资源简介

4.4 光的折射
课题 4.4 光的折射
课型 新授课
课时 1课时（45分钟）
教材版本 人教版八年级物理上册
授课对象 八年级学生
授课时间 年 月 日
教学方法 实验探究法、讲授法、讨论法、作图演示法
教学用具 PPT课件、水槽、激光笔、玻璃砖、三棱镜、量角器
一、核心素养目标
物理观念
了解光的折射现象，知道光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向会发生偏折
理解光的折射规律：三线共面、两线分立、空气角大
知道在折射现象中光路可逆
能运用折射规律解释生活中的折射现象
科学思维
通过类比光的反射定律，自主建构光的折射规律探究框架
能用光的折射规律正确作出折射光路图
建立"现象→规律→作图→解释"的物理学习思维链
科学探究
经历"光从空气斜射入水中"的探究实验，观察并记录折射角与入射角的关系
通过玻璃砖和三棱镜实验，观察光路变化，归纳折射规律
科学态度与责任
通过"潭清疑水浅"等生活现象，体会物理知识与日常生活的紧密联系
培养远离危险水域的安全意识
二、教学重点与难点
教学重点：光的折射规律的探究与理解; 折射光路图的规范作图; 用折射规律解释生活现象
教学难点：折射角与入射角的大小关系（空气角大）; 折射光路图的规范绘制（法线、箭头、角度大小关系）; 从现象中抽象出光路模型并用折射规律解释
三、教学过程
环节一：情境导入（3～5分钟）
【教师活动】
演示"硬币再现"实验：在一个空碗中放一枚硬币，请一位同学慢慢蹲下直到看不见硬币，然后慢慢往碗中倒水，硬币又"出现"了。提问：为什么加水后又能看到硬币？光从水中进入空气时发生了什么变化？
碗中硬币再现实验——加水后又能看到硬币了
【学生活动】
观察实验现象，产生认知冲突——硬币没有移动，但加水后却能看到了。初步猜想：光从水中进入空气中时传播方向发生了改变。
【过渡语】
刚才的实验中，光从水中进入空气时传播方向发生了改变。这种现象在物理学中叫作光的折射。今天我们就来深入探究光的折射规律，了解它在生活中的广泛应用。
环节二：新知探究（20～25分钟）
知识点一：光的折射
【教师活动】
演示实验：让一束光从空气斜射入水中，引导学生观察光束在空气中和水中的径迹。提问：光束进入水中后传播方向是否发生了偏折？向哪个方向偏折？
【讲授】
定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫作光的折射。
【教师活动】
类比光的反射定律，引导学生提出探究问题：①折射光线与入射光线、法线是否在同一平面内？②折射光线与入射光线是否分立于法线两侧？③折射角与入射角有什么关系？
【讲授】
探究结论1：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内（三线共面）。
探究结论2：折射光线和入射光线分别位于法线两侧（两线分立）。
探究结论3：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也增大。
【教师活动】
改变实验方向：让光从水中斜射入空气中，观察折射角与入射角的关系。
【讲授】
当光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角。入射角增大时，折射角也增大。
理解要点：1. 记住口诀"空气角大"——光在空气中的角（入射角或折射角）总是大于另一种介质中的角。2. 光从空气斜射入其他介质，折射角＜入射角；光从其他介质斜射入空气，折射角＞入射角。
【教师活动】
追问：如果光从空气垂直射入水中，传播方向是否发生偏折？演示验证。
【讲授】
结论：当光从空气垂直射入水中时，传播方向不变（入射角=0°，折射角=0°）。这是折射的特殊情况。
【教师活动】
追问：如果让光逆着折射光的方向从水射入空气中，会发生什么现象？
【讲授】
结论：在折射现象中，光路可逆。让光逆着折射光的方向从水射入空气，进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。
易错提示：1. 折射角和入射角不是相等关系，而是"空气角大"。2. 垂直入射时折射角=0°，不能说"没有折射"。3. 折射规律与反射定律的对比：反射是"两角相等"，折射是"空气角大"。
光在不同介质中的传播——复习回顾
光从空气斜射入水中——折射角与入射角数据记录
光从空气垂直射入水中——传播方向不变
知识点二：光的折射作图
【教师活动】
在黑板上边讲边画，演示光从空气斜射入玻璃中的规范作图步骤。
【讲授】
作图三步法：①找入射点 ②过入射点作法线（虚线），标记垂直符号 ③根据折射规律作折射光线（光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角），标箭头。
【教师活动】
继续演示光从玻璃斜射入空气中的作图步骤。
【讲授】
光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线。
