4.4光的折射 教案 --2023-2024学年物理人教版八年级上学期

4 光的折射 学情分析 学生在前面几节课中已经学习了光在同种均匀介质中沿直线传播、光的反射现象、光的反射规律等知识，对光学研究中的入射角、法线等概念有了初步的认识。八年级学生已经初步具备了分析实验现象、归纳总结得出结论的能力，也曾尝试过小组合作学习，有了一定的探究能力。本节课的教学中，可以更多地留给学生自我探究的空间。 教学建议 在本节课中，主要是在前面学习的基础上，研究光射到两种不同介质的分界面上时的另一种传播行为-折射。光的折射恰好说明了光的直线传播是有条件的。在光的反射现象中，光仍返回原介质继续传播；而在光的折射现象中，光是进入了另一种介质中继续传播的。光的折射规律是学习透镜及其应用的理论基础。教材中先以一个有趣的折射现象作为问题进行引入，然后经过实验探究得出折射规律，之后再用探究得出的结论解释生活中的折射现象以及问题栏中提出的问题。教材这样的安排体现了物理课程标准中“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。 因此，在课堂教学中，可以从学生熟悉但并没有注意或认识到的光的折射现象出发，使学生在了解并认识自然界及生活中的光的折射现象的同时产生思维冲突。然后用实验演示有趣的光的折射现象，引发学生思考。要设计让每个学生都能参与的探究活动，可以就地取材制作一些简易教具。在实验探究过程中，可以放手让学生自己解决问题，进而得出结论。 教学目标 物理观念 1．了解光的折射现象，知道光的折射规律的内容，知道光在发生折射时光路是可逆的。 2．能辨认出生活中的折射现象，并能举出相关实例。 科学思维 1．通过观察生活中的折射现象、观察光从空气斜射入水中和光从空气斜射入玻璃中时的传播路径等活动，培养学生的观察能力和表述能力。 2．通过探究“光的折射规律”的实验，使学生经历科学探究过程，并能用作图的方法解释生活中的一些折射现象。 科学探究 1．通过探究光的折射规律，培养学生从物理现象中归纳科学规律的能力。 2．通过利用所学知识解释生活中的折射现象，培养学生的分析能力和解决问题的能力。 科学态度与责任 1．通过对“海市蜃楼”等自然现象的解释，激发学生对科学的求知欲，帮助学生养成乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯。 2．在经历科学探究的过程中，培养学生事实求是的科学态度。 重点难点 重点 1．了解光的折射现象，通过实验探究知道光的折射规律。 2．利用光的折射规律解释生活中的折射现象。 难点 利用光的折射规律解释生活中的折射现象。 课时划分 本节建议1～2课时。 教学设计 教学准备 教师准备：制作多媒体课件、准备茶杯、硬币、激光笔（红、绿两色）、半圆形水槽、适量的水等。 学生准备：预习本节课的内容。 预习清单： 1．光从空气斜射入水中时，传播方向发生了 ，这种现象叫作光的 - 2．以经过 并垂直于水面的直线作为法线，人射光线与法线的夹角叫作 ，折射光线与法线的夹角叫作 。 3．当光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射角 入射角。当人射角增大时，折射角 。当光从空气 射入水中或玻璃中时，传播方向不变。 4．从水面上方看水中的物体，会觉得比较 ，这是因为水中物体发出或反射的光从水中斜射入空气时会发生偏折。 答案 1．偏折 折射 2．入射点 入射角 折射角 3．小于 也增大 垂直 4．浅 课程导入 教师进行“水中硬币再现”的实验：在一个空茶杯中放一枚硬币（如图甲所示）。请你慢慢后退，当退至某一个观察位置时，就无法看到硬币了。但如果你慢慢往茶杯中倒水，过一会儿在同一个观察位置就又能看到茶杯中的硬币了（如图乙所示）。这是为什么呢？ 甲 乙 新课教学 任务一：研究光的折射规律 教师引导：我们说光沿直线传播，是指光在同种均匀介质中传播的情形。如果光从一种介质进入另一种介质，例如从空气进入水或玻璃中时，情况又会怎样呢？让我们通过实验来研究一下。 【演示实验】 （1）使激光在水或玻璃中传播（如图甲、乙所示）。 