人教版2024-2025学年八年级物理上册举一反三系列4.2光的反射(原卷版+解析)

4.2 光的反射（原卷版）本节学习目标1.了解光在物体表面可以发生反射；2.掌握光的反射定律，并能用光的反射定律解决实际问题；3.理解在反射现象中光路的可逆性；4.知道镜面反射和漫反射的区别。要点一 光的反射1.光的反射：光射向物体表面时，有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。 2.基本概念：要点诠释：入射角和反射角分别是指，入射光线和法线的夹角，反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和平面镜的夹角。法线是过入射点垂直平面镜的虚线，是为了研究问题方便引入的。入射光线和反射光线都有方向，所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中：入射光线AO，反射光线OB。发生反射现象时，光又反射回原介质中，所以光的传播速度不变，传播方向发生改变。我们能够看到不发光的物体是因为光的反射，反射光射入了我们的眼睛。如下图所示：【例】光射到两种物质的界面上发生反射时，下列说法中正确的是（　　）。A．反射光线和入射光线居法线的一侧；B．光在反射时，有时反射角不等于入射角；C．反射光线跟入射光线和法线在同一平面内 D．反射光线跟入射光线和法线不在同一平面内 【变式1】光线射到水平放置的平面镜上与镜面成60°角，当入射角增加5°后，则（　　）。A．反射光线与入射光线的夹角为10° B．反射光线与入射光线的夹角为65° C．反射角为35° D．反射角为65°【变式2】如图所示，在暗室中用手电筒照射挂在白色温墙上的小镜子，这时看到被照射部分（　　）。A．墙和镜子都是黑色的 B．墙和镜子都是白色的 C．墙是黑色的，镜子是白色的 D．墙是白色的，镜子是黑色的【变式3】如图所示，一束光斜射到平面镜上，请画出AO的反射光线，并标明入射角、反射角的大小。要点二 光的反射规律实验1.实验探究（1）提出问题：光在反射时遵循什么规律？（反射光沿什么方向射出）（2）实验器材：激光笔、白色硬纸板、平面镜、量角器等。（3）实验步骤： = 1 \* GB3 ①把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图甲所示： = 2 \* GB3 ②在纸板上画出两条入射光线，用激光笔沿入射光线射入，找到对应的反射光线。 = 3 \* GB3 ③观察两组反射光线和入射光线，猜想反射光线和入射光线的位置关系：a、反射光线、入射光线和镜面的夹角相等；b、反射光线和入射光线关于法线对称。 = 4 \* GB3 ④把纸板NOF向前折或向后折如图乙，观察还能看到反射光线吗？ = 5 \* GB3 ⑤取下纸板，用量角器测量角i和r。表格：（4）结论： = 1 \* GB3 ①反射光线与入射光线、法线在同一平面内——三线共面 = 2 \* GB3 ②反射光线和入射光线分居法线的两侧——法线居中 = 3 \* GB3 ③反射角等于入射角——两角相等（5）考查方向2.反射现象中，光路是可逆的。让光逆着原来反射光线的方向射到平面镜，那么，它被反射后逆着原来的入射光的方向射出。如下图所示：要点诠释：把纸板NOF向前折或向后折，观察不到反射光线，证明三线共面；通过测量比较入射角和反射角的大小关系可以证明反射角等于入射角；反射光线和入射光线对称，并且对称还意味着分居法线两侧。反射定律是用来确定反射光线位置的，对应每一条确定的入射光线而言，反射光线是唯一的。如果光线垂直射向平面镜，入射角为0o,反射角为0o，入射光线、反射光线、法线重合。3.镜面反射和漫反射（1）镜面反射：光线照到平滑的表面上（如：平静的水面、抛光的金属面、平面镜），发生镜面反射。这时入射光平行，反射光也平行，其他方向没有反射光。（2）漫反射：光线照到凹凸不平的表面上，发生漫反射。凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。要点诠释：（1）镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。（2）日常生活中见到的反射绝大多数是漫反射。如：黑板上的字。我们能从不同角度看到本身不发光的物体，是因为光在物体的表面发生漫反射。【例】为了“探究光反射时的规律”，实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔，依据教材设计了如图所示的实验。（1）实验中还需要的器材是 。（2）实验中为了使光线能在纸板上显示出来，方便实验研究，你该采取的操作是 。A．向纸板喷烟或雾 B．使光束垂直纸板射到O点 C．使光束贴着纸板射到O点（3）改变光束入射的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹．取下纸板，测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在上表中，根据数据得出的结论是 。（4）若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点，光将沿图中的OE方向射出，因为在反射现象中， 。【变式1】用如图1所示的装置探究光的反射规律，实验数据如下表：（1）图表中∠r表示　 　（选填“入射”或“反射”）角。（2）分析实验数据可知：反射角　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。（3）纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图2，把纸板NOF向后折，光沿EO入射在纸板NOF上　 　（选填“能”或“不能”）看到反射光线。这说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。（4）在图1中，当光沿FO的方向射向O点时，光会沿着OE的方向射出，说明在反射现象中光路是　 　的。