4.4 光的折射（教学课件）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件聚焦“光的折射”，以“空碗硬币”实验导入，引导学生从观察现象出发，通过实验探究光的折射规律，再用规律解释池底变浅、海市蜃楼等生活现象，构建“现象-探究-规律-应用”的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，完整呈现提出问题、设计实验、分析论证等过程，结合《探究光折射的特点》等视频演示和生活案例，培养学生科学思维与物理观念。通过表格对比反射与折射现象梳理知识，既提升学生探究与应用能力，也为教师提供丰富教学资源。

物理八年级上册 •人教版 第四章 光现象 第4节 光的折射 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 通过实验，了解光的折射现象，会画折射现象的光路图，能说出光路图中的角和线的名称。通过实验，了解光的折射特点，能够用光的折射特点解释生活中的折射现象。 02 科学思维 迁移探究光的反射定律的实验研究方法，体会物理模型的思想，深化对光的传播规律的理解，发展科学思维能力。 03 科学探究 基于光的折射现象的观察，提出问题，形成对光折射特点的猜想和假设；基于问题，尝试制订简单的研究方案，并进行实验研究；对实验现象及数据进行交流与分析，归纳出光折射时的特点。 04 科学态度与责任 通过解释生活中光折射的现象，体会物理学的应用价值，增强学习的兴趣。通过经历光的折射的实验研究过程，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，学会与人合作。 教学重难点 教学难点 教学重点 通过实验研究了解光折射时的特点。 应用光的折射特点对生活中的折射现象进行解释。 课堂引入 在一个空碗中放一枚硬币。请你慢慢蹲下，当低至某一个观察位置时，就无法看到硬币了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一个观察位置就又能看到碗中的硬币了。 思考：这是为什么呢? 让硬币出现 知识点1 光的折射 知识点1：光的折射 1. 光的折射 （1）光的折射现象 实验：如图所示，在水中滴几滴牛奶来显示光路，让一束光从空气斜射入水中。 情景描述：这束光在分界面上分成两部分，一部分光被界面反射回空气，还有一部分光射入水中，并且发生了偏折。 （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。 注意：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。 知识点1：光的折射 （3）描述折射现象的几个概念 ①法线ON：过入射点O并垂直于水面的直线。 ②入射角i：入射光线与法线的夹角i。 ③折射角r：折射光线与法线的夹角r。 知识点1：光的折射 （4）理解光的折射现象 ①当光从一种介质斜射入另一种介质中时，在两种介质的分界面上，光的传播方向一般要发生改变。其中一部分光发生反射，同时还有一部分光进人另一种介质中而发生折射。 ②光的折射是在两种介质的分界面处发生的。因为光是在两种介质中传播的，所以传播的速度各不相同。 ③当同种介质不均匀时，光的传播方向 也会发生改变，也就是说会发生折射。 光在大气中的传播路径 知识点1：光的折射 【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。 2. 探究光折射时的特点 ①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？ ②折射光线、入射光线的位置有什么关系？ ③折射角跟入射角大小是什么关系? 知识点1：光的折射 ③折射角可能: _____________入射角。 ②折射光线、入射光线位于法线______________。 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 等于 两侧 【实验器材】 装有分光器的激光笔、光的折射演示装置（标有刻度的半圆形水槽）。 小组同学讨论， 说说你们的猜想。你的猜想是： 【猜想与假设】 或远离法线 同侧 大于 小于 知识点1：光的折射 ①如图所示， 让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度斜射入水中， 观察光束在空气和水中的径迹，并比较折射角和入射角的大小，将实验数据记入表格中。 ②让激光笔发出的一束光从空气垂直射入水中（或从水垂直射到空气中），观察光的传播路线。 【设计并进行实验】 知识点1：光的折射 ③让激光笔发出的一束光以不同的角度从水斜射入空气中。 观察光束在空气和水中的径迹，并比较折射角和入射角的大小，将实验数据记入表格中。 知识点1：光的折射 ④让光从空气斜射入水中，同时用另一激光笔逆着折射光射入另一束光，观察两束光的传播途径。 激光笔 知识点1：光的折射 光从空气斜射入水 实验序号 1 2 3 入射角 折射角 实验数据记录表格 光从水斜射入空气 实验序号 1 2 3 入射角 折射角 知识点1：光的折射 【分析论证】 （1）光从空气斜射入水中 当光从空气斜射入水中时，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。 知识点1：光的折射 （2）光从水斜射入空气中 当光从水斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 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。 （3）光从空气垂直射入水中 当光从空气垂直射入水中时，传播方向不变。 知识点1：光的折射 （4）让光从空气斜射入水，同时逆着折射光射入另一束光。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。 知识点1：光的折射 【实验结论】——光的折射特点 当光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。 当光从空气垂直射入水中或玻璃中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 知识点1：光的折射 视频演示——《探究光折射的特点》 知识点1：光的折射 【例题1】下列哪一个图正确表示了光从玻璃射入空气的情况（　　） 【解析】 根据光的折射规律可知，折射光线和入射光线分居在法线两侧，当光从玻璃斜射入空气时，折射光线远离法线方向偏折，折射角（折射光线与法线的夹角）大于入射角，故C正确，ABD错误。故选C。 A B C D C 知识点1：光的折射 【例题2】如图所示，下列现象是由于光的折射形成的是（　　） A．甲图，当太阳、地球、月亮在同一直线时形成月食 B．乙图，电影院内不同位置的观众都能看到银幕上的画面 C．丙图，小鸟看到鱼缸里面的小鱼 D．丁图，景物在水面形成的倒影 C 知识点1：光的折射 【解析】 A．月食的形成是由于光的直线传播，当太阳、地球、月球在同一直线时，地球挡住了太阳射向月球的光线，与折射无关，故A不符合题意； B．电影院内观众看到银幕画面是由于光的漫反射，使不同位置的观众都能接收到反射光，不属于折射现象，故B不符合题意； C．小鸟看到鱼缸里的小鱼是由于光线从水中进入空气时发生折射，导致看到的鱼的位置与实际位置不同，属于典型的折射现象，故C符合题意； D．水面倒影是光的反射现象，景物发出的光线在水面发生反射进入人眼，与折射无关，故D不符合题意。 故选C。 知识点1：光的折射 【例题3】实验小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于探究“光从空气射入水中时的折射规律”。 （1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否_____________； （2）图甲中，光从空气斜射入水中，入射点为O点，则折射角是________ （选填“∠DOF”或“∠COE”）； 在同一平面内 ∠DOF 知识点1：光的折射 （3）如图乙所示，光从空气射入水中，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，其中1和1' 、2和2'、3和3' 、4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可见，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，且折射角______（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角的度数为______ 。 小于 0° 知识点1：光的折射 【解析】 （1）将光屏的右半部分向前或向后翻折，在光屏的右半部分就看不到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明折射光线、入射光线、法线共面；即使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。 （2）折射角是折射光线与法线的夹角，所以图甲中折射角是∠DOF。 （3）由图乙中2和2＇、3和3＇、4和4＇可以看出，当入射角增大时，折射角也随着增大，即光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，且折射光线向法线方向偏折，即折射角小于入射角。 当光从空气垂直射到水面时，传播方向不变，此时入射角等于0°，折射角等于0°。 知识点2 生活中的折射现象 知识点2：生活中的折射现象 1. 池底变浅 如图所示，水中池底S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由S′ 射出去的一样。 池底实际位置S 虚像S′ 池底为什么看起来比实际浅呢？ S′ 就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了。 知识点2：生活中的折射现象 2. 神奇的“硬币” 现在你能解释课堂导入提出的问题吗？——神奇的“硬币”。 如图，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。 【分析】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虚像。 硬币的 实际位置S S′ 硬币的 虚像 知识点2：生活中的折射现象 3. 鱼在哪里？ 鱼发出的光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S′（即鱼的像）发出来的，像比鱼位置高。 鱼的实际位置S S′ 鱼的虚像 有经验的渔民怎样才能叉到鱼？ 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。 知识点2：生活中的折射现象 4. 从水中看岸上物体 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，感觉光好像由折射光的反向延长线的交点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。 虚像 M′ 人在水中看岸上的物体时会怎样呢？ 知识点2：生活中的折射现象 5. 海市蜃楼 在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。 海市蜃楼是怎样发生的？ 海市蜃楼是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。海市蜃楼简称蜃景，是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因冷空气与暖空气之间的密度不同，对光线折射而产生的。 知识点2：生活中的折射现象 （1）海上出现的“海市蜃楼” 夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处物体的虚像。 知识点2：生活中的折射现象 （2）沙漠里的“海市蜃楼” 发生在沙漠里的“海市蜃楼”，就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里，白天沙石受太阳炙烤，沙层表面的气温迅速升高。由于空气传热性能差，在无风时，沙漠上空的垂直气温差异非常显著，下热上冷，上层空气密度高，下层空气密度低。 当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时，光的角度发生了改变，经过光的折射，便将远处的建筑物呈现在人们眼前了。 知识点2：生活中的折射现象 视频欣赏——《海市蜃楼》 知识点2：生活中的折射现象 在非常寒冷、出现卷云的高空，分布着 大量微小的六角冰晶。当这许多的冰晶在 朝阳或夕阳附近时，它们会使太阳光发生折射，形成环绕太阳的“日晕”。冰晶下沉时，会整齐地竖直排列起来，从而使太阳光沿水平方向朝左右折射约22°，从冰柱出来的三路光线射到人的眼睛中，中间那路太阳光线，是由中间位置的太阳直接射来的，是真正的太阳；旁边两条光线，是太阳光经过六角形晶柱折射而来的。这样，在人们的眼中，在中间真太阳的两边就出现了另外两个太阳，它们实际上是太阳的虚像。 6. “幻日”现象 知识点2：生活中的折射现象 视频欣赏——《内蒙古呼伦贝尔现“幻日”奇观》 知识点2：生活中的折射现象 池水映明月 7. 区别光的反射与折射现象 光的反射 光的折射 水中倒影 水中筷子折了 海市蜃楼 潜望镜 汽车后视镜 大漠孤烟直，长河落日圆 潭清疑水浅 平面镜成像 繁星闪烁 知识点2：生活中的折射现象 【例题4】将硬币放在碗底，后退至恰好看不到硬币，如图，向碗中倒入一些水后，又能看见硬币了，此时的“硬币”（ ） A．是实像 B．由光的反射形成的 C．比实际位置高 D．是光从人眼传到硬币形成的 C 【解析】 ABC．人眼看不到硬币，是由于杯的边缘部分挡住了来自硬币的光线，所以眼睛看不到硬币，这说明光在均匀介质中沿直线传播；当缓缓向杯中加水时，来自硬币的光从水中斜射入空气中会发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的是由于光的折射而形成的虚像，虚像的位置比物体的实际位置偏高，所以在原位置也能看到硬币的虚像，故C正确，AB错误； D．人眼看硬币是硬币反射的光线进入人眼，故D错误。故选C。 知识点2：生活中的折射现象 【例题5】如图所示的现象中，和“海市蜃楼”的光学原理相同的是（　　） A． 岸边的树在水中的倒影 B． 树荫下圆形光斑 C． 手影 D． 水中的铅笔“折断” D A B C D 知识点2：生活中的折射现象 【解析】“海市蜃楼”是由于空气密度不均匀，光发生折射形成的虚像； A．岸边的树在水中的倒影类似于平面镜成像，是光的反射形成的，与“海市蜃楼”原理不同，故A不符合题意； B．树荫下圆形光斑是光的直线传播形成的太阳的实像，与“海市蜃楼”原理不同，故B不符合题意； C．手影是光的直线传播形成的暗性区域，与“海市蜃楼”原理不同，故C不符合题意； D．水中的铅笔“折断”是由于光线从水中射向空气中，发生光的折射形成的，与“海市蜃楼”原理相同，故D符合题意。故选D。 课堂小结 课堂小结 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。 ①光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。 ②当光从空气垂直射入水或玻璃中时，传播方向不变。 ③在折射现象中，光路可逆。 ①水中物体变浅、“折射断筷”、叉鱼等。 ②海市蜃楼：是一种由光的折射产生的现象。 光的折射 折射现象 折射规律 光的折射 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1. 如图所示为一只水鸟站在水中觅食的情景，使“对影成三人”具象化。图中的黑影是由于光的__________形成的，倒影是因光的反射形成的_____（选填“实”或“虚”）像，倒影看起来比实际的水鸟更暗是因为光在水面处还发生了_________现象。 折射 【解析】 水鸟的黑影属于影子，是由于光的直线传播形成的。 水鸟的倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，成的像是虚像。 光射到水面时，一部分光线发生了反射，进入了人的眼睛，另一部分发生了折射而进入水中，所以这些“倒影”看起来“暗”一些。 直线传播 虚 课堂练习 2. 如图所示，走进锡惠公园，漫步映山湖边，蓝天、白云倒映湖水之中，好似“天上有行云，人在行云里”。对于该现象，下列说法正确的是（　　） A．“蓝天”、“白云”都是光源 B．“行云”和“人”都是由光的折射形成的 C．“行云里的人”是由光的反射形成的 D．“天上的行云”是由光的折射形成的 C 【解析】 A．“蓝天”、“白云”自身不能发光，不是光源，故A错误； BCD．“行云”和“人”都是平面镜成像现象，是由光的反射形成的虚像，故BD错误，C正确。故选C。 课堂练习 3. 在日常学习中，会遇到很多有趣的光现象，下列现象中由于光的折射形成的是（　　） A． 窗框在桌面的影子 B． 黑板的反光 C． 刻度尺下的字“扭曲” D． 傍晚时窗户中的“教学楼” C A B C D 课堂练习 【解析】 A．由于光沿直线传播，当光照到窗框上时，在其后面形成黑暗区域，在桌面形成影子，故A不符合题意； B．黑板的反光是由于黑板较光滑，光照到上面形成镜面反射，使某些部位的学生看不清黑板，故B符合题意； C. 在刻度尺下的字看起来扭曲的情况下，是由于刻度尺玻璃厚薄不同，导致光线通过刻度尺时发生了折射，从而使刻度尺下的字看起来发生了变形，故C符合题意； D．窗户上的玻璃可以看做是平面镜，窗户中的“教学楼”实际上是真实教学楼的虚像，是平面镜的反射现象，故D不符合题意。故选C。 A B C D 课堂练习 4．小王在研究光的有关规律时，根据实验现象画出了如下图中的a、b、c，根据图中所示现象，不能得到的结论是（ ） A．光发生反射现象时，反射角等于入射角 B．光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角 C．光从空气斜射入玻璃和水中时，玻璃比水对光的偏折能力大 D．光路是可逆的 D 课堂练习 【解析】 A．图中光发生反射现象时，入射角减小时，反射角也减小，但反射角等于入射角，故A不符合题意； B．光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角也减小，但折射角小于入射角，故B不符合题意； C．光从空气斜射入玻璃和水中时，入射角相等，水中的折射角大于玻璃中折射角，表明玻璃比水对光的偏折能力大，故C不符合题意； D．图中没有从水中或玻璃中斜射入空气中的情况，也没有光线从右边射入的情况，故无法得出光路是可逆的结论，故D符合题意。故选D。 课堂练习 5．如图所示，光源S发出的一束光从空气射向水面，反射光线和折射光线分别经过P、Q两点。画出上述现象中的入射光线、反射光线和折射光线。 【解析】 据平面镜成的像与物体关于平面镜对称，作出光源S关于空气和水的界面的对称点，即S的像点S'，连接PS'，PS'与界面的交点O即为入射光线的入射点，分别连接SO、OQ、OP，并标出光传播方向的箭头，SO就为入射光线，OP为反射光线，OQ为折射光线，如图所示： 课堂练习 6. 如图所示是小明探究光的折射规律的实验。 （1）如图甲所示，小明将一束激光射到P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将____________（选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”）。 （2）如图乙所示，在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的，NOM为两半圆的分界线，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 向左移动 光的折射光线、入射光线和法线在同一平面内 ①实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射光：小明将光屏F向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到折射光，说明_________； 课堂练习 ②多次改变入射角进行实验，测量并记录的数据如下表所示。分析数据得出的结论是：光从空气斜射入水中时，折射角______入射角（选填“大于”或“小于”）； （3）小明让一束光沿着图中BO方向射向水面时，发现光线沿着OA方向折射进入空气，这表明：光的折射现象中，光路是_______。 小于 入射角 15° 30° 45° 60° 折射角 11° 22° 32° 40° 可逆的 课堂练习 【解析】 （1）向水槽内注水时，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，光线会向法线偏折，因此水槽底部的光斑将向左移动。 （2）将光屏F向后折转后，无法看到折射光，说明光的折射光线、入射光线和法线在同一平面内（折转后光屏F与入射光线、法线不在同一平面，故看不到折射光）。 分析表格数据：入射角大于对应的折射角，因此光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角。 （3）光线沿BO方向射入水面，沿OA方向 射出（与原入射方向相反），说明光的折射 现象中，光路是可逆的。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $