导学案：四、光的反射（解析版）

学而优教有方四、光的反射（导学案）【学习目标】1．建立“光线、法线、入射角、反射角”等概念，形成反射定律的完整表述；知道光的反射定律；2．经历“提出问题→作出假设→设计实验→处理数据→得出结论”的完整探究过程，学习用“控制变量法”研究角度关系；3．能独立或合作完成“探究光的反射定律”实验，准确记录并绘制“入射角—反射角”数据表。【学习重点】1．光的反射定律；2．用光的反射定律解释平面镜成像原理。【学习难点】1．正确建立“法线”概念，区分“光线与镜面夹角”和“入射角”；2．利用光的反射定律结合平面镜成像的对称性画图。3．区分镜面反射和漫反射。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．光射到物体表面时，有一部分光会被物体表面反射回来的现象叫做光的反射。2．光的反射定律（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内。——三线共面（2）反射光线和入射光线分居法线两侧。——两线分居（3）反射角等于入射角。——两角相等：3．在反射现象中，光路是可逆的。4．光的反射的类型：（1）镜面反射；（2）漫反射。5．球面镜：（1）凹面镜：对光有会聚作用；（2）凸面镜：对光有发散作用。【探究新知】探究一、光的反射定律（一）光的反射1．光射到物体表面时，有一部分会被物体表面反射回来，这种现象称为光的反射。【思考】为什么平面镜能成像？这与光的反射有关。那么，光的反射有什么规律呢？2．活动2.5初识光的反射【试一试】如图所示，将一束光照射到平面镜上，它的反射光在光屏（或白色墙壁）上形成一个光斑。尝试改变入射光照射到平面镜上的角度，观察反射光和光斑位置的变化。【猜一猜】根据你观察到的现象猜测：当入射光的方向改变时，反射光的方向如何变化？在什么情况下反射光与入射光重合？反射角与入射角之间可能有什么关系？【信息快递】如图2-33【信息快递】如图2-33所示，过入射点O并垂直于镜面的直线ON称为法线；入射光线与法线的夹角α称为入射角，反射光线与法线的夹角β称为反射角。（二）探究光的反射定律【想一想】怎样才能方便地改变和测量入射角与反射角？让入射光和反射光同时出现在白纸板上，在白纸板上画出入射光线、反射光线和法线，再用量角器量出入射角和反射角的大小。【实验器材】平面镜、激光笔、带刻度的硬纸光屏、支架、夹子等【实验与记录】（1）如图所示，平面镜水平放置，将一束光斜射到平面镜上，尝试用一块白板去寻找入射光和反射光，并使它们同时呈现在白板上。看一看，此时白板和镜面的位置关系。在白板上画出入射光线、反射光线和法线。（2）使入射光与法线重合，从0°开始逐步增大入射角，多次测量入射角和对应的反射角，将数据记录在下表中。实验序号入射角α/°反射角β /°1234【分析与论证】（1）反射光线与入射光线所在的平面与镜面之间有什么位置关系?反射光线、入射光线和法线在同一平面内，法线与镜面垂直，反射光线与入射光线所在的平面与镜面垂直。（2）反射角与入射角的大小有什么关系?反射角等于入射角；当入射角为0°时，反射光与入射光重合。（3）光路的可逆性①在上面的实验中，如果让光逆着反射光的方向射到镜面，那么，它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在反射现象中，光路可逆。②生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如，如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛，那么这位同学也一定会通过这面镜子看到你的眼睛。【实验结论】光的反射定律：光的反射定律：光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线、入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角。【交流与评估】（1）实验中，硬纸板的作用是：显示光路；探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。（2）实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。（3）实验中，如何验证“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”？将显示反射光线的纸板沿法线向后折转，观察纸板上是否还能看到反射光线。（三）理解光的反射定律（1）对应关系：每一条反射光线对应着一条入射光线。（2）因果关系：注意定律中的因果关系，先有入射光线，后有反射光线。所以叙述反射定律的内容时必须先说反射，后说入射。