人教版高二物理選修34 　13.1　光的反射和折射導(dǎo)學(xué)案（教師版）

人教版高二物理選修3-4 光的反射和折射 導(dǎo)學(xué)案（一）光的直線傳播： 1. 光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，真空中傳播速度c=3.0108m/s，介質(zhì)中傳播速度 2. 幾何光學(xué)是以光的直進為基礎(chǔ)，通過幾何作圖的方法研究光具對光路的控制作用及成像規(guī)律，主要討論光的反射、折射及所產(chǎn)生的光學(xué)現(xiàn)象。 3. 影 由于光的直線傳播、當(dāng)光遇到不透明物體時，物體向光的表面被照明，在背光面的后方形成一個光線照不到的黑暗區(qū)域，形成影。 （1）影分本影和半影：若光源為非點光源時，將形成本影和半影。 本影：光源的光線完全照不到的區(qū)域。 半影：光源的一部分光線照射的區(qū)域。 4. 光傳播到兩種介質(zhì)的分界面上，一部分光返回原介質(zhì)中，并且改變傳播方向，這種現(xiàn)象稱為光的反射；一部分光進入另一種介質(zhì)中，并且改變了原來的傳播方向，這種現(xiàn)象叫光的折射。（二）光的反射 1. 反射定律：反射光線跟入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射光與入射光分別位于法線兩側(cè)，反射角等于入射角。 2. 平面鏡控制光路及平面鏡成像。（三）光的折射 1. 折射定律：折射光線跟入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于爾定律。 2. 折射率：（n）光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射的時候，入射角的正弦與折射角的正 某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比： 3. 不同折射率的介質(zhì)相比較，折射率大的叫光密介質(zhì)，折射率小的叫光疏介質(zhì)。【典型例題】 例1. 關(guān)于日食和月食，下列說法中正確的是（ ） A. 在月球的本影區(qū)里能看到日全食 B. 在月球的半影區(qū)里能看到日偏食 C. 在月球進入地球的半影區(qū)時，可看到月偏食 D. 在月球全部進入地球的本影區(qū)時，可看到月全食 解析：本題應(yīng)理解光直線傳播形成影的原理。通過作出光線傳播示意圖甲可看到，在月球的本影區(qū)里，太陽任何光線均不可能射入，故在里可看到日全食。在月球的半影區(qū)里，有部分太陽光線入射到，故在里可看到日偏食。故A和B選項是正確的。 在月球的半影區(qū)里只有太陽邊緣的光線射到，故在可看到日環(huán)食。 由圖乙可看到，當(dāng)月亮進入地球的半影區(qū)a、c時，由于仍有部分光射到整個月球，整個月球仍是亮的，只不過是比在半影區(qū)外稍暗一點，故在地球上不會看到月食。 只有當(dāng)月球的一部分進入地球的本影區(qū)b時，才看到月偏食，故C錯；當(dāng)月球全部進入地球的本影區(qū)時，看到月全食，故D選項正確。 答案：ABD。 例2. MN為一帶刻度的標尺，A處開一小孔，現(xiàn)讓一束激光沿垂直于MN的方向由A射向與MN平行的平面鏡，則光線沿OA方向反射。當(dāng)平面鏡受外界作用繞垂直于O的軸發(fā)生一小角度偏轉(zhuǎn)后，其反射光打在標尺的B點。若標尺與平面鏡間距為h，AB距離為l，則平面鏡沿_時針方向轉(zhuǎn)過的角度為_。 分析與解：如圖所示，設(shè)反射光線轉(zhuǎn)過角，則 說明：當(dāng)入射光方向不變時，若平面鏡順時針方向轉(zhuǎn)過角，則反射光也將沿順時針方向轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)過2角，這就是所謂“光放大”作用。可用來顯示微小形變。卡文迪許首先在實驗室測萬有引力恒量G就用到了這一點。 答案：順； 例3. 一個人從遠處走向一面豎直放置的平面鏡，他在鏡中的像的大小變化為（ ） A. 逐漸變大B. 逐漸變小 C. 大小不變D. 無法確定 解析：據(jù)平面鏡成像的特點，應(yīng)成與物等大的像，與物離鏡子距離無關(guān)。 答案：C。 說明：無論物體到鏡面的距離（物距）有多遠，像的大小總和物一樣大，當(dāng)我們站在穿衣鏡前往后退時，看到鏡中的自己變小，是由于像的兩端到眼的連線的夾角變小的緣故，而不是像變小了。 例4. 在折射率為n，厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S發(fā)出的光線SA以入射角射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖所示若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等，點光源S到玻璃板上表面的垂直距離應(yīng)是多少？ 分析：傳到A和由A傳到B的時間相等，可結(jié)合勻速直線運動規(guī)律求解。 解：設(shè)點光源S到玻璃板上表面的垂直距離為L，光線在玻璃中的折射角為，則光 答案： 例5. 如圖所示，有一圓筒形容器，高H=20cm，筒底直徑為d=15cm，人眼在筒旁某點向筒內(nèi)壁觀察，可看到內(nèi)側(cè)深h=11.25cm。如果將筒內(nèi)注滿水觀察者恰能看到筒壁的底部，求水的折射率。 分析：注滿水后觀察者看到的筒壁的底部即筒壁底部在水中所成的像，據(jù)成像規(guī)律畫出光路圖，如圖所示，圖中實線為入射光線和折射光線，虛線為折射光線反向延長線，必過像點，據(jù)光路可逆及折射定律，則問題可求。 解：設(shè)入射角，出射角i則：【隨堂】 1. 如圖所示，MN為平面鏡，S為點光源，請畫出從S點發(fā)出、經(jīng)MN反射后通過P點的光線。 2. 如圖所示，AB代表物體，MN代表平面鏡。試畫出能從鏡中看到AB完整的像的范圍。 3. 如圖所示，MN為平面鏡，鏡面朝下；P為一堵磚墻。試畫出從E點通過平面鏡MN看到磚墻P的右側(cè)空間的范圍。 4. 兩平面鏡鏡面相對、平行放置，中間有一個發(fā)光點S。當(dāng)其中的一面鏡子以速率v沿垂直于鏡面的方向向光點S移動時，在離鏡面最近的四個像中（ ） A. 有兩個像速為2v B. 有三個像速為2v C. 有兩個像朝S運動 D. 有三個像朝S運動 5. 手持一平面鏡，鏡高h=40cm，當(dāng)它距眼a=50cm時，一座房子的像剛好占滿平面鏡的全部鏡高。若平面鏡距房子D=19.5m，這座房子的高度H=_m。 6. 以下說法正確的是：（ ） A. 如果甲能從平面鏡中看到乙的腳，乙也一定能從平面鏡中看到甲的腳 B. 光束射向平面鏡，若平面鏡繞入射點轉(zhuǎn)動角，反射光線將轉(zhuǎn)動2角 C. 只有鏡面反射才遵循反射定律，漫反射不遵循反射定律 D. 平面鏡反射不改變?nèi)肷涔馐男再|(zhì)：平行光入射，反射后仍為平行光；會聚光束反射后仍為會聚光；發(fā)散光束反射后仍為發(fā)散光 7. 以下說法正確的是：（ ） A. 從岸上看湖底感覺比實際的深度淺 B. 從水面下看岸上的物體的高度感覺比實際高度低 C. 魚能在水中看到水面以上所有景物 D. 在兩種透明介質(zhì)的界面處，如果出現(xiàn)反射現(xiàn)象，就一定同時出現(xiàn)折射現(xiàn)象 8. 一條單色光線由空氣入射某介質(zhì)時，入射角是60，折射光線與反射光線垂直，那么該介質(zhì)的折射率為（ ） A. B. C. D. 2 9. 對于光由空氣射入水中的情況，下面說法中正確的是（ ） A. 光的傳播方向一定改變 B. 折射角的正弦值一定大于入射角的正弦值 C. 光速一定變大 D. 光的頻率不變 10. 用某種材料制成頂角A為30的直角三棱鏡，使一束光從它的直角邊AB垂直射入，如圖所示，當(dāng)這束光從AC邊射出時，偏向角為30，求這種材料的折射率。 11. 如圖所示，一平面鏡置于折射率為的某種液體中，鏡面與水平面成30角，液面上方是真空，要使光線經(jīng)平面鏡反射后能沿原光路返回真空中，求光線射入液體時的入射角為多大。 12. 如圖所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC，兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)。一單色細光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中（ ） A. 1，2，3（彼此平行）中的任一條都有可能 B. 4，5，6（彼此平行）中的任一條都有可能 C. 7，8，9（彼此平行）中的任一條都有可能 D. 只能是4，6中的某一條 13. 一束光以45角從空氣入射到某種介質(zhì)表面時，測得反射光線與折射光線間的夾角為105，求這種介質(zhì)的折射率及光在這種介質(zhì)中的傳播速度。 14. 光從真空進入某種介質(zhì)表面，入射角為40，則反射光線與折射光線間的夾角可能范圍是：（ ）教師范讀的是閱讀教學(xué)中不可缺少的部分，我常采用范讀，讓幼兒學(xué)習(xí)、模仿。