《光的折射》教学设计

　　1．知识与技能

　　A．了解光的折射现象。

　　B．了解光从空⽓射⼊⽔中或其他介质中时的偏折规律。

　　C．了解光在发⽣折射时，光路的可逆性。

　　2．过程与⽅法

　　A．通过观察，认识折射现象。

　　B．体验由折射引起的错觉。

　　3．情感态度与价值观

　　初步领略折射现象的美妙，获得对⾃然现象的热爱、亲近的情感。

　　【教学重点】

　　折射规律的探究。

　　【教学难点】

　　折射规律及其应⽤。

　　【教学⽤具】

　　⼩平⾯镜、⽩纸、光盘、清⽔、⼤烧杯、铅笔、折射规律探究装置。

　　【教学过程】

　　⼀、新课引⼊

　　通过⽤⾝边的物品创设问题情境，激发学⽣对物理知识学习的兴趣，使学⽣乐于进⾏探究。

　　情境1：教师分别将⼩平⾯镜、⽩纸、光盘的正⾯在教室⾥从各个不同的⽅向向同学们展⽰，让同学们发现这些物体表⾯“反光”有什么不同，从⽽激发学⽣的思维。

　　现象1：⼩平⾯镜、⽩纸的正⾯⽆论从什么⽅向看反射的都是⽩⾊的光，在⼀些⽅位上能从平⾯镜中看到教室内的⼀些物体或⼈的像；光盘的正⾯在某些地⽅看起来是彩⾊的，在有些⽅位也能看到教室内的⼀些物体或⼈的像（如图1所⽰）。

　　情景2：学⽣在装有清⽔的⼤烧杯中竖放或斜放铅笔，分别从杯⼦的上⽅俯视和从侧⾯正视铅笔，启发学⽣作进⼀步的思考。

　　现象2：若将铅笔沿竖直⽅向插⼊⽔中，学⽣从杯⼦的上⽅竖直向下观察，将看不到铅笔的变化，若从侧⾯正视则有两种可能：⼀种是⽔中部分变粗，铅笔没有被弯折的现象；⼀种是不仅⽔中部分变粗，⽽且⽔中部分与⽔上部分好像在⽔⾯处折断了。若将铅笔斜插到杯⼦的底部，学⽣从⽆论从⽔⾯上⽅向下观察还是从侧⾯正视都将看到：不仅⽔中部分变粗了，⽽且⽔中部分的铅笔在⽔⾯处发⽣了弯折（如果侧⾯观察时铅笔与视线在同⼀平⾯内，铅笔的⽔中部分将变粗，却没有被弯折的现象。如图2所⽰）。

　　通过观察，同学们发现这些现象⽆法完全⽤前⾯学习的光学知识来解释，使得他们在观察之后会⾃然⽽然地提出问题，从⽽引⼊要学习的课题──光的折射。

　　⼆、实验探究

　　（1）折射现象

　　教师演⽰课本图2．4-1所⽰的折射现象，并介绍实验装置（光源，⽔槽，⽔等），然后解释什么是折射现象：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折射。

　　（2）探究规律

　　教师：光线以不同的⼊射⾓射到⽔⾯上，进⼊⽔中的光线将沿什么⽅向传播？如果改变⽅向，是向界⾯偏折呢，还是向法线偏折？

　　在引起了学⽣的观察兴趣，明确观察⽬的和观察对象后，先向学⽣介绍⼏个基本概念（⼀点、⼆⾓、三线，如图3所⽰）。

　　A．⼊射光线：AO。

　　B．⼊射（折射）点O：⼊射（折射）光线与界⾯的交点。

　　C．折射光线：OB。

　　D．法线：：过O点与界⾯垂直的线NN′。

　　e、⼊射⾓∠i：⼊射光线与法线的夹⾓。

　　f、折射⾓∠β：折射光线与法线的夹⾓

　　在进⾏探究实验时分两种情况进⾏：

　　1．光从空⽓斜射⼊⽔中的情况

　　实验过程中，应⾄少三次改变⼊射光线的⽅向，每次都向学⽣说明⼊射光线怎样了，然后让学⽣注意观察⽔中折射光线的⽅向，并根据观察进⾏记录（将数据填⼊表1中），检查⾃⼰的猜想是否正确；垂直⼊射时折射光线⽅向不改变这⼀特例也要演⽰给学⽣看。

表1：光从空⽓中斜射⼊⽔中的情况次数

⼊射光线⼊射情况

折射光线偏折情况1

⼊射⾓为i

2

增⼤⼊射⾓

3

减⼩⼊射⾓

4

垂直于界⾯⼊射

　　2．光从⽔中斜射⼊空⽓的情况

　　实验过程与上⾯的相同，让同学们将数据填⼊表2中，并检查⾃⼰的猜想是否正确。

表2：光从⽔中斜射⼊空⽓的情况次数

⼊射光线⼊射情况折射光线偏折情况1

⼊射⾓为β

2

增⼤⼊射⾓

3

减⼩⼊射⾓

4

垂直于界⾯⼊射

　　（3）归纳总结

　　演⽰完毕，让学⽣根据实验中观察到的情况，总结出折射规律：

　　光从空⽓斜射⼊⽔中时，折射光线向法线⽅向偏折（折射⾓⼩于⼊射⾓）；光从⽔中斜射⼊空⽓时，折射光线向远离法线⽅向偏折（折射⾓⼤于⼊射⾓）

　　三、光路可逆

　　通过前⾯的学习，我们已经知道光沿直线传播时光路是可逆的。关于折射光路的可逆性，不能简单地进⾏“推导”，可以让同学们先根据前⾯的实验进⾏猜想，并⽤光路图把⾃⼰的猜想表达出来，然后由学⽣代表进⾏演⽰（教师进⾏指导、强调）：先让光由空⽓射⼊⽔中，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，让学⽣观察光线是否逆着原⼊射光线⽅向射出。让学⽣把观察到的现象⽤光路图来描述，从⽽得出光在折射时光路是可逆性。

　　四、课堂⼩结

　　虽然课堂中只做了光从空⽓斜射⼊⽔中以及光从⽔中斜射⼊空⽓的实验，却并不影响告诉同学们光在其他不同介质界⾯发⽣偏折的情况，从⽽对本节课进⾏⼩结：

　　1．光从空⽓斜射⼊⽔中或其他介质时，折射光线向法线⽅向偏折；光从⽔中或其他介质斜射⼊空⽓时，折射光线向远离法线⽅向偏折。

　　2．光在折射时，光路是可逆的。

　　五、尝试答疑

　　在学习了折射的有关知识后，让同学们⾃⼰尝试解释课本中的⼏种现象，教师进⾏必要的讲解、说明；课前引⼊的两个例⼦，由教师进⾏必要的说明就⾏。

　　（1）解释课本中叉鱼和钢笔“错位”的问题，可以在教室⾥边进⾏实验边解释。由于条件，“鱼”、“叉”要弄细⼀些，“叉鱼”时要让同学们凭“感觉”去做，不能“⼀叉到底”；观察钢笔“错位”时，学⽣的视线不要垂直于玻璃砖的⽔平⾯，⽽要成⼀定的⾓度。通过实验，让同学们在实践中体验光的折射现象，使他们相信折射真的能产⽣错觉。

　　（2）在解释池底变浅时，要强调⼈看到池底，是因为从池底射出的光进⼊了⼈的眼睛。可以利⽤前⾯学过的光从⽔中射⼊空⽓时的规律，画出从池底某点A发出的两条光线射⼊空⽓中的折射情况（如图4所⽰），眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从交点A′射来的。虚像A′的位置在A之上。眼睛看到的池底各点都如此，所以看起来池底升⾼，池⽔变浅了。从⽔中看岸上的物体则正好相反。

　　六、阅读提⾼

　　指导学⽣阅读课后“科学世界──海市蜃楼”相关内容，明⽩光的折射所带来的奇妙的⾃然景观，是⼤⾃然给予⼈类的财富，强调学习、研究⾃然科学的重要意义。最后要明确指出：光只有在同⼀种均匀物质中才是沿直线传播的，从⽽完善光的直线传播概念。

　　七、课堂练习

　　1．如图5所⽰，⼀条光线从⽔中射⼊空⽓。请问，哪条光线可能是折射光线？

　　2．在夏天晴朗的夜晚，天空中总会有许多的星星眨着眼，好像在跟我们暗⽰什么。请问：这些闪烁不定的星光是由于星光通过疏密不同的空⽓产⽣了 （选填“反射”“折射”“漫反射”“反射和折射”“散射”）。

　　3．如果你是潜⽔⾼⼿，当你从⽔中⽤⾁眼看岸上的房屋时，你看到的“房屋”将⽐真实的房屋 （填“⾼”或“矮”）。

　　4．如图6所⽰，⼀束光线在空⽓和⽔两种介质的界⾯上同时发⽣了反射和折射现象。请你根据所学的光学知识，在图中标出⼊射光线、反射光线和折射光线的⽅向，并标出界⾯的位置及空⽓和⽔在界⾯的哪⼀⽅。

　　⼋、课后作业

　　1．课本“动⼿动脑学物理”2、4。

　　2．收集有关光现象的其他信息。

　　九、板书设计