3.4 光的折射规律（第2课时）（教学设计）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦光的折射规律应用，涵盖规范作图、生活现象解释及全反射应用。通过雾炮车彩虹图片导入，衔接上节课折射基本规律，搭建从原理到应用的学习支架。 此资料以核心素养为导向，科学探究层面通过玻璃砖、三棱镜实验演示光路，科学思维层面结合动画分析海市蜃楼等现象，还融入光纤通信等科技应用实例。助力学生规范作图、深化规律理解，提升教师教学效率与课堂互动性。

3.4 光的折射规律（第2课时）（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 3.4 光的折射规律（第 2 课时 光的折射规律应用） 教学 目标 物理观念 1. 熟练掌握光的折射角度规律，能规范完成玻璃砖、三棱镜、池水成像等典型折射光路作图； 2. 能运用折射原理解释池水变浅、水中叉鱼、海市蜃楼、落日偏移等生活与自然现象，准确区分实物与折射虚像； 3. 认识光的全反射现象，知道全反射的产生条件，了解全反射在光纤通信、医学内窥镜中的应用。 科学思维 1. 构建折射光路模型，规范完成光路作图，对比反射与折射光路模型的差异； 2. 通过光路反向延长线推理虚像抬高的成因，形成 “透过表象分析本质” 的辩证思维； 3. 能从光的折射规律出发，推导不均匀介质中连续折射的光路，解释海市蜃楼、落日偏移等自然现象。 科学探究 1. 通过光路绘图模拟光的折射传播规律，绘制池水变浅、水中看物体的光路图，掌握折射作图的规范； 2. 借助简易实验模拟大气折射，理解海市蜃楼、落日偏移的形成原理； 3. 通过对比实验观察光的全反射现象，分析全反射的产生条件，提升实验观察与归纳能力。 科学态度 与责任 1. 规范作图，养成严谨细致的学习习惯；品读古籍光学记载，树立文化自信； 2. 理性分辨视觉假象，坚持探求事物本质，体会 “眼见不一定为实” 的辩证思想； 3. 感受折射知识在生活、生产、医疗、通信中的实用价值，激发光学科技探索兴趣。 教材 分析 本节是第三章《光和眼睛》3.4 节的第二课时，是光的折射规律的应用与拓展课。教材在第一课时折射基本规律的基础上，从折射光路作图入手，系统讲解玻璃砖、三棱镜的折射光路，深入分析池水变浅、水中叉鱼等生活现象的成像本质，拓展不均匀介质中的连续折射（海市蜃楼、落日偏移），并介绍光的全反射现象与光纤通信等前沿应用。本节课既巩固了折射的核心规律，又将光学知识与生活现象、自然奇观、科技应用深度结合，是落实 “从物理走向社会” 课程理念的重要载体，也为后续学习透镜成像、眼睛与视力矫正奠定了光路分析基础。 学情分析 1. 知识储备：学生已掌握光的折射基本规律，能识别入射角、折射角与法线，但作图规范性不足，容易出现光线箭头方向错误、虚实线混淆、角度大小画反等问题；对折射虚像的形成有初步认识，但对 “虚像位置抬高” 的光路推理不够深入。 2. 思维能力：学生具备初步的光路分析能力，但对不均匀介质中的连续折射、全反射等抽象内容理解困难，需要直观实验与动画辅助；对生活现象的解释容易停留在表面，原理层面的推理需要引导。 3. 学习特点：学生对海市蜃楼、光纤通信等现象兴趣浓厚，乐于动手作图与实验探究；但对作图规范、光路推理的严谨性需要教师系统强化。 教学重点 1. 光的折射规范作图步骤，正确标注法线、光线、角度，区分虚实线； 2. 运用折射规律解释池水变浅、叉鱼、海市蜃楼、落日偏移等生活与自然现象； 3. 光的全反射原理与光纤通信等应用 教学难点 1. 作图时准确判断空气、介质中入射角、折射角的大小关系，避免光线方向、角度画反； 2. 结合光路反向延长线，推理分析虚像抬高的成因，理解 “眼见非实物真实位置” 的视觉错觉； 3. 理解不均匀大气中光线连续折射原理，解释海市蜃楼、地平线落日的形成过程。 教学 器材 实验器材：激光笔、长方形玻璃砖、三棱镜、水槽、硬币、筷子、喷雾器； 多媒体素材：折射光路动画、海市蜃楼形成视频、光纤通信科普短片、落日偏移原理动画。 