内容正文:
第4节 光的折射
1.物理观念:
(1)了解光的折射现象,知道折射光线、折射角的含义,了解光从空气射入水中或射入其他介质时的偏折规律。
(2)了解光在发生折射时,光路的可逆性。
(3)了解生活中光的折射现象,并能用光的折射规律进行解释。
2.科学思维:体验由折射引起的错觉,基于事实证据和科学推理对不同信息、观点进行质疑和批判,解决问题。
3.科学探究:经历“光的折射规律”的探究过程,学习描绘光路、记录实验数据的方法。
4.科学态度与责任:初步领略折射现象的美妙,获得对自然现象、对生活的热爱。认识到在生活中不能完全相信自己的“眼睛”,要有安全意识,认识到学习物理的重要性。
教学重点:知道光的折射规律。
教学难点:解释简单的折射现象。
激光笔、光的折射演示装置、水槽、碗、筷子、茶杯、硬币、适量的水、多媒体。
情境展示
1.播放“空碗现硬币”视频(放在碗底刚好看不见的硬币,加上水后又会看得见),引导学生思考:
我们如何看到物体?光的传播路径是否改变?
2.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:如图所示,筷子为何折断了?
探究点一 光的折射
过渡 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。
结论 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫作光的折射。
演示 研究光的折射现象
引导:我们已经知道:光在同种均匀介质中沿直线传播;光从空气射向水面会发生反射。那么光从空气进入水中,或者光从玻璃进入空气中,其传播方向又将会怎样呢?
实验时,应至少改变三次入射光线方向,最后让光线由空气垂直射入水中。
认识几个名词:学生把观察到的光由空气斜射入水中的传播路径画出来,如图,并通过阅读教材,熟悉几个相关名词。
①一点:点O为入射点(又为反射点、折射点)。
相互垂直
③三光线
④三角
学生通过观察实验现象,思考交流,在老师的引导下得出结论:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象叫作光的折射。
用玻璃砖探究光的折射特点。
(1)器材:激光笔、玻璃砖、量角器。
(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?若入射角减小呢?
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:
结论 光的折射规律:
(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别位于法线的两侧(法线居中)。
(2)两角关系:光从空气斜射入玻璃中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,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玻璃中或其他介质中时,传播方向不变。(折射角随入射角同方向变化)
过渡提问 如果是逆着折射光的方向射入,传播方向会怎样?
让学生分小组体验光路是可逆的。同时向学生点明“空气中的角是大角”,可以这样认为,无论是光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,总是空气中的角大于其他介质中的角。
讨论交流:折射现象中光路的可逆性。
探究点二 生活中的折射现象
展示 利用多媒体,作图解释“叉鱼”的折射原理(如图)。
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“空碗现硬币”问题。
3.提出生活中其他一些折射现象,如彩虹、海市蜃楼等。
拓展: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象呈现在高空(古人误以为是蜃吐气而成,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。
引导解释 引导一: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。
引导二: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岸边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。
如图,人眼看鱼,光从鱼处反射,再从水到空气中发生折射进入人眼(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
光路方向
空气→水
二者相反,光路可逆
水→空气
光路图
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处看水中物体B,好像在B′处,变浅了;在水中B处看岸上物体A,好像在A′处,变高了。
第4节 光的折射
一、光的折射现象
光从空气斜射入水(玻璃)中时,传播方向会发生偏折,这种现象叫作光的折射。
二、光的折射规律
①光从空气斜射入水(玻璃)中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。光从水(玻璃)斜射入空气中时,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,传播方向不变。
④在折射现象中,光路是可逆的。
三、生活中的折射现象:池底变浅、海市蜃楼等。
本节课难在“探究”,因为学生初学物理,他们的物理思维还没有完全形成,更不用说实验探究能力的具备了,所以本节课的探究不能放得太宽泛了,在探究前每个环节都需要精细的思考,考虑学生可能出现哪些问题,然后考虑如何正确地引导。因为有《光的反射》一课做铺垫,所以本课学生动手操作降低了一定的难度。在探究三线共面的时候,由于学生的实际操作水平和表达能力有差异,可以考虑师生共同完成。实验不要花太多的时间,为在后面用光的折射规律解释生活中的折射现象和课堂练习挤出时间。
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