4.1 光的折射 教案
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文档简介
“光的折射”教学设计
【设计思路】《光的折射》无论从教材的内容知识点数量和难度要求都大大降低了，在教学中我作了调整，我把本节课改为探究实验课，更多的将注意力放在学生的合作探究、讨论、观察和思考能力的培养上。让学生多发言、多探讨、多动手真正地去利用自己聪明才智掌握知识，去真正的体验科学探究过程的严谨性便成了这堂课的出发点。我认为这样做有以下三点好处：1、 经历科学规律得出的一般过程，学生体验科学探究过程的严谨的性，初步培养学生严谨的科学态度，更有利于学生对折射规律的理解和掌握；2、培养学生的分析归纳能力，也让他们感受到观察在物理实验中的重要性，为今后的学习打下良好的基础。3、既让学生知道如何开展实验探究，又让学生体验物理探究的乐趣和成功的喜悦，从而激发学生强烈的求知欲望。
【实验改进】
1、新课用生活中常见现象的导入，又设置“硬币重现”的小实验让每个学生亲自经历，这样做很自然将生活现象过渡到物理课堂，也利于学生思维的过渡，真正把学生的注意力引导到折射这节课来。2课本采用激光笔探究光通过水和空气两种介质折射实验，我改用全反射演示器演示，并画出几组法线，光路清晰，易于观察，实验效果很好，学生不必为够较清楚地看到“光线”显示光路而分散注意力，且节省课堂时间给学生。
【教学目标】
1.知识目标
（1）知道什么是光的折射现象，能举出光的折射现象在生活中的实例；
（2）了解光从空气斜射入水中或其他介质中时的偏折规律；
（3）会用光的折射知识来解释一些简单的生活现象.
2.过程与方法
（1）通过对光的折射现象的观察、猜测、检验等活动，体验由折射引起的错觉。
（2）通过探究光通过水和空气两种介质传播特点，以及探究光通过水和玻璃两种介质传播特点，让学生经历科学探究一般过程，培养学生的观察能力及分析、概括能力．
3.情感目标
（1）通过探究光通过水和空气两种介质传播特点，以及探究光通过水和玻璃两种介质传播特点，培养学生严谨的科学态度．培养学生与他人交流和合作的精神。
（2）通过应用折射规律利用几何作图解释自然想象和生活现象，让学生领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、和对生活亲近的情感。
【教学器材】
演示实验器材：全反射演示器，学生电源，实物投影仪。
学生实验器材：平行玻璃砖，激光笔，白纸。
教学流程
教 学 过 程
设计意图
引入新课
池里的水好清呀，小熊贝贝高高兴兴的来到水池边。哇，水看起来不深么，我要去游泳，不用担心，水很浅的。。。。。救命呀，救命呀，还好，妈妈仍来了救生圈。。。。水怎么这么深呢，好危险呀。。。。贝贝边吃饭边想，咦为什么筷子到了水面就折断呢？贝贝百思不得其解。你遇到过和贝贝一样的问题吗，带着贝贝的问题一起来体验一下。
活动一：“硬币重现”
请同学们把硬币放在纸杯里，眼睛看着硬币，保持眼睛不动，移动纸杯使它离开你的视线恰好看不到硬币为止，保持纸杯和眼睛不动，再缓慢的向杯子里加入水，你发现了什么？
师：杯子没有移动前为什么看得到硬币？
生：（来自硬币的光在空气中沿直线传播进入我们的眼睛）
师：移动后,为什么看不到硬币呢？
生：（杯子挡住了来自硬币的光）
师：慢慢向杯中注水，你发现了什么？
生：（重新看见硬币了，硬币好像抬高了）
师：为什么会产生这些奇特的现象呢？筷子加水折断，河里有水变浅，硬币注水后被抬高，它们有什么共同之处？（都有水）
没有水，物和眼都在空气中，来自物的光在同一种均匀介质中沿直线传播进入人眼的；
有了水，物在中水，眼在空气中，物和眼分别在两种不同的介质中，来自物的光从一种介质传播到另一种介质中，会表现出什么性质呢？如何解释这些奇特的现象呢？今天我们一起学习第四章第一节光的折射。
一．光的折射现象
（活动二）：光的折射现象
师：以空气和水为例，当光从空气斜射入水中，仔细观察，你看到了什么？生：（发生反射的同时，还有一部分光进入水中，但传播方向相对于入射光线发生了偏折）
