内容正文:
第三章 光的折射 透镜 一、光的折射
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【学习目标】
1.能识别光的折射现象,准确描述光的折射规律(三线共面、两线分居、角的大小关系)。
2.能运用光的折射规律解释生活中的现象(如池水变浅、硬币 “重现”、筷子 “折断” 等)。
3.通过实验探究,提升观察、分析与归纳能力,体会科学探究的方法。
【学习重点】
1.光的折射规律的内容及实验探究过程。
【学习难点】
.利用光的折射规律解释生活中的现象(如 “池水变浅” 的成因及光路分析)。
【学习过程】
(一)情景导入
展示教材 “池水看起来浅,实际很深” 的图片,提问:“为什么从岸上看水的深度比实际浅?下水后可能面临危险,这是哪种光学现象导致的视觉错觉?” 引发学生思考,引入 “光的折射” 课题。
(二)自主预习(填空题)
1.光从一种介质______入另一种介质时,传播方向发生______的现象,叫做光的折射。
2.过入射点 O 且垂直于分界面的直线 NN' 称为______;AO 是______光线,OB 是______光线;入射光线与法线的夹角 α 称为______,折射光线与法线的夹角 γ 称为______。
3.当光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射光线______(选填 “偏向” 或 “偏离”)法线,折射角______(选填 “大于”“等于” 或 “小于”)入射角。
4.当光从水(或玻璃)斜射入空气中时,折射光线______(选填 “偏向” 或 “偏离”)法线,折射角______(选填 “大于”“等于” 或 “小于”)入射角。
5.当光垂直射入另一种介质时,传播方向______(选填 “改变” 或 “不改变”)。
(三)探究新知(活动任务)
活动一:观察光的折射现象
任务:通过实验,直观认识光的折射现象及初步特点。器材:激光笔、透明水槽(装水)、白色光屏、硬币。步骤:
1.如图 3-1,将激光笔发出的光斜射入水槽底部的 O 点,向水槽中注水,观察光屏上光斑的位置变化。
2.让激光笔垂直于水面入射,观察光的传播方向是否改变。
3.把硬币放在空碗底部,后退到刚好看不到硬币的位置,然后向碗中注水,观察硬币是否 “重现”。
4.讨论:
① 步骤 1 中,注水后光斑位置改变,说明光的传播方向发生了什么?(发生偏折,即折射)
② 步骤 3 中,注水后能看到硬币,原因是什么?(光的折射使硬币的光进入人眼)
活动二:探究光的折射规律
任务:通过实验,探究折射光线、入射光线、法线的位置关系,及折射角与入射角的大小关系。器材:带量角器的水槽、激光笔、清水。步骤:
1.使激光从空气斜射入水中,观察折射光线方向,记录入射角(α)和折射角(γ)的大小。
2.改变入射角大小(增大 / 减小),重复实验,记录多组数据。
3.使激光从水中斜射入空气中,观察折射光线方向,记录入射角和折射角的大小。
4.让激光垂直于水面入射,观察传播方向,记录入射角和折射角(均为 0°)。
数据记录(示例):
实验次数
入射介质→折射介质
入射角 α/°
折射角 γ/°
1
空气→水
30
2
空气→水
45
3
空气→水
60
4
水→空气
30
5
水→空气
45
6
空气→水(垂直)
0
0
5.讨论:
① 当光从空气斜射入水时,折射角与入射角的大小关系?折射光线偏向还是偏离法线?(折射角小于入射角,折射光线偏向法线)
② 当光从水斜射入空气时,折射角与入射角的大小关系?折射光线偏向还是偏离法线?(折射角大于入射角,折射光线偏离法线)
③ 当光垂直入射时,折射角是多少?传播方向如何?(折射角为0°,传播方向不改变)
④ 折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内?(转动光屏,若折射光线消失,说明三线共面)
6..结论:光的折射规律:
折射光线、入射光线和法线在同一平面内;
折射光线和入射光线分别位于法线两侧;
当光从空气斜射入水(或玻璃)时,折射角小于入射角,折射光线偏向法线;
当光从水(或玻璃)斜射入空气时,折射角大于入射角,折射光线偏离法线;
当光垂直入射时,折射角为0°,传播方向不改变。
活动三:解释生活中的折射现象
任务:利用折射规律,解释 “池水变浅” 的成因。
示例:从池底某点 A 发出的光,从水中斜射入空气中时,折射光线偏离法线,折射角大于入射角。人眼逆着折射光线看去,会觉得光好像是从折射光线的反向延长线的交点 A' 发出的,A' 是 A 的虚像,比 A 的实际位置浅,所以池水看起来比实际浅。
(四)迁移应用(多题型巩固)
1. 选择题
(1)(2024・无锡模拟)下列现象中,属于光的折射的是( )
A. 小孔成像
B. 水中倒影
C. 筷子在水中 “折断”
D. 手影游戏
(2)(2023・苏州中考)光从空气斜射入水中时,下列说法正确的是( )A. 折射光线向法线方向偏折
B. 折射光线远离法线
C. 折射角等于入射角
D. 传播方向不改变
2. 填空题
(1)当光从空气斜射入玻璃时,折射角______小于______(选填 “大于”“小于” 或 “等于”)入射角;当光从玻璃垂直射入空气时,折射角为______0______°。
(2)光从空气斜射入水中,入射角为 40°,则折射角可能为______30°______(选填 “30°”“40°” 或 “50°”)。
3. 作图题
(1)在图中画出光从空气斜射入水中的折射光线,标注入射角(α)和折射角(γ)(提示:折射光线偏向法线,γ < α)。
(2)如图 3-10,光从空气斜射到玻璃表面,画出入射光线、反射光线(遵循反射定律)和折射光线(偏向法线),并标传播方向。
4. 实验探究题
在 “探究光的折射规律” 实验中:
(1)实验时,为了观察光的传播路径,可在水槽中加入______,使水浑浊便于观察。
(2)多次改变入射角的目的是______(选填 “减小误差” 或 “寻找普遍规律”)。
(3)当光从空气斜射入水中,入射角 60° 时折射角 35°,则入射角 45° 时,折射角可能为________(选填 “25°”“35°” 或 “45°”)。
5. 综合应用题
(1)解释 “筷子插入水中看起来折断”:筷子反射的光从水中斜射入空气时,折射光线偏离法线,折射角大于入射角。人眼逆着折射光线看,觉得光从筷子的 “虚像” 发出,虚像位置比实际筷子偏上,因此看起来 “折断”。(可结合光路图说明)
(2)夏天傍晚太阳 “变形” 的原因:海面附近空气温度与海水温度差异大,导致空气密度不均匀。太阳光在不均匀的空气中传播时发生折射,传播路径不断偏折,因此看到的太阳形状发生变化。
【思维建构】
用思维导图梳理 “光的折射” 知识:
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