【变式2】用如图所示装置探究光的反射定律，白色硬纸板EF垂直于平面镜放置，能沿ON折转，ON垂直于平面镜。(1)让人射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点，观察反射光的方向。多次改变入射光的方向，观察并描绘光的径迹，量出入射角i和反射角r，记录如上表。比较r和i。可以得出：光反射时，反射角______人射角；(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，说明光反射时，反射光线、人射光线和法线在______；(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，说明光反射时，光路是______的；(4)由于光在纸板上发了______（选填“镜面反射”或“漫反射”），所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。【变式3】“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板ABCD，能绕垂直于CD的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。（1）实验前，应将纸板______放置于平面镜上移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束沿______时针方向转动；（2）移动激光笔，使入射角为45°，测得反射角也为45°．由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处？______；（3）如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了：______；（4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光束______。A．仍在纸板上呈现B．被纸板挡住C．在纸板前方 一点入射点光线射到镜面上的点，用“O”表示。三线法线通过入射点，垂直于镜面的直线，用虚线表示如图ON入射光线射到反射面上的光线，如图AO。反射光线被反射面反射后的光线，如图中的OB。两角入射角入射光线与法线的夹角，如图所示“i”反射角反射光线与法线的夹角，如图所示“r”。实验次序角i角r第一次45o45o第二次60o60o考查方向解答思路三线共面沿折版中轴折转光屏是否还能看见反射光线分居观察反射光线、入射光线是否在中轴两侧等角通过量角器可逆沿原反射光线路径改变入射光线，观察反射光线漫反射能看见光线的传播方向说明折板发生了漫反射实验结论的普遍性改变入射角（改变入射光线方向），进行多次实验光线的理想化模型观察激光笔射出的光线即可构建用带箭头的直线表示光的传播方向和路径次数∠i∠r170°70°245°45°330°30°次数1234∠i30°40°50°60°∠r30°40°50°60°123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°4.2 光的反射（解析版）本节学习目标1.了解光在物体表面可以发生反射；2.掌握光的反射定律，并能用光的反射定律解决实际问题；3.理解在反射现象中光路的可逆性；4.知道镜面反射和漫反射的区别。要点一 光的反射1.光的反射：光射向物体表面时，有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。 2.基本概念：要点诠释：入射角和反射角分别是指，入射光线和法线的夹角，反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和平面镜的夹角。法线是过入射点垂直平面镜的虚线，是为了研究问题方便引入的。入射光线和反射光线都有方向，所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中：入射光线AO，反射光线OB。发生反射现象时，光又反射回原介质中，所以光的传播速度不变，传播方向发生改变。我们能够看到不发光的物体是因为光的反射，反射光射入了我们的眼睛。如下图所示：【例】光射到两种物质的界面上发生反射时，下列说法中正确的是（　　）。A．反射光线和入射光线居法线的一侧；B．光在反射时，有时反射角不等于入射角；C．反射光线跟入射光线和法线在同一平面内 D．反射光线跟入射光线和法线不在同一平面内 【答案】C。【解析】A、反射光线和入射光线应该分居法线的两侧，所以不合题意；B、反射角应该始终等于入射角，所以不合题意；C、与光的反射定律一致，所以符合题意；D、任何时候都应该“三线共面”，所以不合题意；故选C。【考点分析】反射定律是经过大量实践验证的，熟记光的反射定律的内容，才能准确判断光线的传播特点。【变式1】光线射到水平放置的平面镜上与镜面成60°角，当入射角增加5°后，则（　　）。A．反射光线与入射光线的夹角为10° B．反射光线与入射光线的夹角为65° C．反射角为35° D．反射角为65°【答案】C。【解析】根据光的反射定律，入射光线与镜面的夹角为60°，则入射角为90°-60°=30°，反射角等于入射角也等于30°；当入射角增大5°时，则入射角变为30°+5°=35°，根据光的反射定律，反射角等于入射角，所以反射角也变为35°。则反射光线与入射光线的夹角为70°，选项C正确。【点睛】首先明确法线、入射角、反射角，垂直于镜面的直线叫做法线，入射光线与法线的夹角叫入射角，反射光线与法线的夹角叫反射角；再次根据题意画图；最后根据反射定律和几何知识解答。【考点分析】本题主要考查的是光的反射定律的应用，以及利用反射定律对反射角和入射角进行计算。【变式2】如图所示，在暗室中用手电筒照射挂在白色温墙上的小镜子，这时看到被照射部分（　　）。A．墙和镜子都是黑色的 B．墙和镜子都是白色的 C．墙是黑色的，镜子是白色的 D．墙是白色的，镜子是黑色的【答案】D。【解析】镜子表面很平，光线照射时，表面会发生镜面反射，从照射角度看，几乎没有光线进入人的眼睛，感觉平面镜是暗的；墙面凹凸不平，当有光线照射时，发生漫反射反射光线射向四面八方，从侧面看，有一部分光线进入人的眼睛，感觉墙是白色的。【点睛】镜面反射是光线平行入射平行反射；漫反射是光线平行入射不平行反射，而是射向四面八方，墙壁和小镜子都不能发光，能看到它们是由于反射光线进入眼睛，反射光线进入眼睛越多，看上去越亮。【考点分析】题目主要考察了镜面反射和漫反射的不同。【变式3】如图所示，一束光斜射到平面镜上，请画出AO的反射光线，并标明入射角、反射角的大小。【解析】第一步：根据法线垂直平面镜，做出法线；第二步：确定入射角的大小，入射光线与镜面的夹角是30°，所以入射角是60°。第三步：根据反射定律，反射角等于入射角也为60°。如下图所示：【考点分析】根据反射定律作图时，关键是熟练掌握光的反射定律的内容，并搞清反射角与入射角的概念，知道反射角等于入射角。要点二 光的反射规律实验1.实验探究（1）提出问题：光在反射时遵循什么规律？（反射光沿什么方向射出）（2）实验器材：激光笔、白色硬纸板、平面镜、量角器等。（3）实验步骤： = 1 \* GB3 ①把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图甲所示： = 2 \* GB3 ②在纸板上画出两条入射光线，用激光笔沿入射光线射入，找到对应的反射光线。 = 3 \* GB3 ③观察两组反射光线和入射光线，猜想反射光线和入射光线的位置关系：a、反射光线、入射光线和镜面的夹角相等；b、反射光线和入射光线关于法线对称。 = 4 \* GB3 ④把纸板NOF向前折或向后折如图乙，观察还能看到反射光线吗？ = 5 \* GB3 ⑤取下纸板，用量角器测量角i和r。表格：（4）结论： = 1 \* GB3 ①反射光线与入射光线、法线在同一平面内——三线共面 = 2 \* GB3 ②反射光线和入射光线分居法线的两侧——法线居中 = 3 \* GB3 ③反射角等于入射角——两角相等（5）考查方向2.反射现象中，光路是可逆的。让光逆着原来反射光线的方向射到平面镜，那么，它被反射后逆着原来的入射光的方向射出。如下图所示：要点诠释：把纸板NOF向前折或向后折，观察不到反射光线，证明三线共面；通过测量比较入射角和反射角的大小关系可以证明反射角等于入射角；反射光线和入射光线对称，并且对称还意味着分居法线两侧。反射定律是用来确定反射光线位置的，对应每一条确定的入射光线而言，反射光线是唯一的。如果光线垂直射向平面镜，入射角为0o,反射角为0o，入射光线、反射光线、法线重合。3.镜面反射和漫反射（1）镜面反射：光线照到平滑的表面上（如：平静的水面、抛光的金属面、平面镜），发生镜面反射。这时入射光平行，反射光也平行，其他方向没有反射光。（2）漫反射：光线照到凹凸不平的表面上，发生漫反射。凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。要点诠释：（1）镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。（2）日常生活中见到的反射绝大多数是漫反射。如：黑板上的字。我们能从不同角度看到本身不发光的物体，是因为光在物体的表面发生漫反射。【例】为了“探究光反射时的规律”，实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔，依据教材设计了如图所示的实验。（1）实验中还需要的器材是 。（2）实验中为了使光线能在纸板上显示出来，方便实验研究，你该采取的操作是 。A．向纸板喷烟或雾 B．使光束垂直纸板射到O点 C．使光束贴着纸板射到O点（3）改变光束入射的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹．取下纸板，测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在上表中，根据数据得出的结论是 。（4）若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点，光将沿图中的OE方向射出，因为在反射现象中， 。【答案】（1）量角器；（2）C；（3）反射角等于入射角；（4）光路可逆。【解析】（1）为了测量入射角和反射角的大小，还需要的测量工具是量角器。（2）此实验为了使光线能在纸板上显示出来，你该采取的操作是使激光紧贴纸板面入射，即选项C的说法符合题意。（3）根据表中的数据可以得出的结论：在光的反射现象中，反射角等于入射角。（4）让光线逆着FO的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，该现象说明在反射时，光路是可逆的。【点睛】（1）探究光反射时的规律时，需要测量出入射角和反射角的大小；（2）实验中为了使光线能在纸板上显示出来，要使激光紧贴纸板面入射；（3）根据表中的数据可以得出的结论；（4）在光的反射现象中，光路是可逆的。【考点分析】本题考查了探究光的反射的实验，要理解和熟记光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，光路是可逆的。【变式1】用如图1所示的装置探究光的反射规律，实验数据如下表：（1）图表中∠r表示　 　（选填“入射”或“反射”）角。（2）分析实验数据可知：反射角　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。（3）纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图2，把纸板NOF向后折，光沿EO入射在纸板NOF上　 　（选填“能”或“不能”）看到反射光线。这说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。（4）在图1中，当光沿FO的方向射向O点时，光会沿着OE的方向射出，说明在反射现象中光路是　 　的。