师：若光垂直入射，传播方向发生偏折吗？
生：（不发生偏折）
师：我们把这种光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折的现象叫光的折射。能够传播光的物质，例如空气、水、玻璃等透明物质，通常叫做光的介质，注意光能在真空中传播。
师：那么，光的折射遵守什么规律呢？前面我们探究光的反射定律时， 引入公正的法线，定义了入射角和反射角，这里我们为了方便，也引入法线，过入射点且垂直于分界面的直线NN' 。定义入射角，即入射光线和法线的夹角，用α表示。定义折射角，即折射光线和法线的夹角，用γ表示。接下来我们来通过实验寻找三线即入射光线折射光线和法线的位置关系，以及折射角和入射角的大小关系及其变化情况。
二．光的折射规律
（活动三）：探究光通过空气和水两种介质时的折射
师：光从空气中斜射入水中，注意你看到什么？同学们可以得到什么结论？（可以小组交流）
生：光从空气中斜射入水中，折射光线是偏向法线的。
生：当入射光线远离法线，折射光线也远离了法线。
生：从老师刚才的实验中，当入射角增大时，折射角也随之增大。但折射角仍小于入射角。
师：同学们说的都很好。 那么当光从水中斜射入空气中，情况如何呢？
生：折射光线是偏离了法线，折射角大于入射角，当入射光线远离法线，折射光线也远离了法线，即入射角增大，折射角也随之增大。折射角仍大于入射角。
师：入射光线折射光线和法线三线又怎么样的位置关系？
生：折射光线、入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两侧；
师：折射角和入射角大小不相等，一大一小，你能找出规律便于记忆吗？
生：（空气中大角）
师： 以上特点适合于空气和水这两种介质，那么对于其他介质适用吗？例如光从空气中斜射入玻璃砖后,并穿过玻璃砖将会怎样传播？有没有规律可循？
（活动四）：探究光通过玻璃砖时的传播情况
师：同学们猜一猜光可能沿着12345那条路径从玻璃砖中出射？探究光通过玻璃砖时的传播情况
我们给同学们提供玻璃砖白纸激光笔，来设计实验探究光通过玻璃砖时的传播情况
实验之前我们需要解决两个问题：①怎样显示出光的传播路径？
② 如何将光的传播路径在白纸上准确地画出来？
小组讨论：
方法：1.固定并画出玻璃砖在白纸上的位置，确定界面
确定入射点O1，画出入射光线AO1
激光笔紧贴白纸沿AO1入射
寻找并画出出射光线O2C, 确定O2位置
标出相应的折射角
师：一组数据能不能得出结论？我们如何做？
生：不能，要多组数据。课改变入射角，多做几组图。
师：好，请改变入射光线的方向，多做几组图，做好图后，小组讨论，仿照我们刚才总结光在空气和水中传播时折射特点，看能不能找出并总结光在空气和玻璃中传播时的折射特点。试着从入射光线折射光线和法线的位置关系，以及折射角和入射角的大小关系以及变化情况等各个方面去考虑。
学生汇报：1折射光线、入射光线和法线在同一平面内；
2.折射光线和入射光线分别位于法线两侧；
3.入射角增大时，折射角也随之增大；
4.垂直入射时折射角等于零。
师：不只是空气和水， 空气和玻璃，从更多的实验中，人们总结了光从一种介质斜射入另一种介质时，都遵循这一规律，折射光线、入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两侧；入射角增大时，折射角也随之增大；垂直入射时折射角等于零
简记：
1三线共面
2.法线居中
3.入大折大
光在空气和水（或玻璃）中传播时，空气中的角始终是大角
4.垂射不变
师：若将激光笔逆着折射光线02Ｃ的方向射入玻璃砖，那么折射光线将怎样出射？试一试。说明了什么？
生：（折射光线将逆着ＡＯ１出射，说明光的折射中，光路是可逆的）
三． 应用
现在利用折射规律通过作图来解释贝贝为什么从岸上，也就是空气中看河水比真实的深度浅？
河水变浅
人能从岸上看见河底是，来自河底的光进入人眼所致。取河底某点P，光线从p点发出，在水中沿直线传播，在水与空气的界面处发生折射，折射光线偏离法线，（空气中是大角），人眼判断物体位置是根据光的直线传播，我们逆着折射光线的直线方向，即折射光线的反向延长线的交点P‘，是河底点P的虚像，要比实际位置高，所以河水变浅，看来不会游泳，千万不要像小熊贝贝一样轻易试水。
筷子弯折。
你来利用作图解释硬币为何加水后重新看见了。
同种介质会不会发生折射现象呢？
实际中，对于同种不均匀的介质，光也会发生折射现象。例如，海拔越高，大气越稀薄，太阳的光经大气层折射，从一个气层进入另一个气层，向法线偏折，结果,我们逆着折射光线的直线方向看到的竟是太阳的虚像，位置比实际位置高一些，我们看到的是处在地平线下方的太阳。
蒙气差：同样来自月亮的进入大气层中不断地产生偏折,我们逆着折射光线的直线方向看到的是月亮的虚像，位置比实际位置高一些，这种现象叫蒙气差，是天文学观测中必须考虑的。
师：其实还有许多的自然想象与光的折射有关，例如虹霓海市蜃楼三日同辉等，我们将在后面进一步学习。
四、课堂小结
教师：通过本节课的探究，大家有哪些收获呢？同学们回顾一下我们今 天都学到那些知识呢
学生：知道了什么是光的折射。
学生：知道了光在折射时光路可逆。
学生：还知道光在折射时遵从的规律。
学生：如何利用几何作图解释与折射有关的想象
学生：学到了探究的方法，并且在探究时要认真细致的观察，勤于动脑。
学生：可以将学到的知识运用于实际，解决实际问题。
……
五、布置作业
1、课后２３题
２、课后阅读书本上的“生活物理与社会”---变形的太阳，三日同辉。
六、板书设计：
一 光的折射
光的折射现象
光的折射的规律
1. 三线共面
２．法线居中
３．入大折大－空气中大角
４．垂直入射时折射角等于零
５．光路可逆
三．应用
从生活现象导入，引导学生从自然想象到物理课堂
让学生亲自体验激发学习欲望
从现象中找到共同点，是提出科学问题的关键，顺利自然的从光通过一种介质过渡到光通过两种介质传播的问题上来，也合乎物理的思维过程
以常见的介质空气和水为例合乎人们的思维习惯
对比光的反射
提高学生观察分析归纳的能力
通过交流，取长补短。提高学生的表达能力
从一种介质要推广到另一种介质，再推广到其他介质，再得出结论，体现科学探究的严谨性
引导学生猜想，激发探究欲望。
学生交流，培养学生的观察、分析、总结的能力
培养学生应用物理知识解决实际问题的意识和能力
学生畅所欲言，交流本节课的收获。明白本次探究的结果以及探究中的经验、得失
扩充知识，了解多途径的学习方法
【设计思路】《光的折射》无论从教材的内容知识点数量和难度要求都大大降低了，在教学中我作了调整，我把本节课改为探究实验课，更多的将注意力放在学生的合作探究、讨论、观察和思考能力的培养上。让学生多发言、多探讨、多动手真正地去利用自己聪明才智掌握知识，去真正的体验科学探究过程的严谨性便成了这堂课的出发点。我认为这样做有以下三点好处：1、 经历科学规律得出的一般过程，学生体验科学探究过程的严谨的性，初步培养学生严谨的科学态度，更有利于学生对折射规律的理解和掌握；2、培养学生的分析归纳能力，也让他们感受到观察在物理实验中的重要性，为今后的学习打下良好的基础。3、既让学生知道如何开展实验探究，又让学生体验物理探究的乐趣和成功的喜悦，从而激发学生强烈的求知欲望。
【实验改进】
1、新课用生活中常见现象的导入，又设置“硬币重现”的小实验让每个学生亲自经历，这样做很自然将生活现象过渡到物理课堂，也利于学生思维的过渡，真正把学生的注意力引导到折射这节课来。2课本采用激光笔探究光通过水和空气两种介质折射实验，我改用全反射演示器演示，并画出几组法线，光路清晰，易于观察，实验效果很好，学生不必为够较清楚地看到“光线”显示光路而分散注意力，且节省课堂时间给学生。
【教学目标】
1.知识目标
（1）知道什么是光的折射现象，能举出光的折射现象在生活中的实例；
（2）了解光从空气斜射入水中或其他介质中时的偏折规律；
（3）会用光的折射知识来解释一些简单的生活现象.
