人教版八年级物理上册《4.4光的折射》导学案（附答案）

第页人教版八年级物理上册《4.4光的折射》导学案（附答案）【学习目标】1.理解光的折射现象，掌握光从空气射入其他介质以及从其他介质射入空气时的折射规律。（物理观念）2.能运用折射规律解释生活中的折射现象，通过分析、推理等方法解决与光折射相关的实际问题。（科学思维）3.经历探究光的折射规律的实验过程，学会设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养科学探究能力。（科学探究）4.养成实事求是的科学态度，认识到科学技术对社会发展的重要作用，增强将科学知识应用于生活和社会的意识（科学态度与责任）【学习重点】1.用探究法深入研究光的折射定律，包括折射光线、入射光线和法线的位置关系，折射角与入射角的大小关系。2.清晰区分光的折射现象与其他光现象，如光的反射，理解光折射定律在不同介质组合中的应用。【学习难点】1.深刻理解折射角与入射角关系，特别是在不同介质中折射角大小变化的原因，以及在复杂情境下灵活运用光的折射定律解决实际问题。2.理解在折射现象中光路的可逆性，并能运用这一原理解释一些光学现象，如从水下看岸上物体位置变高的原理。【自主预习】阅读教材P103~105《第4节光的折射》，完成以下问题：1.光的折射：光从一种介质入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫光的折射。2.当光垂直射到分界面上时，光的传播方向，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为°。3.光的折射规律：折射光线、入射光线和法线在内，折射光线和入射光线分居两侧；光从空气斜射入水或其他介质时，折射角入射角；光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角入射角。4.在折射现象中，光路是。【探究新知】探究一、光的折射1.光的折射光在同一种均匀介质中沿直线传播，如果光从一种介质进入另一种介质，情况又会怎样呢？让我们通过实验来研究。演示实验：光从空气斜射入水中情景描述：这束光在分界面分成两部分，一部分被界面反射回空气，另一部分进入水中，发生了偏折。2.光的折射概念及理解（1）概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生了偏折，这种现象叫作光的折射（refraction）。（2）理解①当光斜射到两种介质的分界面时，一部分光进入新介质发生折射，还有一部分光发生反射返回原介质中，这两者是同时发生的。②当同种介质不均匀时，光在其内部传播也会发生折射。例如，研究光的直线传播时，使激光射入不均匀糖水，传播路径会弯曲，这实际上是折射导致的。3.基本概念：一点、二角、三线（1）入射点：入射光线与界面的交点O.（2）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO.（3）折射光线：进入另一种介质的光线OB.（4）法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN'.（5）入射角：入射光线与法线的夹角α.（6）折射角：折射光线与法线的夹角γ.4.实验：探究光的折射特点【实验器材】光源、水槽、水、一个可折叠的背景屏和一块玻璃砖。【实验步骤】（1）实验装置如图所示。向水槽中注水，使水面恰好通过背景屏的圆心O.（2）将一束光从空气经圆心O射入水中，观察背景屏上显示的光路。从垂直于水面入射开始，逐次增大入射角，观察折射角变化并比较折射角与入射角的大小关系。提示：折射光线、入射光线、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）（3）使一束光从水中经圆心O射入空气中，逐次改变入射角，比较折射角和入射角的大小。提示：折射角大于入射角（4）换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。（5）如果让光逆着折射光线的方向从水或玻璃射入空气中，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原入射光线的方向射出。提示：光路是可逆的 假设一束光从空气射入玻璃砖，再从它的另一侧射出。光在经过两个界面时分别向哪个方向偏折？试一试。光经过第一个界面时，折射光线向法线方向偏折；光经过第二个界面时，折射光线偏离法线方向。最终射出的光线将与入射光线平行。