资源简介

《光的折射》教学案例
教材分析
《光的折射》集物理现象、物理概念、物理规律、知识应用于一体，是培养学生能力和锻炼学生思维的经典教学案例，值得深入研究。本节课主要包括生活中的折射现象以及光折射概念的定义，其次折射光线以及折射角的概念是在探究光折射特点实验前给出的，未点明引入折射光线以及折射角概念的必要性，进而在光折射特点实验中分别从“线的关系”、“角的关系”以及“光路是否可逆”三方面进行探究，最后总结出光折射规律，缺少重要概念引入缘由以及概念与实验探究目的之间的衔接，因此本教学设计有意强化这一点。
学情分析
学生通过前面的学生知道光在同种均匀介质中是沿直线传播的、光在射向物体表面时传播方向会发生改变、光在平面镜中所成像为虚像以及理解了实像与虚像的概念意义；同时通过平面镜成像以及光反射这两节都包含学生实验，使得学生已具备一定的辨别实验器材能力以及通过器材测实验数据的能力，但在教学中发现学生对数据分析、总结规律的能力欠缺，因此本教学设计立足于着重培养学生记录数据、处理数据的能力。
教学目标
（一）物理观念：了解光的折射的概念；掌握光折射的特点；能解释生活中的折射现象。
（二）科学探究：经历光折射特点的探究过程。
（三）科学思维：通过光折射特点的探究，学会观察、对比、总结的方法。
（四）科学态度与责任：激发科学探究的欲望，有小组讨论交流的意识；领略折射现象的美妙，关注生活中的折射现象，增强学以致用的意识。
重点与难点
物理学科核心素养和课程标准注重学生科学探究能力的形成，且光的折射定律是光学的基础知识，因此，把光折射特点的探究过程及其结论确定为本节课的重点。
能运用所学知识解释生活中的折射现象是认识上的一次 飞越，学生掌握起来并不容易，因此，把解释生活中光的折射现象确定为本节课的难点。
教学方法与学法指导
（一）教学方法:讲授法和直观演示法。本节课探究光折射规律的实验中呈现的实验现象需要教师引导学生进行观察，以及帮助学生强化“法线”的意义，并带领学生一起通过演示的实验寻找规律，因此本节课采用的教学方法以教师讲授启发为主，演示实验为辅的形式。
（二）学法指导：讲授指导和示范指导。通过示范学生难以动手操作的实验内容，从而帮助学生从分析现象的过程中建立概念。
教学过程
创设情境，引入新知
生活中光的折射现象有很多，例如：筷子变弯、水池水“浅”、捕鱼技巧等，为了增强趣味性，同时秉持着希望学生多参与活动的初心，选择“硬币再现”现象为导课内容。课前准备一个不透明的碗、双面胶、1角硬币，为了防止后续倒水会冲走硬币，用双面胶将硬币贴在碗底，并在学生面前演示硬币不会倒下来作为活动的开端。
活动时，请两位学生分别站在教师两侧（碗放在教师面前），确认两位学生一开始可以看见碗底的硬币，之后使两位学生分别后退直至看不见碗底的硬币位置停下。教师请两位学生保持各自位置，教师向碗底倒水，直至两位学生可以重新看见碗底的硬币停止加水。具体观察到的现象如下图所示：
归纳总结，建立概念
对比光的反射
给予学生光反射的现象图，唤醒学生光反射的相关知识。
通过对比两个现象，会发现，光射向镜面时有一部分光线反射回原来的介质中，而当光射向水面时，除了有一部分光反射回原来的介质中继续传播，还有一部分光在水中继续传播，但是传播方向发生了变化。提问：为何光射向镜面是没有第三条光线？分析：平面镜只能反光不能透光，水既可以反光又可以透光。
实验演示，总结特点
教师当场演示光从空气射向水、玻璃砖这两种可以透光的物体，观察第三条光线的特点。
通过以上两种现象，发现光射向透明物体介质时，光会有一部分反射回原来的介质中继续传播，还有一部分会在透明介质中继续传播且传播方向发生偏折，同时发现当光垂直射向透明介质表面时传播方向不发生偏折，由此引导学生继续将此现象抽象为光折射的概念：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。
