第四章 光現象第4節光的折射設計說明光的折射是重要的光學現象，是理解透鏡成像的基礎，同時又是解釋日常生活中許多光現象的基礎。光的折射現象在生活中很常見，并且在本節之前，學生對光現象有了一定的認識，所以本節可通過教師演示實驗引發學生興趣，為后面探究光的折射做好鋪墊。演示實驗可以用第一節探究光沿直線傳播的條件的小實驗，即燒杯里倒入熱水，用激光筆發出光束從水面上方斜射入水中，觀察到光的傳播路徑彎折，由此引入新課。引入課題也可以采用向學生展示筷子在水中看起來彎折了的現象。關于“探究光折射時的特點”，實驗前引導學生思考我們要觀察什么。比如注水前后水槽底部光斑的位置變化；改變入射角度的大小，反射、折射光線會怎樣偏折。做到明確觀察對象。實驗過程要至少改變三次入射光線的位置，并且要垂直射入界面觀察水中的光線的傳播方向是否改變。根據觀察的記錄，檢查自己的猜想是否正確，并歸納出光折射時的條件和遵循的規律。對于光的折射在生活中的應用，應設計可操作的小實驗讓學生親身體驗，通過分析，加深理解。如：實驗模擬“叉魚”、觀察“鋼筆錯位”現象、厚玻璃板下的字的變化、觀察碗中硬幣的位置變化等。教學目標1.通過演示實驗或多媒體視頻，了解光的折射現象。2.通過探究實驗、觀察對比獲取光折射規律，光在發生折射時光路是可逆的。3.通過親身體驗、教師引導等方式學會用折射規律，解釋生活中的折射現象。教學重點難點1.重點：探究并了解光從空氣斜射入水中或其他介質中時的偏折規律。2.難點：利用光的折射特點解釋有關光的折射現象。教具學生用：玻璃磚、激光筆、玻璃杯、硬幣、光屏、水、鉛筆。教師用：實物投影儀、多媒體、計算機。教學過程回顧思考1.光在同種均勻的介質中________傳播，在物體的表面會發生________。2.在反射現象中，反射光線、入射光線和法線都在________；反射光線、入射光線分別位于________兩側；反射角________入射角。在反射現象中光路是________。3.探究光的反射規律中怎樣探究反射光線、入射光線的位置關系？怎樣探究反射角、入射角的大小關系？一次實驗可靠嗎？導入新課學生活動1：在玻璃杯中盛滿水，把筷子斜插到玻璃杯的底部，從側面斜視水面，你看到的現象是什么？引導學生從筷子是否發生形變方面考慮。學生活動2：在空的不透明杯子里放一枚硬幣，移動杯子，使眼睛剛剛看不到硬幣，保持眼睛和杯子的位置不變，慢慢地向杯里倒水，隨著水面的升高，會發生哪些變化？引導學生從是否能看到硬幣和看到的硬幣的位置方面回答。教師：我們看到的現象是真實的嗎？你可以拿出筷子觀察。筷子并沒有折斷，為什么我們的眼睛受騙了？這是由于光在水和空氣的界面上發生了一種光現象引起的，這就是本節要學習的光的折射。進行新課探究點一認識光的折射現象提出問題：通過前面的學習，我們知道，光在同種均勻介質中沿直線傳播，如果讓光由空氣射入水中，傳播方向將沿什么方向行進？傳播方向會發生變化嗎？如果方向改變，是向界面偏折呢還是向法線偏折？1.演示實驗：按教材圖4.4-1裝置進行實驗，實驗時，應至少改變三次入射光線方向，后讓光線由空氣垂直射入水中。學生通過觀察實驗現象，思考交流，在老師的引導下得出結論：光由一種介質垂直射入另一種介質時，傳播方向不變，由空氣斜射入水中時會發生改變。2.認識幾個名詞：學生把觀察到的光由空氣斜射入水中的傳播路徑畫出來，并通過閱讀教材，熟悉幾個相關名詞。如圖所示：入射光線AO：射向分界面的光線。折射光線OB：射入水中的光線。法線MN：過入射點垂直于分界面的直線。入射角i：入射光線與法線間的夾角。折射角r：折射光線與法線間的夾角。探究點二探究光的折射規律1.猜想：對比光的反射定律，你認為光折射時會遵循什么規律？（組內交流討論統一看法后展示）教師根據學生的猜想歸納整理：折射光線、入射光線和法線在同一平面內。折射光線、入射光線分別位于法線兩側。折射角不等于入射角。2.設計、探究制訂猜想和的探究方案（以光從空氣斜射入玻璃為例），建議從探究的步驟、只做一次實驗是否可靠等方面進行考慮。（給學生留有足夠的時間考慮，學生說不全的由老師引導補全）猜想：折射光線、入射光線分別位于法線兩側。方案：將光線從空氣斜射入水或者玻璃中，記錄入射光線和折射光線的位置。改變入射光線的位置多做幾次。猜想：折射角不等于入射角。方案：將光線從空氣斜射入水或者玻璃中，記錄入射光線和折射光線的位置，并測出入射角和反射角的大小。改變入射角的角度大小，多做幾次。3.合作探究，完成實驗分組進行實驗，觀察實驗現象收集數據并作出光路圖。4.分析與論證教師：展示幾組學生探究后完成的光路圖和收集的數據，分析、歸納實驗結論和實驗中的問題。引導學生用自己的語言描述本小組的實驗結論，其他小組根據自己小組的實驗情況進行補充說明。結論：當光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角。當入射角增大時，折射角也增大。當光從空氣垂直射入水或其他介質中時，傳播方向不變。5.如果是逆著折射光的方向射入，傳播方向會怎樣？讓學生分小組體驗光路是可逆的。