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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___ _________ ______ 。
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