【答案】（1）反射；（2）等于；（3）不能；（4）可逆。【解析】（1）垂直镜面的是法线，射向镜面的光线为入射光线，入射光线与法线的夹角是入射角，由图1知，OF为反射光线，∠r是反射角；（2）根据表中的数据可以得出结论：反射角等于入射角；（3）把纸板NOF向前折或向后折，光沿EO入射在纸板NOF上，在纸板NOF上不能看到反射光线，由此得出结论：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（4）让光沿着FO的方向射向O点，反射光会沿着OE方向射出，这表明，在反射现象中，光路是可逆的。故答案为：（1）反射；（2）等于；（3）不能；（4）可逆。【变式2】用如图所示装置探究光的反射定律，白色硬纸板EF垂直于平面镜放置，能沿ON折转，ON垂直于平面镜。(1)让人射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点，观察反射光的方向。多次改变入射光的方向，观察并描绘光的径迹，量出入射角i和反射角r，记录如上表。比较r和i。可以得出：光反射时，反射角______人射角；(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，说明光反射时，反射光线、人射光线和法线在______；(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，说明光反射时，光路是______的；(4)由于光在纸板上发了______（选填“镜面反射”或“漫反射”），所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。【答案】(1)等于；(2)同一平面内；(3)可逆；(4)漫反射。【解析】(1)由表中反射角和入射角的度数，可得反射角等于入射角。(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，是因为折转时左右两侧不在同一平面，说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，可知将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，这表明：在光的反射现象中，光路是可逆的。(4)实验时从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹，是由于纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故。【变式3】“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板ABCD，能绕垂直于CD的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。（1）实验前，应将纸板______放置于平面镜上移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束沿______时针方向转动；（2）移动激光笔，使入射角为45°，测得反射角也为45°．由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处？______；（3）如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了：______；（4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光束______。A．仍在纸板上呈现B．被纸板挡住C．在纸板前方【答案】垂直；顺；一次实验得到的结论具有偶然性；反射光线、入射光线和法线在同一平面内；C。【解析】（1）白色纸板ABCD应垂直放置于平面镜上，这样反射光线才可以在硬纸板上呈现； 如图甲，移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，则入射角增大，反射角也增大，则反射光线会远离法线，即反射光线将会顺时针转动； （2）因为一次实验具有有很大的偶然性，所以不能只由一组数据就得出结论，应改变入射角的度数进行多次实验。（3）如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内； （4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，而法线始终垂直于平面镜，则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜，所以可知反射光束在纸板前方，故应选C。 故答案为：（1）垂直；顺；（2）一次实验得到的结论具有偶然性；（3）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（4）C。 一点入射点光线射到镜面上的点，用“O”表示。三线法线通过入射点，垂直于镜面的直线，用虚线表示如图ON入射光线射到反射面上的光线，如图AO。反射光线被反射面反射后的光线，如图中的OB。两角入射角入射光线与法线的夹角，如图所示“i”反射角反射光线与法线的夹角，如图所示“r”。实验次序角i角r第一次45o45o第二次60o60o考查方向解答思路三线共面沿折版中轴折转光屏是否还能看见反射光线分居观察反射光线、入射光线是否在中轴两侧等角通过量角器可逆沿原反射光线路径改变入射光线，观察反射光线漫反射能看见光线的传播方向说明折板发生了漫反射实验结论的普遍性改变入射角（改变入射光线方向），进行多次实验光线的理想化模型观察激光笔射出的光线即可构建用带箭头的直线表示光的传播方向和路径次数∠i∠r170°70°245°45°330°30°次数1234∠i30°40°50°60°∠r30°40°50°60°123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°