不符合题意； C．树下光斑属于小孔成像，是由于光的直线传播形成的，不是光的折射形成的，故C不符合题意； D．地面上树影婆娑，这是影子的形成，其实质是光的直线传播形成的，不是光的折射形成的，故D不符合题意。 故选A。 2．如图，斜插入水中的筷子，看起来弯折了的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 【答案】D 【解析】斜插入水中的筷子，看起来弯折了是光的折射现象形成的，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．在公园里游玩的时候，小丽同学看到了许多有趣的光现象，下列现象由于光的折射形成的是（　　） A．甲图：太阳光透过雾霭中的树林形成光柱 B．乙图：清晨的太阳在水面形成倒影 C．丙图：池塘里漂亮的锦鲤看上去离水面很近 D．丁图：水面上一只黑天鹅与自己的影子形成爱心图案 【答案】C 【解析】A．太阳光透过雾霭中的树林形成光柱，是因为光在同种均匀介质中沿直线传播，故A不符合题意； B．清晨的太阳在水面形成倒影，是光的反射形成的虚像，故B不符合题意； C．池塘里漂亮的锦鲤看上去离水面很近，是光由水中进入空气中时发生了折射，故C符合题意； D．水面上一只黑天鹅与自己的影子形成爱心图案，是光的反射现象，故D不符合题意。 故选C。 4．如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程。    （1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应 （靠近/远离）水面； （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向 （左/右）移； （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明： 。 【答案】 靠近 右 见解析 【解析】（1）[1]当入射光线靠近水面时，入射角增大，折射角随入射角的增大而增大，折射光线将靠近水面。 （2）[2]若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，入射点将向右移动，则折射光线随之向右移动，即在注水的过程中水底的光斑向右移动。 （3）[3]该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，则呈现折射光线的竖板左侧和呈现入射光线的竖板右侧不在同一平面内，在竖板左侧上不能看到折射光线，说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内。 5．同学们在实验室探究光的反射和折射。    （1）在进行如图甲所示的实验中，为了显示光路，可采取的操作是 ； （2）在探究光的折射实验时，如图乙所示，光从空气中射入水中时的折射光线应该是 （选填“OB”或“OC”）； （3）实验中，同学们将光沿不同角度从空气中射向水面，测得的数据如表中所示。为了验证在光的折射现象中，光路可逆，则应该进行的操作是： ，当出现 的现象时，可以初步证明结论。 入射角 0° 15° 32° 45° 60° 折射角 0° 11° 23° 32° 40° 【答案】 向玻璃缸内喷烟或雾 OC 用一支激光笔让光线自水中以32°的入射角射向水面时 折射光线的折射角为45° 【解析】（1）[1]在进行如图甲所示的实验中，为了在玻璃缸内显示光路，可采取的操作是向玻璃缸内喷烟或雾。 （2）[2]光的折射规律是：光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线与入射光线和法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角，所以光从空气中射入水中时的折射光线应该是OC。 （3）[3][4]为了验证在光的折射现象中，光路可逆，则应该进行的操作是：用一支激光笔让光线自水中以32°的入射角射向水面时，当出现折射光线的折射角为45°的现象时，这说明在光的折射现象中，光路是可逆的。 6．“珍爱生命，预防溺水”。由于光的折射，池水看起来比实际浅，所以不能贸然下水游泳。如图所示，A是池底的物体，是岸上儿童看到的A的像，请在图中将人看到像的光路图补充完整，并标出入射角i。 【答案】 【解析】连接AO，即为入射光线，入射光线与法线的夹角即为入射角i。作图如下： 7．如图所示，为一束光从空气射入玻璃时的反射光线，请在图中画出入射光线和大致的折射光线。 【答案】 【解析】反射光线与反射面的交点就是入射点，因此过该交点作一条垂线，即为法线；反射光线与法线的夹角即为反射角。由光的反射定律可知，光发生反射时，反射角等于入射角，且反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，则入射光线如图所示。