教學(xué)設(shè)計(jì)：4.4 光的折射

學(xué)而優(yōu)教有方4.4光的折射（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間課題4.4光的折射教學(xué)目標(biāo)1.了解光的折射現(xiàn)象。2.知道光在發(fā)生折射時(shí)，光路是可逆的。3.能夠利用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的折射現(xiàn)象。教材分析學(xué)情分析本節(jié)知識(shí)是在學(xué)生學(xué)完“光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”后所學(xué)的又一節(jié)光學(xué)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)光的傳播已有一個(gè)思維定勢(shì)，所以本節(jié)知識(shí)既要對(duì)上一節(jié)知識(shí)進(jìn)行延續(xù)突變，通過實(shí)驗(yàn)探究可以讓學(xué)生更清楚更明白光的又一傳播規(guī)律——折射。八年級(jí)的學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了幾個(gè)物理探究實(shí)驗(yàn)，了解科學(xué)探究的一般流程；在光的直線傳播和光的反射自學(xué)習(xí)中具備有一定的光學(xué)作圖能力，但對(duì)科學(xué)探究方案的科學(xué)制定、動(dòng)手操作存在一定的難度，對(duì)幾何光路可能會(huì)存在不規(guī)范現(xiàn)象，課堂上要密切觀察學(xué)情采取有效措施，關(guān)注課堂，關(guān)注學(xué)生。教學(xué)重點(diǎn)光的折射規(guī)律及其解釋有關(guān)現(xiàn)象。教學(xué)難點(diǎn)用光的折射規(guī)律解釋光的折射現(xiàn)象。教學(xué)器材多媒體ppt，包含視頻：《探究光折射時(shí)的規(guī)律》、《海市蜃樓》、《神奇的硬幣》等。教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課【演示或播放視頻并提問】在一個(gè)空碗中放一枚硬幣。請(qǐng)你慢慢蹲下，當(dāng)?shù)椭聊骋粋€(gè)觀察位置時(shí)，就無法看到硬幣了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一個(gè)觀察位置就又能看到碗中的硬幣了。這是為什么呢?觀看視頻或演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)興趣，進(jìn)入情景。學(xué)習(xí)新課一、光的折射1.光的折射概念【提出問題】光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，會(huì)怎么傳播呢？（1）光的折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)情景：如圖所示，是讓一束光從空氣斜射入水中的情景。在水中滴幾滴牛奶來顯示光路。情景描述：這束光在分界面上分成兩部分，一部分光被界面反射回空氣，還有一部分光射入水中，并且發(fā)生了偏折。（2）光的折射概念光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射。一般情況下，一種介質(zhì)為空氣，另一種介質(zhì)為水或玻璃。注意要斜射入。（3）描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)概念①入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線AO；②折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線OB；③法線：過入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN′；④入射角：入射光線與法線的夾角α；⑤折射角：折射光線與法線的夾角β.（4）理解光的折射現(xiàn)象①當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)，在兩種介質(zhì)的分界面上，光線的傳播方向一般要發(fā)生改變。其中一部分光線發(fā)生反射，同時(shí)還有一部分光線進(jìn)人另一種介質(zhì)中而發(fā)生折射。②光的折射是在兩種介質(zhì)的分界面處發(fā)生的。因?yàn)楣馐窃趦煞N介質(zhì)中傳播的，所以傳播的速度各不相同。③當(dāng)同種介質(zhì)不均勻時(shí)，光的傳播方向也會(huì)發(fā)生改變，即會(huì)發(fā)生折射。2.探究光折射時(shí)的特點(diǎn)【提出問題】清澈見底、看起來不過齊腰深的池水，不會(huì)游泳的人千萬不要貿(mào)然下去，因?yàn)樗膶?shí)際深度會(huì)超過你看到的深度。這是因?yàn)楣鈴乃鄙淙肟諝庵邪l(fā)生折射的緣故。那么當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，光的傳播方向如何偏折？折射光線、入射光線的位置有什么關(guān)系？