1、13.4.1 光的折射现象及其规律1教学目标知识与技能知道什么是光的折射现象。知道光的折射的初步规律，并能用该规律分析说明生活中常见的折射现象。过程与方法经历实验探究光的折射规律的过程，重点培养通过观察和分析，从现象中发现物理规律的能力。观察生活中因光的折射而发生的现象。情感态度与价值观在探究光的折射规律的过程中，激发学生的好奇心，培养学生的探索精神，让学生体验科学发现的乐趣。关注周围生活中的折射现象，乐于用学过的知识研究其中的原因。2教材说明本节主要内容有：认识光的折射现象，探究光的折射规律，运用光的折射规律分析生活中的折射现象。光的折射是学生学了光的反射后，接触到的又一重要的光学现象，这种
2、现象在生活中普通存在，学生可能注意过一些由光的折射产生的现象，却不能理解其中的原因，因此学生对研究光的折射怀有较强的求知愿望。光的折射规律不仅能解释生活中的有关现象，同时又是理 解透镜作用的基础。本节的编写思路是：通过教材图 3-37 所示的实验，首先让学生认识光的折射现象；然后让学生做“活 动 1”中的实验，学生在实验中发现一些奇妙（而又不能明确解释）的现象，并急于想知道其中的原因，从而激发学生进一步探究光的折射规律的欲望；“活动2”让学生通过实验，探究光的折射规律；最后运用光的折射规律，解释生活中的折射现象。本节教材与传统教材的最大区别，就是让学生通过科学探究的方式学习光的折射规律。传统教
3、材比较重视科学知识，而本教材增设了两个学生活动，“活动 1”激发学生产生探究光的 折射规律的兴趣，“活动 2”让学生经历探究光的折射规律的过程，这些都给学生进行开放性的自主探究学习提供了广阔的空间。本节教学重点：光的折射规律是几何光学的基本规律，是解释生活中折射现象的主要依据，另外光的折射规律的探究过程，能够很好地培养学生科学探究的能力，所以光的折射规律及其探究过程是本节教学的重点。本节教学难点：分析解释生活中的一些折射现象，既涉及到光的折射规律，又与人的视觉习惯有关，学生不容易理解，是本节教学的难点。3教学建议本节可按照学生的认识规律，由浅入深进行教学，首先让学生认识光的折射现象，然2后探究
4、光的折射规律，最后解释生活中的折射现象。其 中探究光的折射规律是本节教学的重点，组织学生做好实验，为学生自主探究提供充足的时间和实验条件，是本节教学的关键。光的折射可以开门见山，直接演示教材图 3-37 所示的实验，让学生通过观察，发现光的折射现象，总结出光的折射的定义。也可以设置一些情境，引起学生的兴趣。例如：让激光笔发出的光照在大屏幕上（或远处的墙壁上），大家看到一个光点，教师问学生：激光笔发出的光是沿怎样的路线到达银幕（或墙壁）的？光沿直线传播。把盛水的玻璃杯或玻璃砖在光路上挡一下，光点发出了位移，让学生猜想“为什么？”然后用教材图 3-37 所示的实验检验学生的猜想。对于教材图 3-3
5、7 所示的实验，可以用玻璃水槽、激光笔、光屏来做，将光屏竖直插入水槽中，一半浸入水中，一半在空气中，使激光笔发出的光掠射在光屏上。为使掠射效果明显，可用改制的激光笔作光源，改制方法参见本章“课程资源”之“1.激光笔的改制”。还可以改用大烧瓶做此实验，如图 3.4-1 所示，为了显示光路，可以在水中滴入少许牛奶，在上部（空气中）放一支点燃的香，形成一些烟雾。活动 1 观察光的折射现象“活动 1”的主要目的是设疑激趣，通过两个实验让学生意识到，由于光的折射，在实际中会看到一些奇妙的现象，而这些现象仅凭现有的知识不能完全解释，必须进一步研究光的折射规律。这两个实验，做起来并不复杂，可完全放给学生，让
6、 他们尽情地观察、体验。实验后让学生说说“可能的原因” ，主要是引起学生思考，让他们提出自己的猜想。其实要准确解释他们观察到的现象，既要用到光的折射规律，又涉及到人的视觉习惯， 此时学生给出圆满的解释几乎是不可能的。在学生的猜想中，可能会出现一些错误的说法，教师（或其他学生）要及时给予纠正，如：生：铅笔发生了折射。师：“铅笔”能折射吗？生：人的“光眼（或视线）”发生折射。师：人眼会发光吗？对于学生提出的正确猜想，教师也要步步追问，引起他们深思，如：生：来自物体的光在水面处折射，然后进入眼中。师：那么光向哪个方向偏折？这样、还是这样（可以用两根木棍帮助说明）？为什么水中的物体看起来似乎变浅了、而
7、不是变深？图 3.4-13面对学生的种种推测和疑惑，教师最后用一句话总结和过渡：看来要正确解释大家看到的这些奇妙的现象，必须弄清光折射的规律。探究光的折射规律“活动 2”的目的是让学生通过实验，探究光的折射规律，即探究“三线”、“两角”的关系，重点研究折射角与入射角的关系及条件。除教材图 3-39(a)所示的器材外，教师和学生可因地制宜创造性地自制器材，如上文图 3.4-1 所示的器材和下面的器材，实验效果也比较 好，可供参考。如图 3.4-2(a)所示，取一块直径约 20cm 的胶木板圆盘做面板，面板上沿圆周标上角度，再用透明有机玻璃与面板粘合成半圆形水槽。光源固定在连杆的一端，连杆的另一端
8、用螺栓固定在面板背面的中心位置，要求连杆可以绕螺栓转动。整个装置安装在铁架台上。将玻璃水槽换成半圆玻璃砖粘在面板上，还可用来探究光在“空气玻璃”界面上发生折射的规律，如图 3.4-2 (b)所示。(a) (b)图 3.4-2实验前，要让学生明确实验观察的目的：探究光从一种 介质进入另一种介质时如何偏折，具体来说要注意以下 4 点：是否 也像光的反射那样，折射光线跟入射光线、法线在同一平面内？ 当光从空气斜射到水或玻璃表面时，是像图 3.4-3 所示 OB 那样 偏折？还是像 OC 那样偏折？（为便于描述，引入“入射角”和“折射角”）当入射角增大或减小时，折射角如何变化？折射光路可逆吗？可将上述
9、实验目的归纳成简要的文字，用多媒体投出，并让学生观看 1 分钟。学生明确了实验目的 ，则把“主动权”完全放给学生，一定要给学生留有足够的活动时间，让他们在实验中观察、发现、交流，进行开放式地探索。活动后，全班集中交流，学生汇报自己的发现，教师适时点评、引导。学生亲身经历了实验探究的过程，大都能发现光折射的初步规律；个别学生有一些不准确甚至错误的结图 3.4-34论，可引导学生讨论，最终对光的折射规律获得正确的认识；有的学生的发现可能超出了初中物理范畴，如发现了全反射现象，教师应给予表扬和鼓励。最后总结，得到光折射的规律：光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于
10、法线两侧。光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。光 垂直射到水或玻璃 的表面时，光的传播方向不改变。在光的折射现象中，光路也是可逆的。为帮助学生理解和巩固光的折射规律，可让学生作一些光路图。如图 3.4-4 所示，作出折射光线的大致位置。图 3.4-4生活中的折射现象运用光的折射规律解释生活中的折射现象，对于初中学生来说比较困难，教师要引起注意。由于学生没有学习平面镜成像的原理，对人的视觉习惯并不清楚；加之探究光的折射规律时占用了较多的课堂教学时间，所以对于“铅笔为什么向上弯折”，建议采用教师边画图边点拔、师生双边讨论的方式，让学生把
11、其中的道理弄清楚，学生在理解的基础上举一反三，独立分析其他类似的现象。如在解释“铅笔为什么向上弯折”时，首先明确：人看到铅笔，是从铅笔射出的光进到了眼睛。再根据光的折射规律，在黑板上画出从笔端 P 点射出的两条光线，在水面处发生折射后，进入人的眼睛。眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从它们的反向延长线的交点 P 射来的，即铅笔的 P 点眼睛看起来好像在 P点（此处要放慢，略作停顿，给学生留有思考理解的时间） ，并且 P点比 P 点浅。铅笔在水中的其他各点都是如此，所以我们看起来铅笔在 水中的部分好像向上折起了。关于光在不均匀的空气中发生折射的现象，只作为常识性了解，让学生知道这也叫折射即
12、可，对于具体的折射情况、光路图等，均不作要求。4教学评价课堂测评1在探究光的折射规律的实验中，你发现了哪些规律？当时的心情如何？5玻璃2学了光的折射后，请以“光的传播”为题，对前几节学习的有关知识做一个简要的总结。3如图 3.4-5 所示，一束光沿 AO 方向由空气射向水 面，经折射后可能照亮水中的 点。（选填图中的字母）4关于光的折射，下列说法错误的是（ ）A.光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发 生改变B.光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角C.光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，折射角 也随着增大，但总小于入射角D.和光的反射现象一样，折射光路也是可逆的5在图 3.4-6
13、中，请大致画出入射光线经水面或三棱镜折射后，进入空气的光路图。图 3.4-66如图 3.4-7 所示，是我们看到的筷子斜插入水中的情况，其中正确的是（ ）图 3.4-77自选器材设计实验，探究：光从水中斜射入玻璃中时的折射规律。【参考答案】1略。2光在同种均匀介质中沿直线传播；光在同一种不均匀的介质中传播时，会发生折射；光照在两种介质的分界面上，一般会发生反射和折射，反射光线遵循光的反射定律，折射光线遵循光的折射规律。3 H 4A 5如图3.4-8 所示。 6D7以下实验方案可供参考：将图 3.4-5图 3.4-86玻璃砖浸没在水中，用激光笔作光源，用光屏来显示光路。“自我评价与作业”指导1.实验时最好用激光笔作光源，小商品市场的玩具店一般有售。2.如斜插在水中的筷子，看起来好像弯折了等。3.C4.D
