八年级物理大单元设计
第四单元 光现象
4.光现象作图
知识点一、光的直线传播：
1.眼睛观察到的范围或发光点能照亮的区域
作眼睛观察的范围，一般是人在一个狭窄的区域，外界的光进入人眼，产生视觉。由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的，沿该区域的边界作出到眼睛的两条光线，则两光线之间的区域就为眼睛观察到的范围。如图4-1.
2.寻找发光点（光源）
沿光线射来的方向，反向延长出去，两光线的交点即为发光点。如两小孔射出两条光线，确定光源的位置，如图4-2。
3.作影子的区域
有两种题型。一是已知发光点和障碍物，作出影子的区域；而是已知两物影子的区域，找出发光点的位置。如图4-3甲，已知发光点S和杆AB，作出影子AB’。如图4-3乙，已知不透明物AB、CD的影子AB’和CD’，确定发光点S的位置。
4.小孔成像
从物体（线光源）的上下边界引出两条光线，通过小孔，到达光屏，在光屏上形成物体（线光源）倒立的实像，实像的大小与物和屏到小孔的距离有关。如图4-4所示。
5.日食和月食
分别沿太阳的上下边缘向地球（月球）的上下边缘引两条（共4条）光线，当月球（地球）进入地球（月球）的本影区，就会形成月食（日食）现象，如图4-5甲图为月食，乙图为日食。
基础自测：
1．（2023·河南·九年级校联考专题练习）“井底之蛙”是我们耳熟能详的一个寓言故事，如图所示，一只青蛙在枯井中，请你利用光路图画出青蛙（眼睛用点O表示）通过井口能观察到的范围。
【答案】
【解析】根据光的直线传播，沿井的两个边缘连接O点，并由O向两个边缘延长，两条射线间的范围为青蛙能观察到的范围，如图所示：
2．（2023·全国·八年级校联考假期作业）如图，画出点光源S通过右侧窗口照亮的范围。
【答案】
【解析】根据光的直线传播原理可知，从点光源S过右侧窗户的最上端和最下端分别作出边缘的两条光线，两条光线之间即为光线能到达的范围，如图所示
3．（2023·四川成都·校考二模）如图所示，请根据两人影子的位置画出灯泡S的位置。
【答案】
【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，将两人头顶和影子的末端连接并延长可交于一点S，点S就是灯泡的位置，如图所示：
4．（2023·全国·九年级专题练习）如图所示，人眼处于S点位置，P、Q为不透光的挡板，试作出人眼能看到挡板右侧的范围（用阴影线画出）。
【答案】
【解析】由于在光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，连接S点与窗口的上端P和下端Q，做两条射线，这两条射线之间的范围就是在挡板右侧能看到的范围。如图所示
5．（2023·吉林松原·校联考二模）画出路灯照在人身上形成的影子的光路图，并画出影子范围。
【答案】
【解析】由于光沿直线传播，当光照射到不透明的物体以后，在物体后边会形成一个黑暗区域即影子，所以过路灯和人的头顶作一条光线，这条光线和地面的交点就是人影子最右端的位置，如图所示：
6．（2023·四川成都·统考一模）《墨经》有小孔成像的记录，物体的投影之所以会出现倒像，是因为光线沿直线传播，在针孔处，不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。图甲是小王同学做小孔成像实验的情景，在图乙中大致画出烛焰AB（烛焰可以抽象为带箭头的线段）通过纸杯的小孔在黑塑料膜虚线上所成的像，并标明两条光线的传播方向。
【答案】
【解析】因为光沿直线传播，所以火焰上顶点发出的光线经过小孔后在塑料膜上成像为A'，火焰下端点发出的光线经过小孔后在塑料膜上成像为B'，连接A'B'，如图所示：
7．（2023秋·天津·八年级校考期中）如图所示，根据小孔成像的原理画出物体AB在虚线上成的像A'B'。
【答案】
【解析】在物体AB上，A点射出的光线经小孔沿直线射向光屏，形成像点A′，B点射出的光线经小孔沿直线射向光屏，形成像点B′，连接像点A′B′，即可得到物体AB在虚线上成的像A'B'，如图所示：
8．（2017·河南·八年级统考期中）日食与月食的出现都是重要的天象，产生日食的原因是月亮挡在了太阳与地球之间，由于光的直线传播，地球上特定区域的人们就有可能看到日食．请根据光的直线传播原理，画出图中可能日全食的大致区域．
【答案】1区是太阳光完全照射不到的区域，因此在1区域会看到日全食．
【解析】日食形成的原因是当月球转到太阳和地球中间并且三者在一条直线上时，月球挡住了太阳照射在地球上的光线，地球处在月球的影子里，看不到太阳光，这就形成了日食．
如图,在地球上1区域，太阳射向地球的光全部被月球挡住，人们看到的是日全食．
9．（2022秋·江苏盐城·八年级校联考期中）在日食的发生示意图中，从A、B两点选出正确的一处，用“●”代表月球画出它的位置。
【答案】
【解析】日食是由于光从太阳直线向地球传播时，被月球挡住了，在地球上留下了影子，所以日食时，月球在A点。作图如下：
知识点二、光的反射
1.已知入射光线（反射光线）和反射面，作反射光线（入射光线）。应先过入射点（反射点），作反射面的垂线（虚线），即法线；再作入射光线（反射光线）关于法线的对称线，沿光的传播方向标上箭头即为要作的发射光线（入射光线），如图4-6。
2.已知入射光线和发射光线，作镜面的位置。方法：过入射点，作入射光线和反射光线的角平分线（虚线），即为法线；过入射点作法线的垂线，在垂线的没有光线的一侧画短斜线即为镜面的位置，如图4-7。
基础自测
10．（2023·吉林延边·统考模拟预测）如图所示，OB是一条反射光线，画出入射光线AO并标出反射角r。
【答案】
【解析】过反射点垂直于镜面作出法线，然后根据反射角等于入射角，在法线左侧画出入射光线AO反射角是反射光线与法线的夹角，并据此标.出反射角r，如图所示：
11．（2023·吉林松原·校联考三模）一束激光沿ab方向入射到“角反射器”的平面镜S1上，请在图中画出经平面镜S1、S2反射后的光路。
【答案】
【解析】如图所示，光线射到镜面S1，过光线的入射点做垂直于镜面的法线，根据光的反射规律，反射角等于入射角，作出反射光线，该反射光线射到S2时再次反射，过光线的入射点做垂直于镜面的法线，根据光的反射规律，反射角等于入射角，作出反射光线。光路图如图所示：
12．（2023·河南南阳·统考二模）如图，利用一块平面镜使此时的太阳光水平射入隧道，请你画出平面镜的位置，并标出反射角的度数。
【答案】
【解析】由题意知，要利用平面镜使此时的太阳光射入隧道内，即反射光线水平向右，由此画出反射光线，根据光的反射定律，反射角等于入射角，作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置，则反射光线和入射光线的夹角
所以反射角等于入射角等于60°，如图所示：
13．（2023·江苏宿迁·一模）自行车尾灯本身不发光，它是由许多角反射器组成的反光装置，请在下图角反射器中，画出入射光线在两个平面的反射光路。
【答案】
【解析】将入射光线延长到反射面，其交点为入射点O1，过O1做法线，量出入射角的大小，根据光的反射中，反射角等于入射角，画出反射光线，与第二个反射面交于O2，过O2做法线，同理画出反射光线，如下图
14．（2023·广东广州·校联考模拟预测）如图所示，护林员利用一块平面镜使此时的太阳光水平射向山洞中P点，请你通过作图标出平面镜的位置 。
【答案】
【解析】根据光的反射定律知道，反射角等于入射角，故可作出反射光线与入射光线之间的角平分线，即为法线；法线垂直于反射镜面，因此作出法线的垂线所在位置即为平面镜的位置，作图如下
15．（2023·山东威海·统考模拟预测）甲图是我国的敦煌塔式光热电站。它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成，每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上。乙图是某个时刻太阳光经某定日镜反射后，照射到吸热器的光路图，请画出该定日镜并标出反射角的大小。