提问:我们现如今已经知道了光的折射现象，那如何去描述这个现象呢？
实验探究，得出规律
固定入射光线，描述光的折射
以光斜射入水面的光路图为例。为了更精准描述在透明介质中继续传播的光线，引入折射光线的概念，进一步抛出问题：如何描述折射光线与入射光线的位置关系？
引导学生类比光的反射，强化“法线”，并指出光折射中的法线应穿过透明介质，通过建立法线，很容易法线折射光线与入射光线分别在法线的两侧，进一步提问：两侧的意思是什么呢？请6位同学进行位置的展示，最终提出猜想折射光线与入射光线应在法线所在平面。
引导学生思考如何验证折射光线与入射光线在法线所在平面的猜想？已有的材料有一筐水以及黑色的硬纸板。学生提出将黑色硬纸板放进水里，放之前对折，使对折的线充当法线，黑色的硬纸板可看做法线所在平面，通过实验发现，折射光线和入射光线都可以在黑色的硬纸板上显示出来，同时当折射光线所在面向后折叠时，就看不见折射光线，进一步验证折射光线与入射光线在法线所在平面。
改变入射光线，描述光的折射（学生实验）
当改变入射光线，也就是说使得入射光线靠近法线时，折射光线会靠近还是远离法线。由此为了将光线与法线之间距离的变化用数据实时地表现出来，引入折射角的概念，并将以上问题简化为①当入射角变小时，折射角会变大还是变小②当光从空气中斜射入透明介质中时，折射角与入射角之间的大小关系。
将探究问题简化，并发放矩形玻璃转，学生以小组为单位，探究以上两个问题，并将数据记录在如下的表格中。注意：当光斜射入矩形玻璃砖时，会发现发生两次折射，第一次是光从空气斜射入玻璃砖，第二次是从玻璃砖斜射入空气，具体表格如图所示。
光从空气斜射入玻璃砖：
小组 入射角α 折射角γ
1
2
3
因为光在矩形玻璃砖中发生两次折射，所以学生在做实验时应注意应先将玻璃砖的位置固定，画出横线代替玻璃砖的表面，再通过“两点确定一条直线”将光线画出来，并借助法线，量出各条光线与法线的角度，从而顺利完成表格，每组画出一条光路即可。
光从玻璃砖斜射入空气：
小组 入射角α 折射角γ
1
2
3
验证实验数据，探寻本质规律
通过两组实验数据分析，发现光从空气斜射入玻璃砖的入射角等于光从玻璃砖斜射入空气的折射角，由此大胆猜测：折射现象中光路是可逆的。
引导学生用平行光源验证数据，发现从玻璃转下方的光线逆着光路图入射，会从玻璃砖上方入射的光线折射出去，由此验证折射光路是可逆的。
结合实验数据，分析折射规律
通过实验数据得出光折射的规律：
折射光线、入射光线与法线在同一平面
折射光线与入射光线分别在法线的两侧
折射角随着入射角的增大而增大，减小而减小
当垂直射向透明介质时，折射角为0度
折射光路是可逆的。
揭示“硬币再现”秘密
用光路图揭示“硬币再现”，且指出人眼看到的为实际光线的反向延长线，即为虚像，且在真实物体的上方，由此也可以解释“为什么水总是比我们实际看到的要更深一些”等折射现象。
教学总结
本节课的设计初衷是帮助学生建立光折射的概念以及光折射规律的总结，物理是帮助学生搭建规律与现象之间的桥梁，不仅要求学生有一定的观察现象的能力，并且还要求学生对现象进行分析，通过数据可以得出一定的规律，这在一定程度上要求学生有处理信息、转化信息以及综合分析的能力。物理学的核心是科学探究，可以很好地培养学生的科学思维能力。在进行科学探究教学设计时，给学生机会分析、思考、交流，注重学生的思维过程，既符合课程标准和物理核心素养的要求，又可以挖掘学生的潜力、展现学生的才华。

展开更多......

收起↑