4 光的折射（教学设计）物理教科版2024八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“光的折射”核心知识点，通过“神奇的硬币”“筷子折断”“海市蜃楼”等生活现象创设情境导入，衔接光的反射知识，引导学生认识折射现象、规律及应用。 突出科学探究与生活应用结合，设计激光笔、玻璃砖实验，学生经历猜想、设计、操作、分析过程培养科学探究能力，结合硬币变浅、叉鱼等实例用光路图解释，落实物理观念与科学思维，配套视频、练习及作图指导，助力教师高效教学，提升学生知识应用与探究素养。

4 光的折射（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 4 光的折射 教学 目标 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。 科学思维 能运用折射规律解释生活中的折射现象，通过分析、推理等方法解决与光折射相关的实际问题。 科学探究 经历探究光的折射规律的实验过程，学会设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养科学探究能力。 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。养成实事求是的科学态度，认识到科学技术对社会发展的重要作用，增强将科学知识应用于生活和社会的意识。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 重难点 一、教学重点 1.通过实验探究，知道折射光线、折射角的含义，了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律。（重点） 2.认识生活中的折射现象，并能用光的折射规律进行解释。（重点） 二、教学难点 1.理解光在发生折射时，光路的可逆性。（难点） 2.认识生活中的折射现象，并能用光的折射规律进行解释。（难点） 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【播放视频或图片，提问引入课题】 ①《神奇的硬币》，加水后为什么能看到硬币？ ②斜插在水中的筷子好像折断了，真的断了吗？ ③河北邢台拍摄到的“海市蜃楼”图片，是怎样形成的呢？ 这节课我们来学习《光的折射》。 思考问题，进入情境。 学习新课 一、光的折射 活动1：阅读课本P69，观察：光的折射现象。 （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）光的折射概念 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。 一般情况下，一种介质为空气，另一种介质为水或玻璃。注意要斜射入。 （3）描述折射现象的几个概念 ①一点：点O为入射点(又为反射点、折射点)。 ②相互垂直 ③三光线 ④三角 例1下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（　　） A．绿树成荫 B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼 C．手影 D．有趣的倒影 【答案】B 【详解】海市蜃楼是由光的折射形成的。 A．绿树成荫的影子是由光的直线传播形成的，故A不符合题意； B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼，是由于鱼反射的光线由水中斜射入空气中时发生折射形成的，故B符合题意； C．手影是由光的直线传播形成的，故C不符合题意； D．水中的倒影属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故D不符合题意。 故选B。 观察实验现象，知道光的折射现象。 知道描述折射现象的几个名词，为下面的学习做铺垫。 新课讲授 二、光的折射规律 【提出问题】 清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去， 因为它的实际深度会超过你看到的深度。这是因为光从水斜射入空气中发生折射的缘故。 那么当光从一种介质进入另一种介质中时，光的传播方向如何偏折？折射光线、入射光线的位置有什么关系？折射角跟入射角大小是什么关系? 【猜想与假设】 请跟小组同学讨论，说说你们的猜想。你的猜想是： ①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会向法线偏折（或远离法线）。 ②折射光线、入射光线位于法线两侧（同侧）。 ③折射角可能等于（或大于/小于）入射角。 【设计实验】 ①实验器材 激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。 ②如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中， 观察光束在空气和玻璃砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。 让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。 让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。同时改变介质进行多次实验寻找普遍规律。 【进行实验】 ①让光从空气斜射入水或玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。 ②改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。 ③让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径， 比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。 ④改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。 ⑤让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。 ⑥如图所示，让光从空气斜射入半圆形玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光光在空气中的传播途径。 实验数据记录表格： 实验次数 介质 入射角 折射角 1 光从空气斜射入玻璃 2 光从空气斜射入玻璃 3 光从空气斜射入玻璃 4 光从空气垂直入玻璃 【分析论证】 ①当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。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。 ②当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。 ③光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的。这时的折射角大于入射角。 