第四章 光现象第4节光的折射设计说明光的折射是重要的光学现象，是理解透镜成像的基础，同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象在生活中很常见，并且在本节之前，学生对光现象有了一定的认识，所以本节可通过教师演示实验引发学生兴趣，为后面探究光的折射做好铺垫。演示实验可以用第一节探究光沿直线传播的条件的小实验，即烧杯里倒入热水，用激光笔发出光束从水面上方斜射入水中，观察到光的传播路径弯折，由此引入新课。引入课题也可以采用向学生展示筷子在水中看起来弯折了的现象。关于“探究光折射时的特点”，实验前引导学生思考我们要观察什么。比如注水前后水槽底部光斑的位置变化；改变入射角度的大小，反射、折射光线会怎样偏折。做到明确观察对象。实验过程要至少改变三次入射光线的位置，并且要垂直射入界面观察水中的光线的传播方向是否改变。根据观察的记录，检查自己的猜想是否正确，并归纳出光折射时的条件和遵循的规律。对于光的折射在生活中的应用，应设计可操作的小实验让学生亲身体验，通过分析，加深理解。如：实验模拟“叉鱼”、观察“钢笔错位”现象、厚玻璃板下的字的变化、观察碗中硬币的位置变化等。教学目标1.通过演示实验或多媒体视频，了解光的折射现象。2.通过探究实验、观察对比获取光折射规律，光在发生折射时光路是可逆的。3.通过亲身体验、教师引导等方式学会用折射规律，解释生活中的折射现象。教学重点难点1.重点：探究并了解光从空气斜射入水中或其他介质中时的偏折规律。2.难点：利用光的折射特点解释有关光的折射现象。教具学生用：玻璃砖、激光笔、玻璃杯、硬币、光屏、水、铅笔。教师用：实物投影仪、多媒体、计算机。教学过程回顾思考1.光在同种均匀的介质中________传播，在物体的表面会发生________。2.在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在________；反射光线、入射光线分别位于________两侧；反射角________入射角。在反射现象中光路是________。3.探究光的反射规律中怎样探究反射光线、入射光线的位置关系？怎样探究反射角、入射角的大小关系？一次实验可靠吗？导入新课学生活动1：在玻璃杯中盛满水，把筷子斜插到玻璃杯的底部，从侧面斜视水面，你看到的现象是什么？引导学生从筷子是否发生形变方面考虑。学生活动2：在空的不透明杯子里放一枚硬币，移动杯子，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，随着水面的升高，会发生哪些变化？引导学生从是否能看到硬币和看到的硬币的位置方面回答。教师：我们看到的现象是真实的吗？你可以拿出筷子观察。筷子并没有折断，为什么我们的眼睛受骗了？这是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象引起的，这就是本节要学习的光的折射。进行新课探究点一认识光的折射现象提出问题：通过前面的学习，我们知道，光在同种均匀介质中沿直线传播，如果让光由空气射入水中，传播方向将沿什么方向行进？传播方向会发生变化吗？如果方向改变，是向界面偏折呢还是向法线偏折？1.演示实验：按教材图4.4-1装置进行实验，实验时，应至少改变三次入射光线方向，后让光线由空气垂直射入水中。学生通过观察实验现象，思考交流，在老师的引导下得出结论：光由一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不变，由空气斜射入水中时会发生改变。2.认识几个名词：学生把观察到的光由空气斜射入水中的传播路径画出来，并通过阅读教材，熟悉几个相关名词。如图所示：入射光线AO：射向分界面的光线。折射光线OB：射入水中的光线。法线MN：过入射点垂直于分界面的直线。入射角i：入射光线与法线间的夹角。折射角r：折射光线与法线间的夹角。探究点二探究光的折射规律1.猜想：对比光的反射定律，你认为光折射时会遵循什么规律？（组内交流讨论统一看法后展示）教师根据学生的猜想归纳整理：折射光线、入射光线和法线在同一平面内。折射光线、入射光线分别位于法线两侧。折射角不等于入射角。2.设计、探究制订猜想和的探究方案（以光从空气斜射入玻璃为例），建议从探究的步骤、只做一次实验是否可靠等方面进行考虑。（给学生留有足够的时间考虑，学生说不全的由老师引导补全）猜想：折射光线、入射光线分别位于法线两侧。方案：将光线从空气斜射入水或者玻璃中，记录入射光线和折射光线的位置。改变入射光线的位置多做几次。猜想：折射角不等于入射角。方案：将光线从空气斜射入水或者玻璃中，记录入射光线和折射光线的位置，并测出入射角和反射角的大小。改变入射角的角度大小，多做几次。3.合作探究，完成实验分组进行实验，观察实验现象收集数据并作出光路图。4.分析与论证教师：展示几组学生探究后完成的光路图和收集的数据，分析、归纳实验结论和实验中的问题。引导学生用自己的语言描述本小组的实验结论，其他小组根据自己小组的实验情况进行补充说明。结论：当光从空气斜射入水或其他介质中时，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或其他介质中时，传播方向不变。5.如果是逆着折射光的方向射入，传播方向会怎样？让学生分小组体验光路是可逆的。同时向学生点明，“空气中的角是大角”，可以这样认为，无论是光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质中斜射入空气中，总是空气中的角大于其他介质中的角。例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）例1 （2019贵阳中考）光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN和MM两条线段并相交于O点，如图甲所示。甲乙丙（1）小华将玻璃砖的一个表面与MM齐平放置，让激光电筒发出的光从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为________________所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是________。（2）接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，（使线段MM水平）并向水槽中慢慢注水至水面与MM齐平，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。（3）小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图（OE为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。（4）若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则________射出的折射光线更远离法线。解析：（1）AO、OC为同一直线，说明光的传播方向没有改变，依然沿直线传播，说明是在同种均匀介质中传播的，由此可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。鉴于本实验的目的是研究光的折射情况，所以此时最应该记录的两条光线是入射光线AO和折射光线OB。（2）实验中运用了控制变量法的思想，使水面与MM齐平，入射光线从A点向O点射入，是为了保证入射光线重合，同时还考虑了入射光线所在一侧的入射角相同。（3）根据记录知，光在玻璃中的折射角小于光在水中的折射角，因此玻璃对光的偏折能力较强。（4）根据折射现象中光路是可逆的，可以判断出从玻璃射出的折射光线更远离法线。答案：（1）有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播AO和OB（2）入射光线重合入射角（3）玻璃（4）玻璃探究点三生活中的折射现象1.出示装有一条鱼的大烧杯，让学生进行观察与操作。从侧面和上面观察鱼，对比鱼的大小和深浅有什么不同？点拨：从侧面看鱼更大（原因后面将要学习），从上面看鱼要浅。让学生用铅笔模仿渔民去叉鱼利用多媒体，作图解释“叉鱼”利用了折射原理。2.古诗中有说“潭清疑水浅”，生活中也有人看到水池中水很浅，而冒然下水，发生溺水事故，请同学们思考、讨论，画出导学案上光路图，并利用光路图解释“池水变浅”的原因。3.合作探究在图中，请画出从A点发出的光射到空气中的光路图。展示学生的光路图，折射光线会向分界面偏折，将折射光线反向延长，会发现射入空气中的光线好像从实际入射光线的上方发出的，可引导学生用此光路图解释池水看起来变浅、叉鱼要向鱼的下方叉的原因。4.游戏体验：眼睛受骗（1）将你的铅笔放入水中观察其现象，并解释原因。（2）将笔放入玻璃砖的后面，观察其现象，并解释原因。结论：由于光的折射，人看到的是物体偏离实际位置的虚像。例2（2019山东烟台中考）小明将一枚硬币放在碗的底部，眼睛在A处恰好看不到它（如图）。小明看不到硬币，这是因为________________；将平面镜放到碗边适当的位置，小明在A处通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的________________；沿碗壁缓缓向碗中加水，小明在A处也看到硬币的虚像，这是利用了光的________。解析：碗的边缘部分挡住了来自硬币的光，光不能进入眼睛，所以眼睛看不到硬币，这是因为光在同种均匀介质中是沿直线传播的；来自硬币的光经过平面镜发生反射，反射光线进入人眼，人眼逆着反射光线看去，看到了硬币的虚像，利用了光的反射；向碗中加水时，来自硬币的光从水中斜射入空气时发生折射，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线看去，看到光的折射形成的虚像。答案：光在同种均匀介质中沿直线传播反射现象折射现象5.阅读教材P83“科学世界”，认识海市蜃楼是怎样发生的。课堂小结当堂达标（见导学案“当堂达标”）参考答案1.C2.D3.如图所示布置作业教材第84页“动手动脑学物理”第1至4题。板书设计一、折射现象1.折射现象：当光从一种介质斜射入另一种介质中时光线会发生偏折，这种现象叫做光的折射。2.几个名词。如图所示。入射光线AO；折射光线OB；法线MN；入射角i；折射角r。二、折射特点1.折射特点：当光从空气斜射入水或其他介质中时，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或其他介质中时，传播方向不变。（空气中的角是大角）2.发生折射时光路是可逆的。三、生活中的折射现象1.池水变浅2.筷子折断3.海市蜃楼教学反思___ _________ ______ 。