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【学习目标】
1.了解光的反射现象,知道法线、入射角和反射角的含义。
2.理解光的反射定律。认识反射现象中光路的可逆性。
3.知道什么是镜面反射,什么是漫反射。
4.通过探究“光反射时的规律”获得比较全面的探究活动的体验。
重点:光的反射定律。
难点:利用光的反射定律控制光束的方向,镜面反射和漫反射的成因。
【自主学习】
一、光的反射定律
1.我们能看到发光的电灯,是因为_________________,我们能看到本身不发光的黑板,是因为_____________________________________。
2.如图所示,完成填空:
a是_____________,b是_____________ ,∠1是_________,∠2是_________。
3.光的反射定律是:反射光线、入射光线和法线在_______平面内;反射光线、入射光线分别位于_______两侧;________等于入射角。
4.光的反射定律给我们提供了控制光束______________的方法。
5.请你观察图,图中说明的道理是在反射现象中,光路是____________________________。
二、镜面反射和漫反射
1.平面镜很________,一束平行光射在平面镜上,反射光束_________________,这种反射叫作镜面反射。如果我们的眼睛不在反射光束的方向上,镜面看上去就是______的。
2.白纸看上去虽然很平,但是实际上却有许多细微的_________,它把来自光源的光向_________反射,这种反射叫作漫反射。
3.镜面反射_________光的反射定律;漫反射_________光的反射定律。
4.有时,教室黑板反光能“晃”着一些同学的眼睛,其原因是_______发生镜面反射;为了保护同学的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种现状的一条建议:___________________________________;电影的幕布通常是用粗糙的白布制作的,这是因为它对光线能发生_____反射。
【合作探究】
提出问题:光的反射遵循什么规律?
问题一:两角有什么关系?猜想:___________________________。
问题二:三线关系(三线是否在同一平面内?三线的位置排列关系如何?)
猜想:_________________________________________________________。
设计实验:观察桌上的器材,讨论:要探究两个角的大小关系,需要测量什么?
__________________________________。
要探究三线是否在同一平面内,需要怎样操作?______________________。
实验探究:请同学们利用器材,合作进行探究,把实验测量结果填入下表:
实验次数 入射角α 反射角β
1
2
3
分析实验现象,归纳结论:
反射光线、入射光线和________在同一平面内;
光的反射定律 _____________、___________分别位于__________两侧;
反射角_______入射角。反射角随入射角增大而____________。
【归纳整理】
【课堂练习】
1.一条入射光线跟平面镜的夹角是20°,那么它的入射角为( )
A.20° B.70° C.90° D.110°
2.关于光的反射,下列说法错误的是( )
A.反射光线跟入射光线和法线在同一平面内
B.反射光线和入射光线分别位于法线的两侧
C.入射角增大,反射角也同样增大
D.入射角大于反射角
3.晚上,在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,如图所示,则从侧面看去( )
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射 B.镜子比较暗,它发生了镜面反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射 D.白纸比较暗,它发生了漫反射
4.雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼,应走“较暗”的地面。这是因为光在( )
A.地面发生镜面反射 B.地面发生漫反射
C.水面发生漫反射 D.水面不发生反射
5.如图,若要让反射光线射中目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.竖直向上移动 B.竖直向下移动 C.水平向右移动 D.水平向左移动
【课后巩固】
知识点1:光的反射定律
1.济宁有着悠久的历史文化,又具有巨大发展潜力,如图为济宁老运河、太白楼和通讯大厦交相呼应的场景,水中的倒影成像原理是 ,通讯大厦是保障济宁有线和无线信号的畅通重要职能部门,其中光纤是利用激光运载着信号在光纤中不断发生 来实现信息传输的。
2.如图所示探究光的反射定律实验中,入射角为 度;增大入射角,则反射角 ;将纸板NOF沿ON向后翻折,在纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光。
第1题图 第2题图
3.如图所示,让一束光斜射向桌面上的平面镜上,墙壁上就会出现一个明亮的光斑,这是由于光的 (选填“反射”或“折射”)形成的;将这束光平行向右移动,墙面上的光斑会向 (选填“上”或“下”)移动。