如領(lǐng)讀，我讀一句，讓幼兒讀一句，邊讀邊記；第二通讀，我大聲讀，我大聲讀，幼兒小聲讀，邊學(xué)邊仿；第三賞讀，我借用錄好配朗讀磁帶，一邊放錄音，一邊幼兒反復(fù)傾聽，在反復(fù)傾聽中體驗、品味。 A. 大于140 B. 大于100，小于140 C. 大于60，小于100 D. 大于10，小于60 15. 如圖所示，太陽光以37仰角照射到水池邊長3m的豎直標尺上，標尺標明水深1.5m。求標桿在池底的影子有多長？（設(shè)池底是水平的，水的折射率sin37=0.6） 16. 如圖所示，MN是豎直放置的長L=0.5m的平面鏡，觀察者在A處觀察，有一小球從某處自由下落，小球下落的軌跡與平面鏡相距d=0.25m，觀察者能在鏡中看到小球像的時間t=0.2s。已知觀察的眼睛到鏡面的距離s=0.5m，求小球從靜止開始下落經(jīng)多長時間，觀察者才能在鏡中看到小球的像。（取g=10m/s2） 17. 一束光線以60入射角射入折射率為的玻璃球中，經(jīng)過一次反射再經(jīng)過一次折射后，光線從玻璃球中射出，試作圖并證明出射光線與入射光線平行反向。【隨堂練習(xí)答案】 1. 光路如圖所示。 提示：作P點的像P，連接S、P作入射光線SA交鏡面于A點，連接A點和P點作反射光線 2. 光路如圖所示 提示：作物體AB的像AB，分別將虛像的兩個端點A、B與鏡面的兩個端點M、N連接，作反射光線，這些反射光線共同區(qū)域（如圖所示的灰色區(qū)域）就是可以看到AB完整的像A、B的區(qū)域。 3. 如圖所示 提示：把E的像E當(dāng)作光源，E通過鏡面照亮的區(qū)域就是在E點可以看到的區(qū)域。 注意：這個區(qū)域受到鏡面的大小和墻的厚度限制，在圖中，如果鏡面再寬些，可見區(qū)域還要大一些。 4. B、D 5. 16m 提示：根據(jù)題意和平面鏡成像規(guī)律，畫出光路圖如圖所示，物像相對鏡面距離為D，E為眼睛，看到像充滿鏡面，即從鏡面邊緣反射過來的光都能進入眼睛。由幾何關(guān)系即可求出物高。 6. BD7. AC8. B9. D 10. 11. 60 提示：折射進入水中的光線要垂直平面鏡入射。 12. B 提示：據(jù)光的折射規(guī)律，玻璃狹縫中透明介質(zhì)可能折射率，也可能，還可能，故4、5、6三條光線都有可能。 13. 14. B 提示：入射角，反射角，反射光線與界面間的夾角；因為光從空氣進入介質(zhì)，折射角一定小于入射角：，折射光線與界面間的夾角必定大于50：，則反射光線和折射光線之間的夾角 但是在入射角大于零的情況下，折射角不可能為零，所以反射光線與折射光線間的夾角必定小于。 15. 提示：如圖所示，標桿在水面上的投影 根據(jù)折射定律，折射角的正弦 求得 投影的水下部分宋以后，京師所設(shè)小學(xué)館和武學(xué)堂中的教師稱謂皆稱之為“教諭”。至元明清之縣學(xué)一律循之不變。明朝入選翰林院的進士之師稱“教習(xí)”。到清末，學(xué)堂興起，各科教師仍沿用“教習(xí)”一稱。其實“教諭”在明清時還有學(xué)官一意，即主管縣一級的教育生員。而相應(yīng)府和州掌管教育生員者則謂“教授”和“學(xué)正”?！敖淌凇薄皩W(xué)正”和“教諭”的副手一律稱“訓(xùn)導(dǎo)”。于民間，特別是漢代以后，對于在“?！被颉皩W(xué)”中傳授經(jīng)學(xué)者也稱為“經(jīng)師”。在一些特定的講學(xué)場合，比如書院、皇室，也稱教師為“院長、西席、講席”等。 觀察內(nèi)容的選擇，我本著先靜后動，由近及遠的原則，有目的、有計劃的先安排與幼兒生活接近的，能理解的觀察內(nèi)容。隨機觀察也是不可少的，是相當(dāng)有趣的，如蜻蜓、蚯蚓、毛毛蟲等，孩子一邊觀察，一邊提問，興趣很濃。我提供的觀察對象，注意形象逼真，色彩鮮明，大小適中，引導(dǎo)幼兒多角度多層面地進行觀察，保證每個幼兒看得到，看得清。看得清才能說得正確。在觀察過程中指導(dǎo)。我注意幫助幼兒學(xué)習(xí)正確的觀察方法，即按順序觀察和抓住事物的不同特征重點觀察，觀察與說話相結(jié)合，在觀察中積累詞匯，理解詞匯，如一次我抓住時機，引導(dǎo)幼兒觀察雷雨，雷雨前天空急劇變化，烏云密布，我問幼兒烏云是什么樣子的，有的孩子說：烏云像大海的波浪。有的孩子說“烏云跑得飛快?！蔽壹右钥隙ㄕf“這是烏云滾滾?！碑?dāng)幼兒看到閃電時，我告訴他“這叫電光閃閃?！苯又變郝牭嚼茁曮@叫起來，我抓住時機說：“這就是雷聲隆隆?！币粫合缕鹆舜笥?，我問：“雨下得怎樣?”幼兒說大極了，我就舀一