【答案】
【解析】由图可知，入射光线与反射光线的夹角为
由光反射定律知，反射角等于入射角，所以反射角为
先做出反射光线与入射光线的夹角的平分线，然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为该定日镜的位置，入射角为入射光线与法线的夹角，反射角为反射光线与法线的夹角，如图所示：
知识点三、平面镜成像
根据平面镜成像的特点或光的反射定律，结合几何知识可知，物与它的像关于镜面是对称的（如图4-8）。作图时要注意一下几点：
1.实际光线要画成实线，并用箭头表示传播的方向，实物用实线表示，虚像用虚线表示。
2.法线和发射光线的反向延长线要用虚线表示。
3.为了表示实物与虚像的对称关系，实物和虚像都要标上相应的字母。
4.要符合光的反射定律和平面镜成像的特点。
基础自测：
16．（2022·广东湛江·校考模拟预测）在如图中作出物体AB在平面镜中的像，保留作图痕迹。
【答案】
【解析】先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为物体AB的像，如图所示：
17．（2023·江苏泰州·泰州市第二中学附属初中校考二模）如图，作出物体A在平面镜MM'中所成的像A'。若镜面绕M点顺时针转动，则物像之间的距离会随之变化，请画出物像距离最大时的像A''的位置。
【答案】
【解析】根据平面镜成像的特点，作A关于平面镜的对称点A'，可得物体A在平面镜MM'中所成的像A'；若镜面绕M点顺时针转动，当AM为物体到平面镜的距离时，物体到平面镜的距离最大，此时物像之间的距离最大，根据像与物关于平面镜对称可得此时像A''的位置，如图所示：
18．（2023·河南南阳·统考三模）如图，在探究平面镜成像实验中，请作出人眼看到烛焰上发光点A的像的光路图（保留作图痕迹）。
【答案】
【解析】作出A点关于平面镜的对称点，即为像点A′，连接A′、眼睛交平面镜于点O，O为入射点；连接点O、眼睛画出反射光线，连接AO画出入射光线，如图所示：
19．（2023·广东深圳·统考三模）如图，请画出图中人物通过平面镜看见菱形头饰A点的光路图。
【答案】
【解析】作出A点关于平面镜的对称点，即为像点A′，连接A′与眼睛交平面镜于点O，O为入射点；连接点O、眼睛画出反射光线，连接AO画出入射光线，如下图所示：
20．（2023·广东江门·鹤山市沙坪中学校考二模）舞蹈教室有一面平面镜，ABCD四位学生在平面镜前排练舞蹈，请你根据平面镜成像的特点，在图中作出图形ABCD的像，并分别用A'、B'、C'和D'标出像的位置。
【答案】
【解析】根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，则图形ABCD的像如下图所示
知识点四、光的折射
在光的折射作图时，先过入射点作垂直于界面的垂线（虚线），即为法线。由于此时折射和反射是同时发生的，所以依据折射定律和反射定律作出折射光线和反射光线。作图时应注意：光线无论从空气斜射入水或其他介质，还是从水或其他介质斜射入空气，光线在空气中与法线的夹角始终大于在水或其他介质中光线与法线的夹角；垂直入射时，入射光线、反射光线、折射光线和法线在同一直线上。，图4-9甲为光从空气射入水；图乙为光从玻璃射入空气。
基础自测
21．（2023·山东济宁·统考一模）由于光的折射，池水看起来比实际的浅，夏季要特别注意防范溺水事故。如图所示，某清澈池塘底部有一物体A，站在岸边的小明（假设小明的眼睛在C处）看到物体在B处，请画出小明看到物体A的光路图。
【答案】
【解析】A反射的光斜射向水面时会发生光的折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到的是A的虚像，即B点；连接眼睛C点和B点与水平面的交点为O，即为入射点，则AO为入射光线，OC为折射光线，如下图所示：
22．（2023·山东泰安·统考二模）小明学习古诗词时学到一句“潭清疑水浅”，为探究这句古诗背后的科学道理，利用饮料瓶做了物理实验，如图所示，一瓶饮料放在空水槽中时，瓶底附近的一个黑色点在A处；当向水槽中加水后，眼睛放在图示位置观察，发现瓶子变短了，瓶底附近的黑色点升高到了A′处。请画出图示中的眼睛看到黑点A的光路图。
【答案】
【解析】来自A的光线斜射向水面时会发生光的折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到的是A的虚像，即A′点；连接眼睛C点和A′点，与水面的交点即为入射点O，则AO为入射光线，OC为折射光线，如图所示：
23．（2023·河南驻马店·统考三模）如图所示是一个半圆形的玻璃球，一束光线沿着圆心O射入玻璃球，请画出光线射出玻璃球的光路图。
【答案】
【解析】光线沿着圆心O射入玻璃球时，发生折射，过圆心O作垂线为法线，折射光线在法线的右上部分，偏向法线（即折射角小于入射角），据此作出光从空气斜射到玻璃球中的折射光线；折射光线从玻璃球射入空气中时，由于此光线是由圆心O射出，当经过第二个折射面时，正好与该入射点处的切线垂直，因此第二次折射光线的传播方向不变。如图所示
知识点五、光的组合作图
光的反射、平面镜成像和光的折射可以进行组合作图，在作图时需要综合利用光的反射定律、平面镜成像的特点和光的折射定律。
例1.（2023·黑龙江大庆·统考中考真题）如图， A为暗室中的点光源， B为不透光薄板， B与上方水平放置的平面镜左边缘对齐，请画出B薄板右侧水平地面被光照亮的区域左右边界的光路图（只考虑直接经平面镜到达地面光线）。
【答案】
【解析】先作出点光源A关于平面镜的像点 ； 连接A与平面镜的左端，交平面镜于点 C的入射光线，作出入射光线AC和反射光线CE；连接A与挡光板的最上边缘，交平面镜于点D的入射光线，作出入射光线AD和反射光线DF；则水平地面被光照亮的区域为EF，如图所示：
例2.（2023·山东日照·统考中考真题）一个底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，其横截面如图所示。一条光线从玻璃球冠上表面的M点通过球心O射到球冠的底面N点。虚线PN为底面AB的法线。画出该光线经底面AB反射后在球冠形玻璃球内外的光路图。
【答案】
【解析】由于玻璃球底面镀银，因此底面相当于一个平面镜，入射光线MN射到N点时，会发生光的反射，根据反射角等于入射角可知，作出反射光线NC；当光线NC从玻璃射进空气时，发生光的折射现象，此时折射角应大于光线NC与法线的夹角，作出折射光线CD，光路图如图所示：
基础自测
24．（2023·吉林松原·校联考模拟预测）请在图中画出入射光线在空气与玻璃界面处发生反射和折射的大致光路。
【答案】
【解析】过入射点O作垂直于界面的法线，根据反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角画出反射光线；根据折射角小于入射角，折射光线、入射光线在法线两侧，画出折射光线，如图
25．（2023·内蒙古赤峰·校考三模）平静的水面上直立着一块平面镜，一束光射向平面镜、画出这束光后续的光路。
【答案】
【解析】首先垂直于镜面做出法线，然后根据反射角等于入射角，在法线下侧做出反射光线；该反射光线斜射到水面时同时发生反射和折射，再过入射点垂直于水面画出法线，根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中做出反射光线，根据折射角小于入射角，在法线左侧的水中画出折射光线。如图所示：
八年级物理大单元设计
第四单元 光现象
4.光现象作图
知识点一、光的直线传播：
1.眼睛观察到的范围或发光点能照亮的区域
作眼睛观察的范围，一般是人在一个狭窄的区域，外界的光进入人眼，产生视觉。由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的，沿该区域的边界作出到眼睛的两条光线，则两光线之间的区域就为眼睛观察到的范围。如图4-1.
2.寻找发光点（光源）
沿光线射来的方向，反向延长出去，两光线的交点即为发光点。如两小孔射出两条光线，确定光源的位置，如图4-2。
3.作影子的区域
有两种题型。一是已知发光点和障碍物，作出影子的区域；而是已知两物影子的区域，找出发光点的位置。如图4-3甲，已知发光点S和杆AB，作出影子AB’。如图4-3乙，已知不透明物AB、CD的影子AB’和CD’，确定发光点S的位置。
4.小孔成像
从物体（线光源）的上下边界引出两条光线，通过小孔，到达光屏，在光屏上形成物体（线光源）倒立的实像，实像的大小与物和屏到小孔的距离有关。如图4-4所示。
5.日食和月食
分别沿太阳的上下边缘向地球（月球）的上下边缘引两条（共4条）光线，当月球（地球）进入地球（月球）的本影区，就会形成月食（日食）现象，如图4-5甲图为月食，乙图为日食。
基础自测：
1．（2023·河南·九年级校联考专题练习）“井底之蛙”是我们耳熟能详的一个寓言故事，如图所示，一只青蛙在枯井中，请你利用光路图画出青蛙（眼睛用点O表示）通过井口能观察到的范围。
2．（2023·全国·八年级校联考假期作业）如图，画出点光源S通过右侧窗口照亮的范围。
3．（2023·四川成都·校考二模）如图所示，请根据两人影子的位置画出灯泡S的位置。
4．（2023·全国·九年级专题练习）如图所示，人眼处于S点位置，P、Q为不透光的挡板，试作出人眼能看到挡板右侧的范围（用阴影线画出）。
5．（2023·吉林松原·校联考二模）画出路灯照在人身上形成的影子的光路图，并画出影子范围。
6．（2023·四川成都·统考一模）《墨经》有小孔成像的记录，物体的投影之所以会出现倒像，是因为光线沿直线传播，在针孔处，不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。图甲是小王同学做小孔成像实验的情景，在图乙中大致画出烛焰AB（烛焰可以抽象为带箭头的线段）通过纸杯的小孔在黑塑料膜虚线上所成的像，并标明两条光线的传播方向。
7．（2023秋·天津·八年级校考期中）如图所示，根据小孔成像的原理画出物体AB在虚线上成的像A'B'。
8．（2017·河南·八年级统考期中）日食与月食的出现都是重要的天象，产生日食的原因是月亮挡在了太阳与地球之间，由于光的直线传播，地球上特定区域的人们就有可能看到日食．请根据光的直线传播原理，画出图中可能日全食的大致区域．
9．（2022秋·江苏盐城·八年级校联考期中）在日食的发生示意图中，从A、B两点选出正确的一处，用“●”代表月球画出它的位置。
知识点二、光的反射
1.已知入射光线（反射光线）和反射面，作反射光线（入射光线）。应先过入射点（反射点），作反射面的垂线（虚线），即法线；再作入射光线（反射光线）关于法线的对称线，沿光的传播方向标上箭头即为要作的发射光线（入射光线），如图4-6。
2.已知入射光线和发射光线，作镜面的位置。方法：过入射点，作入射光线和反射光线的角平分线（虚线），即为法线；过入射点作法线的垂线，在垂线的没有光线的一侧画短斜线即为镜面的位置，如图4-7。
基础自测
10．（2023·吉林延边·统考模拟预测）如图所示，OB是一条反射光线，画出入射光线AO并标出反射角r。
11．（2023·吉林松原·校联考三模）一束激光沿ab方向入射到“角反射器”的平面镜S1上，请在图中画出经平面镜S1、S2反射后的光路。
12．（2023·河南南阳·统考二模）如图，利用一块平面镜使此时的太阳光水平射入隧道，请你画出平面镜的位置，并标出反射角的度数。
13．（2023·江苏宿迁·一模）自行车尾灯本身不发光，它是由许多角反射器组成的反光装置，请在下图角反射器中，画出入射光线在两个平面的反射光路。
14．（2023·广东广州·校联考模拟预测）如图所示，护林员利用一块平面镜使此时的太阳光水平射向山洞中P点，请你通过作图标出平面镜的位置 。
15．（2023·山东威海·统考模拟预测）甲图是我国的敦煌塔式光热电站。它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成，每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上。乙图是某个时刻太阳光经某定日镜反射后，照射到吸热器的光路图，请画出该定日镜并标出反射角的大小。
知识点三、平面镜成像
根据平面镜成像的特点或光的反射定律，结合几何知识可知，物与它的像关于镜面是对称的（如图4-8）。作图时要注意一下几点：
1.实际光线要画成实线，并用箭头表示传播的方向，实物用实线表示，虚像用虚线表示。
2.法线和发射光线的反向延长线要用虚线表示。
3.为了表示实物与虚像的对称关系，实物和虚像都要标上相应的字母。
4.要符合光的反射定律和平面镜成像的特点。
基础自测：
16．（2022·广东湛江·校考模拟预测）在如图中作出物体AB在平面镜中的像，保留作图痕迹。
17．（2023·江苏泰州·泰州市第二中学附属初中校考二模）如图，作出物体A在平面镜MM'中所成的像A'。若镜面绕M点顺时针转动，则物像之间的距离会随之变化，请画出物像距离最大时的像A''的位置。
18．（2023·河南南阳·统考三模）如图，在探究平面镜成像实验中，请作出人眼看到烛焰上发光点A的像的光路图（保留作图痕迹）。
19．（2023·广东深圳·统考三模）如图，请画出图中人物通过平面镜看见菱形头饰A点的光路图。
20．（2023·广东江门·鹤山市沙坪中学校考二模）舞蹈教室有一面平面镜，ABCD四位学生在平面镜前排练舞蹈，请你根据平面镜成像的特点，在图中作出图形ABCD的像，并分别用A'、B'、C'和D'标出像的位置。
知识点四、光的折射
在光的折射作图时，先过入射点作垂直于界面的垂线（虚线），即为法线。由于此时折射和反射是同时发生的，所以依据折射定律和反射定律作出折射光线和反射光线。作图时应注意：光线无论从空气斜射入水或其他介质，还是从水或其他介质斜射入空气，光线在空气中与法线的夹角始终大于在水或其他介质中光线与法线的夹角；垂直入射时，入射光线、反射光线、折射光线和法线在同一直线上。，图4-9甲为光从空气射入水；图乙为光从玻璃射入空气。
基础自测
21．（2023·山东济宁·统考一模）由于光的折射，池水看起来比实际的浅，夏季要特别注意防范溺水事故。如图所示，某清澈池塘底部有一物体A，站在岸边的小明（假设小明的眼睛在C处）看到物体在B处，请画出小明看到物体A的光路图。
22．（2023·山东泰安·统考二模）小明学习古诗词时学到一句“潭清疑水浅”，为探究这句古诗背后的科学道理，利用饮料瓶做了物理实验，如图所示，一瓶饮料放在空水槽中时，瓶底附近的一个黑色点在A处；当向水槽中加水后，眼睛放在图示位置观察，发现瓶子变短了，瓶底附近的黑色点升高到了A′处。请画出图示中的眼睛看到黑点A的光路图。
23．（2023·河南驻马店·统考三模）如图所示是一个半圆形的玻璃球，一束光线沿着圆心O射入玻璃球，请画出光线射出玻璃球的光路图。
知识点五、光的组合作图
光的反射、平面镜成像和光的折射可以进行组合作图，在作图时需要综合利用光的反射定律、平面镜成像的特点和光的折射定律。
例1.（2023·黑龙江大庆·统考中考真题）如图， A为暗室中的点光源， B为不透光薄板， B与上方水平放置的平面镜左边缘对齐，请画出B薄板右侧水平地面被光照亮的区域左右边界的光路图（只考虑直接经平面镜到达地面光线）。
例2.（2023·山东日照·统考中考真题）一个底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，其横截面如图所示。一条光线从玻璃球冠上表面的M点通过球心O射到球冠的底面N点。虚线PN为底面AB的法线。画出该光线经底面AB反射后在球冠形玻璃球内外的光路图。
基础自测
24．（2023·吉林松原·校联考模拟预测）请在图中画出入射光线在空气与玻璃界面处发生反射和折射的大致光路。
25．（2023·内蒙古赤峰·校考三模）平静的水面上直立着一块平面镜，一束光射向平面镜、画出这束光后续的光路。