【实验结论】（1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，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两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。（2）光垂直介质表面入射时，折射角等于零。（3）当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角。巧记：光的折射特点三线一面、法线居中、变化一致、空气角大、光路可逆。5.从三点理解光的折射特点(1)明确入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线、法线的含义，特别是法线，它是过入射点且垂直于分界面的直线，它是作图时画入射角和折射角的参照标准。(2)折射角随入射角的增大而增大，但不成正比，叙述时应先说折射角后说入射角。(3)当光垂直射到界面时，如图所示，光的传播方向不发生改变，此时折射光线、入射光线、法线重合，折射角、入折射光线时角都为0°.【典例1】如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生反射和折射现象，下列说法正确的是（）

A．EO是入射光线，入射角等于60°B．CD是法线，FO是折射光线C．是折射角，折射角等于45°D．AB是界面，AB右侧是空气6.光的折射作图(1)要借助工具作图，作图一定要规范。(2)实际光线画实线，辅助线画虚线。(3)光线要带箭头，入射光线与折射光线之间不要断开。(4)作图时应先过入射点作出法线（虚线），当光从空气斜射入玻璃或水等其他介质时，折射角小于入射角；反之，则折射角大于入射角。【典例2】光从空气斜射入玻璃砖，请在图中画出光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的两条折射光线的大致位置。探究二、光的折射现象1.现象探究：折射引起的光学现象（1）从岸上看水中的物体我们能够看见物体是由于物体表面有光射入我们的眼睛里。假设水中A点射出的两条光线经折射后射入人眼，眼睛会自动沿着折射光线的反向延长线去寻找物体的虚像S'，所以我们会觉得光好像是从虚像S'射入我们眼睛里的，因此我们会觉得水中的物体变浅了。（2）从水中看岸上的物体 若从水中观察岸上的物体，假设物体M射出的两条光线经折射后射入人眼，眼睛会自动沿着折射光线的反向延长线去寻找物体的虚像M'，所以我们会觉得光好像是从虚像M'射入我们眼睛里的，因此我们会觉得岸上的物体变高了.2.常见的折射现象科学世界:海市蜃楼在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。思考:海市蜃楼是怎样发生的？我们已经知道，光在同种均匀的介质中沿直线传播。如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播，而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物体。【典例3】星期天，小明陪着爷爷坐船去河里学习捕鱼，如图所示，请回答下列问题：问题：（1）小明如果对准从岸上看到的鱼叉下去，能否叉到鱼？回答：；（2）这里面用到了什么物理知识？回答：。【课堂总结】【课堂练习】1．中国古诗词不仅文字优美、意境高远，还蕴含着丰富的科学知识。下列四幅图与诗句“溪边照影行，天在清溪底”涉及的光现象相同的是（

）A．日晷计时 B．楼台倒影C．筷子弯折 D．林间光斑2．如图所示，一束单色光从空气斜射到某液面上，与液面的夹角为30°，反射光线与折射光线的夹角为90°。下列说法正确的是（

）A．∠AOM是入射角，入射角为30° B．OC是折射光线，折射角为30°C．∠M'OC是反射角，反射角为60° D．OB是反射光线，反射角为30°3．下列现象中属于光的折射现象的是（）①小孔成像②影子的形成③池水看起来比实际浅④日食和月食⑤黑板的“反光”现象⑥叉鱼时，要把叉对准稍低于所看到的鱼的位置叉去才能叉中鱼A．①④ B．③⑤ C．③⑥ D．②④4．如图中，哪一幅图正确表示了光从空气进入水中的光路（）A． B． C． D．5．一束光从空气斜射入玻璃，同时在玻璃表面发生反射。当入射角逐渐减小时（）A．反射角也逐渐减小，折射角保持不变B．反射角和折射角都逐渐增大C．反射角也逐渐减小，折射角逐渐增大D．反射角和折射角也随之减小，且反射角总与入射角相等，折射角始终比入射角小6．如图所示，来自地平线以下远处物体的光，由于光的而发生弯曲，进入了观察者的眼睛，观察者看到的是建筑物的（选填“实像”或“虚像”）。