第三节 光的折射（教学设计）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理教学设计聚焦光的折射核心知识，涵盖折射现象、规律及生活应用。以《梦溪笔谈》等古人记载引入，结合铅笔弯折等生活现象，承接光的直线传播与反射，搭建知识学习支架。 此资料特色鲜明，文化情境导入激发兴趣，实验探究贯穿始终，如用可折叠光屏验证三线共面，体现科学探究素养。通过对比反射与折射规律培养科学思维，结合池水变浅等实例落实物理观念，助力学生提升探究能力，为教师提供完整教学方案。

第三节 光的折射（教学设计） 年级 八年级全一册 学科 物理 教师 课题 第三节 光的折射 教学 目标 物理观念 1. 认识光的折射现象，掌握光的折射规律，理解光路可逆性； 2. 能准确区分入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角，建立光跨介质传播的完整认知； 3. 能用水的折射原理解释潭清疑水浅、筷子弯折、海市蜃楼等生活现象，区分折射与反射的不同成因。 科学思维 1. 通过对比光的折射与反射规律，归纳二者的异同，提升对比辨析与逻辑归纳能力； 2. 利用光路可逆逻辑分析成像问题，区分实物与折射形成的虚像，学会透过视觉表象分析光学本质； 3. 能通过光路图分析折射现象，建立 “法线为基准、空气角大” 的解题思维。 科学探究 1. 借助激光笔、水槽、可折叠光屏完成折射实验，观察角度变化与三线共面特点； 2. 自主操作、记录实验现象，推导光的折射规律，形成规范的实验探究思路； 3. 能设计简单实验验证折射规律与光路可逆性，提升实验设计与证据分析能力。 科学态度 与责任 1. 感受折射造就的奇妙自然景观，保持探索自然的好奇心； 2. 理解 “眼见不一定为实”，养成理性思辨的习惯，树立尊重客观规律的科学观； 3. 了解我国古代对光的折射的记载与智慧，增强文化自信与民族自豪感。 教材 分析 本节是第三章《光的世界》的核心规律课，承接光的直线传播与光的反射，是几何光学的重要转折点，也是后续学习透镜成像、眼睛与视力矫正的基础。以《梦溪笔谈》《太平御览》中古人对折射现象的记载引入，通过实验探究系统得出光的折射规律，深入辨析折射的基本概念，结合大量生活实例与光路作图，落实规律的理解与应用。本节课既是对光的传播规律的拓展与深化，也是培养学生实验探究能力、几何光学思维的重要载体，同时融入传统文化、科学方法与辩证思维教育，充分体现了 “从生活走向物理，从物理走向社会” 的课程理念。 学情分析 1. 知识储备：学生已掌握光的直线传播与反射定律，对筷子弯折、池水变浅等折射现象有丰富的生活经验，但普遍存在 “折射是光的弯曲” 的模糊认知，对法线、入射角、折射角的概念容易与反射混淆，常把光线与界面的夹角误认为入射角。 2. 思维能力：学生具备初步的光学实验能力，但对 “三线共面” 的实验设计逻辑、折射虚像的形成原理理解不深；对反射与折射的综合场景辨析能力不足，容易混淆两类现象的成因。 3. 学习特点：学生对光学实验、生活现象兴趣浓厚，但容易重现象轻本质，对规律的条件、角度的判断需要系统引导；对虚像的形成原理需要通过光路图逐步拆解。 教学重点 1. 光的折射规律（三线共面、两线分居、两角变化、垂直不变、光路可逆）； 2. 入射角、折射角的概念辨析，以法线为基准的角度判断； 3. 生活中折射现象的原理解释。 教学难点 1. 入射角、折射角的概念辨析，明确两角是光线与法线的夹角； 2. 折射虚像的光路成像原理，理解人眼反向延长线形成虚像的过程； 3. 反射与折射的综合场景辨析，准确判断光学现象的成因。 教学 器材 分组实验器材：激光笔、水槽、水、可折叠光屏、玻璃砖、量角器、硬币、杯子、铅笔； 演示器材：三棱镜、光的折射演示器、海市蜃楼演示装置； 多媒体素材：光的折射实验动画、海市蜃楼科普视频、古人光学记载介绍。 教师活动 学生活动 导入新课 【文化情境引入】引用《梦溪笔谈》《太平御览》中的记载：“凡光入水中，皆偏折，物形上浮”“观水知物浅，非水真浅，光曲也”。 提出问题：古人观察到的 “光入水中偏折”，和我们之前学的 “光沿直线传播” 矛盾吗？为什么池水看起来比实际浅？水下物体的像为什么会上浮？ 引入课题：今天我们就通过实验探究光穿过两种透明介质时的传播规律，系统学习光的折射。 感受古人的光学智慧，结合生活经验思考折射现象； 回顾光的直线传播与反射知识，对光的折射现象作出初步猜想； 明确本节课的学习主题，带着探究问题进入新课。 学习新课 一、光的折射现象与基本概念 1. 光的折射现象 演示实验：将铅笔斜插入水中，观察铅笔在水面处的 “弯折” 现象。 定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。 强调条件： ① 光从一种介质进入另一种介质； ② 必须是斜射，垂直入射时传播方向不变，不发生偏折。 补充实验：杯底硬币实验 —— 向后退到恰好看不见硬币，向杯中注水，硬币重新出现，直观展示光的折射。 2. 折射的基本概念 结合光路图讲解五个基本概念： - 入射光线：射向两种介质分界面的光线； - 折射光线：穿过分界面进入另一种介质的光线； - 法线：过入射点，垂直于分界面的辅助虚线，是判断角度的基准； - 入射角：入射光线与法线的夹角； - 折射角：折射光线与法线的夹角。 易错强调：入射角、折射角都是光线与法线的夹角，不是与界面的夹角。 3. 典例分析 讲解课件例 1（水面倒影变暗），辨析光的反射与折射的同时发生。 观察铅笔弯折、硬币重现的实验现象，感受光的折射； 理解光的折射的定义与发生条件，明确垂直入射不偏折； 结合光路图，准确识别折射的五个基本概念； 明确法线的基准作用，纠正 “角度是与界面夹角” 的认知误区； 完成典例练习，辨析反射与折射的综合现象。 学习新课 二、探究光的折射规律 1. 提出问题与猜想 提出问题：光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内吗？折射角与入射角有什么关系？ 引导学生结合反射定律作出猜想。 2. 设计实验 介绍实验器材：激光笔、水槽、水、可折叠光屏、量角器。 实验步骤： ① 验证三线共面：将光屏垂直放在水面上，让激光斜射入水中，观察折射光线；将光屏沿法线向前折转，观察光屏上是否还能看到折射光线。 ② 探究两角关系：改变入射角的大小（30°、50°、70°），分别测量对应的折射角，记录数据。 ③ 验证光路可逆：让光逆着原来的折射光线从水中射入空气，观察折射光线的方向。 ④ 垂直入射实验：让光垂直射向水面，观察传播方向。 学生分组实验，教师巡视指导，纠正操作问题。 3. 实验结论：光的折射规律 引导学生根据实验现象归纳： ① 三线共面：折射光线、入射光线和法线在同一平面内； ② 两线分居：折射光线和入射光线分别位于法线两侧； ③ 两角不等：光从空气斜射入水或其他介质时，折射角小于入射角；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角。 记忆技巧：总是空气中的角大。 ④ 垂直不变：当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。 ⑤ 光路可逆：在折射现象中，光路是可逆的。 4. 典例分析 讲解课件例 2（水槽光斑移动），巩固折射规律的应用与动态分析。 针对问题作出合理猜想； 明确实验器材与步骤，理解可折叠光屏的实验设计逻辑； 分组完成实验，规范操作，观察现象，记录数据； 根据实验现象与数据，自主归纳光的折射规律； 理解光路可逆的特点，掌握 “空气角大” 的记忆技巧； 完成典例练习，巩固折射规律的应用与动态分析。 学习新课 三、生活中的折射现象 1. 池水变浅与水中物体 结合光路图讲解： 原理：池底反射的光从水中斜射入空气，折射角大于入射角；人眼逆着折射光线看去，认为光沿直线传播，将折射光线反向延长，形成的虚像在实际物体的上方。 结论：岸上看水中物体，看到的是位置偏高的虚像。 应用：叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉，才能叉到鱼。 拓展：潜水员在水中看岸上的景物，看到的也是位置偏高的虚像。 总结：无论是岸上看水下，还是水下看岸上，看到的虚像都比实际物体偏高。 2. 筷子弯折与硬币重现 解释：筷子在水面处 “弯折”、注水后硬币重现，都是光的折射形成的虚像位置偏高导致的。 3. 海市蜃楼 讲解：海市蜃楼是由于空气疏密不均匀，光在不均匀的空气中传播时不断发生折射，形成远处景物的虚像。 强调：海市蜃楼是光的折射现象，不是光的反射。 4. 综合辨析：反射与折射 对比总结： - 光的反射：光返回原介质，反射角等于入射角，成虚像； - 光的折射：光进入另一种介质，折射角不等于入射角，成虚像。 生活中很多现象同时存在反射与折射，如水面倒影、玻璃反光。 5. 典例分析 讲解课件例 3（光路图判断）、例 5（叉鱼），巩固折射规律、光路图与生活应用。 结合光路图理解池水变浅的原理，知道看到的是虚像； 理解叉鱼的技巧，能解释筷子弯折、硬币重现等现象； 了解海市蜃楼的成因，区分折射与反射现象； 能对比岸上看水下、水下看岸上的成像特点； 完成典例练习，巩固折射规律的应用与光路分析。 