课程导读

水杯里的铅笔为什么看起来折了?八年级物理的光路练习

铅笔浸入水中后的错位、镜子里的像和凸透镜的会聚,都可以沿着光的传播路径解释。EvoClass 的 PHYS801A-PEP-CN《人教版初中物理八年级上》把这些现象放进反射、折射与透镜课时里。

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窗边的透明水杯里斜放着一支红铅笔,浸在水中的部分在水面处看起来有轻微错位。

把一支直铅笔斜放进透明水杯,从侧上方看,浸在水里的部分好像在水面处错开了。拿出来,铅笔依然是直的。把眼睛移到另一个位置,错位的样子也跟着变了。

从哪里开始解释?可以先选定水里的一个笔尖,追问它反射的光要怎样走,才会到达眼睛。八年级物理的光学内容,就是把这种日常观察一步步画成可以检查的光路。

从眼睛的位置倒着找光

第 4 课先讲光源、影子和反射,再介绍平面镜成像。看镜中的自己时,进入眼睛的是经镜面反射的光。沿反射光的方向往镜面后方延长,能在图上找到像的位置。把物体和像标出来,会看到两者关于镜面对称。第 4 课《光现象及其反射折射》

做这类题时,可以先把眼睛的位置标在图上,再画出哪条光线能经过镜面到达那里。即使暂时算不出角度,图也能帮你检查有没有把光走的方向画反。

到了水面,光的方向发生变化

水下笔尖反射的光,斜着从水进入空气时会发生折射。眼睛接收到折射后的光,沿着来光方向反向追溯,看到的笔尖位置就会和它在水下的实际位置有偏差。第 4 课用类似的光路解释,为什么从水面上方看,清水池底会显得更浅。

想看得更清楚,可以把杯子和铅笔放稳,保持水位,从两个不同角度分别观察并画下笔尖看起来的位置。随后做一张简化草图,只保留笔尖、水面和眼睛。画到水面时,先画一条垂直于界面的法线,再检查光线斜着离开水进入空气时,折射角有没有比入射角更大。

把折射放到一块有弧面的玻璃上

第 5 课把这个思路带进透镜。凸透镜中间厚、边缘薄,平行于主光轴的光经它折射后会聚。课件从透镜的形状讲到主光轴、焦点和焦距,再引到用多片透镜改变观察效果的光学工具。画过水面处的一次折转后,再看光通过透镜前后的路径,就可以顺着每一段光去理解焦点的来处。第 5 课《透镜作用与宇宙探索》

观察之后,补上一张能解释现象的图

这门简体中文课程面向八年级学生,也涵盖机械运动、声现象、物态变化和质量等主题。拿着一个生活疑问学物理时,可以先记下看到了什么,接着换一个观察条件,最后用图或测量解释变化。光学部分的第一张练习图,就可以是杯里的那支铅笔。试着指给同桌看,光是在哪里拐弯的,眼睛又把笔尖看到了哪里。进入 PHYS801A-PEP-CN 课程