7．游泳是一项有益身心健康的运动，同时也存在安全隐患。如图所示，某游泳馆救生员发现，由于泳池边缘的阻挡，池底有一块视觉盲区监管不到。请在图中画出一条从池底盲区边缘处射入救生员眼睛的光线。8．某同学在河边A处看水中的一颗鹅卵石，如图所示水中的两点分别是他看到的像的位置和鹅卵石的真实位置B，如果他想在A处用激光笔照亮水中的鹅卵石，请画出用激光笔恰好能照射到水中鹅卵石的光路图。9．冬天，小明往玻璃杯中倒入热水，发现杯口出现了大量的“白气”；过一会儿，小明将一支铅笔插入杯中，发现铅笔好像在水面“折断”了，如图所示。请你解释这两种现象产生的原因。10．学生溺水死亡在学生突发危险事件中占很大比例，每年暑假前，芝罘区各学校在防溺水方面都会多角度对学生进行安全教育。物理教师也通过播放视频，结合一些奇妙的现象，引导孩子们透过现象看本质，不能过于相信眼睛看到的而莽撞行事带来危险：（1）河水看起来没那么深，跳下去后竟然没过了头顶；（2）站在河边，看着流动的河水，突然间感觉原本静止的自己不断地在向上游运动；请你针对这两个现象概括提出两个问题并用对应的物理知识对问题进行解释。【课后反思】本节课学习中，我们学习了什么知识？从中我们得到了什么体会？我还有哪些不足之处？参考答案【学习目标】1.理解光的折射现象，掌握光从空气射入其他介质以及从其他介质射入空气时的折射规律。（物理观念）2.能运用折射规律解释生活中的折射现象，通过分析、推理等方法解决与光折射相关的实际问题。（科学思维）3.经历探究光的折射规律的实验过程，学会设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养科学探究能力。（科学探究）4.养成实事求是的科学态度，认识到科学技术对社会发展的重要作用，增强将科学知识应用于生活和社会的意识（科学态度与责任）【学习重点】1.用探究法深入研究光的折射定律，包括折射光线、入射光线和法线的位置关系，折射角与入射角的大小关系。2.清晰区分光的折射现象与其他光现象，如光的反射，理解光折射定律在不同介质组合中的应用。【学习难点】1.深刻理解折射角与入射角关系，特别是在不同介质中折射角大小变化的原因，以及在复杂情境下灵活运用光的折射定律解决实际问题。2.理解在折射现象中光路的可逆性，并能运用这一原理解释一些光学现象，如从水下看岸上物体位置变高的原理。【自主预习】阅读教材P103~105《第4节光的折射》，完成以下问题：1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫光的折射。2.当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°。3.光的折射规律：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居法线两侧；光从空气斜射入水或其他介质时，折射角小于入射角；光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。4.在折射现象中，光路是可逆的。【探究新知】探究一、光的折射1.光的折射光在同一种均匀介质中沿直线传播，如果光从一种介质进入另一种介质，情况又会怎样呢？让我们通过实验来研究。演示实验：光从空气斜射入水中情景描述：这束光在分界面分成两部分，一部分被界面反射回空气，另一部分进入水中，发生了偏折。2.光的折射概念及理解（1）概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生了偏折，这种现象叫作光的折射（refraction）。（2）理解①当光斜射到两种介质的分界面时，一部分光进入新介质发生折射，还有一部分光发生反射返回原介质中，这两者是同时发生的。②当同种介质不均匀时，光在其内部传播也会发生折射。例如，研究光的直线传播时，使激光射入不均匀糖水，传播路径会弯曲，这实际上是折射导致的。3.基本概念：一点、二角、三线（1）入射点：入射光线与界面的交点O.（2）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO.（3）折射光线：进入另一种介质的光线OB.（4）法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN'.（5）入射角：入射光线与法线的夹角α.（6）折射角：折射光线与法线的夹角γ.4.实验：探究光的折射特点【实验器材】光源、水槽、水、一个可折叠的背景屏和一块玻璃砖。【实验步骤】（1）实验装置如图所示。向水槽中注水，使水面恰好通过背景屏的圆心O.（2）将一束光从空气经圆心O射入水中，观察背景屏上显示的光路。