教师活动 学生活动 导入新课 【情境引入】展示雾炮洒水车喷出彩虹的图片，提出问题：炎热夏天洒水车作业时，车后会出现彩虹，你知道彩虹是怎么形成的吗？ 引导学生猜想：阳光射入水中的小水珠，发生折射，色散形成彩虹。 引入课题：上节课我们学习了光的折射基本规律，今天我们就运用折射规律，规范光路作图，解释更多生活与自然中的折射现象，并探索光的全反射奥秘。 观察生活现象，结合折射知识作出猜想；明确本节课的学习任务，带着探究兴趣进入新课。 学习新课 一、光的折射作图 1．光线穿过玻璃砖 演示实验：让激光斜射入长方形玻璃砖，观察光线的传播路径。 现象：光线进入玻璃砖时向法线偏折，射出玻璃砖时远离法线；最终的出射光线与入射光线平行，但发生侧移。 作图要点： ① 过入射点作法线（虚线，标垂直符号）； ② 光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，画折射光线； ③ 光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，画出射光线； ④ 最终出射光线与入射光线平行。 特例：垂直入射时，传播方向不变。 2. 光线穿过三棱镜 演示实验：让激光斜射入三棱镜，观察偏折方向。 现象：光线经过三棱镜两次折射后，向三棱镜的底边偏折。 拓展：彩虹的形成就是太阳光进入水珠后，经两次折射、一次反射，发生色散形成的。 3. 生活现象作图：池水变浅 讲解作图方法： ① 确定池底物点 A，人眼位置； ② 连接人眼与看到的虚像点 A′（在 A 的上方），与水面交点为入射点 O； ③ 画入射光线 AO（从 A 指向 O），折射光线从 O 指向人眼； ④ 标法线、入射角、折射角；虚像、反向延长线用虚线。 强调易错点： - 光线箭头：从物体射向人眼，不能反向； - 虚实线：实际光线、界面用实线；法线、反向延长线、虚像用虚线； - 角度规律：空气一侧的角度更大。 4. 典例分析 讲解课件例 1（池底成像光路图）、例 2（垂直入射玻璃砖作图），巩固作图规范。 观察实验现象，理解玻璃砖两次折射的光路规律；掌握玻璃砖折射作图的步骤与规范。 观察三棱镜折射实验，知道光线向底边偏折；理解彩虹的形成原理。 掌握池水变浅的光路作图方法，明确虚像位置；识记作图易错点，规范作图习惯。 完成典例练习，巩固折射作图的方法与规范。 学习新课 二、生活中的折射现象 1. 水中叉鱼 提出问题：人在岸上看水中的鱼，看到的鱼的位置比实际位置高还是低？叉鱼时应该朝哪个方向叉？ 结合光路图分析：鱼反射的光从水中斜射入空气，折射光线远离法线；人眼逆着折射光线看去，看到的是鱼的虚像，位置比实际位置偏高。 结论：叉鱼时要向看到的鱼的下方投叉，才能叉到鱼。 逆向应用：用激光照水中的物体，沿着看到的像的方向照射，根据光路可逆，激光会沿原光路反向传播，照亮物体。 2. 现象对比：反射与折射 提出问题：水中的 “倒影” 和看到的 “水中鱼”，成因一样吗？ 对比分析： - 水中倒影：光的反射形成的虚像，像与物体关于水面对称； - 看到水中鱼：光的折射形成的虚像，像的位置比实物抬高。 补充：倒影比景物暗，是因为一部分光反射，还有一部分光折射进入水中。 3. 海市蜃楼 讲解：海市蜃楼是光在不均匀的大气层中发生连续折射形成的现象。 成因：夏天海面附近空气温度低、密度大，上层空气温度高、密度小；远处物体的光在疏密不同的空气中传播时，不断发生折射，光线逐渐向地面偏折；人眼逆着折射光线看去，就看到了远处物体的虚像，仿佛悬浮在空中。 拓展：沙漠海市蜃楼、公路 “水洼” 幻象，原理相同。 4. 落日偏移 讲解：太阳实际已经落到地平线以下，我们依然能看到太阳，这就是落日偏移现象。 成因：太阳光穿过密度不均匀的大气层时发生连续折射，折射光线向地面偏折；人眼逆着折射光线看去，形成位置偏高的太阳虚像。 5. 高频易错总结 带领学生梳理折射现象的核心结论： ① 无论是岸上看水下，还是水下看岸上，看到的都是抬高的虚像； ② 光路可逆：沿看到的像的方向照射激光，能照亮实物； ③ 区分反射与折射：倒影是反射，水中物体是折射。 6. 典例分析 讲解课件例 3（激光照雨花石）、课堂练习中的鱼咬荷花问题，巩固折射规律的应用与光路可逆原理。 结合光路图分析水中叉鱼的原理，明确虚像位置；理解光路可逆的应用。 对比区分反射与折射现象，纠正概念混淆；理解倒影变暗的原因。 理解海市蜃楼、落日偏移的形成原理，知道不均匀介质的连续折射规律。 梳理折射现象的核心结论，形成系统的解题思路；完成典例练习，提升知识应用能力。 学习新课 三、光的全反射 1. 全反射现象 讲解：当光从水（玻璃）斜射入空气中时，入射角增大，折射角也增大；当入射角增大到某一角度，使折射角达到 90° 时，折射光线消失；继续增大入射角，入射光线全部被反射回来，这种现象叫做光的全反射。 临界角：折射角等于 90° 时的入射角，叫做临界角。 2. 全反射的条件 引导学生归纳： ① 光从光密介质（水、玻璃）射入光疏介质（空气）； ② 入射角大于或等于临界角。 3. 全反射的应用 （1）光纤通信 讲解：光导纤维由内芯和外套组成，内芯的折射率比外套大；光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射，光线不断反射向前传播，能量损失极小，能远距离、大容量传输光信号。 应用：互联网光纤通信、有线电视信号传输。 （2）医学内窥镜 讲解：内窥镜利用光纤传光、传像，一组光纤将光传入人体内部照明，另一组将体内图像传出，用于检查胃、肠、气管等脏器，减少手术创伤。 拓展：全反射棱镜、潜望镜也应用了全反射原理。 4. 典例与辨析 判断：光从空气射入水中，也能发生全反射吗？ 明确：只有从光密介质射向光疏介质，才可能发生全反射。 理解全反射的定义与临界角的概念； 掌握全反射的两个产生条件，能判断不同场景下能否发生全反射； 了解全反射在光纤通信、医学内窥镜中的应用，体会光学科技对生活的推动作用。 课 堂 练 习 一、单选题 1．在岸上看池塘不深，但是下水后几乎要把人淹没了，能解释这一现象的光路图是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】池底反射的光从水中斜射入空气，光线箭头从水到空气；光由水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，池底虚像上移，看起来池水变浅，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．人们在观看“日出”或“日落”现象时，考虑到大气对传播的影响，太阳的真实位置S与人们看到的太阳的位置相比（    ） A．“日出”时在的下方，“日落”时在的上方 B．“日出”或“日落”时均在的下方 C．“日出”时在的上方，“日落”时在的下方 D．“日出”或“日落”时均在的上方 【答案】B 【解析】由于大气层下部的密度大，上部的密度小；光由光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角，折射光线向下偏折。“日出”或“日落”时，太阳光均穿过大气层发生折射，折射光线向下偏折，逆着折射光线看过去，认为太阳在折射光线的反向延长线上，我们看到太阳的位置比太阳的实际位置要高，即S在的下方。故B正确，ACD错误。 故选B。 3．下列光路图中，能正确解释生活现象的是（　　） A．图甲：岸上的人看见水中的物体 B．图乙：物体通过小孔形成倒立的实像 C．图丙：光从室外透过窗户玻璃进入室内 D．图丁：人观察对岸的树木在水中的倒影 【答案】B 【解析】A．岸上的人看见水中的物体，光从水中斜射入空气时（光的传播方向是从水中到空气中），折射角大于入射角，故A错误； B．图乙中，物体AB通过小孔成倒立的实像A′B′，是光的直线传播形成的，故B正确； C．光线通过玻璃砖再进入空气发生两次折射：第一次是从空气斜射进入玻璃，折射光线应该靠近法线偏折，折射角小于入射角；第二次是光从玻璃斜射进入空气，折射光线应该远离法线偏折，折射角应大于入射角，故C错误； D．人观察对岸的树木在水中倒影，应该是由树木射向湖面的光线被反射进入人眼，是光的反射现象，故D错误。 故选B。 4．“坐井观天”这一成语是用来比喻或讽刺眼界狭窄或学识肤浅之人。图所示的是一只在井中（没有水）的青蛙。关于该成语的光路解释正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题意可知，井中没有水，光在同种均匀的介质（本题中是空气）中是沿直线传播的，不会发生折射，故光线不会发生偏转。眼睛之所以能看到物体，是因为物体发出的或反射的光线进入到眼睛才能看到。故B正确，ACD错误。 故选B。 二、填空题 5．如图，唐代诗人李白在《赠汪伦》中说：“李白乘舟将欲行，忽闻岸上踏歌声。桃花潭水深千尺，不及汪伦送我情。”诗句中涉及到的物理知识也令人回味：歌声由_______产生；汪伦能从远近各处都看到李白，这是因为光照在李白身上发生了______；桃花潭水看起来的深度比实际的深度要______（选填“深”或“浅”）。 【答案】 振动 漫反射 浅 【解析】声音是由物体的振动产生的，歌声由声带振动产生；汪伦能从远近各处都看到李白，这是因为光照在李白身上发生了漫反射，反射光线射向各个方向，故可从不同位置观察到李白；由光的折射规律可知，光从水中斜射入空气时折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看到的虚像位置高于实际物体，因此池水看起来更浅。 6．诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置（如图所示），而是太阳光经过不均匀的大气层发生了________现象所成的________（选填“实”或“虚”）像，太阳实际在图中________（选填“甲”或“乙”）位置。（大气层位置越高空气越稀薄） 【答案】 折射 虚 乙 【解析】【小题1】[1][2][3]诗句中“落日”并非太阳的实际位置，这是因为太阳光从太空进入地球大气层时，由于大气密度不均匀，越靠近地面空气密度越大，导致光线发生折射向下弯曲，人逆着折射后的光线看到的是太阳的虚像，像的位置比实际位置高，所以，太阳实际在图中的乙位置。 7．在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载，海市蜃楼是怎样发生的？如下图，光在同种均匀的介质中沿直线传播，如果介质______，光就不会沿直线传播，而会发生______（请填写专业的物理术语），海市蜃楼就是由光的这种现象产生的。 【答案】 疏密不均 折射 【解析】[1][2]海市蜃楼是由于光在疏密不均匀的空气中传播时发生折射形成的。 8．如图，小红发现通过玻璃砖看到的钢笔发生了“错位”，这是光的______现象造成的。 【答案】折射 【解析】钢笔错位是因为光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光路的方向发生改变而形成的，故属于光的折射现象； 第一次折射：先过入射点垂直玻璃砖上表面作出法线，再在玻璃砖内部法线的另一侧作出折射光线，注意折射角小于入射角； 第二次折射：先过右侧入射点垂直玻璃砖下表面作出法线，再在玻璃砖的下侧空气中作出折射光线，注意折射角大于入射角，折射光线与玻璃砖上侧的入射光线平行，如图所示    三、作图题 9．在防溺水教育活动中，老师告诉学生，在岸边即使看着水不深，也不能贸然下水游泳，因为水的实际深度比看到的要深。如图为解释这一现象的情景，其中A为水底的物体，A'是岸边儿童看到的A的像。请你在图中作出儿童看到A点的光路图（保留作图痕迹）。 【答案】 【解析】水底的物体A反射出的光，在水面处发生了折射，折射角大于入射角，人认为光是沿直线传播的，所以逆着折射光线看上去，看到的是点，连接眼睛与与界面的交点O点即为入射点，连接眼睛与O点即为折射光线，连接AO即为入射光线，如图所示： 10．在图中画出光线经下列光学元件折射后射出的光路图。 【答案】 【解析】过入射点作玻璃砖上表面的法线（垂直于上表面的虚线），光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，在玻璃砖内画出折射光线，过玻璃砖下表面的折射光线入射点作下表面的法线，光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，且此时的折射角等于最初的入射角，画出射出玻璃砖的折射光线，该光线与入射光线平行，如图所示： 光线从空气斜射入三棱镜的一个面时，根据光的折射定律，折射角小于入射角，折射光线向法线方向偏折，过入射点作三棱镜表面的法线，再画出第一次的折射光线；当光线从三棱镜斜射入空气时，过入射点作三棱镜表面的法线，由于光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，画出折射光线，光线向三棱镜的底边偏折。如图所示： 四、实验题 11．如图为探究光的反射和折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径前后折转。 (1)实验时让一束光紧贴光屏E沿从空气中斜射入水中，在光屏F上能看到反射光线和折射光线，将光屏F绕直径向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到反射光线和折射光线，说明反射光线、折射光线和入射光线都______（选填“在”或“不在”）同一平面内。 (2)改变入射光线与的夹角进行多次实验，得到的实验数据如下表所示。分析数据可知，光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，其反射角和折射角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 入射角 0° 15° 30° 45° 60° 反射角 0° 15° 30° 45° 60° 折射角 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° 【答案】(1)在；(2)增大 【解析】（1）当光屏F绕NOM向后折转后，光屏E和F不再处于同一平面，此时无法在F上观察到反射光线和折射光线，该现象说明反射光线、折射光线和入射光线都在同一平面内。 （2）分析表格数据可知，入射角增大的过程中，反射角的数值、折射角的数值都随入射角的增大而变大，因此可得结论，光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，反射角和折射角都增大。 板 书 设 计 3.4 光的折射规律（第 2 课时） 一、折射作图 1．玻璃砖：两次折射，出射光线与入射光线平行 2．三棱镜：向底边偏折 3．池水成像：虚像抬高 作图规范：实线画光线，虚线画法线、延长线、虚像 规律：空气一侧角度更大 二、生活中的折射现象 1．水中叉鱼：虚像偏高 → 向下方叉 2．海市蜃楼、落日偏移：不均匀大气连续折射 3．倒影：光的反射；水中物体：光的折射 4．光路可逆 三、光的全反射 1．条件：光密→光疏；入射角≥临界角 2．应用：光纤通信、医学内窥镜 课 堂 小 结 作业布置 1. 基础作业：完成课后同步练习； 2. 作图作业：完成水中鱼成像、玻璃砖折射、三棱镜折射 3 道光路图，保留作图痕迹； 3. 拓展任务：查阅资料，了解光纤通信的发展历程，撰写一段 100 字左右的科普短文。 教学反思 亮点：本节课以生活中的彩虹现象引入，贴合学生认知，快速激发探究兴趣；按照 “作图规范 — 生活现象 — 拓展应用” 的逻辑层层递进，从基础作图到现象解释，再到全反射科技应用，梯度清晰；通过实验演示、光路分析、典例巩固相结合的方式，突破作图规范、虚像成因、全反射条件等重点难点；融入光路可逆、辩证看待视觉假象等思想，兼顾知识落实与思维培养。 不足：部分学生对 “不均匀介质连续折射” 的理解仍停留在记忆层面，光路分析不够深入；折射作图的分层训练不足，学困生的规范性与正确率有待提升；全反射的实验演示不够直观，学生对临界角的理解较为模糊。 改进：增加不均匀糖水的折射实验，直观展示光线在不均匀介质中的连续偏折，深化海市蜃楼原理的理解；设计梯度作图练习，从基础光路到生活现象作图，逐步提升学生的作图能力；补充全反射的演示实验，让学生直观观察临界角与全反射现象，强化对产生条件的理解。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $