1、光的折射教学设计一、教学目标（一）知识与技能1了解光的折射现象，知道光的折射规律。2知道光在发生折射时，光路的可逆性。3学会画折射光路图，学会用光的折射规律解释生活中的折射现象。（二）过程与方法1体验由折射引起的错觉。通过实验观察、认识折射现象，培养学生初步观察的能力。2使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生初步的探究能力。（三）情感态度和价值观1通过用光的折射定律解释自然现象，体会到物理学在生活中无处不在，奥妙无穷，进一步激发学生学习物理、探索自然的兴趣。逐步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的感觉。2有与他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的见解，在实验中养成实事求是的科
2、学态度。二、教学重难点初中光学内容主要有光的直线传播、光的反射、折射现象。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。光的折射现象学生比较熟悉，也比较感兴趣，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力，更重要的是激发学生的学习兴趣，提高科学素质。本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律，是为以后的学习活动进行充分准备。教学重点：探究并了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律。教学难点：利用光折射定律解释生活中的有关现象。三、教学策略与光的直线传播和光的反射相比，学生对光的折射的生活积累和感性认识要少得多，“
3、叉鱼”“看彩虹”不要说是城镇学生，连乡村学生见过的也不多，“折射断筷”在小学看见老师做过，“海市蜃楼”少数学生从一些媒体上有所耳闻，因此在折射现象的呈现环节必须充分、直观，以引发学生的疑惑，激发探究的欲望。由于学生学习物理的时间不长，动手实验是一种很好的锻炼，在这一阶段需要学生主动探究。本节的主要物理知识蕴含于探究活动之中，学生探究能力的提高、研究方法的习得也与探究过程密不可分。因此，本节取得良好教学效果的关键是指导、帮助学生观察到清晰的实验现象，高质量地完成有关探究活动。四、教学资源准备多媒体课件、激光笔、玻璃砖、水槽、水、玻璃杯、碗、硬币、铅笔等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意
4、图导入新课（5分钟）让学生做两个小实验：学生实验1“水折断铅笔”在玻璃杯中盛满水，把铅笔斜插到玻璃杯的底部，从侧面观察杯子，会发现铅笔好像折断了（如图1）。图1学生实验2“空碗现硬币”事先在空的碗里放一枚5角硬币（如图2），使硬币刚好被碗的边缘挡住而看不到。保持眼睛和杯子的位置不变，另一名同学慢慢地向杯里倒水，随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了。图2上述实验中，学生能看见水中“折断”的铅笔和“升高”的硬币，是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象，这就是本节要学习的光的折射，由此引入新课。学生进行实验，描述观察到的现象。以魔术的手法，让学生亲自体验神奇的现象，激发学习兴趣，
5、引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。新课教学（30分钟）一、光的折射老师：出现上述不可思议的现象，是因为光在水和空气中传播时发生了一种光现象。如果能观察到光的传播路径就好了，为此需要光源激光笔。怎样把光在空气和水中的路径显示出来，你有什么办法？老师进行演示实验：将激光笔固定在铁架台上，往水槽内加一定量的开水，把激光笔发出的光射向热开水上面的“白气”中，能观察到什么现象？请同学们猜猜，如果光从空气射入水中，光是否还沿直线传播？老师接着演示：将激光笔发出的光从不同角度斜射入水中，让学生观察，光束在空气中和在水中的径迹。特别注意进入水中的光线向上还是向下偏折（如图3）。图3指出：光从一种介质斜
6、射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。让学生把刚才观察到的情况画出来。提醒大家注意：画的时候要画出空气和水的分界面，画出射向水面的光线，进入水中的光线，特别注意进入水中的光线向哪个方向偏折。指出：为了描述光折射时的规律，需要引入法线，它是过入射点与分界面垂直的直线。结合学生刚才画的图，讲解光的折射现象的定义，了解入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等有关名词（如图4）。要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角。图4学生实验：用玻璃砖探究光的折射特点。（1）器材：激光光源、玻璃砖、量角器、直尺。（2）要求学生带着下列问题去观察：光的传播方向改变吗？（若不改变，光路应为什么方
7、向）与入射光线相比，折射光线是偏离还是靠近法线？使入射角增大，则折射角如何变化？入射角减小呢？发散、深化提问：上面讲的是光从空气进入玻璃中，是斜射。若直射（垂直入射）呢？由教师引导学生仿照光的反射定律，总结出光的折射定律。（1）折射光线与入射光线、法线在同一平面内（三线共面）；折射光线和入射光线分居法线的两侧（法线居中）。（2）光从空气斜射入玻璃或其他介质时，折射光线靠近法线折射，折射角小于入射角。（3）当入射角增大时，折射角也增大，当入射角减小时，折射角也减小（折射角随入射角同方向变化）。当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变（入射角、反射角、折射角均为0）。我们已经知道，光在发生
8、反射时，光路是可逆的。那么发生折射时，光路是否可逆呢？在刚才的玻璃砖实验中先让光由空气射入玻璃中，记下入射光线、入射点、折射光线的位置；再让光线逆着折射光线方向射入，观察光线是否逆着原入射光线方向射出。总结：在发生折射时，光路是可逆的。学生交流并回答：在水中加些牛奶或肥皂水，可以显示光在水中的路径。在水面上方喷烟雾，或者利用热开水上面的“白气”，可以显示光在空气中的路径。学生：光沿直线传播。学生：光从空气斜射向水面时，会有一部分光反射回空气中，还有一部分光进入水中，但传播方向发生偏折。学生观察并和老师一起画光路图，熟悉与光的折射有关的几个术语。学生进行实验，并回答问题。学生实验并讨论得出结论。
9、学生前面学习光的直线传播和光的反射时，曾借助漫反射来显示光路，此处进一步运用，体现知识的前后联系。培养学生观察能力，并为探究光的折射规律做好铺垫。由学生亲自体验得出的结论，不仅印象深，还能培养的动手能力、观察能力等。在观察实验的基础上，很自然地总结出光的折射规律。二、生活中的折射现象用光的折射规律解释一些简单的现象。1通过画出光的折射光路图，解释池水“变浅”，告诫学生千万不要贸然下水。在解释池底变浅时，要强调从池底折射出的光进到了眼睛，人才能看到池底。眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从交点射来的。再跟平面镜成虚像的情况对比，说明眼睛看到的是池底某点的虚像，位置在池底之上。眼睛看到的池底
10、各点都如此，所以看起来池底升高，池水变浅了。2叉鱼问题：你们认为渔民用叉瞄准水中的鱼能叉到鱼吗？光的折射现象不仅能发生在两种介质中，同种不均匀介质（如大气）中也能发生光的折射。大气中的折射现象：太阳变形、海市蜃楼、星光闪烁等。思考：光总是沿直线传播的，对不对？应该怎样说？学生：不能，因为看到的是鱼升高的虚像，实际的鱼在看到的鱼的下方。所以只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。学生：不对，应该说光在同种均匀介质中沿直线传播。利用物理知识解释并解决实际生活中的问题，体现从物理到社会的教学理念。与光的直线传播规律对照，体现知识的前后联系，避免学生混淆。课堂小结（5分钟）通过这节课你学到了什么？学生回答或与同
11、学们进行交流，老师恰当总结。梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。光的折射同步试题江苏丰县初级中学杨雷一、选择题1（2014吉林）下列现象中属于光的折射的是（）A池水变“浅” B水中倒影 C小孔成像 D墙上手影答案：A解析：池水变“浅”是光从水射向空气折射形成的；水中倒影是平面镜成像现象，属于光的反射；小孔成像是由光沿直线传播形成的；手影是由光沿直线传播形成的。2光线从空气斜射入水中，若入射角为45，则折射角为（）A0 B45 C32 D58答案：C解析：由光的折射定律可知：光从空气斜射入水中时，折射角小
12、于入射角，由于入射角等于45，所以折射角小于45，故B、D选项错误；又因为当光线垂直射入时，入射角等于折射角，都为0，故A选项错误，C选项正确。3一束光从空气斜射水中时，当入射角增大时，则（）A反射角和折射角都增大，折射角大于入射角B反射角和折射角都增大，折射角小于入射角C反射角不变，折射角增大，折射角小于入射角D反射角不变，折射角增大，折射角大于入射角答案：B解析：（1）在光的反射现象和折射现象中，反射角和折射角都随着入射角的增大而增大。（2）在光的折射现象中，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，故选B。4当一束光线垂直射向某透明介质表面时，（）A入射角为0，反射角为0，折射光线垂直于
13、入射光线B入射角为0，反射角为0，光的传播方向不改变C入射角为90，反射角为90，折射光线垂直于入射光线D入射角为90，反射角为90，折射光线传播方向不改变答案：B解析：光射到透明介质表面时，会同时发生光的反射和折射；根据光的反射定律，反射角等于入射角。根据光的折射规律，光垂直射入透明介质时，传播方向不变。此时入射角为0，反射角等于入射角等于0，折射角也等于0。5（2014云南）炎热的夏天开车行驶在公路上，常觉得公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，水却消失了，出现这种现象是因为光的（）A漫反射 B镜面反射 C折射 D直线传播答案：C解析：炎热的夏天路面温度较高
14、，使靠近路面的空气温度比上方的高，由于热胀冷缩，使空气密度不均匀。所以光线在路面上会发生折射现象；远处物体的光经路面上空气传播，发生折射后进入人的眼睛，人由于错觉始终认为光沿直线传播，所以看到“公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，水却消失了”，这种情况与海市蜃楼的道理相似。6（2014绥化）看起来清澈见底不过齐腰深的池水，不会游泳的小明跳下去就出现了危险，幸好有同学及时相救。小明在岸上看池水比实际浅的原因是（）A从池底射出的光在水面处发生反射B小明的眼睛产生的错觉C从池底射出的光在水面处发生折射D从空气射入水中的光在水面处发生折射答案：C解析：池底反射的光线从
15、水中斜射入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，向水面偏折，人看到的池底在折射光线的反向延长线上，看到的是池底由光的折射形成的池底虚像，像在池底实际位置的上方，因此看起来池水较浅。7（2014济宁）去年暑假，小梦陪着爷爷到湖里去叉鱼。小梦将钢叉向看到鱼的方向投掷，总是叉不到鱼。下列所示的四幅光路图中，能正确说明叉不到鱼的原因是（） A B C D图1答案：D解析：水中鱼反射出的光，在水面处发生了折射，光由水斜射入空气时发生折射，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，看到的是变浅的鱼的虚像。所以有经验的渔民应该用鱼叉瞄准看到鱼的下方位置，才能将
16、鱼叉到。8如图2，a、b、c是从空气射向玻璃的三条光线，OA为折射光线，则OA的入射光线是（）Aa Bb Cc D无法判断图2答案：C解析：根据光的折射定律，当光由空气斜射进入水中或其他透明介质中时，折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角。若a是OA的入射光线，那么折射角大于入射角，所以a不是。若b是OA的入射光线，那么折射角等于入射角，所以b不是；若c是OA的入射光线，那么折射角小于入射角，所以c是入射光线。9秋高气爽的夜里，当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定，这主要是因为（）A星星在运动 B地球在自转C地球在绕太阳公转 D星光经过大气层时发生了多次折射答案：D解析：光在均匀空气中时，
17、是沿直线传播的。但空气是不均匀的，大气层上疏下密，又由于大气层的运动，疏密不断变化，光在传播过程中发生了折射，折射光线也不断改变方向，所以当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定。10如图3所示，烧杯中装有半杯水，一束光线竖直向下照在水面上。保持入射点不变，入射光线顺时针旋转角，则（）图3A反射光线顺时针旋转，旋转角等于 B反射光线逆时针旋转，旋转角等于2C折射光线顺时针旋转，旋转角小于 D折射光线逆时针旋转，旋转角等于答案：C解析：根据光的反射规律知，当入射角变大时，反射角也变大，且反射角等于入射角。根据光的折射规律知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，当入射角变大时，折射角也变大，但折射
18、角总小于入射角。保持入射点不变，入射光线顺时针旋转角，反射光线将逆时针旋转，旋转角等于；折射光线顺时针旋转，但旋转角小于。二、填空题11水鸟在捕鱼时，鱼也能看到水鸟，这说明在光的折射现象中， 。答案：光路是可逆的解析：如果光沿着原来的折射光线入射，折射光线会与原来的入射光线重合，即在折射现象中光路是可逆的。12（2014常德）夏季，当你在河岸边漫步时，有时会看到“鱼在云中游”的美景。你看到的鱼是由于光的 形成的像，水中的云是由于光的 形成的像。答案：折射；反射。解析：我们能看到鱼，是鱼反射的光线从水中斜射入空气中，进入人眼，人看到的不是真实的鱼，而是变浅了的鱼的虚像，是由于折射形成的；平静的水
19、面相当于平面镜，白云通过水面成像，这是光的反射形成的虚像。13小王在河边玩耍看见清澈的河底部有一个黑色的鹅卵石，他想用手中的激光手电筒去照亮鹅卵石，则激光束应该对着鹅卵石的 照射（选填：上方、下方、正对方向）。答案：正对方向。解析：光从一种介质斜射入另一种介质，光路会发生改变，所以看到水中的鹅卵石是由光的折射形成的；从鹅卵石上反射的光线会进入眼睛，由于光路是可逆的，所以小王手电发出的光应该对着鹅卵石的正对方向照射到。14（2014长沙）小军和小刚一起做“探究光的折射现象及特点”的实验，当他们将一束光线从空气中以某入射角射入玻璃砖时，测得折射角为40。请在图中画出折射光线并标出折射角。当他们逐渐
20、增大入射角时，折射光线将 （选填“靠近”或“远离”）法线。答案：远离解析：光从空气斜射入玻璃砖中，所以折射角小于入射角，折射光线应靠近法线，折射角是指折射光线与法线的夹角，大小为40，如下图4所示。因为折射角随入射角的增大而增大，因此当他们逐渐增大入射角时，折射光线将远离法线。图415（2014泸州）如图5所示，清澈平整水面下的“射灯”射出的一束光从水中斜射到水与空气的界面时将发生反射和折射，若入射光线与界面成53角，反射光线与折射光线的夹角为100，则反射角的大小为 ，折射角的大小为 。图5 答案：37；43解析：入射光线与界面的夹角是53，所以入射角为90-53=37。反射角等于入射角也为
21、37，所以反射光线与界面的夹角为53。因为折射光线与反射光线的夹角为100，所以折射光线与界面的夹角为100-53=47，因此折射角为90-47=43。三、作图与实验题16（2014年鄂州中考题）如图6所示，一束光线垂直入射到1/4圆形玻璃砖的平面上，请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图。 答案：如图7所示。解析：光线通过玻璃出射到空气中要经过两次折射。第一次是光从空气垂直入射到玻璃界面上，传播方向不变。第二次是光从玻璃斜射入空气中，此时，折射角大于入射角，折射光线将远离法线。在作图时，应该先做出法线，过圆心沿圆的半径方向的直线就是法线。17（2014年丹东中考题）如图8所示，在平静的湖边有
22、一盏路灯（标记为S），潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S。请画出水下E处的人看到路灯S的光路图，并根据平面镜成像特点画出路灯S通过水面所成的像A。图8 图9答案：如图9，连接ES，ES与水面的交点即为入射点O，连接SO、EO并沿光的传播方向加上箭头，就得到水下E处的人看到路灯S的光路图。以水面为对称轴作出S的对称点A，则A就是路灯S通过水面所成的像。解析：由“潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S”，说明路灯S发出的光进入到人眼中。但由于光是从空气斜射入水中，不能沿直线传播，要发生折射，所以确定光线的入射点是解题的关键。人眼是根据光的直线传播来确定物体位置的，由“潜水爱好者在水下E处看到路灯的
23、像为S”，则可以确定E与S一定在同一条直线上，直线ES与水面的交点则为入射点（设为O）。连接SO、EO并沿光的传播方向加上箭头，就是水下E处的人看到路灯S的光路图。根据平面镜成像时，像和物体关于平面镜对称，就可作出路灯S通过水面所成的像。18（2013苏州）某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折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的两侧。通过实验还得到如下数据：入射角015304560反射角015304560折射角011.322.135.440.9（1）分析表中数据，可得出结论：光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象。光
24、从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是： ，且折射角 （大于/等于/小于）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。该同学根据上述实验中的发现和结论总结出了光的折射特点。（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。是否存在不足？答： （是/否）；请简要说明理由： 。答案：（1）反射；折射；折射角随入射角的增大而增大；小于；（2）是；五次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验。解析：（1）光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角
25、的增大而增大，且折射角小于入射角。（2）评价：存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论才具有普遍性。19在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。（1）要实现探究目标，他们应选择图中的 （选填字母序号）两图示实验。（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了 。（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时， 对光的偏折本领较大。答案：（1）B、D；（2）记录每一次光斑的位置；（3）油。解析：（1）根据控制变量法的思想，要探究水和油对光的偏折本领大小，必须控制入射角和液面的高度相同，符合条件的有B、D两图；（2）在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置，比较液体对光的偏折程度，体现了转换法的思想；（3）根据记录，油中光斑的位置距离空气比较远，因此油对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大。