同時向學生點明，“空氣中的角是大角”，可以這樣認為，無論是光從空氣斜射入其他介質中，還是光從其他介質中斜射入空氣中，總是空氣中的角大于其他介質中的角。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例1 （2019貴陽中考）光從空氣斜射入水和玻璃時都會發生折射現象，但是水和玻璃的折射情況會相同嗎？為了探究這個問題，小華選擇了光屏、透明玻璃磚、水槽、激光電筒等器材進行實驗。他在光屏上畫出互相垂直的NN和MM兩條線段并相交于O點，如圖甲所示。甲乙丙（1）小華將玻璃磚的一個表面與MM齊平放置，讓激光電筒發出的光從A點到O點入射，他看到了如圖乙所示的光路（AO、OC為同一直線），你認為出現光線OC是因為________________所致，鑒于本實驗的目的，此時最應該記錄的兩條光線是________。（2）接下來他要觀察光從空氣中進入水中的情況，他將光屏豎直放入水槽中，（使線段MM水平）并向水槽中慢慢注水至水面與MM齊平，入射光線應該從A點向O點射入，這是為了保證________，其實本實驗小華還考慮了入射光線所在一側的________相同。（3）小華最終在光屏上記錄下了如圖丙所示的光路圖（OE為水中的折射光線），通過分析光路，你認為玻璃和水這兩種介質對光的偏折能力較強的是________。（4）若用激光以相同的入射角分別從玻璃和水中斜射入空氣中，則________射出的折射光線更遠離法線。解析：（1）AO、OC為同一直線，說明光的傳播方向沒有改變，依然沿直線傳播，說明是在同種均勻介質中傳播的，由此可以判斷有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播。鑒于本實驗的目的是研究光的折射情況，所以此時最應該記錄的兩條光線是入射光線AO和折射光線OB。（2）實驗中運用了控制變量法的思想，使水面與MM齊平，入射光線從A點向O點射入，是為了保證入射光線重合，同時還考慮了入射光線所在一側的入射角相同。（3）根據記錄知，光在玻璃中的折射角小于光在水中的折射角，因此玻璃對光的偏折能力較強。（4）根據折射現象中光路是可逆的，可以判斷出從玻璃射出的折射光線更遠離法線。答案：（1）有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播AO和OB（2）入射光線重合入射角（3）玻璃（4）玻璃探究點三生活中的折射現象1.出示裝有一條魚的大燒杯，讓學生進行觀察與操作。從側面和上面觀察魚，對比魚的大小和深淺有什么不同？點撥：從側面看魚更大（原因后面將要學習），從上面看魚要淺。讓學生用鉛筆模仿漁民去叉魚利用多媒體，作圖解釋“叉魚”利用了折射原理。2.古詩中有說“潭清疑水淺”，生活中也有人看到水池中水很淺，而冒然下水，發生溺水事故，請同學們思考、討論，畫出導學案上光路圖，并利用光路圖解釋“池水變淺”的原因。3.合作探究在圖中，請畫出從A點發出的光射到空氣中的光路圖。展示學生的光路圖，折射光線會向分界面偏折，將折射光線反向延長，會發現射入空氣中的光線好像從實際入射光線的上方發出的，可引導學生用此光路圖解釋池水看起來變淺、叉魚要向魚的下方叉的原因。4.游戲體驗：眼睛受騙（1）將你的鉛筆放入水中觀察其現象，并解釋原因。（2）將筆放入玻璃磚的后面，觀察其現象，并解釋原因。結論：由于光的折射，人看到的是物體偏離實際位置的虛像。例2（2019山東煙臺中考）小明將一枚硬幣放在碗的底部，眼睛在A處恰好看不到它（如圖）。小明看不到硬幣，這是因為________________；將平面鏡放到碗邊適當的位置，小明在A處通過平面鏡看到了硬幣的虛像，這是利用了光的________________；沿碗壁緩緩向碗中加水，小明在A處也看到硬幣的虛像，這是利用了光的________。解析：碗的邊緣部分擋住了來自硬幣的光，光不能進入眼睛，所以眼睛看不到硬幣，這是因為光在同種均勻介質中是沿直線傳播的；來自硬幣的光經過平面鏡發生反射，反射光線進入人眼，人眼逆著反射光線看去，看到了硬幣的虛像，利用了光的反射；向碗中加水時，來自硬幣的光從水中斜射入空氣時發生折射，折射光線進入人眼，人眼逆著折射光線看去，看到光的折射形成的虛像。答案：光在同種均勻介質中沿直線傳播反射現象折射現象5.閱讀教材P83“科學世界”，認識海市蜃樓是怎樣發生的。課堂小結當堂達標（見導學案“當堂達標”）參考答案1.C2.D3.如圖所示布置作業教材第84頁“動手動腦學物理”第1至4題。板書設計一、折射現象1.折射現象：當光從一種介質斜射入另一種介質中時光線會發生偏折，這種現象叫做光的折射。2.幾個名詞。如圖所示。入射光線AO；折射光線OB；法線MN；入射角i；折射角r。二、折射特點1.折射特點：當光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角。當入射角增大時，折射角也增大。當光從空氣垂直射入水或其他介質中時，傳播方向不變。（空氣中的角是大角）2.發生折射時光路是可逆的。三、生活中的折射現象1.池水變淺2.筷子折斷3.海市蜃樓教學反思___ _________ ______ 。