人教版物理八年级上册《光的折射》教学设计

《光的折射》教学设计
一、教学目标：
1.知识和技能目标：
（1）知道光的折射定义。
（2）知道入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等名词。
（3）光的折射规律及应用。
（4）会应用有关光的折射知识解释一些生活现象。
2.方法和能力目标：通过对光的折射规律的学习，学会应用“探究”的方法获取科学知识。
3.情感态度和价值观目标：培养学生在学习中交流、团结和协作的精神。
二、教学重点：
光的折射规律的推导。
三、教学难点：
光的折射规律的推导及应用。
四、教学方法：
实验探究法、分析法、作图法。
五、课时安排：
1课时
六、课前准备：
器材准备：（以下器材各准备约13组）
自制光具盘、激光灯、水瓶、玻璃砖、水槽、玻璃杯、竹筷、不锈钢碗、五角硬币
七、学生组织：
把学生分成四人一个小组，各小组正、副组长各一名。
教学过程
一、课题引入
师：上新课之前，我们先来做一个实验，请同学们观察演示：1、把激光对准瓶子一侧，观察在水中的光路。能解释你所看到的吗？（光在同种均匀介质中沿直线传播）2、打开另一侧的小孔，观察水流和光柱的传播。为什么光不再沿直线传播了呢？
师：你们知道这是什么现象吗？知道是什么原因造成激光顺水流的吗？（教师点评：一些经过预习的学生知道是光的折射现象，但不知道如何分析。采用激励、质疑的方法，调动学生的学习兴趣。）
师：原来，这是光的折射现象。今天我们继续学习与光有关的现象。我们今天要学习“光的折射”，研究光在发生折射时要遵循的规律。（引出新课的标题并板书）
二、新课学习
（一）什么是光的折射
师：什么叫光的折射？请看下面的实验。（把课前组装好的仪器放上讲台）如果把激光手电筒的光射向热开水上面的“白气”，能看到什么现象？（请一名学生演示）大家注意观察。
生：光沿直线传播。
师：如果光从空气射入水中，光还会在一条直线上吗？（请一名学生演示）
（说明：引起学生的注意和兴趣，学生纷纷举手，教师要提示学生注意让光斜射入水中。）
?生：（演示实验：如图15，取塑料桶，把手电筒安装在铁架台上，打开电筒，让光斜射入水中，从桶的侧面可以观察到一个光亮的点B，加入热水，观察现象。）
生：光亮的点不再在原点B，而是下移到另一点B′，说明光的传播方向发生了变化。
为了同学们看的更明白，我们把光路用一个白纸板使其呈现出来。也请同学们把你看到的光路画下来。
（说明：引出光的折射概念。）
（板书：光从空气斜射入水中时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。）
（点评：可以通过光从空气射入水中这个特殊事例，把光的折射定义迁移发散到从一种介质斜射入另一种介质。）
当然为了研究方便，我们也必须给我们看到的光路分别命名。认识入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角。
（2）生活中的一些折射现象
图片展示一些折射现象：海市蜃楼、小猫扎不到水中鱼、池水变浅。
师:为什么光的折射会产生如此奇怪的视觉效果呢，到底光的折射有什么规律呢？接下来我们先来研究光的折射规律再来解释这些现象。
（三）光的折射规律的推导
师：在研究光的折射规律之前我们先回忆一下光的反射规律的内容，请同学们来回答。（学生回答）
师：同学们光的反射学的很扎实，那么光的折射是否也跟光的反射规律有相同之处呢，我们接下来用我们的器材进行探究。
生：（安装器材，把刻度盘竖直悬挂在铁架台下，将玻璃砖用吸铁石固定在光具盘上，用吸铁石固定激光灯，使激光灯通路，让激光灯的光平行并贴近刻度盘面，并使入射点在圆心，竖直方向的直径表示法线，观察光从玻璃斜射入空气中的折射光路）
实验1：折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内？
师：如何才能探究出三线是否在同一平面呢？需要什么特殊装置吗？、
生：可以折转的光屏。
师：那要怎么去做呢？
生：让有折射光线的一侧光屏以法线为轴向后折转，观察折射光线是否还存在。
师：说的很好，我们之前研究反射光线和入射光线是否在同一平面时就用到了这样的方法。那接下来我们就来一起完成这个探究吧。
生：我们通过探究法线，光屏折转后看不到折射光线，只有当光屏在同一平面时才能看出入射光线和对应的折射光线。说明折射光线和入射光线、法线在同一平面内。
实验2：折射光线和入射光线是否分别位于法线两侧？
通过多次改变入射光线的位置，发现折射光线和入射光线总是位于法线两侧。
实验3：折射角是否等于入射角？
师：接下来我们要如何研究折射角和入射角的关系呢？
生：把对应的入射角和反射角的度数读出来进行比较？
师;只有一次数据能得出结论吗？
生：不能，要改变入射角的大小多次实验。
师：对，多次实验才能得出普遍规律，只有一组数据就得出结论具有偶然性，是不科学的。那接下俩我们分别看一看光从空气斜射入玻璃中，从玻璃斜射入空气时入射角和折射角的大小关系。
师：同学们有什么发现？
生：当光从空气斜射入玻璃时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；当光从玻璃斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。当光线垂直入射时，折射光线不发生偏折。而且法线沿着原有折射光线入射，折射光线沿着原有的入射光线射出，所以我们认为光路是可逆的。
师：同学们不仅善于观察，而且善于思考，非常好。你们不仅发现了入射角和折射角的大小关系，还能够发现折射时，光路的可逆性，非常难得。那老师还有个疑问要大家帮忙解答：在入射角相同的情况下，光从空气斜射入不同的介质，折射角相同吗？
生：应该不相等吧。
师：通过实验来告诉我吧。
实验4：不同介质对光的折射程度相同吗？
生：保持相同的入射角斜射到水中和玻璃中，观察记录对应折射角的大小。
学生实验操作。
师：请同学们根据实验数据对问题进行回答。
生：不同的介质对光的折射程度不同，水对光的折射程度比玻璃小。
师：大家总结的很好，那么对于光的折射规律，老师也有些新的发现，方便大家记忆光在传播时的偏折情况。这要跟光速有关，我们发现无论是光从空气斜射入玻璃还是斜射入水中，折射光线都是靠近法线，折射角小于入射角；反之，则折射光线远离法线，折射角大于入射角。而在空气中光速大于在水中和玻璃中光速，所以，我们不难发现：当光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角；反过来，光从光速小的介质斜射入光速大的介质时，折射角大于入射角。那大家不妨在此发现的基础上猜想一下：当光从水中斜射入玻璃中时，折射光线是靠近法线还是远离法线呢？这位同学来说一说
生：应该是靠近法线，因为在水中中光速大于在玻璃中光速。
师：说的很好，请坐。那到目前为止，相信大家对于折射的规律已经有了更多的发现，我们来总结一下。
师：请完成下面练习。
生：（应用光的折射定律完成图18所示的光路图。）

师：通过练习，请同学们比较三种情况下的入射角与折射角的大小，请提出一两个问题，并尽力解答。
生：（1）光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一定改变吗？（2）入射角一定大于折射角吗？
生（回答）：（1）当光垂直射入水中时传播方向不变；（2）不一定，当光垂直射入水或从水射入空气时，折射角等于或大于入射角。
（教师点评：通过上述实验和练习，加深学生对光的折射规律的理解，使知识融会贯通。上述问题由学生提出，把它当成小组参与课堂的一个依据。对于激发学生上课提问的兴趣，应该从平时开始培养，时间长了，学生的问题自然会有针对性，这样，教师的权威性才会被打破，学生的主体作用才能够得以发挥。）
（四）光的折射知识的应用
1.解释池水变浅
师：为什么池水看起来很浅呢？原来我们看到的“池底”，实际上是“池底”的虚像，由于“池底”发出的光射向空气时发生了折射，“池底”的位置比实际位置变浅了。
师：以后我们到一个陌生的地方去游泳时，一定要注意“水池变浅”的现象，一些地方的水深实际上有可能淹过你的头顶，但看起来很浅，贸然下水，就可能因慌乱造成意外，所以大家要注意安全，防止意外事故的发生。
师：那小猫如何才能刺中“鱼”？
生：应往更低的位置。
师：哪名同学上来给大家演示？
（说明：学生纷纷举手，教师请了一名成绩很一般的学生上台演示，果然获得了成功，学生满怀喜悦。）
（教师点评：通过“刺鱼”活动，极大地调动了学生的兴趣。经教师的点拨，加深了学生对光的折射的理解。学生的思维经一放一抑之后，学生的理论水平已经具备，能够较好地解答水池变浅、筷子变弯的原因，让学生跳一跳，就能摘到树上的桃子，把学生的思想引向更高的层次。）
师：请同学们组合使用自己手中的器材，看看能得到多少种光的折射组合。把你所作的实验图，用粉笔画在白纸上，最后我们进行综合展评。
2.学生自由组合实验活动（活动时间为10min）。
（说明：学生做实验，教师巡视。光射向两个镜面，观察有什么现象，并大致解释一下原因。）
活动1：筷子变弯了。学生把笔直的筷子放入水中，从旁边看起来变弯了。
生：筷子在水中的部分发出的光射入空气时，发生了光的折射。
活动2：硬币再现
生：（把空碗放在桌面上，在碗中放入硬币，让本组数名同学坐在较远合适的位置，刚好看不见碗底，加入水，各个角落的同学可以同时观察到硬币。）加水前，硬币的光被碗的边缘挡住，加水后，硬币的光在水面发生了折射，改变了原来的传播方向，射入人眼，人就可以看见硬币了。
师：回答得很好。最后我们来想想我们探究前的问题：激光为何顺水流？
先进行个演示：光的全发射。
师：同学们有什么新发现吗？
生：当入射角增大大一定角度时，折射光线不见了。
师：对，观察很认真，确实如此，当光从玻璃斜射入空气中时，入射角增大，折射角也增大，而折射角大于入射角，所以当入射角增大到一定程度时，折射角变成90度，折射光线就会消失，这种现象称之为光的全发射。而我们的激光顺水流正是因为光在水和空气的界面处发生可光的全发射。而至于光的全发射有什么实际应用就留给同学们课后继续了解了。
四、小　结
（投影以下内容）
1.光的折射概念
2.光的折射规律的内容
3.光路可逆
4.水池变浅了
五、课后参考作业
1.应用光的折射规律和“刺鱼”知识，或到图书馆、网上查找资料，解释为什么沿海或沙漠地区容易出现海市蜃楼景象，并且它是可望不可及的。
2.课后活动：“彩虹”演示：在阳光下空旷的地方，用嘴喷矿泉水或将碗中的水往高处泼出去，可以较好地看到彩色光环。查找课本上光的色散阅读材料，简要解释一下为什么雨后天晴时，天空中会出现彩虹现象。