八年級物理第四章：《光的折射》教學設計

【考點聚焦】本部分知識涉及到的考點有：

1.光的折射現(xiàn)象

2.凸透鏡的焦點、焦距和主光軸

3.凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用

4.凸透鏡成放大、縮小的實像和成虛像的條件

5.照相機、幻燈機、放大鏡的原理

【呈現(xiàn)形式】

日常生活中常見的折射現(xiàn)象是填空題和簡答題的最好物理模型。凸透鏡對光線的作用在作圖題中經(jīng)常出現(xiàn)，特別是特殊光線經(jīng)過凸透鏡的折射光路圖，同時，實驗研究凸透鏡成像規(guī)律，運用凸透鏡成像規(guī)律，分析解決問題仍是這部分考試的重點。

【知識結構】

一、日常生活中的折射現(xiàn)象：插入水中的筷子"彎折'，河水變"淺'，游泳者看岸邊的燈"變高'等。

二、光的折射規(guī)律

1.折射光線、入射光線和法線在同一平面上。

2.折射光線和入射光線分居法線兩側。

3.光從空氣斜射入水或其它介質(zhì)時，折射角小于入射角;反之，折射角大于入射角。入射角增大時，折射角也增大

4.當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變。在折射中光路是可逆的。

三、應用

1.凸透鏡：(1)凸透鏡的主軸、焦點、焦距;(2)凸透鏡對光線的作用;(3)凸透鏡的成像特點

2.光學儀器：(1)照相機;(2)幻燈機;(3)放大鏡。

3.凹透鏡：(1)凹透鏡對光線的作用;(2)凹透鏡的主軸、焦點、焦距;(3)近視眼的矯正。

【方法提示】

1.光的反射和折射的異同點：(1)當光傳播到兩種介質(zhì)的交界面時，一般要同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。(2)反射光線和折射光線都與對應的入射光線、法線在同一平面上。(3)反射光線、折射光線都和對應的入射光線分居法線兩側。(4)反射角和折射角都隨對應的入射角的增大而增大。(5)光在反射和折射時光路都是可逆的。

【例題1】一束光線在水與空氣的界面發(fā)生了折射，四位同學畫出了四幅光路圖，其中正確的是〔〕

【解析】

應將每幅光路圖與光的折射規(guī)律進行逐條對照，符合折射規(guī)律即為正確。必須注意以法線為基準確定好入射角和折射角。光從空氣斜射入水中。折射角應小于入射角，故a不正確;折射光線與入射光線應分居法線兩側，故b不正確;光從水中斜射入空氣中，折射角應大于入射角，故c不正確，答案：d

2.三條特殊光線

(1)與主光軸平行的入射光線，經(jīng)過透鏡后通過焦點。

(2)通過光心的入射光線，經(jīng)過透鏡后方向不變。

(3)通過焦點的入射光線，經(jīng)過透鏡后為與主光軸平行的光線。

【例題2】完成如圖2所示的光路圖。

【解析】

在完成光路圖的練習或考試中。重點要看是什么光學元件，然后再看缺少什么光線。a、b兩圖凸透鏡，缺少折射光線;c、d兩圖是凹透鏡，缺少入射光線。a圖中通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸射出;b圖中平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在主光軸的焦點上;c圖中經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散且折射光線的反向延長線經(jīng)過焦點上，所以入射光線是平行于主光軸射入的;d圖中折射光線是平行射出的，可知入射光線是會聚射入凹透鏡的，且入射光線的延長線交于主光軸的焦點上。

本題作圖如圖3所示，解答該題時要牢記三條特殊光線的性質(zhì)，是作圖的關鍵。

3.如何觀察凸透鏡成像實驗

(1)凸透鏡、蠟燭、光屏放在同一條直線上，使三者的中心大致在同一高度上。(2)實驗時可由大于2倍焦距之外開始，逐漸向凸透鏡靠攏，逐一完成各項實驗步驟。

【例題3】有a、b、c三只凸透鏡，將這三塊凸透鏡放在光具座上做成像實驗，當保持各透鏡到燭焰距離相等的條件時，得到的實驗記錄如表：

由此可知a、b、c三只凸透鏡的焦距關系為〔〕

a.fafbfcb.fcfafb，

c.fafcfa

【解析】

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，可采用兩種方法求解：一種是幾何作圖法方法，比較形象直觀地求解;另一種采用數(shù)字推理的方法求解。

根據(jù)a、b、c成像情況，以及已知三種情況下物距相同這個條件，用作圖法確定出三種情況下，一倍焦距及兩倍焦距的位置，可直觀判斷出：fcfafb

【例題4】在做"研究凸透鏡成像規(guī)律'的實驗中，某同學先把凸透鏡固定在光具座上，然后將光屏和點燃的蠟燭分別放置在凸透鏡兩側，如果它在光具座上無論怎樣左右移動光屏，在光屏上都不能呈現(xiàn)燭焰的像，則可能有幾種原因?

