初中物理人教版八年级上册第4节 光的折射教学设计及反思

这是一份初中物理人教版八年级上册第4节 光的折射教学设计及反思，共10页。教案主要包含了光的折射，生活中的折射现象等内容，欢迎下载使用。
光的折射是重要的光学现象，是理解透镜成像的基础，同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象学生比较熟悉，也比较感兴趣，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力，更重要的是激发学生的学习兴趣，提高科学素质。本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律，是为以后的学习活动进行充分准备。
与光的直线传播和光的反射相比，学生对光的折射的生活积累和感性认识要少得多，“叉鱼”“看彩虹”不要说是城镇学生，连乡村学生见过的也不多，“折射断筷”在小学看见老师做过，“海市蜃楼”少数学生从一些媒体上有所耳闻，因此在折射现象的呈现环节必须充分、直观，以引发学生的疑惑，激发探究的欲望。由于学生学习物理的时间不长，动手实验是一种很好的锻炼，在这一阶段需学生主动探究。
在本节课的教学中改为探究实验，这样做有以下四点好处：(1)更有利于学生对折射定律的理解和掌握。(2)培养学生的分析归纳能力，让他们感受到观察在物理实验中的重要性，为今后的学习打下良好的基础。(3)让学生真正应用自主、合作探究的方法进行研究、学习(学生可能会发现一些书本上没有提到的规律，这有助于学生的创新意识的培养)，而不是单纯为了让学生掌握探究的方法而探究。(4)既让学生知道如何开展实验探究，又让学生体验物理探究的乐趣和成功的喜悦，从而激发学生强烈的求知欲望。
三维目标
知识与技能
1．知道光的折射现象，理解光的折射定律。
2．知道光在发生折射时，光路的可逆性。
3．学会画折射光路图。
4．学会用光的折射定律解释生活中的自然现象。
过程与方法
1．通过实验观察、认识折射现象，培养学生初步观察的能力。
2．使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生初步的探究能力。
3．由观察实验现象入手，通过教师引导，帮助学生分析、概括出相应结论。培养学生的观察能力，训练学生的分析、概括能力。
4．体验由折射引起的错觉。
情感、态度与价值观
1．通过用光的折射定律解释自然现象，体会到物理学在生活中无处不在，奥妙无穷，进一步激发学生学习物理、探索自然的兴趣。逐步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的感觉。
2．有与他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的见解。
3．在实验中养成实事求是的科学态度。
教学重点
1．探究并了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律。
2．使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生初步的探究能力。
教学难点
1．了解光在发生折射时，光路的可逆性。
2．利用光折射定律解释生活中的有关现象。
课时安排
1课时
课前准备
玻璃砖、激光笔、水槽、水、圆表盘、碗两只、硬币、实物投影仪、多媒体计算机。
eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))
导入新课
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(情景导入))
播放“空盆现硬币”视频(放在杯底刚好看不见的硬币，加上水后又会看得见)，引导学生思考：
思考问题：我们如何看到物体？光的传播路线是否改变？
演示：取一根筷子，让学生看是直的。将筷子斜放入水中，再让学生观察筷子有什么变化。
问题：筷子为何折断了？
提出：光从空气斜射入水(两种介质)，光的传播路径改变，引出折射的概念。
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(视频导入))
同学们可能都听过“后羿射日”的神话故事：天空中出现了十个太阳，后羿力大无比，射掉了九个太阳，剩下现在的一个太阳，使温度适宜人们居住。但是2010年7月26日乐山的天空中却又同时出现了三个太阳，你相信吗？
播放“三日同辉”的视频资料。
问题：斜插入水中的筷子水中部分有什么变化？
引导学生分析：上述现象的产生原因，光的传播路线是否发生改变？引入新课：光的折射。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(实验导入))
演示魔术：空碗出财宝(放在杯底刚好看不见的硬币，加上水后又会看得见)
组织学生活动：叉鱼比赛。
问题：同学们想探究这其中的奥秘吗？导入新课。
点评：通过生动有趣的活动达到激发学生学习兴趣的目的。
预测：同学们会感到无比惊奇，可以极大地调动学习的积极性。
推进新课
一、光的折射
问题引入：问题一：展示视频“海市蜃楼”，它们是怎样形成的？
问题二：放大镜为什么能起放大作用？
问题三：前面学了平面镜成像的例子，如水中倒影，是由于光从空气射向水面，又反射回到空气中，进入人眼形成的像。但水中倒影比物体本身更暗淡，为什么呢？
1．教师演示下图(可往水中加点墨水或牛奶，增强可视性)，要求学生填空。
出示小黑板内容(亦可以课件呈现)。
现象：①光的传播方向在水面发生突变。
②同时出现反射现象和折射现象。
③入射光线分解为反射光线和折射光线(进入人眼的是反射光线，弱于入射光线，故看起来偏暗)。
2．相关名称
①一点：点O为入射点(又为反射点、折射点)。
②eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(二辅助线：法线NN′,分界面水面MM′))相互垂直
③三光线eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(AO叫入射光线,OB叫 光线,OC叫 光线))
④三角eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(入射角为 与法线NN′的夹角,反射角为 与法线NN′的夹角))二角关系为：相等,折射角为 与法线NN′的夹角,))
实验探究：光的折射规律
以下方案任选一个：
方案一：用玻璃砖探究光的折射特点。
(1)器材：激光光源、玻璃砖、量角器、直尺。
(2)要求学生带着下列问题去观察：
①光的传播方向改变吗(若不改变，光路应为什么方向)?
②与入射光线相比，折射光线是偏离还是靠近法线？
③使入射角增大，则折射角如何变化？入射角减小呢？
④发散、深化提问：上面讲的是光从空气进入玻璃中，是斜射。若直射(垂直入射)呢？
即时练习画光路图：
由教师引导学生仿照光的反射定律，总结出光的折射定律。
(1)三线关系：折射光线与入射光线、法线在同一平面内(三线共面)；折射光线和入射光线分居法线的两侧(法线居中)。
(2)两角关系：光从空气斜射入玻璃或其他介质时，折射光线靠近法线折射，折射角小于入射角。
(3)因果关系：当入射角增大时，折射角也增大，当入射角减小时，折射角也减小。当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。(折射角随入射角同方向变化。)
通过体验由折射引起的错觉，认识光路的可逆性在折射现象中的存在。
出示装有一条小鱼的大烧杯，让学生进行观察与操作。
从侧面和上面观察鱼，对比鱼的大小的不同。
结论：从侧面看，鱼更大(原因以后再讲)。
让学生用铅笔模仿猫去“刺”鱼。
结论：鱼看起来的位置比实际位置更浅，是虚像(可讨论问题：“眼见”一定“为实”吗)。
提出问题：为什么会出现上述现象？
讨论交流：折射现象中光路的可逆性。
讨论导引：
导引一：人透过空气看树木，是树木反射的光从树木沿直线进入人眼。
导引二：人通过水面看岸边树木，光从树木到水面发生反射，进入人眼。但人还是习惯地以为光是从水中树木的倒影处沿直线进入人眼的。
即：我们总是依照光射来的直线方向去判断光源的位置。
眼看鱼，光从鱼处反射进入人眼，即光从水到空气中发生折射(与实验探究的光从空气进入水中的折射的情况相反)。
出示小黑板：对比
应用：用光路的可逆性解释为什么水中的筷子会变弯。

在空气中A看水中物B，好像在B′，变浅了；在水中B看岸上物A，好像在A′处，变高了。
方案二：
1．折射现象
问题：光是不是总是沿着直线传播呢？
学生实验：将一束激光射入空杯底，记下光斑的位置，保持入射光线方向不变，慢慢向杯中倒水。观察光斑的位置是否改变。
思考：
(1)当光从空气斜射入水中，光在空气中是怎样传播的？在水中又是怎样传播的？
(2)光从空气进入水中时，传播方向有没有发生改变？
讨论：光从一种介质进入另一种介质时是不是沿直线传播？光的传播路线是否发生改变？
作图：引导学生仿照实验中光的传播路径作出大致的折射光线。
总结得出光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。
小组合作，结合光的反射知识给折射现象中相应的光线和角度取名：入射光线、折射光线、法线、界面、入射角、折射角。
2．光的折射规律
回忆：光的反射规律，并结合观察到的折射现象及所画的光路图，总结出部分光的折射规律：
折射光线、入射光线、法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居法线两侧。
引导学生探究：
(1)光从空气斜射入玻璃中，折射角的大小与入射角的大小有什么关系呢？
(2)多改变几次入射光线的方向，你还会发现什么规律？
在学生探究基础上归纳得出：
光的折射规律：光从空气中斜射入水或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折(折射角小于入射角)；折射角随入射角的增大而增大。
问题：光从水中斜射入空气中时，折射角与入射角又存在怎样的关系呢？
结合实验，通过多媒体演示说明，在光的折射现象中光路也是可逆的。所以光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角。
阅读：老师指示学生阅读课本内容，了解光在折射时，光路是可逆的。
二、生活中的折射现象
利用多媒体，作图解释“叉鱼”的折射原理。
1．解释池水“变浅”，告诫学生千万不要贸然下水；
2．利用所学知识解释课前提出的“空盆现硬币”问题；
3．简单提出生活中另外一些折射现象，如彩虹、海市蜃楼等。
扩展：海市蜃楼——在海面、沙漠上方不均匀的空气中，由于光的折射所形成的虚幻景像呈现在高空(古人误以为是蜃、大蛤蚧吐气而成，故又叫蜃景)。其形成原理可参考从水中看岸上物体的光路图。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(同步训练))
1．人看到水池里的月亮和鱼的像，它们的形成分别是哪一种现象( )。
A．都是折射现象
B．前者是折射现象，后者是反射现象
C．都是反射现象
D．前者是反射现象，后者是折射现象
答案：D
2．当光从空气射入玻璃时，如果改变入射角，使入射角减小，则( )。
A．反射角减小，折射角不变
B．反射角减小，折射角减小
C．反射角不变，折射角减小
D．反射光线与折射光线间的夹角减小
答案：B
3．一盏探照灯装在东面看台上，灯光朝西斜向下射到没有水的游泳池底的中央，在将游泳池逐渐灌满水的过程中，池底的光斑将( )。
A．向东移动后静止
B．向西移动后静止
C．先向东移动后再向西移动
D．仍在原来位置
答案：A
4.小明仔细观察了下图后，总结出以下几条结论。其中正确的是( )。
A．光在同一种物质中沿直线传播
B．光发生反射时，反射角等于入射角
C．光从空气射入玻璃时，入射角小于折射角
D．光从玻璃射入空气时，折射角大于入射角
答案：BD
5．物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水。两天后，同学们来到实验室上课，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图所示。关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是( )。
A．玻璃缸的折射作用
B．激光笔发出的光线未绝对平行
C．白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大
D．激光笔发出的各种颜色的光发生了色散
答案：C
6．看见河里有一条鱼，若用激光电筒瞄准水中的鱼，则下列说法正确的是( )。
A．人瞄准的是鱼 B．人瞄准的是鱼的像
C．激光能射中鱼 D．激光不能射中鱼
答案：BD
7．当光从一种介质________入另一种介质中时，光的传播方向要发生变化；只有当光________射入介质表面时，光的传播方向才不变。
答案：斜射 垂直
8．当光从空气斜射入水中时，折射角__________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角；若入射角减小，折射角__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案：小于 减小
9．如图1所示是一束光在空气和水中的光路图。从图中可得：__________是入射光线，________是折射光线，∠______是折射角。
图2所示为光线在空气和玻璃中传播的情况。那么，入射光线是__________，反射光线是________，折射光线是__________，界面是____________，法线是____________，入射点是________，玻璃在__________侧。

图1 图2
答案：CO OA 5 CO OD OE BB′ AA′ O 右
10．现在，一些大厦都用许多大块的镀膜玻璃做外墙(俗称“玻璃膜墙”)，这种外墙既能透射光线也能反射光线。如图所示三幅图中，哪幅图能真实反映太阳光线通过玻璃膜墙进入室内的传播途径。答：____________(填选项中的字母)
答案：C
11．阅读材料，回答问题：
光由真空进入空气中时，传播方向只有微小的变化。虽然如此，有时仍然不能不考虑空气的折射效应。
如图表示来自一个遥远天体的光穿过地球大气层时被折射的情景。覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射角也越小。
我们可以把地球表面上方的大气看做是由介质不同的许多水平气层组成的，星光从一个气层进入下一个气层时，要折向法线方向。结果，我们看到的这颗星星的位置，比它的实际位置要高一些，这种效应越是接近地平线就越明显。我们看到的靠近地平线的星星的位置，要比它的实际位置高37′。这种效应叫做蒙气差，是天文观测中必须考虑的。
太阳光在大气中也要发生折射。因此，当我们看到太阳从地平线上刚刚升起时，实际看到的是它处在地平线的下方时发出的光，只是由于空气的折射，才看到太阳处于地平线的上方。
(1)材料中介绍的这种光现象叫什么？它是怎样形成的？
________________________________________________________________________
(2)根据材料，你能判断我们看到的星星、太阳刚升起的时候是真实的星星和太阳吗？
答案：(1)蒙气差 光的折射
(2)不是，光由真空射入空气以及在不均匀的空气中会发生光的折射，我们看到的只是虚像。
规律总结：1.光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。
2．光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。(共面，异侧)
3．光从空气斜射入水或玻璃时，折射光线向法线靠拢，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。(同步变化)
4．光线垂直射到水或玻璃的表面时，在水和玻璃中的传播方向不变。(特例)
5．光从水中斜射入空气中，折射光线将偏离法线，折射角将大于入射角。(光路可逆)
6．折射时看到的像是虚像，且虚像总是在实像的正上方。
eq \(\s\up7(),\s\d5(板书设计))
第4节 光的折射
一、光的折射现象：
光从空气斜射入水(玻璃)时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射现象。
二、光折射的规律：
①光从空气中斜射入水(玻璃)时，折射光线偏向法线(折射角小于入射角)。
光从水(玻璃)中斜射入空气时，折射光线偏离法线(折射角大于入射角)。
②折射角随入射角的增大而增大。
③光垂直入射时光的传播方向不变。
④光的折射现象中，光路是可逆的。
三、生活中的折射现象
池底变浅，海市蜃楼
eq \(\s\up7(),\s\d5(活动与探究))
如图所示，试画出光通过三棱镜时两次折射的大致光路，并画出相应的法线。
解析：首先作出法线，光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角，所以折射光线要靠近法线。
光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以光线要远离法线。
答案：
eq \(\s\up7(),\s\d5(备课资料))
演示光从空气射入水中方案
【器材】
有单缝纸屏的平行光源(或激光光源)，平面镜，铁座支架，透光玻璃水槽(盛了半槽含少许牛乳的水)。
【操作】
(1)如图所示，安装好实验仪器，并在透光玻璃水槽中放入大约半槽水。
(2)在暗室中调节平行光源，使光线射到平面镜M上，并经M反射，斜射入水中。
(3)向水面上方的空气中喷烟，观察水面上方的入射光线和水中的折射光线，并比较它们与法线夹角的大小。
(4)逆时针方向转动平面镜M，使射向水中的入射光线的入射角逐渐减小，直至为零度(即光垂直射向水中)。观察水面上方入射光线与水中折射光线的传播方向，并比较它们与法线夹角的大小及变化。
【备注】
如用笔型手电筒代替平行光源或激光光源，只要在手电筒前贴上一张开有狭缝的黑纸，然后让光从狭缝中射出后直接进入水中。
自制教具“三棱柱水槽”——主要用于光的折射知识引入
光的折射现象在生活中很普遍，但一般跟光路图还有比较远的差距，直接用光路图来解释不是很直观。由此，制作了一个三棱柱水槽。该教具制作简单，使用方便，效果也很好，具有很强的趣味性，能充分调动学生的学习积极性。当然它能演示的内容比较有限，我在教学中主要用来对光的折射现象引入。
该教具如下：
该水槽由无色透明玻璃做成，越透明越好，如果有颜色会影响效果，侧面用三块大小相同的玻璃，宽度在45～50 cm比较合适，高度60 cm左右，底面也有玻璃封闭，上面不封口，便于往里面加水。制作完成后，就成了一个正三棱柱容器。
使用方法：在学习光的折射现象开始时，将该容器放置在教室的中间部位，高度要在学生平视时可以看到该容器的中下部位。先让同学们透过这个空水槽看自己对面的同学，并保持位置不动；随后，往容器中加水，让同学们再透过装有水的水槽看刚才的方向，同学们都会有新的发现。他们会发现对面同学的位置发生了偏移，透过水槽看到了不在水槽后方的同学，旁边的同学你也看到了。由此引入光在传播过程中发生了偏折。而且在这儿可以很容易让学生记住此时光线传播的方向，强调我们看到一个物体是因为物体反射的光线(或发出的光线)进入我们人眼。最后也可以很好地对照这个实验画出相应的光路图。
使用中可能会出现的问题：
1．水槽一定要做结实，外面最好还用透明胶再围上几圈，在加水时，总担心这个水槽会散开来。
2．该水槽在放置时要放在平整的地方，如果不平整，加水后底面容易破碎。
3．有的学生在水槽中有水时会观察到水槽内表面发生的镜面反射现象，教师要及时加以提示。
光路方向
空气→水
二者相反光路可逆
水→空气
光路图