甲 乙 丙 （2）使激光从空气斜射入水或玻璃中（如图丙、丁所示）。 学生观察并总结实验现象：光在水或玻璃中沿直线传播，但是光从空气斜射入水或玻璃中时，发生了偏折。 师生共同总结：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫作光的折射。 【学生活动】根据光的传播路径（如图甲所示）画出折射光路图（如图乙所示）。 甲 乙 教师引导学生认识入射光线（AO）、折射光线（OB）、法线（NN✓)、入射角（／i）、折射角(/r)。 教师提问：如何描述折射光线与入射光线的空间位置关系？光的反射定律是从哪几个方面进行实验探究的？光的折射也符合这样的规律吗？ 【演示实验】从空气向水中斜射入一束红色激光光束，用一束绿色激光光束模拟法线，将整个装置摆放在可旋转的圆盘上（如图甲所示），转动圆盘，从不同方向观察（如图乙、丙所示）。 甲 乙 丙 学生观察实验现象，尝试描述折射光线与入射光线的空间位置关系。 师生共同总结光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居于法线两侧。 【学生活动】探究折射角与入射角的大小关系。 【探究实验1】利用如图所示的实验装置，探究光从空气射入水中时折射角与入射角的大小关系，将观察到的实验数据记录在下面的表格中。 入射角／° 折射角／° 教师引导学生分析实验数据，得出实验结论：光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，随着入射角的增大（或减小），折射角也随之增大（或减小）。光从水中斜射入空气，折射角大于入射角。随着入射角的增大（或减小），折射角也随之增大（或减小）。 【演示实验】先让-束红色激光由空气斜射入半圆形的水槽中，把光路调整好，固定激光笔。再让另一束激光对准折射光的方向逆着射回去，使激光由水中斜射入空气中（如图所示）。 实验现象：可以发现两条光路重合。 实验结论：在折射现象中，光路是可逆的。 任务二：生活中的折射现象 现象1：叉鱼时为什么要瞄准鱼的下方？ 教师播放电视剧《功勋》中于敏（中国“氢弹之父”）带大家下水捉鱼的视频片段并提出问题：为什么叉鱼时，要向看到的鱼的位置低一些的地方叉？ 教师引导学生画出光路图（如图所示）并进行分析说明。 教师追问：在人眼的位置用激光笔向水中打一束光，若要光照到鱼，则光应向鱼还是向鱼的像照射？ 现象2：笔为什么看上去变弯了？ 教师将一支铅笔斜插入装水的烧杯中（如图甲所示），让学生解释铅笔好像向上弯折的原因。 甲 教师引导学生画出光路图（如图乙所示）并进行分析说明。 现象3：从水下看岸上的物体，它是变高了还是变矮了呢？ 教师引导学生画出光路图（如图所示）并进行分析说明。 现象4：早晨看到的太阳为什么比实际位置要“高”？教师引导学生画出光路图（如图所示）并进行分析说明。 现象5：海市蜃楼是怎么形成的？ 教师讲解并引导学生根据光路图进行分析说明：海市蜃楼就是因为光在密度不均匀的空气层中传播时发生了折射而形成的。夏季白天地表较热，空气中下热上冷，上层空气密度大，下层空气密度小，发生折射后从人眼望去，看到的像在物体的下方（如图甲、乙所示）。而在海面上，由于水的蒸发，上层空气密度小，下层空气密度大，光的折射路径也就与前述不同，所以看到的景象的位置是偏上的，而且是正立的（如图丙、丁所示）。 甲 乙 丙 丁 核心总结 1．折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质中时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫作光的折射。 2．光的折射规律： （1）光从空气斜射入水或其他透明介质中时： ①折射光线与入射光线、法线在同一平面上； ②折射光线和入射光线分居法线两侧； ③折射角小于入射角； ④入射角增大时，折射角也随着增大； ⑤当光线垂直射向介质表面时，其传播方向不改变。 （2）光从水或其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。 （3）在光的折射现象中，光路可逆。 学科网（北京）股份有限公司 $$