【解析】在物距小于焦距時，凸透鏡不會成實像;凸透鏡到物體的距離在1倍焦距處時，成像在無窮遠處;當凸透鏡到物體的距離在1倍焦距外，但接近1倍焦距時，雖然成像，但像的位置離凸透鏡很遠，光具座的長度可能達不到，另外，因為光具座為一直線狀，且光屏不可能太大，所以若光屏、凸透鏡、燭焰三者的中心不在同一高度上，像將會或上或下離開光屏的位置，綜上所述，主要原因有三個：(1)由于物距小于或等于焦距，凸透鏡不能成實像。(2)凸透鏡成實像，但由于物距太小，光屏調(diào)不到燭焰的像所在的位置。(3)凸透鏡成實像，但光屏、凸透鏡、燭焰三者的中心不在同一高度。

4.凸透鏡成像規(guī)律

(1)列表法

(2)圖像法

物距u和焦距f的關系像的性質(zhì)位置應用舉例

正立或倒立縮小或放大實像或虛像同側或異側

u2f倒立縮小實像異側照相機

u=2f倒立等大實像異側

f

u=f不成像

u

【例題5】在研究凸透鏡成像情況的實驗中，當燭焰到凸透鏡的距離是20cm時，在透鏡另一側的光屏上得到一個放大的像，則下列判斷不正確的是〔〕

a.該透鏡的焦距是20cm

b.該透鏡可作放大鏡

c.當蠟燭距透鏡的距離是40cm時，光屏上可得到縮小的像

d.當蠟燭距透鏡的距離是10cm時，在光屏上得不到像

【解析】本題是考查靈活運用凸透鏡成像規(guī)律分析問題的能力，在凸透鏡成像中，若要分析物體經(jīng)過透鏡后的成像性質(zhì)，必須知道凸透鏡的焦距和物距，按凸透鏡成像規(guī)律"抓兩點，觀兩變'，本題的關鍵是算出焦距f的大小及物體在鏡前不同位置與焦點的相對位置，再判斷像的性質(zhì)，根據(jù)題意，當u=20cm時，在光屏上得到放大的像，可以知道此像一定是倒立的實像，則f2f，在光屏上可以得到縮小的像，當物距u=10cm時，物體的位置u

1.一束光從空氣中斜著射入某種透明物質(zhì)，已知入射光線跟界面成37o，且它的折射光線跟反射光線垂直，則它的反射角為_______，折射角為_______.

2.當你漫步在池塘邊，常會看到池塘中的"白云'和在"白云'中游來游去的魚.這一現(xiàn)象的正確解釋是：看到的"魚'是由于光的形成的虛像;看到的"白云'是光的形成的虛像(選填"折射'或"反射')

3.請你對下列光學儀器歸類：a近視眼鏡;b老花眼鏡c防盜門上的"貓眼';d照相機鏡頭。(1)類：(2)類。

4.照相機照相時，如果被照的景物由遠變近，應將鏡頭往，使膠片離鏡片些。完成這一動作是調(diào)節(jié)照相機上的。

5.放大鏡的原理是：當物體到凸透鏡的距離焦距時，透過凸透鏡，可以看到一

個像。

6.投影儀是利用透鏡來成像的，它上面的平面鏡的作用是，使

射向天花板的光能在屏幕上成像。

7.焦距為10cm的凸透鏡，當物體放置在主光軸上距透鏡16cm處時，光屏上可以得

到一個清晰像的特點是

a.正立、放大的像b.倒立、放大的像c.正立縮小的像d.倒立縮小的像

8.某同學在探究凸透鏡成像實驗時，將一厚紙片遮住透鏡的上半部，則她在光屏上得

到的像與未遮住前相比

a.所成的像只是上部一半b.所成像只是下部一半

c.所成像沒有發(fā)生變化d.像的大小、正倒、位置無沒化，但像更暗些

9.當物體在凸透鏡中成實像時，像的大小會隨物距的減小而增大，那么物體在凸透鏡中成虛像時，像的大小與物距有什么關系呢?請你設計一個實驗去探究。

10.某同學在探究凸透鏡成像的規(guī)律時，用了兩個焦距不同的凸透鏡分別進行了若干次操作，并把實驗數(shù)據(jù)準確地記錄在以下兩個表中。

透鏡的焦距物體到透鏡的距離像到透鏡的距離像的正倒透鏡的焦距物體到透鏡的距離像到透鏡的距離像的正倒

142047倒立162080倒立

143026倒立163034倒立

144022倒立164027倒立

146018倒立166022倒立11.(1)手持凸透鏡站在離窗戶2米遠，通過透鏡觀察窗外。你看到了什么?

(2)使凸透鏡離你眼睛遠一些，再觀察，你發(fā)現(xiàn)了什么變化?

(3)現(xiàn)在把凸透鏡旋轉(zhuǎn)到窗戶和一頁紙之間，使其離紙近一些?？粗?，慢慢地向窗戶方向移動透鏡。這時，你看到了什么?當你移動凸透鏡時發(fā)生了什么現(xiàn)象?

12.小明想替爺爺買一副老花鏡，約