初中物理人教版（2024）八年级上册第4节 光的折射备课ppt课件

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第4节 光的折射
在一个空碗中放一枚硬币。请你慢慢蹲下，当低至某一个观察位置时，就无法看到硬币了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一个观察位置就又能看到碗中的硬币了。这是为什么呢?
（1）光的折射现象实验情景：如图所示，是让一束光从空气斜射入水中的情景。在水中滴几滴牛奶来显示光路。情景描述：这束光在分界面上分成两部分，一部分光被界面反射回空气，还有一部分光射入水中，并且发生了偏折。
（2）光的折射概念光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫作光的折射。一般情况下，一种介质为空气，另一种介质为水或玻璃。注意要斜射入。
（3）描述折射现象的几个概念①入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO.②折射光线：进入另一种介质的光线OB.③法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′.④入射角：入射光线与法线的夹角 α.⑤折射角：折射光线与法线的夹角 β.
（4）理解光的折射现象①当光从一种介质斜射入另一种介质中时，在两种介质的分界面上，光线的传播方向一般要发生改变。其中一部分光线发生反射，同时还有一部分光线进人另一种介质中而发生折射。②光的折射是在两种介质的分界面处发生的。因为光是在两种介质中传播的，所以传播的速度各不相同。③当同种介质不均匀时，光的传播方向也会发生改变，也就是说会发生折射。
2. 探究光折射时的特点
【提出问题】清澈见底、 看起来不过齐腰深的池水， 不会游泳的人千万不要贸然下去， 因为它的实际深度会超过你看到的深度。 这是因为光从水斜射入空气中发生折射的缘故。 那么当光从一种介质进入另一种介质中时， 光的传播方向如何偏折？ 折射光线、入射光线的位置有什么关系？ 折射角跟入射角大小是什么关系?
【猜想与假设】请跟小组同学讨论， 说说你们的猜想。你的猜想是：①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会_________________。②折射光线、入射光线位于法线________________。③折射角可能_____________________入射角。
向法线偏折（或远离法线）
【实验器材】激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。
①如图所示， 让一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中， 观察光束在空气和玻璃砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小，将实验数据记入表格中。②让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。③让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。
④如图所示，让光从空气斜射入半圆形玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光在空气中的传播途径。
【收集证据】 实验数据记录表格：
（1）光从空气斜射入玻璃中 当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
（2）当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。（3）光从玻璃斜射入空气中时，可以看到， 进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的。 这时的折射角大于入射角。
【实验结论】光的折射特点
光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。在折射现象中，光路可逆。
视频演示——《探究光的折射规律》
一束光沿AO方向从空气斜射入水中，请在图中画出折射光线的大致方向。
过入射点O作垂直于界面的法线，根据折射角小于入射角即可画出折射光线OC，靠拢法线，如图所示。
如图，一束光线从水中斜射到水面，请在图中画出此光线的反射光线和大致的折射光线。
反射光线和入射光线位于法线两侧，反射角等于入射角，据此在水中作出反射光线；光从水中斜射入空气中时，折射光线和入射光线位于法线两侧，折射角大于入射角，据此在空气中作出折射光线，如图所示。
（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，得出结论（写出一条即可）：______；（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。
如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：
光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
（1）利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。（2）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。（3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。（4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。
池底为什么看起来比实际浅呢？如图所示，水中池底S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由S′射出去的一样。S′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了。
神奇的“硬币”现在你能解释课堂导入提出的问题吗？——神奇的“硬币”。如图，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。这是为什么？分析：加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币虚像。
有经验的渔民怎样才能叉到鱼？鱼发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点S′，即鱼的像发出来的，像比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。
3. 从水中看岸上物体
游泳运动员在水中看岸上的物体时会怎样呢？如图所示，空气中的发光点M发出的光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于于入射角。人眼在水中逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由M′射出去的一样。M′就是人眼看到的M的虚像，这点的位置比实际位置升高了。
在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。海市蜃楼是怎样发生的？
我们已经知道，光在同种均匀的介质中沿直线传播。如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播，而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。
夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物体。
5. 区别光的反射与折射现象
大漠孤烟直，长河落日圆
如图是“池水清浅，擅入会溺”的班会主题，告诫学生不要擅自下水游泳。请在图丙中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。
人眼看物体以为光是沿直线传播的，连接BA′，得到折射光线，BA′与水面的交点O为入射点，连接AO得到入射光线，如图所示.
人看到腿在水中“变短”是由于水中腿反射的光线由水中斜射进入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，看到的是变浅的虚像，就会觉得腿在水中“变短”了，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。
A B C D
如图是小华与父母到海边洗海水澡的情形。小华惊奇的发现，爸妈的腿在水中看起来变短了，能解释这种现象的光路图是（　　）
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫作光的折射。①光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。②当光从空气垂直射入水或其他介质时，传播方向不变。③在折射现象中，光路可逆。①水中物体变浅、筷子在水中“折断”。②海市蜃楼：是光在不均匀的空气中传播时， 传播方向发生改变，产生的折射现象。
1. 在图中，哪一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路?
根据光的折射特点，当光从空气中斜射到玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。
2. 一束光射向一块玻璃砖，并穿过玻璃砖。画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线（注意标出法线）。
光从空气斜射入玻璃中，再从玻璃斜射入空气中，发生两次折射，要注意判断折射角与入射角的关系。空气中的角大。
一束光射向一块玻璃砖，并穿过玻璃砖。离开玻璃后的光线O2B与入射光线AO1是平行的。
∵∠O1O2N=∠M'O1O2∴∠N'O2B=∠AO1M
又有∠M'O1A=π－∠AO1M ∠NO2B= π－∠N'O2B 故∠M'O1A=∠ NO2B
∴∠AO1O2=∠O1O2B（内错角相等）
3. 在平静的湖边可以看到“云在水中飘，鱼在云上游”的现象。 请你说一说这个有趣的现象是怎么形成的。
“云在水中飘”是光的反射现象，“鱼在云上游”是鱼通过水的折射所形成的虚像和云在水面下的虚像同时出现所形成的现象。
4. 如图所示，一束光射入杯中，在杯底形成光斑。逐渐往杯中加水，观察到的光斑将会如何移动?
光线斜射到水面上时，会发生折射，当光由空气斜射入水中时，折射角小于入射角。往杯中加水，入射角不变，折射角也不变，根据作图可知光斑向右移动。
5. 两位同学想用激光笔去照亮水中漂亮的小石子。同学甲往他看到的小石子的下方去照射；同学乙往他看到的小石子的方向去照射。他们谁能照亮小石子?请你作图说明。
乙能照亮小石子。因为人看到的石头B是水中石头A的虚像，光是从水中射向空气中进入人眼，人眼逆着进入人眼光线的方向看去，就看到了石头的虚像。用激光笔要想照亮石头，只需逆着进入人眼光线的方向照去，在水面处发生折射，正好就能照到水中的石头。
6. 我们能看到斜放入水中的筷子在水面处发生弯折。动手做一做，你看到水中的筷子是向上弯折还是向下弯折?为什么?
看到水中的筷子是向上弯折。设筷子尖端为A点，光从水中斜射入空气中进入了人的眼睛，折射角大于入射角，人感觉光是沿直线传播的，逆着光看去，好像是从光的反向延长线的交点B处来的，B是A点的虚像，B比实际位置要浅，所以水中的筷子好像向上弯折了，如图所示。
1. 下列光现象中，由于光的折射形成的是（　　） A．手影 B．筷子错位 C．水中倒影 D．小孔成像
A．由于光的直线传播，被物体挡住后，在物体后面就会呈现阴影区域，这就是影子，手影的形成说明光在同种均匀介质中沿直线传播的，故A不符题意；B．筷子在装有水的杯中发生错位，这是光从水中斜射入空气发生的折射现象，故B符合题意；
C．拱桥在水面的倒影，是平面镜成像，光的反射现象，C不符题意；D．小孔成像是由光的直线传播形成的，故D不符合题意。 故选B。
A B C D
池底反射的光线从水中斜射向空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，看到是池底变浅了的虚像；连接眼睛和B点与水面的交点即为折射点，连接折射点和A点即为入射光线，连接折射点和眼睛即为折射光线，如图所示。
2. 小华用所学物理知识给同学们讲解防溺水常识，劝告同学们不要私自下水游泳，因为看起来很浅的水池实际会很深。图中A是水池底的一点，B为人眼看到的该点的位置，请帮洛洛画出造成此现象的光路图。
3. 如图所示，是两束光在玻璃和空气中传播的光路，①和②是入射光线，③和④是折射光线。其中入射光线②与折射光线______是同一束光，界面的上方是______（选填“玻璃”或“空气”）。
根据光的折射定律的内容可知：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。由图可知，②和③是同一束光线，界面上方为空气。
4. 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），而是太阳光经过不均匀的大气层发生了_____所成的_____（选填“实”或“虚”） 像，太阳实际在图中_____（选填“甲”或“乙”）位置。
由于大气层位置越高空气越稀薄，太阳落山时，太阳发出的光线进入大气层时发生折射，折射角大于入射角，当折射光线进入人的眼睛时，逆着折射光线的方向能够看到太阳的虚像，像的位置比实际位置要高，此时，太阳的实际位置在图中的乙位置。
5. 有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是（ ）A．保持水面的高度和入射点不变，使激光的入射角增大B．保持激光射入的角度不变，使水面上升C．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移D．保持激光射入的角度不变，使水面下降
A．保持水面高度和入射点不变，使激光的入射角增大，激光束远离法线，折射角随之变大，光斑会向右移动，故A不符题意；BD．保持激光射入的角度不变，使水面上升，如图所示，入射点向左移动，则光斑向左移动；同理使水面下降，入射点向右移动，则光斑向右移动，故B符合题意，D不符合题意；
C．保持水面高度不变，使激光笔向右平移，则入射光线和折射光线都向右平移，所以光斑右移，故C不符合题意。 故选B。
6. 某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。（1）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和1′、2和2′、3和3′、4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而_______，且折射角_______（填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于____度；（2）图丙中当激光笔从水中沿3′方向射入O点，则折射光线将会与______ （选填“1”、“2”、“3”或“4”）重合，说明折射时光路是_______的。