一、光的折射（教学课件）物理新教材苏科版八年级上册

物理八年级上册 •苏科版 第三章 光的折射 透镜 一、光的折射 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 了解光的折射现象；理解入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角等基本概念；知道光在发生折射时遵循的规律。 02 科学思维 通过与光的反射进行类比，理解光的折射规律，培养类比和迁移的思维能力。 03 科学探究 经历探究光从空气射入水（或玻璃）中时的折射规律的实验过程，学习用实验方法研究物理规律，收集证据、归纳总结。 04 科学态度与责任 能举例说出日常生活中光的折射现象，尝试用光的折射规律解释相关生活现象；了解我国古代对光学现象的研究，增强民族自豪感。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 知道折射现象的定义与发生条件。 2. 探究光从空气斜射入水（或玻璃）中时的偏折规律。 3. 知道光在发生折射时，光路是可逆的。 1. 理解折射角与入射角的动态关系。 2. 运用光的折射规律解释生活中的折射现象。 3. 根据折射规律正确作出折射光路图。 课堂引入 水深危险 千万不能！ 因为水的实际深度比看上去要深！ 从岸上看，为什么会觉得水的深度比它的实际深度浅呢? 知识点1 折射现象 探索新知 活动3.1 观察光的折射现象 1.  如图所示，将一束光斜射到容器底面点 O 处；向容器中注水，观察底面上光斑的位置是否发生变化。 2.  设法使光束在空气和水中的传播路径显示出来，观察光传播的方向是否变化。 3.  使光束垂直于水面射入，观察光的传播方向；改变光的入射方向，观察光的传播方向怎样变化。 观察光的折射现象 o 探索新知 通过上述活动发现，当光垂直射入水中时，传播方向不变；当光斜射入水中时，传播方向会发生偏折。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。 光的折射 法线：过入射点O 且垂直于分界面的直线 NN' ； AO 是入射光线，OB 是折射光线； 入射角：入射光线与法线的夹角α ； 折射角：折射光线与法线的夹角γ 。 典例分析 例1 下列光现象中属于光的折射的是（　　） A．掩耳盗铃 B．一叶障目 C．镜花水月 D．潭清疑水浅 D 【解析】A．掩耳盗铃是防止声音进入人耳，与光的折射无关，故A不符合题意； B．一叶障目是光在同种均匀介质中沿直线传播的过程中，被叶子遮挡了一部分光，属于光的直线传播，故B不符合题意； C．镜花水月是光的反射形成的等大的虚像，故C不符合题意； D．潭清疑水浅，是因为光从水斜射入空气中时发生了折射，光线远离法线，人眼逆着折射光线看去是水底变高的虚像，故D符合题意。 故选D。 知识点2 折射的特点 探索新知 活动3.2 探究光的折射特点 提出问题 光从空气进入水（或其他介质）中，传播方向是否发生变化？如何变化？ 猜想与假设 （1）折射光线和入射光线和法线在同一平面内； （2）折射光线和入射光线分别位于法线两侧； （3）入射角增大（或减小），折射角也随之增大（或减小）。 回忆光的反射定律，说出你的猜想 探索新知 进行实验 1. 实验装置如图所示。向水槽中注水，使水面恰好通过背景屏的圆心O。 探究光的折射特点 将一束光从空气经圆心O射入水中，观察背景屏上显示的光路。折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内？ 当光从空气斜射入水中，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。 探索新知 进行实验 将一束光从空气经圆心O 垂直入射水中开始，逐次增大入射角，折射角如何变化？折射角与入射角的大小关系如何？ 实验序号 入射角α/° 折射角γ/° 1 2 3 … 当光从空气斜射入水中，入射角增大，折射角也随之增大。当光垂直入射水中时，传播方向不变。 探索新知 进行实验 使一束光从水中经圆心 O 射入空气， 逐次改变入射角，比较折射角和入射角的大小。 实验序号 入射角α/° 折射角γ/° 1 2 3 … 光从水中斜射入空气，入射角增大，折射角也随之增大。 在折射现象中光路是可逆的。 探索新知 2. 如图所示，假设一束光从空气射入玻璃砖，再从它的另一侧射出。光在经过两个界面时分别向哪个方向偏折？ 进行实验 光射入玻璃砖 射入的光线与射出的光线不在同一直线上，但两条光线平行。 探索新知 实验发现，当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角。 实验结论 人们由大量实验归纳出光的折射特点： 当光从一种介质斜射入另一种介质时，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；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。 探索新知 光的折射现象 例题   如图所示，将硬币放在碗底，然后后退至恰好看不到硬币的位置停下。请另一位同学向碗中缓缓注水（注意不要 移动硬币的位置），当水面上升到一定高度时，你就能再次看到硬币了。试一试，并解释其原因。 分析   看不到硬币，是由于来自硬币的光被碗壁挡住了。加水后，光从水射向空气，由于折射角大于入射角，因而能再次看到硬币。解答时可借助示意图说明。 探索新知 解答   如图（a）所示，眼睛从 A 处移到 B 处的过程中都能看到硬币，再稍向后移（如 C 处），碗壁挡住了来自硬币的光，因而看不到硬币。 如图（b）所示，加水后来自硬币P的光 PO 从水射向空气，由于折射 角大于入射角，折射光 OC 得以进入眼睛，因而能再次看到硬币。 探索新知 回顾本节开头的情景，现在你知道从岸上看会觉得水的深度比它的实际深度浅的原因了吗? 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。S′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了。 探索新知 鱼叉叉鱼 有经验的渔民怎样才能叉到鱼？ 鱼的实际位置S 鱼的虚像S′ 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。 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 探索新知 水中看岸上的物体 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。 虚像 M′ 典例分析 例2 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： (1)实验中，光具盘能显示光的路径，因为光在盘面发生了________； (2)分析表格中的数据，你能得出的结论：光从空气斜射入玻璃中时，________；（写出一点即可） (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°； (4)当光从空气垂直射入玻璃中时，入射角为________°。 (5)当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是________°；有部分微弱的光在玻璃表面发生了反射，此时反射光、折射光的夹角为________°。 漫反射 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° 折射角小于入射角 小于 0 45 105 典例分析 例3 在大运河一段清澈水中游来游去的鱼儿，看见岸上的“人”会比实际的人更__________（选填“高大”或“矮小”），这是因为光发生了__________现象。岸上的人看到的鱼是_______________（选填“实像”或“虚像”）。 高大 折射 【解析】反射的光由空气斜射入水时，在水面上发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，鱼眼逆着折射光线的方向看去，看到岸上的“人”会比实际的人更高大一些。 岸上的人看水中的鱼时，鱼反射的光从水中斜射入空气发生折射，人逆着折射光线看到的是光的反向延长线会聚形成的像，无法用光屏承接，因此是虚像。 虚像 典例分析 例4 在研究光的传播时，小明做了下面这个实验：如图所示，小明将一束激光束与水平方向成一定角度斜射入空水槽底部O点，形成一个光斑，在向水槽中注入水的过程中，水槽底部光斑向O点的______侧（选填“左”或“右”）移动，这是由于发生了光的______现象，此时折射角______入射角。 左 【解析】水槽内没有注水时，光沿直线传播，照射到O点；当向水槽内注入适量的水后，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，因此光线移动到O点的左侧。 折射 小于 典例分析 例5 按要求作图：如图所示，一束光从空气斜射入水中，请画出折射光线的大致方向并标出折射角。 【解析】一束光从空气斜射入水中，过入射点画垂直水面的法线，水中的折射角小于空气中的入射角，折射光线靠近法线，大致画出折射光线，折射光线与法线的夹角即为折射角，标出折射角r。据此作图。 课堂小结 课堂小结 光的折射 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 折射特点 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 入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）；空气中的角度大 当光从空气斜射入水（玻璃）中时，折射角小于入射角；当光从水（玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角 课堂练习 课堂练习 1．孩子在湖边观鱼，这条鱼实际在C点处，但孩子看见鱼是在D点处。则小孩这样看的结果是___________形成的，所看的是鱼的_______像，（选填“实像”或“虚像”），光是从___________（选填“空气中射到水中”或“水中射到空气中”），鱼的反射光线折射时_______（选填“靠近”或“偏离”）法线，小孩看到鱼的深度比鱼所在的实际深度___________。 光的折射 虚 【解析】[1][2][3][4][5]鱼实际位于C点，鱼反射的光由水斜射入空气时，在水面上发生折射时产生的折射现象；此时折射角大于入射角，折射光线远离法线，折射光线偏离法线；折射光线进入人的眼睛，由于光路可逆，故人眼逆着折射光线的方向看去，看到的“鱼”位于D点；因此小孩看到鱼比实际距离的实际位置浅一些，是鱼的虚像。 水中射到空气 偏离 浅 课堂练习 2．古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人观察到的落日并非太阳的实际位置，而是光线经过不均匀的大气时发生了______而成的像，太阳实际在图中的______位置（选填“甲”或“乙”），人眼所看到的太阳是______（选填“实”或“虚”）像。如果没有大气，白天时间将变______（选填：“长”或“短”）。若室内淋沐池上方离水面6m处有一盏灯，从池边看到灯在水中的倒影正好贴在池底上，则池中水的实际深度应______6m（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 折射 【解析】[1][2][3][4]由于大气分布不均匀，下部空气密度大，上部空气密度小，落日发出的光在不均匀的空气中传播时发生折射，折射光线不断向下偏折，我们逆着折射光线看去所看到的落日位置比实际位置高，太阳实际在图中的乙位置；我们看到的“落日”是由于光的折射而形成的太阳的虚像；若没有大气层，由于光在真空中沿直线传播，太阳在地平线以下，处在地球上的人看不到太阳，则日出时间将推迟，白天时间将变短。 [5]由于水面是平面镜，灯离水面6m，水中灯的像离水面也是6m，而人看到的池底是折射形成的虚像，比真实的池底偏高，由题意可知池底的像离水面6m，所以池底离水面的距离大于6m。 乙 虚 短 大于 课堂练习 3．光在空气和玻璃的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，∠1=∠3<∠2。分界面为______（选填“①”或“②”），分界面的______方为玻璃．折射角为∠______（选填“1”“2”或“3”）；当入射角减小时，入射光线与反射光线的夹角将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【解析】题目中∠1=∠3，说明∠1和∠3是入射角和反射角，它们的公共边（竖直直线）是法线，与法线垂直的水平直线②就是分界面；由入射光线与反射光线分居法线两侧和入射光线与折射光线分居法线两侧，可得∠3是入射角，∠1是反射角，折射角是折射光线与法线的夹角，因此折射角为∠2，且∠1<∠2（折射角大于入射角），根据折射规律：光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，因此分界面的上方是玻璃；反射角始终等于入射角，当入射角减小时，反射角也同步减小，入射光线与反射光线的夹角等于入射角加反射角，因此该夹角会变小。 ② 上 2 变小 课堂练习 4．小明在空碗中放一枚硬币，然后远离碗站到刚好看不到硬币的位置停下（如图甲所示）；保持小明和碗的距离不变，小华往碗中慢慢倒入水，水面升高到一定程度时，小明再次看到碗中的硬币（如图乙所示）。下列光路图能说明“小明再次看到碗中的硬币”这一现象的是（　　） A． B． C． D． D 课堂练习 5．如图，小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B，下列说法正确的是（　　） A．保持入射点O位置不变，欲使A点下移至A1，应使入射光线MO绕点O沿逆时针方向转动 B．入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动，能观察到另一亮点B点会移动到点B2 C．若保持入射光线不变，欲使B点下移至B2，应使水面上升 D．当水面上升或下降时，折射角大小在变化 C 课堂练习 6．小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中： (1)如图甲，小明将一束激光射至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________（向左移动/向右移动/不动），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向________（一定/不一定）发生偏折。 (2)如图乙为探究光的折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 ①实验时让光束沿AO射入水中，光束进入水中后，折射光线向________（法线/界面）方向偏折。 ②实验时，在水中倒入少量牛奶并搅拌均匀，其目的是__________。 向左移动 一定 法线 显示光路 课堂练习 ③将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后，在光屏F上就看不到折射光线了，说明折射光线和入射光线________（在/不在）同一平面内。 ④多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量记录如表所示。分析数据可知，当光从空气斜射入水或玻璃中时，入射角增大，折射角________（增大/减小），且折射角________入射角，由此可猜想，光从空气斜射入其他介质时，折射角________（可能/不可能）达到90°。 ⑤若让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明在光折射现象中光路是________。 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° 在 增大 小于 不可能 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 Lavf58.46.101 $