课 堂 练 习 1．战国时期的《墨经》对光现象就有了记载，下列光现象中属于折射的是（     ） A．手影的形成 B．海市蜃楼 C．桥在水中的倒影 D．树荫下的光斑 【答案】B 【解析】AD．手影和树荫下的光斑都是由光的直线传播形成，故AD不符合题意； B．海市蜃楼属于光的折射现象，故B符合题意； C．桥在水中倒影是平面镜成像现象，是光的反射形成的，故C不符合题意。 故选B。 2．下列关于光从空气斜射入玻璃的光路规律描述，正确的是（     ） A．折射角大于入射角 B．折射角小于入射角，两线分居法线两侧 C．斜射时传播方向不发生偏折 D．入射光线与折射光线在法线同侧 【答案】B 【解析】ABD．光从空气斜射入玻璃中，折射光线与入射光线分居法线两侧，折射光线远离靠近，即折射角小于入射角，故AD错误，B正确； C．斜射时传播方向一定会发生偏折，只有垂直入射才不偏折，故C错误。 故选B。 3．如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象，形成了、和三条光线（箭头未画出）。以下说法正确的是（　　） A．的下边是玻璃 B．为入射光线 C．折射角为38° D．折射角为30° 【答案】C 【解析】反射光线和入射光线位于法线两侧，折射光线和入射光线也位于法线两侧，由图可知，CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线；由图可知，MN为分界面，PQ为法线，反射角为60°，反射角等于入射角，则入射角也为60°，折射角为38°，折射角小于入射角，所以，MN左侧为玻璃，故故ABD错误， C 正确。 故选 C。 4．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。 5．从实验可知，光从空气斜射入水或玻璃等透明物质时，折射角小于入射角。如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃等透明物质斜射入空气时，会发现折射入空气的光将逆着原入射光的方向传播，这表明，折射时光路也是____。由此可知，光从水或玻璃等透明物质斜射入空气时，折射角____入射角。 【答案】 可逆的 大于 【解析】如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃等透明物质斜射入空气时，会发现折射入空气的光将逆着原入射光的方向传播，原先的折射角变为入射角，原先的入射角变为折射角，这表明，折射时光路也是可逆的； 因为光从空气斜射入水时折射角小于入射角，所以光从水斜射入空气时，折射角大于入射角。 6．当水中的光源发出的光束斜射到空气中时，折射角___________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。当你在露天游泳池游泳时，潜入水中观看池边树梢，看到的是树梢的___________（选填“实像”或“虚像”），像的位置比树梢的实际位置___________（选填“高”或“低”）。 【答案】 大于 虚像 高 【解析】[1]根据光的折射规律，光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 [2]潜入水中观看池边树梢时，树梢反射的光从空气斜射入水中发生折射，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是由折射光线的反向延长线会聚形成的虚像。 [3]由于光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，人眼逆着折射光线看去，会觉得光线是从更高的位置射来的，所以像的位置比树梢的实际位置高。 7．小明乘坐竹筏游览西湖，当船工用长直的竹篙斜插入水中撑行时，小明从侧面观察到水下有两只“竹篙”的像，其中插入水中的那部分竹篙看起来会向 _____（填“上”或“下”）弯折。小明依据所学的知识判断出OC是由于光的 _______形成的 _____像（选填“实”或“虚”），OB是水上的那部分竹篙发生了光的 _______现象形成的。 【答案】 上 折射 虚 反射 【解析】[1]人从空气中看水中的物体，由于光的折射，看到的都是物体的虚像，虚像在真实物体的正上方，故水中的竹篙看起来向上弯折。 [2]如图所示的情景，CO是由于光的折射形成的斜插入水中竹篙的虚像。 [3]水面相当于平面镜，BO是由光的反射形成的竹篙水上部分AO的虚像。 8．某小组同学设计了如图甲的实验装置探究光的折射规律，在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线。 入射角 0° 15° 30° 45° 60° 折射角 0° 11.31° 22.1° 35.4° 40.9° （1）将光屏F调至与光屏E在同一平面内，保持入射点O不变，多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验， ①分析表格数据得出的结论是：______（写出一条即可）。 ②当光从空气垂直射入水中时，光的传播方向______（选填“改变”或“不改变”）。 （2）该小组同学在玻璃水槽底部用另一支激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时，可看到折射光线沿OA方向射出，这说明在光的折射现象中光路是______的。 （3）另一小组的小华在做光的折射实验时，将一束光以相同的入射角从空气分别斜射入水和玻璃中，如图乙所示，分析实验现象可知折射角是______（选填“不同”或“相同”）的，水对光的折射本领______（选填“大于”“等于”或“小于”）玻璃对光的折射本领。 （4）如图丙所示，站在清澈的游泳池里，在岸上的人会发现泳池里人的腿变短，能描述此现象的光路是图丁中的______（填序号）。 【答案】（1）光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也随之增大 不改变；（2）可逆的；（3）不同 小于；（4）② 【解析】（1）[1]分析表中实验数据可得结论：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也随之增大。 [2]当光从空气垂直射入水中时，入射角和折射角都为0°，此时入射光线、折射光线、法线三线重合，光的传播方向不改变。 （2）该小组同学用一束光沿着BO射向水面时，观察到折射光线沿OA方向射出，这说明在光的折射现象中光路是可逆的。 （3）[1][2]由图乙可知：第一个图中的折射角为90°﹣70°=20° 第二个图中的折射角为90°﹣75°=15° 所以以相同的入射角射向不同介质时，折射角大小不同；由于在水中的折射角要大于在玻璃中的折射角，所以水对光的折射本领小于玻璃对光的折射本领。 （4）如图丙所示，站在清澈的游泳池里，在岸上的人会发现泳池里人的腿变短，此时光线从 水中斜射向空气中，折射角大于入射角，能描述此现象的光路是图丁中②。 9．某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，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。 （1）使用光屏，是为了使光发生___________时显示光路，用可折转的光屏，便于观察折射光线和入射光线是否___________； （2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和，2和、3和、4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，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；折射角的增大值___________（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角的增大值，当光从空气垂直射入水中时，折射角等于___________度； （3）图丙中当激光笔从水中沿方向射入O点，则折射光线将会与___________（选填“1”“2”“3”或“4”）重合，说明折射时光路是___________的。 【答案】（1）漫反射 在同一平面内；（2）小于 小于 0；（3）3 可逆 【解析】（1）[1]光屏表面粗糙，使用光屏，是为了使光发生漫反射时能显示光路。 [2]将光屏的半部分向前后翻折，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明入射光线、折射光线、法线共面，这说明使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。 （2）[1]折射光线和法线的夹角是折射角，入射光线和法线的夹角是入射角，由图丙可知，折射角小于入射角。 [2]由图丙可知，折射角的增大值小于入射角的增大值。 [3]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度，折射角等于0度。 （3）[1][2]图丙中当激光笔从水中沿3′方向射入O点时，折射光线会沿原来入射光的方向射出，即将会与3重合，说明折射时光路是可逆的。 10．如图所示，A是水池底某点，请大致作出光线AO和AO′的折射光线，并利用图中的两条光路找出人从岸上看到的A的像A′的位置。 【答案】 【解析】光由水中斜射入空气时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角；先过折射点垂直于界面作出法线，再在空气中法线的另一侧画出折射光线，注意折射角大于入射角，将两条折射光线反向延长，其交点即为人从岸上看到A的像A'，据此作图。 11．如图所示，有一束光线射到一块玻璃制成的三棱镜上，请在图中画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向。 【答案】 【解析】据折射规律可知，在三棱镜的第一个界面，光从空气垂直入射玻璃中，光线的传播方向不会发生改变。在三棱镜的第二个界面，光线从玻璃斜射入空气时，它会向远离法线方向偏折。据此作图。 12．如图所示的杯中有水，杯底有一块漂亮的小石头（未画出），一束激光照射到水面上。 （1）画出这束激光的反射光线________； （2）画出这束激光进入水中的大致光路_________； （3）逐渐往杯中加水，杯底的光斑会向 _____（选填“左”或“右”）移动； （4）两个同学想用激光笔去照亮水底小石头，小华往他看到的石头的方向照射，小明往他看到的石头的下方照射，能照亮小石头的是_______（选填“小华”或“小明”）。 【答案】（1）；（2）；（3）右；（4）小华 【解析】（1）过入射点作垂直于界面的法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出反射光线，据此作图。 （2）根据折射角小于入射角，在法线右侧的水中画出折射光线。据此作图。 （3）当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动。 （4）根据光路可逆原理，光从空气斜射入水中发生折射，当光从水中斜射入空气中时也会发生折射，且光路可逆。人眼看到小石子的像，那么沿着看到像的方向照射激光，激光会沿着原来光从小石子到眼睛的相反路径传播，从而照亮小石子，所以应向看到小石子的正方向照射，即小华能照亮小石子。 板 书 设 计 第三节 光的折射 一、折射现象 1．定义：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向偏折 2．条件：斜射、两种介质分界面；垂直入射不偏折 二、基本概念 入射光线、折射光线；法线：垂直分界面的虚线（角度基准）；入射角：入射光线与法线的夹角；折射角：折射光线与法线的夹角。 三、光的折射规律 三线共面；两线分居；两角不等：空气→水 / 玻璃，折射角 <入射角；水 / 玻璃→空气，折射角> 入射角；垂直入射：方向不变；光路可逆。 四、生活应用 池水变浅、筷子弯折、叉鱼向下：虚像位置偏高；海市蜃楼：空气不均匀，光的折射；水面倒影：光的反射，同时伴随折射。 课 堂 小 结 作业布置 1. 基础作业：完成课后同步练习，完成指定的折射光路作图； 2. 实践作业：利用家中的杯子、硬币、水，验证光的折射现象，写出实验报告； 3. 拓展任务：查阅资料，了解海市蜃楼的形成条件与不同类型，撰写一段科普短文。 教学反思 亮点：本节课以我国古代光学记载引入，兼具文化性与趣味性，快速激发学生的探究兴趣与文化自信；以完整的实验探究为核心，按照 “现象观察 — 概念建构 — 实验探究 — 规律归纳 — 生活应用” 的逻辑层层递进，让学生经历完整的规律建构过程；通过可折叠光屏的实验设计，突破了 “三线共面” 的理解难点；通过 “法线为基准、空气角大” 的方法总结，突破了角度判断的易错点；结合大量生活实例与光路作图，落实了规律的应用与几何光学思维的培养。 不足：部分学生对入射角、折射角的概念仍有混淆，容易误用与界面的夹角计算；对折射虚像的形成原理理解不深入，容易机械记忆 “虚像偏高” 的结论；对反射与折射的综合场景辨析能力不足，容易混淆两类现象。 改进：增加入射角与界面夹角的对比辨析训练，通过典型错例强化法线的基准作用；补充虚像形成的分步光路动画，通过 “光线传播 — 人眼判断 — 反向延长” 的拆解，深化对虚像本质的理解；增加反射与折射的综合现象专项训练，通过典型场景对比，提升学生的综合辨析能力。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $