光的折射是重要的光學(xué)現(xiàn)象，是理解透鏡成像的基礎(chǔ)，同時又是解釋日常生活中許多光現(xiàn)象的基礎(chǔ)。光的折射現(xiàn)象學(xué)生比較熟悉，也比較感興趣，通過對現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學(xué)生密切聯(lián)系實際，運用科學(xué)知識來解釋一些自然現(xiàn)象的習(xí)慣和能力，更重要的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高科學(xué)素質(zhì)。本節(jié)教材讓學(xué)生認(rèn)識光的折射現(xiàn)象和初步規(guī)律，是為以后的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行充分準(zhǔn)備。

與光的直線傳播和光的反射相比，學(xué)生對光的折射的生活積累和感性認(rèn)識要少得多，“叉魚”“看彩虹”不要說是城鎮(zhèn)學(xué)生，連鄉(xiāng)村學(xué)生見過的也不多，“折射斷筷”在小學(xué)看見老師做過，“海市蜃樓”少數(shù)學(xué)生從一些媒體上有所耳聞，因此在折射現(xiàn)象的呈現(xiàn)環(huán)節(jié)必須充分、直觀，以引發(fā)學(xué)生的疑惑，激發(fā)探究的欲望。由于學(xué)生學(xué)習(xí)物理的時間不長，動手實驗是一種很好的鍛煉，在這一階段需學(xué)生主動探究。

在本節(jié)課的教學(xué)中改為探究實驗，這樣做有以下四點好處：(1)更有利于學(xué)生對折射定律的理解和掌握。(2)培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力，讓他們感受到觀察在物理實驗中的重要性，為今后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。(3)讓學(xué)生真正應(yīng)用自主、合作探究的方法進(jìn)行研究、學(xué)習(xí)(學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)一些書本上沒有提到的規(guī)律，這有助于學(xué)生的創(chuàng)新意識的培養(yǎng))，而不是單純?yōu)榱俗寣W(xué)生掌握探究的方法而探究。(4)既讓學(xué)生知道如何開展實驗探究，又讓學(xué)生體驗物理探究的樂趣和成功的喜悅，從而激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。

三維目標(biāo)

知識與技能

1．知道光的折射現(xiàn)象，理解光的折射定律。

2．知道光在發(fā)生折射時，光路的可逆性。

3．學(xué)會畫折射光路圖。

4．學(xué)會用光的折射定律解釋生活中的自然現(xiàn)象。

過程與方法

1．通過實驗觀察、認(rèn)識折射現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生初步觀察的能力。

2．使學(xué)生進(jìn)一步了解科學(xué)探究活動過程，培養(yǎng)學(xué)生初步的探究能力。

3．由觀察實驗現(xiàn)象入手，通過教師引導(dǎo)，幫助學(xué)生分析、概括出相應(yīng)結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，訓(xùn)練學(xué)生的分析、概括能力。

4．體驗由折射引起的錯覺。

情感、態(tài)度與價值觀

1．通過用光的折射定律解釋自然現(xiàn)象，體會到物理學(xué)在生活中無處不在，奧妙無窮，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、探索自然的興趣。逐步領(lǐng)略折射現(xiàn)象的美妙，獲得對自然現(xiàn)象的熱愛、親近的感覺。

2．有與他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的見解。

3．在實驗中養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點

1．探究并了解光從空氣射入水中或其他介質(zhì)中時的偏折規(guī)律。

2．使學(xué)生進(jìn)一步了解科學(xué)探究活動過程，培養(yǎng)學(xué)生初步的探究能力。

教學(xué)難點

1．了解光在發(fā)生折射時，光路的可逆性。

2．利用光折射定律解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。

課時安排

1課時

課前準(zhǔn)備

玻璃磚、激光筆、水槽、水、圓表盤、碗兩只、硬幣、實物投影儀、多媒體計算機(jī)。

教學(xué)過程

導(dǎo)入新課

播放“空盆現(xiàn)硬幣”視頻(放在杯底剛好看不見的硬幣，加上水后又會看得見)，引導(dǎo)學(xué)生思考：

思考問題：我們?nèi)绾慰吹轿矬w？光的傳播路線是否改變？

演示：取一根筷子，讓學(xué)生看是直的。將筷子斜放入水中，再讓學(xué)生觀察筷子有什么變化。

問題：筷子為何折斷了？

提出：光從空氣斜射入水(兩種介質(zhì))，光的傳播路徑改變，引出折射的概念。

光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。

同學(xué)們可能都聽過“后羿射日”的神話故事：天空中出現(xiàn)了十個太陽，后羿力大無比，射掉了九個太陽，剩下現(xiàn)在的一個太陽，使溫度適宜人們居住。但是2010年7月26日樂山的天空中卻又同時出現(xiàn)了三個太陽，你相信嗎？

播放“三日同輝”的視頻資料。

問題：斜插入水中的筷子水中部分有什么變化？

引導(dǎo)學(xué)生分析：上述現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，光的傳播路線是否發(fā)生改變？引入新課：光的折射。

演示魔術(shù)：空碗出財寶(放在杯底剛好看不見的硬幣，加上水后又會看得見)

組織學(xué)生活動：叉魚比賽。

問題：同學(xué)們想探究這其中的奧秘嗎？導(dǎo)入新課。

點評：通過生動有趣的活動達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

預(yù)測：同學(xué)們會感到無比驚奇，可以極大地調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。

推進(jìn)新課

一、光的折射

問題引入：問題一：展示視頻“海市蜃樓”，它們是怎樣形成的？

問題二：放大鏡為什么能起放大作用？

問題三：前面學(xué)了平面鏡成像的例子，如水中倒影，是由于光從空氣射向水面，又反射回到空氣中，進(jìn)入人眼形成的像。但水中倒影比物體本身更暗淡，為什么呢？

1．教師演示下圖(可往水中加點墨水或牛奶，增強(qiáng)可視性)，要求學(xué)生填空。

出示小黑板內(nèi)容(亦可以課件呈現(xiàn))。

現(xiàn)象：①光的傳播方向在水面發(fā)生突變。

②同時出現(xiàn)反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。

③入射光線分解為反射光線和折射光線(進(jìn)入人眼的是反射光線，弱于入射光線，故看起來偏暗)。

2．相關(guān)名稱

①一點：點O為入射點(又為反射點、折射點)。

②相互垂直

③三光線

④三角

實驗探究：光的折射規(guī)律

以下方案任選一個：

方案一：用玻璃磚探究光的折射特點。

(1)器材：激光光源、玻璃磚、量角器、直尺。

(2)要求學(xué)生帶著下列問題去觀察：

①光的傳播方向改變嗎(若不改變，光路應(yīng)為什么方向)?

②與入射光線相比，折射光線是偏離還是靠近法線？

③使入射角增大，則折射角如何變化？入射角減小呢？

④發(fā)散、深化提問：上面講的是光從空氣進(jìn)入玻璃中，是斜射。若直射(垂直入射)呢？

即時練習(xí)畫光路圖：

由教師引導(dǎo)學(xué)生仿照光的反射定律，總結(jié)出光的折射定律。

(1)三線關(guān)系：折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)(三線共面)；折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)(法線居中)。

(2)兩角關(guān)系：光從空氣斜射入玻璃或其他介質(zhì)時，折射光線靠近法線折射，折射角小于入射角。

(3)因果關(guān)系：當(dāng)入射角增大時，折射角也增大，當(dāng)入射角減小時，折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)時，傳播方向不變。(折射角隨入射角同方向變化。)

通過體驗由折射引起的錯覺，認(rèn)識光路的可逆性在折射現(xiàn)象中的存在。

出示裝有一條小魚的大燒杯，讓學(xué)生進(jìn)行觀察與操作。

從側(cè)面和上面觀察魚，對比魚的大小的不同。

結(jié)論：從側(cè)面看，魚更大(原因以后再講)。

讓學(xué)生用鉛筆模仿貓去“刺”魚。

結(jié)論：魚看起來的位置比實際位置更淺，是虛像(可討論問題：“眼見”一定“為實”嗎)。

提出問題：為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象？

討論交流：折射現(xiàn)象中光路的可逆性。

討論導(dǎo)引：

導(dǎo)引一：人透過空氣看樹木，是樹木反射的光從樹木沿直線進(jìn)入人眼。

導(dǎo)引二：人通過水面看岸邊樹木，光從樹木到水面發(fā)生反射，進(jìn)入人眼。但人還是習(xí)慣地以為光是從水中樹木的倒影處沿直線進(jìn)入人眼的。

即：我們總是依照光射來的直線方向去判斷光源的位置。

眼看魚，光從魚處反射進(jìn)入人眼，即光從水到空氣中發(fā)生折射(與實驗探究的光從空氣進(jìn)入水中的折射的情況相反)。

出示小黑板：對比

應(yīng)用：用光路的可逆性解釋為什么水中的筷子會變彎。

在空氣中A看水中物B，好像在B′，變淺了；在水中B看岸上物A，好像在A′處，變高了。

方案二：

1．折射現(xiàn)象

問題：光是不是總是沿著直線傳播呢？

學(xué)生實驗：將一束激光射入空杯底，記下光斑的位置，保持入射光線方向不變，慢慢向杯中倒水。觀察光斑的位置是否改變。

思考：

(1)當(dāng)光從空氣斜射入水中，光在空氣中是怎樣傳播的？在水中又是怎樣傳播的？

(2)光從空氣進(jìn)入水中時，傳播方向有沒有發(fā)生改變？

討論：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時是不是沿直線傳播？光的傳播路線是否發(fā)生改變？

作圖：引導(dǎo)學(xué)生仿照實驗中光的傳播路徑作出大致的折射光線。

總結(jié)得出光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。

小組合作，結(jié)合光的反射知識給折射現(xiàn)象中相應(yīng)的光線和角度取名：入射光線、折射光線、法線、界面、入射角、折射角。

2．光的折射規(guī)律

回憶：光的反射規(guī)律，并結(jié)合觀察到的折射現(xiàn)象及所畫的光路圖，總結(jié)出部分光的折射規(guī)律：

折射光線、入射光線、法線在同一平面上；折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。

引導(dǎo)學(xué)生探究：

(1)光從空氣斜射入玻璃中，折射角的大小與入射角的大小有什么關(guān)系呢？

(2)多改變幾次入射光線的方向，你還會發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

在學(xué)生探究基礎(chǔ)上歸納得出：

光的折射規(guī)律：光從空氣中斜射入水或其他介質(zhì)中時，折射光線向法線方向偏折(折射角小于入射角)；折射角隨入射角的增大而增大。

問題：光從水中斜射入空氣中時，折射角與入射角又存在怎樣的關(guān)系呢？

結(jié)合實驗，通過多媒體演示說明，在光的折射現(xiàn)象中光路也是可逆的。所以光從水中斜射入空氣中時，折射角大于入射角。

閱讀：老師指示學(xué)生閱讀課本內(nèi)容，了解光在折射時，光路是可逆的。

二、生活中的折射現(xiàn)象

利用多媒體，作圖解釋“叉魚”的折射原理。

1．解釋池水“變淺”，告誡學(xué)生千萬不要貿(mào)然下水；

2．利用所學(xué)知識解釋課前提出的“空盆現(xiàn)硬幣”問題；

3．簡單提出生活中另外一些折射現(xiàn)象，如彩虹、海市蜃樓等。

擴(kuò)展：海市蜃樓——在海面、沙漠上方不均勻的空氣中，由于光的折射所形成的虛幻景像呈現(xiàn)在高空(古人誤以為是蜃、大蛤蚧吐氣而成，故又叫蜃景)。其形成原理可參考從水中看岸上物體的光路圖。

1．人看到水池里的月亮和魚的像，它們的形成分別是哪一種現(xiàn)象(    )。

A．都是折射現(xiàn)象

B．前者是折射現(xiàn)象，后者是反射現(xiàn)象

C．都是反射現(xiàn)象

D．前者是反射現(xiàn)象，后者是折射現(xiàn)象

答案：D

2．當(dāng)光從空氣射入玻璃時，如果改變?nèi)肷浣?，使入射角減小，則(    )。

A．反射角減小，折射角不變

B．反射角減小，折射角減小

C．反射角不變，折射角減小

D．反射光線與折射光線間的夾角減小

答案：B

3．一盞探照燈裝在東面看臺上，燈光朝西斜向下射到?jīng)]有水的游泳池底的中央，在將游泳池逐漸灌滿水的過程中，池底的光斑將(    )。

A．向東移動后靜止                 

B．向西移動后靜止

C．先向東移動后再向西移動 

D．仍在原來位置

答案：A

4.小明仔細(xì)觀察了下圖后，總結(jié)出以下幾條結(jié)論。其中正確的是(    )。

A．光在同一種物質(zhì)中沿直線傳播

B．光發(fā)生反射時，反射角等于入射角

C．光從空氣射入玻璃時，入射角小于折射角

D．光從玻璃射入空氣時，折射角大于入射角

答案：BD

5．物理老師在實驗室用某種方法在長方形玻璃缸內(nèi)配制了一些白糖水。兩天后，同學(xué)們來到實驗室上課，一位同學(xué)用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線斜向上射入白糖水，發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：白糖水中的光路不是直線，而是一條向下彎曲的曲線，如圖所示。關(guān)于對這個現(xiàn)象的解釋，同學(xué)們提出了以下猜想，其中能合理解釋該現(xiàn)象的猜想是(    )。

A．玻璃缸的折射作用

B．激光筆發(fā)出的光線未絕對平行

C．白糖水的密度不是均勻的，越深密度越大

D．激光筆發(fā)出的各種顏色的光發(fā)生了色散

答案：C

6．看見河里有一條魚，若用激光電筒瞄準(zhǔn)水中的魚，則下列說法正確的是(    )。

A．人瞄準(zhǔn)的是魚              B．人瞄準(zhǔn)的是魚的像

C．激光能射中魚                    D．激光不能射中魚

答案：BD

7．當(dāng)光從一種介質(zhì)________入另一種介質(zhì)中時，光的傳播方向要發(fā)生變化；只有當(dāng)光________射入介質(zhì)表面時，光的傳播方向才不變。

答案：斜射  垂直

8．當(dāng)光從空氣斜射入水中時，折射角__________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角；若入射角減小，折射角__________(填“增大”“減小”或“不變”)。

答案：小于  減小

9．如圖1所示是一束光在空氣和水中的光路圖。從圖中可得：__________是入射光線，________是折射光線，∠______是折射角。

圖2所示為光線在空氣和玻璃中傳播的情況。那么，入射光線是__________，反射光線是________，折射光線是__________，界面是____________，法線是____________，入射點是________，玻璃在__________側(cè)。

 圖1                       圖2

答案：CO  OA  5  CO  OD  OE  BB′  AA′  O  右

10．現(xiàn)在，一些大廈都用許多大塊的鍍膜玻璃做外墻(俗稱“玻璃膜墻”)，這種外墻既能透射光線也能反射光線。如圖所示三幅圖中，哪幅圖能真實反映太陽光線通過玻璃膜墻進(jìn)入室內(nèi)的傳播途徑。答：____________(填選項中的字母)

答案：C

11．閱讀材料，回答問題：

光由真空進(jìn)入空氣中時，傳播方向只有微小的變化。雖然如此，有時仍然不能不考慮空氣的折射效應(yīng)。

如圖表示來自一個遙遠(yuǎn)天體的光穿過地球大氣層時被折射的情景。覆蓋著地球表面的大氣，越接近地表越稠密，折射角也越小。

我們可以把地球表面上方的大氣看做是由介質(zhì)不同的許多水平氣層組成的，星光從一個氣層進(jìn)入下一個氣層時，要折向法線方向。結(jié)果，我們看到的這顆星星的位置，比它的實際位置要高一些，這種效應(yīng)越是接近地平線就越明顯。我們看到的靠近地平線的星星的位置，要比它的實際位置高37′。這種效應(yīng)叫做蒙氣差，是天文觀測中必須考慮的。

太陽光在大氣中也要發(fā)生折射。因此，當(dāng)我們看到太陽從地平線上剛剛升起時，實際看到的是它處在地平線的下方時發(fā)出的光，只是由于空氣的折射，才看到太陽處于地平線的上方。

(1)材料中介紹的這種光現(xiàn)象叫什么？它是怎樣形成的？

________________________________________________________________________

(2)根據(jù)材料，你能判斷我們看到的星星、太陽剛升起的時候是真實的星星和太陽嗎？

答案：(1)蒙氣差  光的折射

(2)不是，光由真空射入空氣以及在不均勻的空氣中會發(fā)生光的折射，我們看到的只是虛像。

規(guī)律總結(jié)：1.光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)，傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。

2．光折射時，折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。(共面，異側(cè))

3．光從空氣斜射入水或玻璃時，折射光線向法線靠攏，折射角小于入射角。入射角增大時，折射角也增大。(同步變化)

4．光線垂直射到水或玻璃的表面時，在水和玻璃中的傳播方向不變。(特例)

5．光從水中斜射入空氣中，折射光線將偏離法線，折射角將大于入射角。(光路可逆)

6．折射時看到的像是虛像，且虛像總是在實像的正上方。

板書設(shè)計

第4節(jié)  光的折射

一、光的折射現(xiàn)象：

光從空氣斜射入水(玻璃)時，傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象。

二、光折射的規(guī)律：

①光從空氣中斜射入水(玻璃)時，折射光線偏向法線(折射角小于入射角)。

光從水(玻璃)中斜射入空氣時，折射光線偏離法線(折射角大于入射角)。

②折射角隨入射角的增大而增大。

③光垂直入射時光的傳播方向不變。

④光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

三、生活中的折射現(xiàn)象

池底變淺，海市蜃樓