【新教材】教科版4.4 光的折射 学案 及 答案

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【学习目标】
1.认识折射光线、折射角，了解光从空气射入水中或射入其他介质中时的偏折规律。
2.了解光在发生折射时，光路的可逆性。
3.了解生活中光的折射现象，并能用光的折射规律进行解释。
4.经历“光的折射特点”探究过程，学习描绘光路、记录数据的实验方法。
重点：探究光的折射特点。
难点：能应用光的折射特点解释相关现象。
【自主学习】
一、光的折射现象
1.当光从一种介质________入另一种介质时，光路发生________，这种现象叫作光的折射。
2.折射现象：透过露珠看到了另一侧的花朵的像，这时光经过了________种介质，发生了________；鱼缸中只有一条鱼，但看上去好像有两条鱼，这时光也经过了________种介质，发生了________；水中的人看起来变成了两部分，其中看到水下部分时，光经历了________种介质，发生了________。
二、光的折射特点
3.认识折射光线、折射角、界面、入射光线、入射角、法线：
如图，MM′是空气和水的分界面，光从空气射到水面时既发生反射也发生折射。由图可知，AO是________光线，OB是________光线，OC是________光线，∠N′OC是________角。
三、折射形成的奇异现象
4.小猫叉不着鱼的原因：原来鱼发出的光线，由水进入空气时，会在水面发生_____，由光的折射特点可知，折射角______入射角，______光线进入猫眼，猫眼逆着折射光线的方向看去，觉得这些光线好像是从它们的反向延长线的交点鱼像发出来的，鱼像是_____像，像比鱼的位置_____。所以叉鱼应瞄准鱼的下方才能叉到鱼。
5.水杯中筷子变弯是物体的光从水进入空气时，发生_________（选填“反射”或“折射”）形成的像，即看上去的物体会变形、移位。
6.海市蜃楼是地面景物经过密度不均匀的空气发生_______而形成的_________（选填“实像”或“虚像”）。小结：折射成像时，虚像总在物体的上面。
【合作探究】
1.提出问题：光发生折射时，折射光线、入射光线和法线之间的位置有怎样的关系？折射角和入射角的大小关系如何？
2.猜想与假设：__________________________________________________________________。
3.进行实验，收集证据。
合作完成探究实验“光从空气射入水（或玻璃）中”，观察现象，完成以下问题：
（1）折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，折射光线、入射光线是在法线的同侧，还是分别位于它的两侧？
_____________________________________________________________。
（2）折射光线是偏向还是偏离法线？入射角与折射角的大小关系是怎样的？
__________；_________________________________________________。
（3）入射角增大后，折射角是否随着增大？入射角减小后呢？
_____________；__________________________。
（4）当入射角改变后，折射角与入射角的大小关系是否改变？折射光线向哪边偏折？
____________；____________________________。
（5）垂直入射时，光的传播方向是否改变？_________________。
4.分析与论证：如果光从其他透明介质斜射入空气中，折射光线将会向________法线的方向偏折，折射角将会________入射角，这说明光折射时，光路是________的。
5.总结光的折射特点：光从空气斜射入水或其他介质中时，________光线、________光线和________在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线________；折射角________入射角；入射角增大时，折射角也随着________；光线垂直射向介质表面时，传播方向________（选填“改变”或“不改变”）。由于折射光路具有________，光从水、玻璃等其他介质射入空气时，折射角________入射角，折射光线________法线。
【归纳整理】
【课堂练习】
1.星光灿烂的夜晚仰望天空，会看到繁星在夜空中闪烁，像人“眨眼睛”一样，造成这种现象的原因是（ ）
A.星星的发光是断断续续的 B.被其他星体瞬间遮挡的结果
C.星光被地球大气层反射的结果 D.星光被地球大气层折射的结果
2.（多选）属于光的折射现象的是（ ）
A.斜插入水中的筷子，从水面上看水下部分向上弯折了
B.海市蜃楼的现象
C.在太阳光照射下树木出现的影子
D.平静的水面映出岸上的景物
3.下图所示是光线通过三棱镜时折射光线的示意图，其中正确的是（ ）
4.从空气斜射入水中，在界面发生了折射，下图中正确的是（ ）
5.如图所示，光由一种介质进入另一种介质时的情形，由图可知，入射角是________度，折射角是________度，若两种介质中一种是空气，________是空气。（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）
【课后巩固】
知识点1：光的折射现象
1.一根筷子斜插入水中，筷子在水中部分发生偏折。描述这个现象，下图正确的是（　　）
A.B.C. D.
2.人眼看到斜插入水中的筷子发生弯折如图甲，能正确说明这一现象产生原因的是图乙中的（　　）
A.A B.B C.C D.D
3.老师用激光电筒照向盛水的玻璃缸，同学们发现水中红色激光的路径是笔直的，刚要说出结论，老师又向水中加入了海波，奇迹出现了，红色光路弯曲了!在同学们惊愕之际，老师拿出一根玻璃棒在水中搅拌几下，光线再次变直，该实验说明（　　）
A.光的传播路线是随意的 B.光只有在均匀的介质中才能沿直线传播
C.海波可以使光路弯曲 D.老师是一个出色的魔术师
4.如图所示，实验观察到激光束在没搅拌的浓糖水中的光路是弯曲的，许多地方都观察到过海市蜃楼景象。而光在均匀介质中是沿直线传播的，我们不难想象观察到光路弯曲是因为介质不均匀。下列关于光弯曲方向的猜想最合理的是（　　）
A.从密度小的区域向密度大的区域弯曲 B.从密度大的区域向密度小的区域弯曲
C.一般情况下总是向地面方向弯曲 D.弯曲方向是随机变化的，无法确定
知识点2：生活中的折射现象
1.如图所示的光现象中，由光的折射形成的是（　　）
A.甲图，古人用日晷测量时间 B.乙图，手影游戏
C.丙图，钢笔“错位” D.丁图，山的倒影
2.在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载，海市蜃楼是怎样发生的？如下图，光在同种均匀的介质中沿直线传播，如果介质 ，光就不会沿直线传播，而会发生 （请填写专业的物理术语），海市蜃楼就是由光的这种现象产生的。
3.常说“眼见为实，耳听为虚”， 但是我们眼见的未必就是真实的，比如诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷，其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置（如图所示），太阳实际在图中 （选填 “甲”或“乙”）的位置，因为诗人看到的是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像。
第2题图 第3题图
4.我国古诗词中往往有着优美的意境，千古名句中往往蕴藏着丰富的物理知识。“大漠孤烟直，长河落日圆”是名句中的一句。诗人看到的落日并非太阳的实际位置，这是由于太阳光在不均匀的空气中传播时发生 现象所形成的，此时我们看到的是太阳的 像（选填“虚”或“实”）。
知识点3：光的折射光路图
1.游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请通过作图确定亮斑A、B的大致位置。
2.如图所示，一束激光AO由空气射向半圆形玻璃砖的圆心O发生了反射和折射，发现在屏幕MN上出现了两个光斑。请画出形成两个光斑的光路图；
3.一束光线从空气斜射入水中，在水面发生反射和折射，已知反射光线OA如图所示，请在图中画出它的入射光线和大致的折射光线。
知识点4：探究光的折射定律
1.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中：
(1)如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将 （向左移动/向右移动/不动），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向 （会/不会）发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些 ；
(2)如图乙，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，折射光也逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之 （增大/减小/不变）。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出，此时折射角为 度；
(3)若光沿BO方向射入，折射光线将沿 方向射出，这是因为光折射时， 。
2.探究光的折射规律的实验装置如图所示，竖直放置的光屏EF可绕其上MN所在直线前后折转。
入射角α 0° 15° 30° 45° 60°
折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
(1)实验时小兰让光束沿AO射入水中，光束进入水中后折射光线会向 （选填“靠近”或“远离”）法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变；
(2)接着小兰让光束贴着光屏从空气斜射入水中，当小芳将F板向后折转一定角度时，在F板上 （选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内；
(3)小兰和小芳多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量结果如表所示。分析数据可得：光从空气斜射入水中，入射角增大时，折射角 （选填“增大”或“减小”）；
(4)如果让光束从空气垂直射入水中，此时光的传播方向 （选填“改变”或“不变”）。
1.光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向_____________方向偏折，折射角_____________入射角；当入射角增大时，折射角____________；当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向____________。在折射现象中，光路_____________。
2.在下图所示的四种情景中，属于光的折射现象的是（　　）
3.《康熙几暇格物编》中记载：“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣”，其中“钱随水光而显见”这种现象形成的原因是（　　）
A.光的直线传播 　B.光的反射 C.平面镜成像 　D.光的折射
4.一光线跟水面成45°角从空气射向水面时，发生反射和折射，则折射光线和反射光线之间的夹角（　　）
A.等于90°　 B.大于90° C.小于90°　 D.无法确定
5.如图所示，一束激光AO由空气斜射入玻璃砖，折射后从另一侧面射出，其出射点可能是图中的（　　）
A.M点 　B.N点 C.P点 　D.Q点
6.放满水的游泳池池底看起来很浅，但同学们不能随便下水嬉戏。以下四幅光路图中，能正确说明产生这一现象的原因的是（　　）
　 　
7.如图所示，在做“探究光的折射规律”的实验中，当光从空气射入玻璃中时，入射角是　　　　，折射角是　　　。当入射角增大时，折射角变　　　　。
8.如图所示，光线从一种介质射入另一种介质，MN是两种介质的分界面，其中一种介质是空气，则入射角为________度，MN的________侧是空气（填“左”或“右”）。
第7题图 第8题图
11.一束光线射向玻璃三棱镜，如图所示，画出光通过三棱镜后的大致传播方向。
12.如图所示为一条射水鱼准备攻击树枝上昆虫A的画面，A′为射水鱼看到的昆虫的像，请根据A′的位置画出从昆虫A射向水面再折射入鱼眼的一条入射光线和折射光线。
第11题图 第12题图
13.如图，某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中的光路，经过多次实验记录了如下数据:
入射角α 10° 30° 45° 60°
折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8°
（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有　　　　的作用；
（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）:　　　　　　　　　　　。
（3）根据表格中的数据还可以判断∶当光以35°的入射角从空气斜射入玻璃中时，其折射角　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）30°；
（4）当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时，其折射角是　　　　。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【自主学习】
1. 斜射；偏折
2. 两；折射；两；折射；两；折射
3. 入射；反射；折射；折射
4. 折射；大于；折射；虚；偏高
5. 折射
6. 折射；虚像
【合作探究】
2. 猜想1：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；猜想2：光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线，折射角小于入射角
3. （1）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
（2）折射光线偏向法线；光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角
（3）入射角增大，折射角随之增大；入射角减小，折射角随之减小
（4）不变；入射角增大时折射光线更偏向法线，入射角减小时折射光线偏离法线的程度变小
（5）不改变
4. 偏离；大于；可逆
5. 折射；入射；法线；两侧；小于；增大；不改变；可逆性；大于；偏离
【课堂练习】
1.D 2.AB 3.C 4.D
5.30（50） 50（30） Ⅱ
【课后巩固】
知识点1：光的折射现象
1. B
2. D
3. B
4. A
知识点2：生活中的折射现象
1. C
2. 不均匀；折射
3. 乙；折射
4. 折射；虚
知识点3：光的折射光路图
1.
2.
3.
知识点4：探究光的折射定律
1. （1）向左移动；会；烟雾（或水雾）
（2）在同一平面内；减小；0
（3）OA；光路是可逆的
2. （1）靠近
（2）不能；在
（3）增大
（4）不变
【能力提升】
1. 法线；小于；增大；不变；可逆
2. C
3. D
4. B
5. B
6. B
7. 60°；30°；大
8. 40；右
9.
10.
11. （1）显示光路
（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角（或入射角增大，折射角也增大）
（3）小于
（4）45°
能力提升
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