折射角跟入射角大小是什么關(guān)系?【猜想與假設(shè)】請(qǐng)跟小組同學(xué)討論，說說你們的猜想。你的猜想是：①當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，可能會(huì)向法線偏折（或遠(yuǎn)離法線）。②折射光線、入射光線位于法線兩側(cè)（或同側(cè)）。③折射角可能等于（或大于/小于）入射角?！緦?shí)驗(yàn)器材】激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤（標(biāo)有角度）?！驹O(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①如圖所示，讓一束光從空氣以不同的角度射入玻璃磚中，觀察光束在空氣和玻璃磚中的徑跡，并比較折射角和入射角的大小，將數(shù)據(jù)記入表格中。②讓激光筆發(fā)出的一束光從玻璃斜射入空氣中，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。③讓激光筆發(fā)出的一束光從空氣垂直射入玻璃中（或從玻璃垂直射到空氣中），觀察光的傳播路線。④如圖所示，讓光從空氣斜射入半圓形玻璃磚，同時(shí)逆著折射光射入另一束光，觀察兩束光在空氣中的傳播途徑?！臼占C據(jù)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：實(shí)驗(yàn)次數(shù)介質(zhì)入射角折射角1光從空氣斜射入玻璃2光從空氣斜射入玻璃3光從空氣斜射入玻璃4光從空氣垂直入玻璃【分析論證】①當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。②當(dāng)光從空氣垂直射入玻璃中時(shí)，傳播方向不變。③光從玻璃斜射入空氣中時(shí)，可以看到，進(jìn)入空氣中的折射光線就逆著原來入射光線的方向射出，就是說，在折射中光路也是可逆的。這時(shí)的折射角大于入射角。綜合以上分析，歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。在折射現(xiàn)象中，光路可逆?！静シ乓曨l】——《探究光折射的特點(diǎn)》【例題1】一束光沿AO方向從空氣斜射入水中，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出折射光線的大致方向?！敬鸢浮恳娪覉D。【解析】過入射點(diǎn)O作垂直于界面的法線，根據(jù)折射角小于入射角即可畫出折射光線OC，靠攏法線?！纠}2】如圖，一束光線從水中斜射到水面，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出此光線的反射光線和大致的折射光線?！敬鸢浮恳娪覉D?！窘馕觥糠瓷涔饩€和入射光線位于法線兩側(cè)，反射角等于入射角，據(jù)此在水中作出反射光線；光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射光線和入射光線位于法線兩側(cè)，折射角大于入射角，據(jù)此在空氣中作出折射光線，如圖所示?！纠}3】如圖是某同學(xué)利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時(shí)的光路，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)并記錄了如下數(shù)據(jù)：入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）實(shí)驗(yàn)中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有___________的作用；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論（寫出一條即可）：______；（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)還可以判斷：當(dāng)光以35°的入射角從空氣射入玻璃中時(shí)，其折射角______30°（選填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）當(dāng)光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時(shí)，其折射角是______?！敬鸢浮浚?）顯示光路；（2）光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角；（3）小于；（4）45?！窘馕觥浚?）利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時(shí)的光路實(shí)驗(yàn)中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有顯示光路的作用。（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，光從空氣斜射入玻璃中，折射角總小于入射角，故能得出結(jié)論：光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角。（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時(shí)，其折射角是30°；當(dāng)入射角為35°時(shí)，入射角變小，折射角隨之變小，所以折射角會(huì)小于30°。（4）當(dāng)光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時(shí)，折射角是30°。根據(jù)光路的可逆，當(dāng)光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時(shí)，其折射角是45°。觀察實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)象，知道光的折射概念。知道描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)名詞，為下面的學(xué)習(xí)做鋪墊。根據(jù)老師所提問題進(jìn)行猜想與假設(shè)，小組代表回答。小組交流討論，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案并展示。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集證據(jù)。對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行分析論證，歸納出光折射的特點(diǎn)。觀察視頻，進(jìn)一步理解光折射的特點(diǎn)。做例題并解析，會(huì)運(yùn)用光折射的特點(diǎn)作折射光線、入射光線等。做例題3并解析，鞏固掌握光的折射特點(diǎn)，會(huì)通過分析實(shí)驗(yàn)過程，歸納結(jié)論。學(xué)習(xí)新課二、生活中的折射現(xiàn)象1.池底變淺【提問】池底為什么看起來比實(shí)際淺呢（“潭清疑水淺”）？【講解】池底實(shí)際點(diǎn)A發(fā)出（反射）的光從水斜射向空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角。人眼逆著折射光的方向看去，感覺光就好像由A′射出去的一樣。A′就是我們看到的S的像，這點(diǎn)的位置比實(shí)際位置升高了，所以整個(gè)池底變淺。2.神奇的“硬幣”（解釋課堂引入時(shí)的小視頻）【提問】如圖所示，起初茶碗看起來是空的，但當(dāng)你慢慢往茶碗中倒水時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)碗中原來還藏著一枚硬幣。想一想，這是為什么？【講解】加水后，硬幣的光從水中斜射入空氣時(shí)，折射光線偏離法線，折射光進(jìn)入了眼睛，眼睛看到的實(shí)際上是升高了的硬幣的虛像。3.魚在哪里？【提問】怎樣才能插到魚？【講解】魚從水中發(fā)出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺得光線好像是從它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，即魚像發(fā)出來的，像比魚位置高。所以，有經(jīng)驗(yàn)的漁民在叉魚時(shí)，要向看到的魚的下方投叉才能叉到魚。4.從水中看岸上物體游泳運(yùn)動(dòng)員在水中看岸上的物體時(shí)會(huì)怎樣呢？如圖所示，空氣中的發(fā)光點(diǎn)M發(fā)出的光從空氣斜射向入水時(shí)發(fā)生折射，折射角小于入射角。人眼在水中逆著折射光的方向看去，感覺光就好像由M′射出去的一樣。M′就是人眼看到的M的虛像，這點(diǎn)的位置比實(shí)際位置升高了。5.“海市蜃樓”【播放圖片并提問】你見過海市蜃樓嗎？海市蜃樓是怎樣產(chǎn)生的嗎？【講解】海市蜃樓的產(chǎn)生原因：光在均勻的介質(zhì)中沿直線傳播，如果介質(zhì)疏密不均，光就不會(huì)沿直線傳播而會(huì)發(fā)生折射。海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)于夏天的海面或沙漠。遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光本來到達(dá)不了我們的眼睛，但是在射向空氣的過程中，由于海面或沙漠附近的空氣疏密不均勻，而發(fā)生折射，逐漸向地面彎曲，進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光線看去，就看見了遠(yuǎn)處的“物體”形成美麗的海市蜃樓現(xiàn)象?！静シ乓曨l】——《海市蜃樓》6.區(qū)別光的反射與折射現(xiàn)象光的反射光的折射水中倒影水中筷子折了池水映明月潭清疑水淺平面鏡成像海市蜃樓汽車后視鏡繁星閃爍潛望鏡大漠孤煙直，長(zhǎng)河落日?qǐng)A【例題4】如圖是“池水清淺，擅入會(huì)溺”的班會(huì)主題，告誡學(xué)生不要擅自下水游泳。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出人眼看到池底A的大致光路圖（A′是人眼看到的池底A的像）?！敬鸢浮恳娤聢D.【解析】人眼看物體以為光是沿直線傳播的，連接BA′，得到折射光線，BA′與水面的交點(diǎn)O為入射點(diǎn)，連接AO得到入射光線，如圖所示.【例題5】如圖是小華與父母到海邊洗海水澡的情形。小華驚奇的發(fā)現(xiàn)，爸媽的腿在水中看起來變短了，能解釋這種現(xiàn)象的光路圖是（）【答案】C?！窘馕觥咳丝吹酵仍谒小白兌獭笔怯捎谒型确瓷涞墓饩€由水中斜射進(jìn)入空氣時(shí)，在水面處發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，看到的是變淺的虛像，就會(huì)覺得腿在水中“變短”了，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。與老師配合完成分析“潭清疑水淺”、神奇的“硬幣”、叉魚、“水中看岸上物體”等現(xiàn)象，知道其原因。在上面老師講解的基礎(chǔ)上，自己通過畫光路圖，知道魚的虛像及叉魚技巧。閱讀課本第103頁(yè)“海市蜃樓”，觀看視頻，知道海市蜃樓的成因。區(qū)別日常生活中光的反射與折射現(xiàn)象。做例題4并解析，會(huì)通過作圖解釋光的折射現(xiàn)象。作例題5，會(huì)運(yùn)用光的折射特點(diǎn)解釋有關(guān)現(xiàn)象。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.下列光現(xiàn)象中，由于光的折射形成的是（）A．手影 B．筷子錯(cuò)位C．水中倒影 D．小孔成像【答案】B【詳解】A．由于光的直線傳播，被物體擋住后，在物體后面就會(huì)呈現(xiàn)陰影區(qū)域，這就是影子，因此手影的形成說明光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的，故A不符合題意；B．筷子在裝有水的杯中發(fā)生錯(cuò)位，這是光從水中斜射入空氣發(fā)生的折射現(xiàn)象，故B符合題意；C．拱橋在水面的倒影，屬于平面鏡成像，是光的反射現(xiàn)象，故C不符合題意；D．小孔成像是由光的直線傳播形成的，故D不符合題意。故選B。2．小華用所學(xué)物理知識(shí)給同學(xué)們講解防溺水常識(shí)，勸告同學(xué)們不要私自下水游泳，因?yàn)榭雌饋砗軠\的水池實(shí)際會(huì)很深。圖中A是水池底的一點(diǎn)，B為人眼看到的該點(diǎn)的位置，請(qǐng)幫洛洛畫出造成此現(xiàn)象的光路圖?！敬鸢浮恳娪覉D?！驹斀狻砍氐追瓷涞墓饩€從水中斜射向空氣時(shí)，在水面處發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，看到是池底變淺了的虛像；連接眼睛和B點(diǎn)與水面的交點(diǎn)即為折射點(diǎn)，連接折射點(diǎn)和A點(diǎn)即為入射光線，連接折射點(diǎn)和眼睛即為折射光線，如圖所示。3.【答案】③，空氣?！窘馕觥扛鶕?jù)光的折射定律的內(nèi)容可知：入射光線、法線、折射光線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，當(dāng)光線從空氣射入玻璃時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光線從玻璃斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角。由圖可知，②和③是同一束光線，界面上方為空氣。4．詩(shī)句“大漠孤煙直，長(zhǎng)河落日?qǐng)A”給我們展現(xiàn)了一幅美麗的畫卷。其實(shí)詩(shī)人觀察到的落日并非太陽(yáng)的實(shí)際位置（如圖所示），而是太陽(yáng)光經(jīng)過不均勻的大氣層發(fā)生了_____所成的_____（選填“實(shí)”或“虛”）像，太陽(yáng)實(shí)際在圖中_____（選填“甲”或“乙”）位置?！敬鸢浮空凵?，虛，乙?！窘馕觥坑捎诖髿鈱游恢迷礁呖諝庠较”?，太陽(yáng)落山時(shí)，太陽(yáng)發(fā)出的光線進(jìn)入大氣層時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，當(dāng)折射光線進(jìn)入人的眼睛時(shí)，逆著折射光線的方向能夠看到太陽(yáng)的虛像，像的位置比實(shí)際位置要高，此時(shí)，太陽(yáng)的實(shí)際位置在圖中的乙位置。5．有一圓柱形敞口容器，從其左側(cè)某上高度斜射入一束激光，在容器底部產(chǎn)生一個(gè)光斑O，如圖所示。下列操作將使光斑向左移動(dòng)的是（）A．保持水面的高度和入射點(diǎn)不變，使激光的入射角增大B．保持激光射入的角度不變，使水面上升C．保持水面的高度不變，使激光筆向右平移D．保持激光射入的角度不變，使水面下降【答案】B.【詳解】A．保持水面高度和入射點(diǎn)不變，使激光的入射角增大，激光束遠(yuǎn)離法線，折射角隨之變大，光斑會(huì)向右移動(dòng)，故A不符題意；BD．保持激光射入的角度不變，使水面上升，如圖所示，入射點(diǎn)向左移動(dòng)，則光斑向左移動(dòng)；同理使水面下降，入射點(diǎn)向右移動(dòng)，則光斑向右移動(dòng)，故B符合題意，D不符合題意；C．保持水面高度不變，使激光筆向右平移，則入射光線和折射光線都向右平移，所以光斑右移，故C不符合題意。故選B。6.某小組選用了圖甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”。（1）光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，不斷改變?nèi)肷浣牵x出刻度盤上對(duì)