（3）变化规律：反射光线随入射光线的改变而改变，人射光线“靠近”或“远离”法线，反射光线也相应地“靠近”或“远离”法线，即反射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小。（4）特殊情况：当光垂直于镜面入射时，入射角为0°，反射角也为0°，光的传播方向改变了180°，反射光线与入射光线在同一直线上，并不是没有发生反射。（四）利用光的反射定律作图【例题】一束光与镜面成30°角斜射到镜面上，试画出反射光线。作图步骤：①找到入射点O；②作法线；③根据反射角=入射角，作反射光线；④如有要求，标出相应角度。说明：法线要用虚线，标出垂直符号；光线用实线，标上箭头。（五）平面镜成像原理【读一读】人眼怎样看到平面镜所成的像如图(a)所示，烛焰上的一点S向周围发出光，其中有一部分光射入人眼，人就看到了这个点。烛焰上所有点发出的光，都会有一部分进入人眼，因此人就会看到整个烛焰。如图（b）所示，设来自烛焰上点S的两条光线经平面镜反射后进入人眼，这两条光线的入射点分别为O1和O2，根据光的反射定律，可作出反射光线O1A1和O2A2。它们的反向延长线（虚线）相交于平面镜后的点S'，人会感到光好像是从点S'发出的，点S'就是点S的虚像。同理，烛焰上的其他点也都能通过平面镜形成对应的虚像点，因而形成整个烛焰的虚像。由此可见，烛焰的虚像并不发光，它是由射入人眼的反射光所形成的视觉效果。【例题1】如图所示，在做“探究光的反射规律”实验时，小明让一束光紧贴纸板A射向O点，纸板B可沿折缝ON向后翻折，下列说法正确的是（）A．图中α为反射角B．增大α过程中，反射光线沿顺时针转动C．α=0°时，看不到反射光线，说明此时不存在反射现象D．纸板B向后翻折后，反射光线消失，是因为此时没有反射光线【答案】B【解析】A．入射角是入射光线与法线的夹角，所以图中α为入射角，故A错误；B．因为反射角等于入射角，所以增大α过程中，反射角也增大，反射光线沿顺时针转动，故B正确；C．α=0°时，看不到反射光线，是因为反射光线原路返回，与入射光线重合，此时仍存在反射现象，故C错误；D．纸板B向后翻折后，反射光线消失，是因为反射光线、法线、入射光线在同一平面内，此时反射光线仍存在，故D错误。故选B。探究二、镜面反射和漫反射（一）探究镜面反射与漫反射在暗室里，将一块小平面镜平放在较大的白纸上，用手电筒照射镜面，避开镜面反射光的方向观察，镜面和白纸被光照射的部分哪个显得更亮？观察发现，镜面是暗的，而白纸显得较亮，如图所示。这是为什么呢？原来，不同的物体表面对光的反射是有差异的。（二）镜面反射1．平面镜的表面平整、光洁，当平行光入射到平面镜上时，反射光仍是平行的，如图所示。这种反射叫作镜面反射。2．常见的镜面反射：例如平静的水面、抛光的金属面、各种镜面等等。（三）漫反射1．凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射。这种反射叫作漫反射。注意：漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。2．同学们能从不同方向看清老师及黑板上的字，就是因为老师、字都发生了漫反射。【例题5】晚上，小明在桌面上铺一张白纸，将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上，用手电筒正对着平面镜照射，如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是（选填“白纸”或“平面镜”），这是因为手电筒的光照射到其表面发生了（选填“镜面反射”或“漫反射”）。

【答案】白纸漫反射【解析】当手电筒的光正对着平面镜照射时，在平面镜上会发生镜面反射，光线会集中在竖直方向，所以从侧面看到的平面镜是暗的；而纸会发生漫反射，所以在侧面看到的纸是比较亮的。【例题6】下列说法正确的是（）①光照射到书本上、衣服上时光发生了漫反射②当入射光线彼此平行时，经漫反射后的光线彼此不平行③电影屏幕对光的反射是镜面反射④只有光照射到物体上发生镜面反射时，我们才能看清被照物体A．①④ B．②③ C．③④ D．①②【答案】D【解析】书本、衣服和电影屏幕表面都比较粗糙，它的反射光线是射向不同的方向，发生漫反射，③错误；我们能看清楚被照射的物体因为有光线进入我们的眼睛，与镜面反射和漫反射无关。④错误。故ABC错误，D正确。故选D。探究三、球面镜（一）生活·物理·社会——凹面镜和凸面镜1．凹面镜的特点及应用凹面镜的表面是凹进去的，凹面镜对光有会聚作用，能成像且有很多应用。利用凹面镜对光的会聚作用，可使光的能量集中。手电筒中的反光罩、太阳灶、点燃杭州亚运会圣火的装置等都是凹面镜。2．凸面镜的特点及应用凸面镜对光有发散作用，能成像且有很多应用。与平面镜相比，凸面镜能扩大视野。汽车的后视镜、道路拐弯处的反光镜等大多是凸面镜。在山区道路的拐弯处设置凸面镜，有利于避免交通事故的发生。