由光的折射定律可知，光由空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，则折射光线如图所示： 8．如图甲所示，光线AO经平面镜反射后进入水中，请画出光路图（不考虑光线在水面的反射）。 【答案】 【解析】过反射点O作垂直于平面镜的法线，根据反射角等于入射角画出反射光线，再过折射点作法线，根据折射角小于入射角大致画出折射光线的方向，如图所示： 9．在深盘中盛一些水，盘边斜放一个平面镜，使镜的下部浸入水中。让一束阳光照射在水面下的平面镜上，并反射到上方的白纸上，可以看到白纸上出现一条彩色的光带。下列说法错误的是（     ） A．阳光从空气斜射入水中，折射角小于入射角 B．阳光在水中的平面镜上反射，反射角等于入射角 C．白纸上的红色和紫色光带分别是红外线和紫外线 D．该实验演示了光的色散现象 【答案】C 【解析】A．阳光从空气斜射入水中，折射光线靠近法线，折射角小于入射角，故A正确，不符合题意； B．阳光在水中的平面镜上反射，根据光的反射原理，反射角等于入射角，故B正确，不符合题意； C．白纸上的红色和紫色光带分别是红光和紫光，不是红外线和紫外线，红外线和紫外线肉眼看不到，故C错误，符合题意； D．该实验可以看到白纸上出现一条彩色的光带，演示了光的色散现象，故D正确，不符合题意。 故选C。 10．如图是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象，下列说法错误的是（　　） A．入射光线是GO，入射角是30° B．法线是BF，界面是AD，右侧是玻璃 C．反射光线是OE，折射光线是OC，折射角是30° D．如果减小入射角，则反射光线与折射光线的夹角从90°开始增大 【答案】C 【解析】ABC．由图可知，∠AOG＝60°，所以 ∠GOF＝90°﹣60°＝30° 而∠EOF＝30°，根据反射角等于入射角可得BF为法线，AD为界面；折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OC为折射光线，GO为入射光线，OE为反射光线；入射角∠GOF＝30°，折射角 ∠BOC＝90°﹣30°＝60° 折射角大于入射角，可知界面AD的右边是玻璃，左边是空气，故C错误，符合题意；AB正确，不符合题意； D．根据图示可知 ∠EOD＝90°﹣30°＝60° 所以反射光线与折射光线的夹角为 ∠EOC＝60°+30°＝90° 如果减小入射角，反射角和折射角都随之减小，反射光线和折射光线都向法线靠近，反射光线与折射光线的夹角则从90°开始增大，故D正确，不符合题意。 故选C。 11．阅读“光全反射”材料，回答问题。 光的全反射 如图甲所示，当光线从玻璃斜射入空气里的时候，一部分光会进入空气里发生折射，此时折射角大于入射角。若入射角增大时，折射角也随之增大，当入射角增大到某值时（小于），折射角会增大到90°。若继续增大入射角，此时空气中没有折射光射出，光线全部反射回玻璃，这种现象叫做光的全反射。折射角等于时的入射角称为临界角，当光从水或玻璃射入空气时，只要入射角大于临界角，光就会发生全反射。 人们利用光的全反射的现象制成了光缆，用于通信等方面。光在均匀透明的玻璃棒中传播，即可在弯曲的玻璃棒的光滑内壁上，借助于接连不断地全反射，可以将光从一端传导到另一端，即使棒的截面直径很小，甚至到微米数量级，传导的效果也不变，这种导光的细玻璃丝称为光导纤维如图乙所示。根据上述材料，回答下列问题： （1）当光线从玻璃斜射入空气里的时候，一部分光会进入空气里发生折射，此时折射角 入射角（选填“大于”、“等于”或“小于”）；当入射角增大时，折射角也 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）光发生全反射时，入射角 临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （3）当光从空气射向玻璃， （选填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 【答案】 大于 增大 大于 不会 【解析】（1）[1]由光的折射定律可知，当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角。 [2]根据材料内容可知，当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射，据此可得：当光线从玻璃射斜射入空气中时，随着入射角逐渐变大，折射角也随之增大。 （2）[3]由材料“当光从水或玻璃射入空气时，只要入射角大于临界角，光就会发生全反射”可知，光发生全反射时，入射角大于临界角。 （3）[4]已知全反射现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生；如果光是从空气进入玻璃，根据折射规律，由折射角小于入射角，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角不可能达到90°，所以，这种现象不会发生。 【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 $ 3.4 光的折射规律（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验观察认识光的折射现象，能准确识别入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等基本概念。 2. 经历探究光的折射规律的实验过程，理解并掌握光的折射核心规律，能完成简单的折射光路作图。 3. 知道光的折射现象中光路是可逆的，能运用折射规律解释筷子弯折、池水变浅、海市蜃楼等生活与自然现象。 4. 了解全反射现象的形成条件，知道光的折射在生产生活中的应用。 5. 体会实验探究与归纳法在物理研究中的作用，提升运用光学知识分析实际问题的能力。 【学习重点】 1. 光的折射规律的实验探究与内容理解 2. 利用光的折射规律解释生活中的常见折射现象 3. 光的折射基本光路作图 【学习难点】 1. 不同介质中折射角与入射角的大小关系辨析 2. 利用光的折射解释虚像位置偏移的成因 3. 光的反射与折射的综合光路分析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫做____________；光传播到两种介质的分界面时，通常同时发生______和______两种现象。 2. 在光的折射光路中，过入射点垂直于介质分界面的直线叫做______；入射光线与法线的夹角叫做______，折射光线与法线的夹角叫做______。 3. 光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向______偏折，折射角______入射角；入射角增大时，折射角也随之______；当光垂直射到介质表面时，光的传播方向______。 4. 在光的折射现象中，光路是______的。 5. 斜插入水中的铅笔看起来向上弯折、清澈的池水看起来比实际更浅，这些都属于____________现象；渔民叉鱼时，需要将钢叉向看到的鱼的______方投掷，才能叉到真实的鱼。 6. 海市蜃楼是由于空气密度分布不均匀，光发生______而产生的现象；我们清晨看到的太阳还在地平线以下，也是因为光穿过不均匀的大气层时发生了______。 7. 当光从水中斜射入空气中，入射角增大到某一角度，使折射角达到 90° 时，折射光线完全消失，光线全部被反射回来，这种现象叫做______。 【课堂探究】 探究一、光的折射现象与相关概念 1. 观察光的折射现象 【活动体验】 （1）将一支铅笔斜放入盛有水的玻璃杯中，从侧面观察，会看到水中的铅笔看起来向上弯折。 （2）将硬币放在不透明杯底，后退到恰好看不见硬币的位置；保持位置不动，向杯中缓缓注水，会发现重新看到了硬币。 现象本质：以上现象都是由于光从水中斜射入空气中时，传播方向发生了偏折，属于光的折射现象。 2. 光的折射相关概念 结合光路图认识核心概念： • 入射光线：射向介质分界面的光线（如） • 折射光线：进入另一种介质、传播方向发生偏折的光线（如） • 入射点：光线射到分界面上的点（如点） • 法线：过入射点、垂直于介质分界面的直线（如），是辅助线，实际不存在。 • 入射角：入射光线与法线的夹角（如） • 折射角：折射光线与法线的夹角（如） 【讨论交流】 1. 光在两种介质的分界面上，是否一定只发生折射？请说明你的观点。 2. 发生光的折射时，传播方向一定发生改变吗？什么情况下传播方向不变？ 【例题1】如图所示，是光在空气和玻璃两种介质中传播时同时发生反射和折射的光路图，根据以上信息，其中 是反射光线，入射角的大小为 ，折射角的大小是 ，界面的 （选填“上”“下”“左”或“右”）侧是空气。 探究二、探究光的折射规律 【实验目的】探究光发生折射时遵循的规律 【实验器材】玻璃水槽、激光笔、量角器、玻璃砖 【实验步骤与现象】 1. 让激光笔发出的光从空气斜射入水中，观察折射光线的偏折方向，比较折射角与入射角的大小：折射角小于入射角。 2. 改变入射角的大小，观察折射角的变化：入射角增大时，折射角变大；入射角减小时，折射角变小。 3. 让光垂直射向水面，观察进入水中的光线方向：传播方向不变。 4. 把水槽换成玻璃砖，重复上述实验，观察到的规律与水中一致。 【实验结论 —— 光的折射规律】 1. 三线共面：折射光线、入射光线和法线三者在同一平面内； 2. 两线分居：折射光线和入射光线分别位于法线两侧； 3. 角的关系： ￮ 光从空气斜射入水或玻璃等其他介质时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角； ￮ 入射角增大时，折射角也随之增大； ￮ 光垂直射到介质表面时，传播方向不变，此时入射角为 0°，折射角也为 0°。 