物理八年级上册4.1探究光的反射定律-导学案-教科版

初中物理
探究光的反射定律
一、学习目标
1.
练习使用量角器测角度；
2.
通过实验，探究并了解光的反射定律。
二、重难点提示
探究光的反射定律。
考点精讲：
1.
器材：平面镜、可折转的光屏、激光电筒、量角器等
2.
实验操作过程：
如上图甲所示，将一平面镜M平放在水平桌面上，将附有量角器的白色光屏（由可绕ON折转的E、F两块板组成）垂直于镜面放置，用激光器发出的光沿图甲中的入射光位置射向平面镜M，并固定激光器；然后观察反射光线是否在纸板F上，再转动纸板F，观察纸板F上还有没有反射光线。然后再改变入射角，通过测量入射角和反射角的大小，找出角度的关系。最后研究光路可逆性。
【难点剖析】（1）两纸板与镜面要垂直放置的目的：防止因为放歪而找不到反射光线；
（2）粗糙的白纸板的作用：两纸板显示光线位置的作用，对光线起漫反射作用；
（3）两条光线的位置确定方法是：在两纸板的光线上描两点，再连接并标上方向；
（4）三线同一平面的判断方法：通过前后折F纸板发现只有E、F纸板在同一平面上时，F纸板上才能看到反射光；
（5）反射角与入射角的测量及其之间的关系：用量角器测量反射角等于入射角；若入射角增大，反射角将随之增大；
（6）在实验中，多次改变入射角的大小去测量反射角大小的目的是：多次实验来寻求实验的普遍规律；
（7）在光的反射中，光路是可逆的：将光线逆着反射光线射出，观察光的传播路径是否重合。
3.
实验结论：光反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面上；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。
【随堂练习】（上海二模）当光垂直射到平面镜上，其反射角为（　　）
A.
0°
B.
30°
C.
45°
D.
90℃
思路分析：因为入射光线垂直射到平面镜上，入射光线和法线重合，所以入射角等于0°，而反射角等于入射角，即反射角也为0°。
答案：A
典例精析：
例题1
（营口）小明利用如图所示的实验装置，进行“探究光的反射定律”的实验．
（1）让一细光束沿平面E射到镜面O点，在平面E上可看到入射光线AO，若将纸板F向前或向后折，在纸板F上不能看到反射光线，这说明反射光线与入射光线
同一平面内；
（2）小明还想探究反射角和入射角的关系，具体做法是改变入射光线的方向，观察反射光线的方向是否改变，用量角器测量入射角和反射角，把测量结果记录在表格中，请你设计一个实验表格，要求做三次实验；
（3）若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点，光将沿图中的
方向射出，因为在光的反射现象中光路是
的。
思路分析：（1）把纸板向前或向后转折，在纸板F上都不能看到反射光线，这说明反射光线与入射光线和法线在同一平面内；?
（2）表格内容包括入射角、反射角，以及实验次数；如下表
实验次数
入射角/°
反射角/°
1
2
3
（3）当光逆着原来的反射光线入射时，反射光线也逆着原来的入射光线反射出去，即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点，光将沿图中的OA方向射出，这说明在反射现象中光路是可逆的。
答案：（1）在；（2）如上解析；（3）OA；可逆。
例题2
入射光线与平面镜的夹角是55°，保持入射光线不动，绕入射点转动平面镜，使入射角增大10°，则反射光线跟入射光线的夹角是（　　）
A.
50°
B.
70°
C.
90°
D.
130°
思路分析：根据光反射定律，反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，此时入射光线与镜面的夹角为55°，则入射角为90°-55°=35°，反射角等于入射角也等于35°；当入射角增大10°时，则入射角变为35°+10°=45°，根据光反射定律，反射角等于入射角，所以反射角也变为45°，所以这时反射光线与入射光线的夹角为90°。
答案：C
提分技巧：
【高频疑点】
旋转问题
（1）入射光线旋转：
入射光线转过α度，则反射角也相应地转过α度，入射光线与反射光线的夹角将变化2α度。
解题技巧：在任何时候，反射角都等于入射角，且与入射角作相同的变化。
（2）镜面旋转：一般入射光线不变。
矫正训练：如图所示，有一束光线与平面镜的夹角为60°，当入射光线绕O点沿顺时针方向转过20°，平面镜MN沿逆时针方向转过20°，则反射光线转过了（　　）
A.80°
B.60°
C.40°
D.0°
思路分析：因为入射光线与平面镜的夹角成60°，则入射角为30°，根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射角也为30°，反射光线与入射光线的夹角为60°，当入射光线绕O点沿顺时针方向转过20°时，可知，入射角减小20°，变为30°-20°=10°，所以反射角也变为10°，此时反射光线OB与入射光线OA的夹角为20°，如下图所示（为区别原来的光线，转动后的光线用虚线表示），此时反射光线转过了20°。
当平面镜MN沿逆时针方向转过20°时，法线逆时针方向转过20°，则反射光线又转过40°，共转了60°。
答案：B
【解题技巧】（1）镜面转过α度，则入射角改变α度（注意是顺时针还是逆时针转动），反射角也改变α度，反射光线转过2α度。
（2）可以用特殊情况解决，假设光线是垂直照到镜面位置，用特殊情况来分析。
【易错警示】
1.
实验中，如果发现反射角不等于入射角，最大的可能是角度判断错误；也有可能是测量误差；
例题
小明在实验时，选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验，结果得到了不同的数据（见表格），经检查，三次实验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背，你认为其中的原因应该是
。
实验次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
思路分析：根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角，当入射角分别为15°、30°、45°时，反射线与法线的夹角，即反射角也应分别是15°、30°、45°，不是75°、60°、45°，而75°、60°、45°正好是反射光线与反射面的夹角。
答案：测量的不是反射角，而是反射光线与反射面的夹角
2.
实验必须至少要3组（或6组）测量数据，此为多次测量找普遍规律（不是“求平均值”！）
3.
光垂直照在镜面上时，反射角等于入射角等于0度，而不是90度！
同步练习：
（答题时间：10分钟）
1.
小明利用平面镜看到了小张的眼睛，下列说法中正确的是（　　）
A.
小张也一定能从同一平面镜中看到小明的眼睛
B.
小张能否看到小明的眼睛要由平明镜的大小决定
C.
小张一定不能从同一平面镜中看到小明的眼睛
D.
小张能否看到小明的眼睛要由两人所站的位置决定
2.
白天室内的人觉得光线明亮，而室外的人观看建筑物时总觉得窗口是黑洞洞的，这是因为（　　）
A.
窗玻璃的透明度不高
B.
窗玻璃把入射光反射出去
C.
进入房间的光线经多次反射很少从窗口射出
D.
房间内和房间外的人对光的感受能力有差异
3.
如图所示，入射光线与平面镜成α角，要使反射光线与入射光线的夹角增大20°，则平面镜（　　）
A.
沿顺时针方向转动10°
B.
沿顺时针方向转动20°
C.
沿逆时针方向转动20°
D.
沿逆时针方向转动10°
4.（天水）如图所示，早晨的太阳光斜射到一块水平放置的平面镜上，经镜面反射后，反射角为________，随着时间的推移，从早晨到中午，反射角将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
5.
利用如图装置进行“探究光的反射规律”实验：
（1）将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究________________________________。
（2）将入射光线EO向法线靠近时，看到反射光线OF________（填“靠近”或”远离”）法线。
（3）将纸板A、B置于同一平面后，若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点，反射光将沿图中的OE方向射出，说明光在反射时，________________。
（4）光屏在实验中的作用是：①________________；②________________________。
（5）实验时光屏应如何放置？________________________。
6.
如图是探究光的反射规律的两个步骤。
（1）请你完成以下表格的填写。
实验序号
入射角
反射角
1
50°
?
2
?
40°
3
20°
?
（2）实验中，纸板应________于平面镜。（填“平行”或“垂直”）
（3）由甲图我们可以得到的结论是：__________________________________________；
（4）由乙图我们可以得到的结论是：__________________________________________。
（5）如果光线沿BO的顺序射向平面镜，则反射光线________（填“会”或“不会”）与OA重合，说明了________________________。
7.
在进行“光的反射定律”的探究实验中，小丽设计了如下图所示的实验，平面镜M平放在桌面上，E、F是粘在一起的两块硬白纸板，F可绕垂直于镜面的接缝ON转动．
（1）如图甲，当E、F在同一平面上，让入射光线AO沿E射向镜面，在纸板F上可看到反射光线OB，此时∠BON________∠AON（选填“大于”、“等于”或“小于”）．保持入射点位置不变，若将入射光线AO逆时针转10°，则反射光线OB________转________°；若光线沿BO入射，则经镜面反射后光线沿OA射出，这说明了在光的反射中，光路是________的。
（2）在图乙中，把纸板F向前或向后折叠，则在纸板F上________（能/不能）看到反射光线，这说明反射光线、入射光线和法线应在________________。
（3）改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是为了________________________________。
（4）实验时从纸板前不同的方向都能看到光的传播路径，这是因为纸板对光发生了________（填“镜面”或“漫”）反射。
（5）该实验是用红色的激光灯进行实验的，灯光沿着白纸板射向O点时，白纸板上会显示出红色的路径，这是因为白纸板________红光。（选填“吸收”、“反射”）
答案：
1.
A
解析：根据反射现象中光路的可逆性知，既然小张的眼睛发出的光线能在经过平面镜的反射后进入小明的眼睛，那么逆着这束光线，光路仍然是成立的，也就是从小明的眼睛发出的光线经平面镜的反射后也会进入小张的眼睛，所以小张一定也能看到小明的眼睛。
2.
C
解析：当光照在墙壁上时，发生漫反射，进入人眼的光线多，看起来很亮。而室外的人观看建筑物时，太阳光射到屋内，进入房间的光线经多次反射，很少从窗口射出反射出来进入人的眼睛，因此看起来就是黑洞洞的。
3.
D
解析：因为入射光线与平面镜成α角，即入射角为90°-α．根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射角也为90°-α，当反射光线与入射光线的夹角增大20°，说明入射角和反射角各增大10°时，可知，入射角为90°-α+10°，因此入射光线与镜面的夹角变为90°-（90°-α+10°）=α-10°，故平面镜应沿逆时针方向转动10°。
4.
60°、减小
解析：根据图解，入射角等于60°，所以反射角也等于60°，在法线的右侧作出反射光线，如图：
随着时间的推移，从早晨到中午，入射光线逐渐向法线靠近，入射角逐渐减小，反射角也逐渐减小。
5.（1）反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内；（2）靠近；（3）光路是可逆的；（4）①显示光的传播路径；②探究入射光线、反射光线、法线是否共面；（5）光屏与镜面垂直
解析：（1）将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究反射光线、法线、入射光线是否在同一平面内。
（2）根据反射定律的内容可得，反射角等于入射角．若入射光线靠近法线，则入射角减小，反射角也随之减小，故反射光线将靠近法线。
（3）当光逆着原来的反射光线入射时，反射光线也逆着原来的入射光线反射出去，这说明在反射现象中光路是可逆的。
（4）①我们看不见光的传播路径，就无法对光线进行研究，在研究光的反射规律时，安装一个光屏后，能够间接地在光屏上看到光的传播途径；
②将光屏的左半部分向前后翻折，就不会看到反射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到反射光线，说明入射光线、反射光线、法线共面。
（5）要使入射光线与反射光线能呈现在光屏上，光屏应与镜面垂直。
6.（1）50°、40°、20°；（2）垂直；（3）在反射现象中，反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；（4）在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（5）会、在反射现象中，光路是可逆的
解析：（1）根据反射角等于入射角，填写数据依次为50°、40°、20°；
（2）因为当纸板与平面镜不垂直时，法线无法在纸板上画出来，就不能够探究入射光线、反射光线和法线的关系，只有垂直放置时，三条线才会都体现出来，因此纸板必须垂直放置；
（3）从图中明显地看出，入射光线和反射光线分居法线两侧；
（4）当反射光线所在的纸板向前或向后折时，可以看到反射光线消失，所以入射光线、反射光线和法线在同一平面内；
（5）当光线沿BO方向射入时，反射光线会沿原来的OA射出，说明光路是可逆的。
7.
（1）等于；顺时针；10；可逆；（2）不能；同一平面内；（3）寻找光反射的普遍规律；（4）漫；（5）反射
解析：（1）根据光的反射定律：在反射现象中，反射角等于入射角；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射光线、入射光线和法线在同一平面内。此时∠BON=∠AON．若将AO向ON靠近，则OB向ON靠近；因此保持入射点位置不变，若将入射光线AO逆时针转10°，则反射光线OB顺时针转10°。如果光源沿BO射入一条入射光线，会观察到反射光线会沿OA的方向射出，所以光路具有可逆性。
（2）根据光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线分居法线两侧；反射光线、入射光线和法线在同一平面内．所以把纸板F向前或向后折叠，则在纸板F上都不能看到反射光线，说明反射光线与入射光线和法线应在同一平面内。
（3）为避免实验的偶然性，可以改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是为了多次实验可以归纳出一般性结论（反射角等于入射角），即寻找光反射的普遍规律。
（4）实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径，是由于光屏表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故。
（5）白纸板能反射所有的色光，当红灯照射时，它反射红光，所以白纸板上会显示出红色的路径。