【例题3】请在图中画出烛焰上A点在平面镜中的像A′的位置，并画出由A点发出的光经平面镜反射后进入人眼的光路图。（保留作图痕迹）【答案】如图所示。【解析】由平面镜成像规律可知，烛焰上A点与在平面镜中的像A′关于平面镜对称，以此作出像A′，连接像A′与眼睛即为反射光线，光线与平面镜的交点即为光线的入射点，连接入射点和A点，即为入射光线，如图所示。【课堂总结】四、光的反射【课堂练习】1．如图所示，一束光在平面镜上发生反射，反射光恰好照在光屏的A处，若入射光线保持不变，要让反射光照在光屏的B处，下列方法中可行的是（）①只将光屏竖直向下移动一段距离②只将平面镜水平向右移动一段距离③只将平面镜水平向下移动一段距离④平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度（＜90°）⑤只将平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度（＜90°）A．①④ B．②⑤ C．③④ D．①⑤【答案】C【解析】如图所示，①如果只将光屏竖直向下移动一段距离，反射光照在光屏上的位置向左移动，不会照在光屏的B处，故①不可行；②如果只将平面镜水平向右移动一段距离，反射光照在光屏上的位置不变，仍然照在光屏的A处，故②不可行；③如果只将平面镜水平向下移动一段距离，入射光位置不变，则光在平面镜上的入射点向右移动，反射光照在光屏上的位置向右移动，就可能照在光屏的B处，故③可行；④如果平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度（＜90°），则入射光线与镜面的夹角变小，入射角增大，根据光的反射定律可知，入射角增大则反射角增大，反射光照在光屏上的位置向右移动，就可能照在光屏的B处，故④可行；⑤如果只将平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度（＜90°），则入射光线与镜面的夹角变大，入射角减小，根据光的反射定律可知，入射角减小则反射角减小，反射光照在光屏上的位置向左移动，就不可能照在光屏的B处，故⑤不可行。综上所述，③④是可行的，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。2．光射到镜面上，入射光线与反射光线的夹角为120°，若使反射光线与入射光线的夹角变为100°，下列方法可行的是（）A．镜面不动，入射光线向镜面旋转10° B．镜面不动，入射光线远离镜面旋转20°C．入射光线不动，镜面顺时针旋转10° D．入射光线不动，镜面逆时针旋转10°【答案】D【解析】入射光线与反射光线的夹角为120°，则入射角为60°，当反射光线与入射光线的夹角变为100°，则入射角变为50°。A．镜面不动，入射光线向镜面旋转10°，则入射角增加10°，变为70°，故A不符合题意；B．镜面不动，入射光线远离镜面旋转20°，则入射角减小20°，变为40°，故B不符合题意；C．入射光线不动，镜面顺时针旋转10°，则则入射角增加10°，变为70°，故C不符合题意；D．入射光线不动，镜面逆时针旋转10，则则入射角减小10°，变为50°，故D不符合题意。故选D。3．如图是某年中考试卷答题卡中用来识别考生信息的条形码（样码），试卷上的条形码通过________（填“光的直线传播”或“光的反射”）使光进入扫描器，再通过电脑解码就可以获取考生相关信息。坐在不同位置的考生都能看见黑板上书写的考试要求，是因为：。【答案】光的反射光的漫反射【解析】[1]条形码不是光源，不会发光，试卷上的条形码通过光的反射使光进入扫描器。[2]教室里不同方位的同学都可以看到黑板上的字，从多个角度看见不发光的物体是由于光的漫反射。4．如图所示，EF表示平面镜，AO为入射光线，ON为法线，∠AON等于45°。若∠BON等于30°，∠CON等于45°，∠DON等于60°，则入射光线AO的反射光线是。【答案】OC【解析】根据反射定律可知，反射角等于入射角，因为入射角AON等于45°，所以反射角也等于45°，已知∠CON等于45°，则反射角是∠CON，所以反射光线将沿OC射出，即入射光线AO的反射光线是OC。5．如图甲，小孟利用一面小镜子隔墙看到院里的小猫要偷吃鱼。如图乙所示，AO表示来自小猫的入射光线，O点为入射点，B点为小孟眼睛所在位置。请在图乙中完成作图：①画出反射光线OB；②根据光的反射定律画出镜面。（镜面用表示，保留作图痕迹）【答案】如图所示【解析】由于人眼看到的光是从入射点反射过来的，所以连接OB为反射光线，由光的反射规律可知，反射角等于入射角，所以做∠AOB的角平分线，即为法线，由于法线垂直于镜面，所以过O点做法线的垂线，即为镜面，如下图所示。6．如图甲所示探究光的反射规律时，在水平放置的平面镜上方竖直放一光屏，光屏由可以绕ON折转的A、B两个纸板组成，如图甲所示：（1）实验时，应在较（选填“黑暗”或“明亮”）的环境中进