4. 光路可逆：在折射现象中，光路是可逆的。若光从水或玻璃斜射入空气中，折射光线将远离法线，折射角大于入射角。 【讨论交流】 1. 光从玻璃斜射入空气中时，折射角和入射角哪个更大？请结合光路可逆的规律说明理由。 2. 为什么插入水中的筷子看起来是 “向上弯折”，而不是向下弯折？ 3. 实验中多次改变入射角大小进行测量，目的是什么？ 【例题2】某同学做“探究光的折射规律”实验，她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心，让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处，激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出（如图所示）。旋转圆盘，多次改变激光束入射角度，观察折射光线方向并记录数据，如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 入射角 20° 30° 45° 60° 75° 折射角 13° 19° 28° 35° 40° （1）实验中，圆盘除了能读出入射角和折射角大小外，还可以利用光的 ，显示出光路； （2）分析实验数据，请你将光在发生折射时，折射角和入射角的关系补写完整：当光从空气斜射到玻璃表面时，折射角小于入射角，且 。 【例题3】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。 （1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否 ； （2）图8甲中，光从空气射入水中，入射点为O点，则折射角是 （填“”或“”）； （3）光从空气射入水中，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图8丙中，其中1和、2和…4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可见，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 ，且折射角 （填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时入射角为 度，此时折射角 （填“大于”、“等于”或“小于”）入射角； （4）若让光线沿、…和入射，发现折射光线恰好与其对应的入射光线重合，这一现象说明：在折射现象中， 。 探究三、生活中的折射现象 光的折射现象在生活中十分常见，我们看到的许多 “错觉” 本质上都是光的折射形成的虚像。 1. 水中物体位置偏高的成因 以水中的铅笔为例：铅笔水下某点发出的光从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线；人眼逆着折射光线看去，会觉得光线是从水中的点射出来的，点就是点的虚像，位置在实际点的上方。 同理： • 池底的光线折射后，虚像位置偏高，因此池水看起来比实际更浅； • 水中的鱼的虚像位置比实际位置高，因此叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方。 2. 自然中的折射现象 • 日出日落时，我们看到的太阳位置比实际位置偏高：地球周围的大气层密度不均匀，光穿过大气层时不断发生折射，因此太阳还在地平线以下时，我们就能看到它的虚像。 • 海市蜃楼：海面或沙漠上空的空气密度分布不均匀，远处景物的光经过不均匀的空气时不断发生折射，最终形成远处景物的虚像，就是海市蜃楼。 【讨论交流】 1. 清澈的池水看起来很浅，为什么实际深度往往更深？请用光路图的思路解释。 2. 请再列举 2 个生活中光的折射现象的实例。 【例题4】如图所示，看到水中筷子向上“折断”了，这个现象是由光的 （选填“直线传播”“反射”或“折射”）形成的 （选填“实像”或“虚像”）。 探究四、拓展：全反射现象 【实验观察】让光从水中斜射入空气中，逐渐增大入射角，会观察到折射光线逐渐偏离法线，且亮度越来越弱，反射光线亮度越来越强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到 90°，折射光线完全消失，光线全部被反射回水中。 核心知识点 1. 全反射定义：当光从光密介质（水、玻璃）斜射入光疏介质（空气），入射角增大到某一临界值时，折射光线完全消失，入射光线全部被反射回来的现象，叫做全反射。 2. 形成条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于等于临界角。 3. 应用：光纤通信就是利用光在玻璃纤维内壁不断发生全反射，实现信息的远距离传输；潜望镜也可利用全反射原理制作。 【讨论交流】 1. 光从空气斜射入水中时，会不会发生全反射现象？