1.4.1 光的反射和折射（第1课时） 教学设计--浙教版（2024）科学八年级上册

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1.4.1 光的反射和折射（第1课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 1.4.1 光的反射和折射
教学 目标 科学观念:了解光的反射现象，知道它们相对应的角及其关系，理解光的反射定律、光路的可逆性。 科学思维:树立利用实验研究问题的意识，建立和提升光学知识的科学思维；能用光的反射定律解释生活中的一些简单现象 探索实践:通过实验探究，培养学生分析、归纳和总结问题的能力，概括出光的反射定律。 态度责任:鼓励学生动手做实验，对实验数据负责。
教学 重难点 重点： 光的反射 难点： 镜面反射和漫反射
学情 分析 本节内容选自浙教版八上第一章第4节第1课时。学生在生活中积累了镜面反光、水面倒影等直观经验，但尚未从物理规律角度系统分析反射现象。这个阶段的学生以形象思维为主，对实验探究和生活实例兴趣浓厚，像文档中挪威小镇用反光镜解决光照问题的案例，很容易激发他们的探究欲望，而且他们也具备基本的观察记录能力，能完成激光笔反射实验，但在归纳反射规律时，可能会因数据处理能力不足，难以提炼出普遍结论。 在学习过程中，学生理解“法线”这一辅助线的物理意义会有困难，容易把它和实际光线混淆，分析反射光路图时还可能颠倒入射角与反射角的因果关系。区分镜面反射与漫反射时，常常忽略反射面粗糙程度这一关键因素，比如不能解释新黑板和旧黑板呈现不同反光效果的原因。此外，在探究反射定律的实验中，学生可能会出现纸板与平面镜不垂直导致光路无法呈现、角度测量误差较大等问题。不过，学生渴望通过实验验证自己的猜想，只是缺乏科学探究的严谨性训练，需要在探究过程中提升逻辑思维。同时，他们对光污染等生活中的实际问题有探究兴趣，可借此培养他们用物理规律解释现象的应用意识，帮助他们实现从经验认知到科学概念的转化。
教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等
教学过程
教师活动 设计意图
新 课 导 入 长方体的鱼缸里养了一条鱼。相比从上面往下看，为什么从鱼缸侧面看，鱼似乎离我们更近些 在鱼缸前面，只能看到一条鱼，而在鱼缸两个侧面的交界处，可以看到两条相同的鱼，为什么 这些现象是怎么发生的 通过鱼缸看鱼的实例，引导学生思考光的传播特性，激发学习兴趣
新 知 讲 授 一、光的反射 与声音遇到障碍物会反射一样，光射到水面、桌面或其他物体的表面时也会发生反射(reflection)。我们能够看见不发光的物体，是因为从物体表面反射的光进入了我们的眼睛。 在桌面上放一面平面镜，将激光笔(或其他光源)发出的光束射到平面镜上，观察光传播方向的变化情况。 激光束的路径可用图1.4-2来表示。图中0点为入射点，经过入射点O并垂直于反射面的直线ON叫作法线。AO为入射光线，OB为反射光线，入射光线A0与法线ON的夹角a叫作入射角，反射光线OB与法线ON的夹角β叫作反射角。 那么,反射光射出的方向有什么规律 1.把一面平面镜M放在水平桌面上，再把一块硬纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板由可以绕ON折转的A、B两块板组成，纸板上的直线ON垂直于镜面。 纸板必须与平面镜垂直，否则得不到正确的实验结论 2.使E、F两板面处于同一平面，如图甲所示，让一束光贴着纸板沿着某一个角度射到0点，经过平面镜的反射，沿着另一个方向射出，在纸板上用红色笔描出入射光AO和反射光OB的径迹。改变光束的入射角度，多做几次，用其他颜色的笔描出入射光和反射光的径迹。 3.将F板绕ON向前折转或向后折转，如图乙所示，在F板上还能看到反射光吗 这一现象说明了什么 把纸板F绕ON前后转动，纸板F上将看不到反射光 线，说明反射光线、入射光线与法线在同一个平面内 4.取下硬纸板，用量角器量出入射角和反射角，记录在表1.4-1中。 表1.4-1记录表 第1次第2次第3次入射角反射角
5.关于反射光射出的方向，能得出什么结论 特别提醒 (1)入射光线与反射光线有方向，用字母表示时，应沿光传播的方向叙述字母。如入射光线A0, 反射光线OB。 (2)入(反)射角是入(反)射光线与法线的夹角，不能认为是光线与反射面的夹角。 (3)探究光的反射规律时，应改变入射角的大小，进行多次实验 (4)反射光线、入射光线和法线位于同一个平面内 在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。这就是光的反射定律(law of reflection)。 特别提醒： (1)光的反射定律可巧记为“三线 共面、法线居中、两角相等” (2)不能说成“入射角等于反射角”,因为先有入射角后有 反射角，即反射角的大小随着入射角大小的变化而变化。 若使入射光逆着原反射光的方向射到平面镜上，此时的反射光会怎样 动手做一做。 如果得到的反射光恰巧是逆着原入射光方向射出，这就说明一个重要的原理——光路具有可逆性。 当我们从平面镜里看见别人的眼睛时，别人也可以从平面镜里看见我们的眼睛。是这样吗 请试一试。 例题:如图所示，是探究“光的反射定律”的装置。下列说法正确的是( ) A. 观察每次入射光线与反射光线的位置，可说明它们分居法线两侧 B. 入射角为0°时，看不到反射光线，说明此时不存在反射现象 C. 多次改变入射角的大小进行实验是为了求平均值，减小实验 误差 D. 纸板B向后翻折后，反射光线消失，是因为此时没有反射光线 选项分析结论A观察每次入射光线与反射光线的位置，可说明它们分居法 线两侧 √B入射角为0°时，反射角也为0°,反射光线沿原路返回，此时 反射光线、入射光线、法线三线合一，仍然存在反射现象 ×C多次改变入射角的大小进行实验是为了寻找普遍规律× D纸板B向后翻折后，反射光线、法线、入射光线仍在同一平 面内，而纸板B不在该平面，无法显示反射光路，所以在纸 板B上看不到反射光线，但此时反射光线仍存在 ×
一束太阳光斜射到平面镜的表面，在平面镜的另一侧可看到耀眼的亮光；如果太阳光斜射到粗糙的白纸表面，那么无论从哪个方向观察，都看不到耀眼的亮光。这是什么原因 课堂练习 为了探究光反射时的规律，小江进行了如图所示的实验。 （1）实验时，他将一块平面镜平放在水平桌面上，再把一张白色硬纸板（可沿竖直线ON折转）竖直放在平面镜上，用激光笔将一束光贴着纸板射到平面镜上的O点，用直尺和笔描出光线的传播路径。实验中白色硬纸板的作用 。 （2）为了研究反射角与入射角之间的关系，实验时应进行的操作是 。 A.沿ON前后转动板E B.沿ON前后转动板F C.改变光线OF与ON的夹角 D.改变光线EO与ON的夹角 （3）为了探究完整的反射规律，还需要用到的器材是 。 （4）如果让光沿FO方向入射，反射光将沿OE方向射出。这表明 。 【答案】（1）①显示光路，②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内；（2）D；（3）量角器；（4）在反射现象中，光路是可逆的。 解：（1）硬纸板F的主要作用是：①显示光路，②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内； （2）要探究光的反射规律，先让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，量出入射角和反射角的度数，然后改变光束的入射方向，使入射角减小，再量出入射角和反射角的度数，与前一次实验量出的结果进行比较，即可发现反射角和入射角关系； 故选：D； （3）实验中需要用量角器测量角的大小； （4）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现光线原路返回，也就是在反射现象中，光路是可逆的。 二、镜面反射和漫反射 平面镜的表面很光滑，射到平面镜表面上的阳光发生镜面反射。 而白纸的表面看上去虽然很光滑，但实际上是凹凸不平的，凹凸不平的纸面把射来的阳光向四面八方反射，这种反射叫作漫反射。 我们能从不同的方向看清电 影银幕上的画面，是因为银幕 表面粗糙，发生了漫反射 镜面反射和漫反射 当一束太阳光斜射到平面镜的表面，在平面镜的另一侧可看到耀眼的亮光当一束太阳光斜射到粗糙的白纸表面，无论从哪个方向观察，都看不到耀眼的亮光一束平行光射到光滑的反射面(如平滑的镜子)上时，反射光仍是平行的，这种反射叫作镜面反射，如图甲所示。→大部分反射光进入眼中一束平行光射到粗糙的反射面(如一张白纸)上时，反射光会射向各个不同的方向，这种反射叫作漫反射，如图乙所示。→只有较少一部分反射光进入眼中
我们的眼睛能从不同的方向看到周围不发光的物体，就是因为光照在物体表面发生漫反射后进入人的眼睛的缘故。 镜面反射与漫反射的异同 科学·技术·工程·环境 光污染 自古以来，人类就向往光明，希望用灯光驱散夜晚的黑暗。现代社会，光照的不合理使用带来了一种可怕的灾难—光污染。在阳光照射下，城市里玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石等镜面反射的眩光带来的是“白亮污染”;夜幕降临后，强光束直冲云霄，亮度过大的夜景照明，使得夜晚如同白昼，这就是所谓的“人工白昼”;娱乐场所的旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了“彩光污染”。 “光污染”是美丽外衣下的环境杀手，它不仅导致能源浪费，还影响人们的工作和生活。“光污染”也会破坏生态环境，影响动物的自然生活规律，使其昼夜不分；破坏植物的生长节律，影响植物休眠等。 课堂练习 雨后天晴的夜晚，两位同学在月光下行走，如图所示，为了不踩到地上的积水，a同学迎着月光走，应走暗处；b同学背着月光走，应走亮处。 （1）同学对地上暗亮的感觉形成部位在 。 （2）请你对选择其中一位同学的做法给以合理地解释。 【答案】（1）人眼；（2）a同学迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，有较多的光进入人的眼睛，所以亮处是水面；而月光经地面发生漫反射，只有少量光线进入人的眼睛，所以暗处是地面。解：（1）人们对暗亮的感觉形成部位在人的眼睛，进入人眼的光线越多，则人眼感觉越亮； （2）a同学迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，有较多的光进入人的眼睛，所以亮处是水面；而月光经地面发生漫反射，只有少量光线进入人的眼睛，所以暗处是地面。 故答案为：（1）人眼；（2）a同学迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，有较多的光进入人的眼睛，所以亮处是水面；而月光经地面发生漫反射，只有少量光线进入人的眼睛，所以暗处是地面。 设计实验步骤，引导学生自主发现光的反射定律，培养实验探究能力 通过光路可逆性等实验，深化对反射定律的理解，培养科学思维 通过平面镜反射实例，分析镜面反射的特性，理解"反射光平行"的特点 通过白纸表面反射实例，分析漫反射的特性，理解"反射光向四面八方"的特点 结合光污染、电影银幕等实例，说明反射现象的实际应用，培养应用意识
课 堂 练 习 【典例1】 小宁利用如图装置探究光的反射规律。下列说法正确的是（　　） A．本实验应选用粗糙的纸板 B．图甲中的∠NOF是入射角 C．图乙中的反射光线是不存在的 D．多次改变入射角的目的是减小误差 解：A、探究光的反射规律时，需要从不同方向观察纸板上的光线，纸板应该发生漫反射，表面应该是粗糙的，故A正确； B、图甲中，∠NOF是反射光线OF与法线NO的夹角，则∠NOF是反射角，故B错误； C、光在反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，图乙中，将纸板NOF向后折时在纸板上看不到反射光线，此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面，反射光线依然存在，故C错误； D、实验中多次改变入射角，测量多组数据，是为了寻找普遍规律，故D错误。 故选：A。 【典例2】我国敦煌的塔式光热电站由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成，每面镜子能追踪太阳并将太阳光照射到塔顶的接收器上，这一现象是由于光的（　　） A．反射 B．折射 C．色散 D．直线传播 解：定日镜能反射太阳光，将太阳光会聚到位于塔顶的吸热器表面，故利用的是光的反射现象。 故选：A。 【典例3】如图，固定在水面上方的光源S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A，已知光束与水面的夹角为45°，S′是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是（　　） A．当水面降低时，S′到水面的距离变大 B．反射角大于45° C．当水面降低时，反射角将变大 D．当水面降低时，光斑A将向左移动 解：A、当水面降低时，物体S到水面的距离变大了，所以像到水面的距离也变大了，故A正确。 B、已知光束与水面的夹角为45°，入射角为90°-45°=45°，反射角也是45°；故B错误； C、因为入射光线方向不变，当水面降低时，再次的水面是平行的，反射光线与原来的反射光线是平行的，故反射角不变，故C错误； D、当液面降低时，由于入射角不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，入射点下降，向右移动，因而反射光线在原来反射光的右侧，则光斑向右移动，故D错误。 故选：A。 【典例4】在极寒地区的冬夜，当空气湿度较大时，偶尔会出现绚烂的“寒夜光柱”现象，人们可以看到大气中出现一根根竖直向上拉长的光柱，如图甲所示；但在上述地区干燥的冬夜或者夏季，往往难以看到该现象。图乙为“寒夜光柱”的形成示意图，请根据上述信息并结合所学知识，对“寒夜光柱”现象的形成做出合理的解释： 【解答】 答：在极寒地区的冬夜，当空气湿度较大时，空气中的水蒸气凝华成大量冰晶；光源发出的光经过水平冰晶反射形成的虚像与光源的连线和水平冰晶是垂直的，不同高度的冰晶所成的虚像的高度不同，人眼所见的这些虚像排列成竖直向上拉长的光柱。
课 堂 小 结 1. 光的反射现象 定义：当光线遇到物体表面时，会有一部分光线被物体表面反射回去，这种现象称为光的反射。 2. 光的反射定律 内容：光在反射时遵循以下规律：共面性：入射光线、反射光线和法线在同一平面内。 对称性：反射光线和入射光线分别位于法线的两侧。 等角性：反射角等于入射角。 3. 反射的分类 镜面反射：特点：光线射到光滑的物体表面（如平静水面、抛光金属）时，反射光向同一方向射出，反射光强。 漫反射：特点：光线射到粗糙的物体表面（如墙壁、报纸）时，反射光向各个方向散射。 4. 光污染 定义：由于不合理使用光源（如过度照明、强光广告），对人类生活、工作和环境造成负面影响的现象。 类型：白亮污染：强光刺眼（如玻璃幕墙反光）。 人工白昼污染：夜间过量照明（如城市路灯过亮）。 彩光污染：彩色光源干扰视觉（如霓虹灯闪烁）。
板 书 设 计
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