从垂直于水面入射开始，逐次增大入射角，观察折射角变化并比较折射角与入射角的大小关系。提示：折射光线、入射光线、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）（3）使一束光从水中经圆心O射入空气中，逐次改变入射角，比较折射角和入射角的大小。提示：折射角大于入射角（4）换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。（5）如果让光逆着折射光线的方向从水或玻璃射入空气中，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原入射光线的方向射出。提示：光路是可逆的 假设一束光从空气射入玻璃砖，再从它的另一侧射出。光在经过两个界面时分别向哪个方向偏折？试一试。光经过第一个界面时，折射光线向法线方向偏折；光经过第二个界面时，折射光线偏离法线方向。最终射出的光线将与入射光线平行。【实验结论】（1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，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两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。（2）光垂直介质表面入射时，折射角等于零。（3）当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角。巧记：光的折射特点三线一面、法线居中、变化一致、空气角大、光路可逆。5.从三点理解光的折射特点(1)明确入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线、法线的含义，特别是法线，它是过入射点且垂直于分界面的直线，它是作图时画入射角和折射角的参照标准。(2)折射角随入射角的增大而增大，但不成正比，叙述时应先说折射角后说入射角。(3)当光垂直射到界面时，如图所示，光的传播方向不发生改变，此时折射光线、入射光线、法线重合，折射角、入折射光线时角都为0°.【典例1】如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生反射和折射现象，下列说法正确的是（）

A．EO是入射光线，入射角等于60°B．CD是法线，FO是折射光线C．是折射角，折射角等于45°D．AB是界面，AB右侧是空气【答案】D【详解】由图可知，，所以由此可知因反射角等于入射角，则可知CD为法线，AB为界面；而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线，折射角为此时的折射角大于入射角，所以AB的左侧为玻璃，右侧为空气。综上所述，故D正确，ABC错误。故选D。6.光的折射作图(1)要借助工具作图，作图一定要规范。(2)实际光线画实线，辅助线画虚线。(3)光线要带箭头，入射光线与折射光线之间不要断开。(4)作图时应先过入射点作出法线（虚线），当光从空气斜射入玻璃或水等其他介质时，折射角小于入射角；反之，则折射角大于入射角。【典例2】光从空气斜射入玻璃砖，请在图中画出光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的两条折射光线的大致位置。【答案】【详解】光由空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，可大致做出此时的折射光线，光线在玻璃中沿直线传播，之后离开玻璃，此时的入射角等于第一次的折射角，则光线进入空气中时的折射角等于第一次的入射角，作图如下：探究二、光的折射现象1.现象探究：折射引起的光学现象（1）从岸上看水中的物体我们能够看见物体是由于物体表面有光射入我们的眼睛里。假设水中A点射出的两条光线经折射后射入人眼，眼睛会自动沿着折射光线的反向延长线去寻找物体的虚像S'，所以我们会觉得光好像是从虚像S'射入我们眼睛里的，因此我们会觉得水中的物体变浅了。（2）从水中看岸上的物体 若从水中观察岸上的物体，假设物体M射出的两条光线经折射后射入人眼，眼睛会自动沿着折射光线的反向延长线去寻找物体的虚像M'，所以我们会觉得光好像是从虚像M'射入我们眼睛里的，因此我们会觉得岸上的物体变高了.2.常见的折射现象科学世界:海市蜃楼在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。思考:海市蜃楼是怎样发生的？我们已经知道，光在同种均匀的介质中沿直线传播。