为什么？ 2. 光纤为什么能让光在内部传播很远的距离而很少损耗？ 【归纳整理】 3.4 光的折射规律 【课堂练习】 1．位于文山州广南县的坝美村，风景优美，被称为“世外桃源”，每年都吸引着许多旅游者前来休闲度假。如图是一位摄影爱好者拍下的风景照，下列叙述属于光的折射的是（　　） A．游客看到水中鱼儿游来游去 B．水车在水中的倒影与水车相映成趣 C．树下光斑交错成辉 D．地面上树影婆娑 2．如图，斜插入水中的筷子，看起来弯折了的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 3．在公园里游玩的时候，小丽同学看到了许多有趣的光现象，下列现象由于光的折射形成的是（　　） A．甲图：太阳光透过雾霭中的树林形成光柱 B．乙图：清晨的太阳在水面形成倒影 C．丙图：池塘里漂亮的锦鲤看上去离水面很近 D．丁图：水面上一只黑天鹅与自己的影子形成爱心图案 4．如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程。    （1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应 （靠近/远离）水面； （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向 （左/右）移； （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明： 。 5．同学们在实验室探究光的反射和折射。    （1）在进行如图甲所示的实验中，为了显示光路，可采取的操作是 ； （2）在探究光的折射实验时，如图乙所示，光从空气中射入水中时的折射光线应该是 （选填“OB”或“OC”）； （3）实验中，同学们将光沿不同角度从空气中射向水面，测得的数据如表中所示。为了验证在光的折射现象中，光路可逆，则应该进行的操作是： ，当出现 的现象时，可以初步证明结论。 入射角 0° 15° 32° 45° 60° 折射角 0° 11° 23° 32° 40° 6．“珍爱生命，预防溺水”。由于光的折射，池水看起来比实际浅，所以不能贸然下水游泳。如图所示，A是池底的物体，是岸上儿童看到的A的像，请在图中将人看到像的光路图补充完整，并标出入射角i。 7．如图所示，为一束光从空气射入玻璃时的反射光线，请在图中画出入射光线和大致的折射光线。 8．如图甲所示，光线AO经平面镜反射后进入水中，请画出光路图（不考虑光线在水面的反射）。 9．在深盘中盛一些水，盘边斜放一个平面镜，使镜的下部浸入水中。让一束阳光照射在水面下的平面镜上，并反射到上方的白纸上，可以看到白纸上出现一条彩色的光带。下列说法错误的是（     ） A．阳光从空气斜射入水中，折射角小于入射角 B．阳光在水中的平面镜上反射，反射角等于入射角 C．白纸上的红色和紫色光带分别是红外线和紫外线 D．该实验演示了光的色散现象 10．如图是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象，下列说法错误的是（　　） A．入射光线是GO，入射角是30° B．法线是BF，界面是AD，右侧是玻璃 C．反射光线是OE，折射光线是OC，折射角是30° D．如果减小入射角，则反射光线与折射光线的夹角从90°开始增大 11．阅读“光全反射”材料，回答问题。 光的全反射 如图甲所示，当光线从玻璃斜射入空气里的时候，一部分光会进入空气里发生折射，此时折射角大于入射角。若入射角增大时，折射角也随之增大，当入射角增大到某值时（小于），折射角会增大到90°。若继续增大入射角，此时空气中没有折射光射出，光线全部反射回玻璃，这种现象叫做光的全反射。折射角等于时的入射角称为临界角，当光从水或玻璃射入空气时，只要入射角大于临界角，光就会发生全反射。 人们利用光的全反射的现象制成了光缆，用于通信等方面。光在均匀透明的玻璃棒中传播，即可在弯曲的玻璃棒的光滑内壁上，借助于接连不断地全反射，可以将光从一端传导到另一端，即使棒的截面直径很小，甚至到微米数量级，传导的效果也不变，这种导光的细玻璃丝称为光导纤维如图乙所示。根据上述材料，回答下列问题： （1）当光线从玻璃斜射入空气里的时候，一部分光会进入空气里发生折射，此时折射角 入射角（选填“大于”、“等于”或“小于”）；当入射角增大时，折射角也 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）光发生全反射时，入射角 临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （3）当光从空气射向玻璃， （选填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 【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 $