4.如图所示是一种液面升降监测装置原理图,点光源S发出的一束激光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的点,当入射光线与液面的夹角为40°时,反射角的大小为 ;当发现光点向左移动时,说明液面 (填“升高”或“下降”或“不变”)了。
第3题图 第4题图
5.如图所示为甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站,电站使用了超过1.2万面定日镜,当太阳位置发生变化时,自动控制系统可以调整定日镜的角度,将太阳光准确地反射到吸热塔的顶端,从而达到聚热的效果。如图所示为熔盐塔式光热电站工作的示意图,某时刻有两束太阳光L1、L2(可视为平行光)分别射到两个平面镜P1、P2上,经平面反射后两束反射光会聚在塔顶端的M点,下列说法正确的是( )
A.L1和L2的入射角相等 B.L1和L2的反射角相等
C.L1的入射角比L2的大 D.L2的反射角比L1的大
6.一束光线与水平面成50°角入射到水平放置的平面镜上,当入射光线向法线方向转动10°后,入射光线与反射光线的夹角变为( )
A.120° B.100° C.80° D.60°
知识点2:光的反射定律应用—作图
7.如图甲所示是甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站,它使用了超过1.2万面定日镜。当太阳位置发生变化时,自动控制系统可以调整定日镜的角度,将太阳光准确地反射到吸热塔的顶端,从而达到聚热的效果。某时刻,一束太阳光AO在O点经过一面定日镜反射后,刚好反射到吸热塔的顶端B。请在图乙中作图确定该定日镜的位置(定日镜相当于一块平面镜)。
8.三门峡市被誉为“天鹅之城”。如图甲所示,天鹅在水面上游弋,与水中的倒影相映成趣,若图乙中A点为人们看到的天鹅的嘴在水中的倒影,请在图乙中画出光从天鹅的嘴经水面反射进入人眼的光路图。
第7题图 第8题图 第9题图
9.如图所示,请根据反射光线画出其入射光线,并标出入射角的大小。
知识点2:光的反射定律实验探究
10.如图所示,小闽做“探究光的反射规律”实验,他将一小块平面镜固定在水平圆台上(圆台、玻璃罩可一体化转动),用固定的红色激光笔(图中未标注)发出一束垂直射向平面镜的光NO,然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO、经平面镜反射后沿OB方向射出;
实验序号 入射角/° 反射角/°
1 20 20
2 30 30
3 40 40
(1)实验中用加湿器使玻璃罩充满水雾,目的是 ;
(2)利用红色激光笔发出的光束ON相当于 ;
(3)将绿色激光笔固定在玻璃罩上后,缓慢转动圆台,从反射光那一侧可以看到的三束光重合,说明在这次反射现象中, ;
(4)在上述实验装置的基础上,小闽在玻璃罩内装入量角器,多次改变AO与NO的夹角进行实验,数据记录如表。根据表格,你获得的结论是 ;多次改变AO与NO的夹角进行实验的目的是 ;
(5)为探究光反射时光路是否可逆,应 。
11.在“探究光的反射定律”实验中,将平面镜放置在水平面上,纸板垂直于镜面,纸板由E、F两部分组成,可以绕ON前后转动,如图所示。
(1)使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,可以在纸板上呈现光的传播路径,这是因为光在纸板上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;
(2)为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,应进行的操作是________(填写字母);
A.改变纸板与平面镜的夹角 B.沿ON向后转动纸板F
(3)小明用量角器测出反射角为40°,从而得出实验结论:在光的反射现象中,反射角等于入射角。请评价小明由此得出结论有何不妥之处: 。
12.小一利用图甲中的实验装置探究光的反射规律。
(1)将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持垂直,白色的硬纸板表面应尽可能 (选填“光滑”或“粗糙”)。
(2)让一束光贴着纸板A射到平面镜上,在纸板B上会看到反射光OF,以一定的角度向后翻折纸板B,发现在B纸板上看不到反射光OF,该现象说明发生反射现象时, 。
(3)熔岩塔式光热电站是利用多面可以自动调节角度的定日镜将太阳光准确地反射到吸热塔顶端产生聚热效果从而发电。如图乙是上午某时刻一束太阳光L照射到定日镜平面镜P上的情境,随着太阳的移动,当太阳从1位置移动到2位置时,定日镜应 (选填“顺”或“逆”)时针转动使太阳光反射到吸热塔顶端。
知识点4:光路的可逆性
13.如图被隔板隔开的两个同学不能直接“看到”对方,但同学A可从平面镜中看到同学B 的眼睛。同学B (选填“能”或“不能”) 从平面镜中看到同学 A 的眼睛,这说明光路是 的。
第13题图 第14题图
14.下图是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,那么,小聪观察小猫光路的入射角大小是 ,此现象说明光在反射时,光路是 的。
15.如图是凹面镜制成的太阳灶,可利用太阳光用来烧水、煮饭,既节省燃料,又不污染环境。太阳灶对太阳光的反射( )
A.有会聚作用 B.不遵循光的反射定律
C.光路是不可逆的 D.传播速度发生了变化
16.如图所示,EO、OF分别为入射光线和反射光线,为验证“光路可逆”的原理,则下一步实验中,入射光线的路径应为( )
A.EO B.PO C.FO D.QO
四、镜面反射和漫反射
17.红光、绿光和 按照一定比例可以混合得到所有的色光,所以被叫作光的三原色;我们在使用投影设备的时候需要选择 色幕布,为了能够在不同的位置都可以看到投影画面,我们选择粗糙的幕布,是因为粗糙的幕布可以发生 。
18. 2025年3月,在江西农业大学的试验田里,75种颜色的油菜花摇曳生姿,这片绚丽的“彩虹花海”是科研团队历经11年攻关,从最初的3种颜色的花,到现在的75种花色。红色的油菜花反射 色光,能从不同角度看到油菜花,是光在油菜花表面发生了 反射。
19.如图所示,雨后的夜晚,路上有积水,甲、乙两同学在较暗的月光下相向而行。月球 (选填“是”或者“不是”)光源;光在平静的水面发生的是 (选填“镜面”或“漫”)反射,甲同学看到积水的水面比路面亮,则乙同学看到水面比路面 (选填“亮”或“暗”)。
20.关于光的反射,下列叙述正确的是( )
A.月夜迎着月光走,水是亮的;背着月光走,水是暗的
B.入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
C.因为漫反射的光线杂乱无章,所以漫反射不遵循光的反射定律
D.有的学生不能看清老师黑板上写的粉笔字,这是因为粉笔字没有反射光
21.如图所示,A是一块水平放置的平面镜(镜面朝上),B是放在平面镜上的一本书,让手电筒竖直向下照到镜面和书面上,从侧面看去( )
A.镜面较亮,书面较暗 B.书面较亮,镜面较暗
C.镜面和书面一样亮 D.镜面和镜面一样暗
1.如图所示,固定在水面上方的光源S发出一束光。经水面反射后在光屏上形成一个光斑A,已知入射光与水面的夹角为40°,S'是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是( )
A.反射角的大小为40°
B.当水面降低时,反射角将变小,光斑A将向左移动
C.当入射光逆时针转动一定角度,光斑将向左移动
D.当水面升高时,S'到水面的距离将变小
2.若要使图中的反射光线射中墙上偏下的目标,下列措施不可行的是( )
A.平面镜竖直向下平移 B.平面镜逆时针转动
C.激光笔逆时针转动 D.激光笔水平向左平移
3.直线状物体AB与平面镜平行,当平面镜绕跟AB平行的某轴线转过20°时,AB跟它的像之间的夹角是( )
A.40° B.20°
C.0° D.0°与40°之间的某角度
4.两个互相垂直的平面镜组成了激光反射器,如图所示。如果入射光线方向不变,反射器绕O点向顺时针方向转过30°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.90° B.15° C.30° D.0°
5.如图所示的是观察微小形变的装置,平面镜M放置在水平桌面上,光源S发出一束激光射到镜面上,经反射后在光屏上形成光斑P,人眼能从各方向看到光斑,是因为光斑在光屏上发生了 ;若要使光斑向左移动,下列方法可行的是 (填字母)
A. 保持入射点不变,将入射光线逆时针转动(<90°)
B. 将光屏向上移动
C. 将镜子顺时针转动(<90°)
D. 将平面镜向上移动
6.图1是利用激光测转的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。
(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10﹣2s,则圆盘的转速为 转/s。
(2)若测得圆盘直径为10.20cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 cm(保留3位有效数字)。
7.如图为观察微小形变的装置。平面镜M放置在水平桌面上,光源S发出一束激光射到镜面上,经反射后在标尺上形成光斑P。若在图示位置用力F向下挤压桌面,则激光束的入射角 ,标尺上的光斑向 移。
8.如图所示,一固定光源发射一束光照在液面上,光通过液面反射后在光屏形成一亮点S1,当光点由S1向右移到S2时,表示液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),入射角与原来相比 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
9.有一控制液面高度的仪器,它是通过光斑S位置来判断液面高低的。如图光路中,入射光与液面的夹角为40°,反射角的大小为 °,当液面升高时,反射角 (选填“变大”“变小”或“不变”),光斑S将向 (选填“左”或“右”)移动。
10.请在图中画出光线经平面镜反射的光路。
11.作图题。
(1)如图,画出反射光线,并标出反射角的度数。
(2)航关员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察。乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角。(保留作图痕迹)
12.宇航员舱外行走时无法低头看到胸前调节器按钮,如图甲所示,按钮上的标识被设置成了左右颠倒。宇航员抬起手臂通过手套上的反光镜看到的字是正的。图乙中已画出一条经反光镜反射到宇航员眼睛的光线,请你在图中画出该反射光线的入射光线。
13.激光的亮度高、方向性好,利用激光束测量月球和地球间的距离是目前最为精确的方法。1969年7月,阿波罗11号的宇宙航行员第一次登上了月球,在上边放置了一台角反射器(角反射器其实就是两个相互垂直的平面镜,如图所示),角反射器刚放好,各国立即向它发射激光。宇航员还没有离开月球,科学家就捕获到了反射光。若光速c=3×108m/s,求:
(1)请在图上画出所给入射光线经过两个平面镜的反射光线;
(2)若从发射激光开始到接收到反射回的激光共用时t=2.56s,求月球和地球间的距离s。
(3)能否用超声波代替激光测量地球和月亮之间的距离?为什么?
14.(22-23八年级上·安徽合肥·期末)自行车的尾灯不能自行发光,但在夜幕中骑行时却可以“亮”起来,成为骑行中不可或缺的安全配件。自行车尾灯多为一个外表面平整、内壁有许多突出的直角锥体组成的红色塑料罩,其结构如图所示。
(1)请在图中画出三条反射光线;
(2)请利用所画的图示说明自行车尾灯的工作原理。
15.阅读材料,回答问题。
角反射器
角反射器是利用光的反射原理制成的,它一般由三个相互垂直的平面镜组成,如图1所示。角反射器具有非常优良的回光特性。对于在空间中一定范围内的入射光线(无论入射方向如何),经其三个相互垂直的平面镜反射后,出射光线总是与入射光线平行。
自行车的尾灯就是利用了角反射器。它通常由红色塑料压制而成,外表面为平面,内表面由无数微小的角反射器构成一个微棱镜阵列,如图2所示。当后面的车辆发出的灯光照射到自行车尾灯上时,尾灯可以将入射光沿原来的方向反射回去,使后面车辆的司机看到前面的目标,保证夜间行车安全。利用角反射器原理制作的无源光学标志灯定向性好、回光强、不耗电,已经在各种生活设施中得到了广泛的应用。
在激光测距中,角反射器可以用作被测目标的反射器,它不仅能有效地把光反射回来,更可以减少瞄准调整的困难。我国的“嫦娥”一号探月卫星上,就安装了多个角反射器阵列。从地球上发射到“嫦娥”一号探月卫星上的各个方向的激光都能够射到角反射器上,并被反射回地球。这些角反射器阵列,达到了极高的测量精度,为卫星的精密定轨做出了巨大的贡献。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)角反射器是利用光的 原理制成的;
(2)如图(3)所示,M和N是两块相互垂直的平面镜,根据光的反射定律,画出入射光线AO经过镜面反射后的出射光线 ;
(3)举例说明角反射器还可以有哪些应用: (举一例即可)。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【自主学习】
光的反射定律
1.电灯是光源 黑板反射光源发出的光 2.反射光线 入射光线 反射角 入射角
3.同一 法线 反射角 4.传播方向 5.可逆的
镜面反射和漫反射
1.光滑 仍然是平行的 黑 2.凹凸 四面八方 3.遵循 遵循
4.黑板 改用表面粗糙不易发生镜面反射的材料做黑板 漫
【合作探究】
两角大小相等 三线在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线两侧 反射角和入射角的大小 向前或向后旋转光屏 法线 反射光线 入射光线 法线 等于 增大
【课堂练习】
1.B 2.D 3.B 4.B 5.B
【课后巩固】
基础练习
知识点1:光的反射定律
1. 光的反射;反射
2. 40;增大;不能
3. 反射;下
4. 50°;升高
5. D
6. D
知识点2:光的反射定律应用—作图
7.
8.
9.
知识点3:光的反射定律实验探究
10. (1) 显示光的传播路径
(2) 法线
(3) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4) 光的反射现象中,反射角等于入射角;避免实验偶然性,得出普遍规律
(5) 将入射光线沿原来反射光线的方向入射,观察反射光线是否沿原来入射光线的方向射出
11. (1) 漫
(2) B
(3) 只进行一次实验,结论具有偶然性,应多次实验得出普遍规律
12. (1) 粗糙
(2) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(3) 顺
知识点4:光路的可逆性
13. 能;可逆
14. 30°;可逆
15. A
16. C
知识点5:镜面反射和漫反射
17. 蓝光;白;漫反射
18. 红;漫
19. 不是;镜面;暗
20. A
21. B
能力提升
1. D
2. D
3. A
4. D
5. 漫反射;A
6. (1) 5
(2) 1.60
7. 变小;左
8. 下降;不变
9. 50;不变;左
10.
11. (1)
(2)
12.
13. (1)
(2) 3.84×10 m
(3) 不能,因为超声波是声波,声波的传播需要介质,地球和月球之间是真空,真空不能传声
14. (1) (2) 自行车尾灯内壁的直角锥体相当于角反射器,当入射光线照射到尾灯上时,经过两次反射,反射光线与入射光线平行且反向射出,从而让后面车辆的司机看到,起到警示作用
15. (1) 光的反射
(2)
(3) 公路上的反光标识(或交通警示牌上的反光部分等)
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