综合以上分析，归纳出实验结论： 光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。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中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 【播放视频/演示实验】——《光的折射规律》 【例题2】如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生反射和折射现象，下列说法正确的是（　　）    A．EO是入射光线，入射角等于60° B．CD是法线，FO是折射光线 C．是折射角，折射角等于45° D．AB是界面，AB右侧是空气 【答案】D 【详解】由图可知，，所以 由此可知 因反射角等于入射角，则可知CD为法线，AB为界面；而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线，折射角为 此时的折射角大于入射角，所以AB的左侧为玻璃，右侧为空气。综上所述，故D正确，ABC错误。 故选D。 【例3】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有________的作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 【答案】（1）显示光路；（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（3）小于；（4）45°。 【解析】（1）利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。 （2）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 （3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。 （4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。 根据老师所提问题进行猜想与假设，代表回答。 小组交流讨论，设计出实验方案并展示。 以小组为单位进行实验，观察实验现象，记录数据。 小组对实验证据进行分析论证，归纳出光的折射规律。 观察视频，进一步理解光的折射规律。 新课讲授 三、解释生活中的折射现象 1.神奇的“硬币” （解释引入时的小视频） 【提问】如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。想一想，这是为什么？ 【讲解】加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像。 2.“海市蜃楼” 【播放图片并提问】你见过海市蜃楼吗？海市蜃楼是怎样产生的吗？ 【讲解】海市蜃楼的产生原因： 光在均匀的介质中沿直线传播，如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发于夏天的海面或沙漠。远处物体发出的光本来到达不了我们的眼睛，但是在射向空气的过程中，由于海面或沙漠附近的空气疏密不均匀，而发生折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者的眼睛。观察者逆着光线看去，就看见了远处的“物体”形成美丽的海市蜃楼现象。 【播放视频】——《海市蜃楼》 3. 鱼在哪里？ 【提问】怎样才能插到鱼？ 【讲解】鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。 4. 从水中看岸上物体 游泳运动员在水中看岸上的物体时会怎样呢？ 如图所示，空气中的发光点M发出的光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于入射角。 人眼在水中逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由M′射出去的一样。M′就是人眼看到的M的虚像，这点的位置比实际位置升高了。 5. 折射与反射同时发生现象 【演示并提问】如下图所示，让一束光从空气斜射入水中时，观察发生的现象，想一想，为什么？ 【讲解】原来这束光AO在界面处既发生了折射，折射光线为OC，又发生了发射，反射光线为OB。 光由一种介质斜射入另一种介质时，在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射定律。 例4如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中入射光线是_____（用字母表示），折射光线是____（用字母表示），反射角等于_____。 【答案】EO，OG，30°。 【解析】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=30° 而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，所以CD为法线，AB为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为∠COF=30°。 新课讲授 四、光的折射作图 一知：光无论从空气斜射入其他介质中，还是从其他介质斜射入空气中，空气中的角（入射角或反射角）都是较大的 二作：过入射点作法线，在法线的另一侧作出折射光线或入射光线，且使空气中的角较大 三标：标出光的传播方向 教师示范： 如图是“池水清浅，擅入会溺”的班会主题，告诫学生不要擅自下水游泳。请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。 【答案】见下图. 【解析】人眼看物体以为光是沿直线传播的，连接BA′，得到折射光线，BA′与水面的交点O为入射点，连接AO得到入射光线，如图所示. 例5游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请通过作图确定亮斑A、B的大致位置。 【答案】 【详解】当池内无水时，光沿直线传播，在右侧池壁上形成一个亮斑A，往池内注水，当向池内注水至图中虚线位置时，在入射点画出法线，在法线的右侧画出折射光线，折射角大于入射角，在右侧池壁上形成一个亮斑B，如图所示： 例6小华用所学物理知识给同学们讲解防溺水常识，劝告同学们不要私自下水游泳，因为看起来很浅的水池实际会很深。图中A是水池底的一点，B为人眼看到的该点的位置，请帮洛洛画出造成此现象的光路图。 【答案】见右图。 【详解】池底反射的光线从水中斜射向空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，看到是池底变浅了的虚像；连接眼睛和B点与水面的交点即为折射点，连接折射点和A点即为入射光线，连接折射点和眼睛即为折射光线，如图所示。 完成表格：对比光的反射和光的折射 与老师配合完成分析“潭清疑水浅”、神奇的“硬币”、叉鱼、“水中看岸上物体”等现象，知道其原因。 在上面老师讲解的基础上，自己通过画光路图，知道鱼的虚像及叉鱼技巧。 