2.过程与方法
（1）通过对光的折射现象的观察、猜测、检验等活动，体验由折射引起的错觉。
（2）通过探究光通过水和空气两种介质传播特点，以及探究光通过水和玻璃两种介质传播特点，让学生经历科学探究一般过程，培养学生的观察能力及分析、概括能力．
3.情感目标
（1）通过探究光通过水和空气两种介质传播特点，以及探究光通过水和玻璃两种介质传播特点，培养学生严谨的科学态度．培养学生与他人交流和合作的精神。
（2）通过应用折射规律利用几何作图解释自然想象和生活现象，让学生领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、和对生活亲近的情感。
【教学器材】
演示实验器材：全反射演示器，学生电源，实物投影仪。
学生实验器材：平行玻璃砖，激光笔，白纸。
教学流程
教 学 过 程
设计意图
引入新课
池里的水好清呀，小熊贝贝高高兴兴的来到水池边。哇，水看起来不深么，我要去游泳，不用担心，水很浅的。。。。。救命呀，救命呀，还好，妈妈仍来了救生圈。。。。水怎么这么深呢，好危险呀。。。。贝贝边吃饭边想，咦为什么筷子到了水面就折断呢？贝贝百思不得其解。你遇到过和贝贝一样的问题吗，带着贝贝的问题一起来体验一下。
活动一：“硬币重现”
请同学们把硬币放在纸杯里，眼睛看着硬币，保持眼睛不动，移动纸杯使它离开你的视线恰好看不到硬币为止，保持纸杯和眼睛不动，再缓慢的向杯子里加入水，你发现了什么？
师：杯子没有移动前为什么看得到硬币？
生：（来自硬币的光在空气中沿直线传播进入我们的眼睛）
师：移动后,为什么看不到硬币呢？
生：（杯子挡住了来自硬币的光）
师：慢慢向杯中注水，你发现了什么？
生：（重新看见硬币了，硬币好像抬高了）
师：为什么会产生这些奇特的现象呢？筷子加水折断，河里有水变浅，硬币注水后被抬高，它们有什么共同之处？（都有水）
没有水，物和眼都在空气中，来自物的光在同一种均匀介质中沿直线传播进入人眼的；
有了水，物在中水，眼在空气中，物和眼分别在两种不同的介质中，来自物的光从一种介质传播到另一种介质中，会表现出什么性质呢？如何解释这些奇特的现象呢？今天我们一起学习第四章第一节光的折射。
一．光的折射现象
（活动二）：光的折射现象
师：以空气和水为例，当光从空气斜射入水中，仔细观察，你看到了什么？生：（发生反射的同时，还有一部分光进入水中，但传播方向相对于入射光线发生了偏折）
师：若光垂直入射，传播方向发生偏折吗？
生：（不发生偏折）
师：我们把这种光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折的现象叫光的折射。能够传播光的物质，例如空气、水、玻璃等透明物质，通常叫做光的介质，注意光能在真空中传播。
师：那么，光的折射遵守什么规律呢？前面我们探究光的反射定律时， 引入公正的法线，定义了入射角和反射角，这里我们为了方便，也引入法线，过入射点且垂直于分界面的直线NN' 。定义入射角，即入射光线和法线的夹角，用α表示。定义折射角，即折射光线和法线的夹角，用γ表示。接下来我们来通过实验寻找三线即入射光线折射光线和法线的位置关系，以及折射角和入射角的大小关系及其变化情况。
二．光的折射规律
（活动三）：探究光通过空气和水两种介质时的折射
师：光从空气中斜射入水中，注意你看到什么？同学们可以得到什么结论？（可以小组交流）
生：光从空气中斜射入水中，折射光线是偏向法线的。
生：当入射光线远离法线，折射光线也远离了法线。
生：从老师刚才的实验中，当入射角增大时，折射角也随之增大。但折射角仍小于入射角。
师：同学们说的都很好。 那么当光从水中斜射入空气中，情况如何呢？
生：折射光线是偏离了法线，折射角大于入射角，当入射光线远离法线，折射光线也远离了法线，即入射角增大，折射角也随之增大。折射角仍大于入射角。
师：入射光线折射光线和法线三线又怎么样的位置关系？
生：折射光线、入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两侧；
师：折射角和入射角大小不相等，一大一小，你能找出规律便于记忆吗？
生：（空气中大角）
师： 以上特点适合于空气和水这两种介质，那么对于其他介质适用吗？例如光从空气中斜射入玻璃砖后,并穿过玻璃砖将会怎样传播？有没有规律可循？
（活动四）：探究光通过玻璃砖时的传播情况
师：同学们猜一猜光可能沿着12345那条路径从玻璃砖中出射？探究光通过玻璃砖时的传播情况
我们给同学们提供玻璃砖白纸激光笔，来设计实验探究光通过玻璃砖时的传播情况
实验之前我们需要解决两个问题：①怎样显示出光的传播路径？
② 如何将光的传播路径在白纸上准确地画出来？
小组讨论：
方法：1.固定并画出玻璃砖在白纸上的位置，确定界面
确定入射点O1，画出入射光线AO1
激光笔紧贴白纸沿AO1入射
寻找并画出出射光线O2C, 确定O2位置
标出相应的折射角
师：一组数据能不能得出结论？我们如何做？
生：不能，要多组数据。课改变入射角，多做几组图。
师：好，请改变入射光线的方向，多做几组图，做好图后，小组讨论，仿照我们刚才总结光在空气和水中传播时折射特点，看能不能找出并总结光在空气和玻璃中传播时的折射特点。试着从入射光线折射光线和法线的位置关系，以及折射角和入射角的大小关系以及变化情况等各个方面去考虑。
学生汇报：1折射光线、入射光线和法线在同一平面内；
2.折射光线和入射光线分别位于法线两侧；
3.入射角增大时，折射角也随之增大；
4.垂直入射时折射角等于零。
师：不只是空气和水， 空气和玻璃，从更多的实验中，人们总结了光从一种介质斜射入另一种介质时，都遵循这一规律，折射光线、入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两侧；入射角增大时，折射角也随之增大；垂直入射时折射角等于零
简记：
1三线共面
2.法线居中
3.入大折大
光在空气和水（或玻璃）中传播时，空气中的角始终是大角
4.垂射不变
师：若将激光笔逆着折射光线02Ｃ的方向射入玻璃砖，那么折射光线将怎样出射？试一试。说明了什么？
生：（折射光线将逆着ＡＯ１出射，说明光的折射中，光路是可逆的）
三． 应用
现在利用折射规律通过作图来解释贝贝为什么从岸上，也就是空气中看河水比真实的深度浅？
河水变浅
人能从岸上看见河底是，来自河底的光进入人眼所致。取河底某点P，光线从p点发出，在水中沿直线传播，在水与空气的界面处发生折射，折射光线偏离法线，（空气中是大角），人眼判断物体位置是根据光的直线传播，我们逆着折射光线的直线方向，即折射光线的反向延长线的交点P‘，是河底点P的虚像，要比实际位置高，所以河水变浅，看来不会游泳，千万不要像小熊贝贝一样轻易试水。
筷子弯折。
你来利用作图解释硬币为何加水后重新看见了。
同种介质会不会发生折射现象呢？
实际中，对于同种不均匀的介质，光也会发生折射现象。例如，海拔越高，大气越稀薄，太阳的光经大气层折射，从一个气层进入另一个气层，向法线偏折，结果,我们逆着折射光线的直线方向看到的竟是太阳的虚像，位置比实际位置高一些，我们看到的是处在地平线下方的太阳。
蒙气差：同样来自月亮的进入大气层中不断地产生偏折,我们逆着折射光线的直线方向看到的是月亮的虚像，位置比实际位置高一些，这种现象叫蒙气差，是天文学观测中必须考虑的。
师：其实还有许多的自然想象与光的折射有关，例如虹霓海市蜃楼三日同辉等，我们将在后面进一步学习。
四、课堂小结
教师：通过本节课的探究，大家有哪些收获呢？同学们回顾一下我们今 天都学到那些知识呢
学生：知道了什么是光的折射。
学生：知道了光在折射时光路可逆。
学生：还知道光在折射时遵从的规律。
学生：如何利用几何作图解释与折射有关的想象
学生：学到了探究的方法，并且在探究时要认真细致的观察，勤于动脑。
学生：可以将学到的知识运用于实际，解决实际问题。
……
五、布置作业
1、课后２３题
２、课后阅读书本上的“生活物理与社会”---变形的太阳，三日同辉。
六、板书设计：
一 光的折射
光的折射现象
光的折射的规律
1. 三线共面
２．法线居中
３．入大折大－空气中大角
４．垂直入射时折射角等于零
５．光路可逆
三．应用
从生活现象导入，引导学生从自然想象到物理课堂
让学生亲自体验激发学习欲望
从现象中找到共同点，是提出科学问题的关键，顺利自然的从光通过一种介质过渡到光通过两种介质传播的问题上来，也合乎物理的思维过程
以常见的介质空气和水为例合乎人们的思维习惯
对比光的反射
提高学生观察分析归纳的能力
通过交流，取长补短。提高学生的表达能力
从一种介质要推广到另一种介质，再推广到其他介质，再得出结论，体现科学探究的严谨性
引导学生猜想，激发探究欲望。
学生交流，培养学生的观察、分析、总结的能力
培养学生应用物理知识解决实际问题的意识和能力
学生畅所欲言，交流本节课的收获。明白本次探究的结果以及探究中的经验、得失
扩充知识，了解多途径的学习方法
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