如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播，而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物体。【典例3】星期天，小明陪着爷爷坐船去河里学习捕鱼，如图所示，请回答下列问题：问题：（1）小明如果对准从岸上看到的鱼叉下去，能否叉到鱼？回答：；（2）这里面用到了什么物理知识？回答：。【答案】不能光的折射【详解】（1）[1]由于光的折射，人眼看到的鱼，是鱼在水中偏上的虚像。叉鱼时将鱼叉对准看到的鱼，不能叉到鱼。（2）[2]从鱼身上发出的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方；如图所示：【课堂总结】【课堂练习】1．中国古诗词不仅文字优美、意境高远，还蕴含着丰富的科学知识。下列四幅图与诗句“溪边照影行，天在清溪底”涉及的光现象相同的是（

）A．日晷计时 B．楼台倒影C．筷子弯折 D．林间光斑【答案】B【详解】题中“溪边照影行，天在清溪底”是平面镜成像，属于光的反射。A．日晷计时是影子的形成，是由于光的直线传播，故A不符合题意；B．楼台倒影是平面镜成像，属于光的反射，故B符合题意；C．筷子弯折是光从水中斜射到空气中时发生了偏折，属于光的折射现象，故C不符合题意；D．林间光斑是阳光透过树叶的缝隙形成的，是由于光的直线传播，故D不符合题意。故选B。2．如图所示，一束单色光从空气斜射到某液面上，与液面的夹角为30°，反射光线与折射光线的夹角为90°。下列说法正确的是（

）A．∠AOM是入射角，入射角为30° B．OC是折射光线，折射角为30°C．∠M'OC是反射角，反射角为60° D．OB是反射光线，反射角为30°【答案】B【详解】A．入射光线与法线的夹角为入射角，图中光线AO与法线的夹角是入射角为，故A错误；BCD．根据光的反射定律，反射光线与入射光线在同种介质中，且分居法线的两侧，因此OB是反射光线，OC是折射光线，反射角等于入射角为60°，折射角是折射光线与法线的夹角，由于反射光线与折射光线的夹角为90°，则折射角为故B正确，CD错误。故选B。3．下列现象中属于光的折射现象的是（）①小孔成像②影子的形成③池水看起来比实际浅④日食和月食⑤黑板的“反光”现象⑥叉鱼时，要把叉对准稍低于所看到的鱼的位置叉去才能叉中鱼A．①④ B．③⑤ C．③⑥ D．②④【答案】C【详解】①小孔成像是由于光沿直线传播形成的现象；②影子是由于光沿直线传播，遇到障碍物，光无法继续传播，形成的阴影；③池底的光经过水传播到空气，发生光的折射，出射光已经不是原来光真正的路线，人感觉浅一些；④日食和月食是由于光沿直线传播，形成阴影造成的；⑤黑板反光是由于光的反射，发生镜面反射；⑥由于鱼身上的光是经过水传播到空气再射入人的眼睛，折射光形成虚像，虚像比实际位置偏高，所以要将叉子偏下一些叉；因此属于光的折射的是③⑥，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。4．如图中，哪一幅图正确表示了光从空气进入水中的光路（）A． B． C． D．【答案】B【详解】A．光从空气斜射入水中，折射角应小于入射角，而图中折射角却大于入射角，故A不符合题意；B．光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，故B符合题意；C．折射光线和入射光线分别位于法线两侧，图中折射光线与入射光线在法线的同侧了，所以画法错误，故C不符合题意；D．光从空气斜射入水中，折射角应小于入射角，图中光从空气斜射入水中，光的传播方向没有变，故D不符合题意。故选B。5．一束光从空气斜射入玻璃，同时在玻璃表面发生反射。当入射角逐渐减小时（）A．反射角也逐渐减小，折射角保持不变B．反射角和折射角都逐渐增大C．反射角也逐渐减小，折射角逐渐增大D．反射角和折射角也随之减小，且反射角总与入射角相等，折射角始终比入射角小【答案】D【详解】光发生反射时，当入射角逐渐减小时，反射角也逐渐减小，且反射角始终等于入射角；光从空气斜射入水中时，折射光线将向法线偏折，折射角小于入射角，当入射角减小时，折射角也随着减小，但折射角仍小于入射角，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。6．如图所示，来自地平线以下远处物体的光，由于光的而发生弯曲，进入了观察者的眼睛，观察者看到的是建筑物的（选填“实像”或“虚像”）。【答案】折射虚像【详解】[1][2]由于不均匀的大气层的存在，当阳光从太空射入不均匀的大气层时，发生折射，使阳光向地面偏折，人们能看到地平