课 堂 练 习 一根筷子斜插入水中，筷子在水中部分发生偏折。描述这个现象，下图正确的是（　　） A．B．C． D． 【答案】A 【详解】当将筷子插入水中时，水下的筷子反射的光线从水中进入空气中时，发生折射，从上面看筷子水中的部分会比实际位置高一些，即水中的筷子向上弯折，故A正确，BCD错误。 故选A。 2．老师用激光电筒照向盛水的玻璃缸，同学们发现水中红色激光的路径是笔直的，刚要说出结论，老师又向水中加入了海波，奇迹出现了，红色光路弯曲了!在同学们惊愕之际，老师拿出一根玻璃棒在水中搅拌几下，光线再次变直，该实验说明（　　） A．光的传播路线是随意的 B．光只有在均匀的介质中才能沿直线传播 C．海波可以使光路弯曲 D．老师是一个出色的魔术师 【答案】B 【详解】原来水是均匀的，所以水中红色激光的路径是笔直的；若向水中加入了海波，水变得不均匀，所以光的传播路线发生偏折，故红色光路弯曲了；老师拿出一根玻璃棒在水中搅拌几下，液体再次变均匀了，光线再次变直，故说明光只有在同一均匀介质中才沿直线传播，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3.如图所示，实验观察到激光束在没搅拌的浓糖水中的光路是弯曲的，许多地方都观察到过海市蜃楼景象。而光在均匀介质中是沿直线传播的，我们不难想象观察到光路弯曲是因为介质不均匀。下列关于光弯曲方向的猜想最合理的是（　　） A． 从密度小的区域向密度大的区域弯曲 B． 从密度大的区域向密度小的区域弯曲 C． 一般情况下总是向地面方向弯曲 D． 弯曲方向是随机变化的，无法确定 【答案】A 【详解】AB．由甲图可知，光由稀糖水射向浓糖水时相当于光由光疏介质射向光密介质，此时发生的是向浓糖水中弯曲的现象，故A符合题意，B不符合题意； CD．由乙图可知，人站在地面上，远处的高楼反射的太阳光经过高处密度大的空气介质传到低处空气密度小的介质中发生折射，一般向密度大的方向偏折，即向高处弯曲，故CD不符合题意。 故选A。 4．图中，哪一幅图正确地表示了光从空气进入水中的光路（　　） A B C D 【答案】D 【详解】AB．图中光从水进入空气中，故AB不符合题意； CD．图中光从空气进入水中，由于光在空气进入水中，折射角变小，故C错误，D正确。故选D。 5．某同学在河边A处看水中的一颗鹅卵石，如图所示水中的两点分别是他看到的像的位置和鹅卵石的真实位置B，如果他想在A处用激光笔照亮水中的鹅卵石，请画出用激光笔恰好能照射到水中鹅卵石的光路图。 【答案】 【详解】根据折射定律可知，看到水中的鹅卵石是鹅卵石B的光从水中射向水面，光在水面发生折射；根据光路的可逆性，若要在A处的激光笔发出的光能射到河底的鹅卵石上。应朝着鹅卵石的像射向水中，如图所示： 6．如图所示，是两束光在玻璃和空气中传播的光路，①和②是入射光线，③和④是折射光线。其中入射光线②与折射光线______是同一束光，界面的上方是______（选填“玻璃”或“空气”）。    【答案】③，空气。 【详解】根据光的折射定律的内容可知：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。由图可知，②和③是同一束光线，界面上方为空气。 7．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中反射光线是______，反射角是______度，折射角是______度。 【答案】OF，30，45。 【详解】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=90°﹣60°＝30° 而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，可知CD为法线，AB为界面。而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为30°，折射角为∠GOD=45°。 8．如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______的作用； （2）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （3）当光以45°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 【答案】（1）显示光路；（2）小于；（3）30°. 【详解】（1）利用光具盘表面的漫反射可以显示光路，同时能直接读出入射角和折射角的大小。 （2）由表格数据可知，当光由空气斜射入玻璃中时，随着入射角的增大，折射角也增大，当入射角等于30°时折射角为20.7°，当入射角等于45°时折射角为30°，所以当入射角等于35°时折射角20.7° ≤ β ≤30°。 （3）根据光路的可逆性，当光由玻璃射入空气时，入射角小于折射角，且当入射角等于45°时，折射角为30°。 课 堂 小 结 光的折射：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，叫做光的折射。 ①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在法线的两侧； ②当光线从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角； 当光从其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角； 当光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不变。 ③在光的折射现象中，光路可逆。 折射规律 ①水中物体变浅、筷子在水中“折断”； ②海市蜃楼：是光在不均匀的空气中传播时，传播方向发生改变，产生的折射现象。 折射 现象 光的折射 板 书 设 计 第4节 光的折射 1．光的折射 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，叫作光的折射． 2．光的折射特点 光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。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中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 3．解释生活中的折射现象 池水变浅．筷子变弯、硬币升高、海市蜃楼等。 作业 布置 1. 配套同步分层作业 2. 观察生活中更多的光折射现象，思考它们的原理，并用所学知识进行解释，下节课分享交流 。 教学反思 用光的折射规律解释折射形成的奇异现象应作为本节的重点，但由于时间的关系，导致重点不突出。如：从水中看岩上的树是变高了的树的虚像、海市蜃楼的形成、天上星星的实际高度……还没来得及讨论。 总而言之，若想在时间有限的课堂上提高教学的效率并降低上课的难度，就要把握好时间，分清主次，并及时了解学生在学习每课时可能会出现的困难，并积极地思考用何种教学方法能够让学生轻松解决这些困难。若想调动学生的学习热情首先教师要有很大的热情，以饱满的精神完完全全地投入到课堂中去。 / 学科网（北京）股份有限公司 $