【教师活动】
展示进阶问题：当一束光线斜穿过一块玻璃砖时，光线路径是怎样的？经过三棱镜呢？
【讲授】
玻璃砖：射入光线与射出光线不在同一直线上，但两条直线平行（两次折射互相抵消方向变化，但产生侧移）。
三棱镜：光经过三棱镜两次折射后，出射光线向三棱镜底部（厚的一侧）偏折。
作图规范：1. 法线用虚线，标垂直符号。2. 入射光线和折射光线用实线，标箭头（表示方向）。3. 折射角与入射角的大小关系必须符合"空气角大"规律。4. 标注入射角i和折射角r。
知识点三：生活中的折射现象
【教师活动】
展示图片：水中筷子"折断"、潭清疑水浅、铅笔在水中弯折。提问：这些现象是怎么产生的？
【学生活动】
观察图片，尝试用光的折射规律解释：光从水中进入空气时发生折射，人眼逆着折射光线看回去，看到的是水中物体的虚像，虚像位置比实际位置浅（靠近水面）。
【讲授】
解释"硬币再现"和"潭清疑水浅"：来自水底的光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线。人眼逆着折射光线看回去，感觉光好像是从折射光线反向延长线的交点发出的，这个交点就是水中物体的虚像，比实际位置浅。
【教师活动】
展示叉鱼图片：为什么沿着看见鱼的方向叉不到鱼？
【讲授】
叉鱼原理：鱼反射的光从水中斜射入空气时发生折射，人看到的鱼是变浅的虚像。所以叉鱼时必须瞄准看到的鱼的下方。
【教师活动】
展示海市蜃楼图片，简要介绍：海市蜃楼是由于空气密度不均匀导致光的折射产生的自然奇观。
安全意识：看水浅实水深！由于折射，水池、河流的实际深度比看到的要深。远离危险水域，谨防溺水！
生活中的折射现象——筷子折断、潭清疑水浅、铅笔弯折
叉鱼——瞄准看到的鱼的下方才能叉到
环节三：例题精讲（8～10分钟）
例题1
一束光从空气斜射入水中，入射角为50°，则折射角可能是（ ）
A. 0°
B. 30°
C. 50°
D. 60°
【思路分析】
根据光的折射规律，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角（空气角大）。入射角为50°，折射角应小于50°。排除C(50°)和D(60°)。垂直入射（0°）是特殊情况，题中是斜射，排除A。30°<50°且不为0°，符合规律。故选B。
【答案】B
【变式训练】
若上题中的光改为从水中斜射入空气中，入射角为30°，则折射角可能是（ ）
A. 0°
B. 15°
C. 30°
D. 45°
例题2
如图所示，一束光从空气斜射到玻璃表面，请作出折射光线的大致位置。
例题2——光从空气斜射入玻璃的光路图
【思路分析】
作图步骤：①找到入射点O；②过O点作法线NN'（虚线，标垂直符号）；③根据光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，在法线另一侧的玻璃中作出折射光线（向法线方向偏折），标箭头；④标注入射角i和折射角r。
【答案】折射光线在玻璃中向法线偏折（折射角<入射角），标箭头方向向下。
环节四：课堂练习（5～7分钟）
A组·基础巩固
练习1. 下列现象中，属于光的折射现象的是（ ）
A. 夏天，人在太阳下形成影子
B. 水里面桥的倒影
C. 人站在镜子前看到自已的像
D. 海市蜃楼奇观
【答案】D
【解析】
A是光的直线传播；B是光的反射（平面镜成像）；C是光的反射（平面镜成像）；D海市蜃楼是光的折射现象（空气密度不均匀导致）。故选D。
练习2. 光线从空气斜射入水中发生折射，图中描述折射的四幅光路图正确的是（ ）
练习2——四幅光路图选项
【答案】A
【解析】
根据光的折射规律：①折射光线与入射光线分居法线两侧→排除同侧的图；②光从空气斜射入水中，折射角<入射角（空气角大）→折射光线应向法线偏折。逐个判断四幅图，A图符合所有规律。故选A。
B组·能力提高
练习3. 如图所示，水面下有灯S，a是S发出的光线，b是a射出水面后的折射光线，SO是另外一条射向水面的光线，其对应的折射光线可能是____（选填"1"、"2"），判断的依据是：___________________________；图中垂直水面的入射光线c对应的入射角∠i=_____，请在图中画出光线c射出水面后的光路。
练习3——水下灯S折射光路图
【答案】1；折射角随入射角的减小而减小；0°
【解析】
SO的入射角比a的入射角小。根据折射规律，入射角减小时折射角也减小。a对应的折射光线是b，SO的入射角更小，所以它的折射光线应比b更靠近法线，即光线1。入射光线c垂直水面，入射角为0°，折射光线方向不变（沿原方向射出）。
环节五：课堂小结（2～3分钟）
【教师引导】
引导学生回顾本节课核心内容：①光的折射定义——光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折；②折射规律——三线共面、两线分立、空气角大、垂直不变、光路可逆；③折射作图三步法；④生活中的折射现象及解释。
【课堂互动】
请一位同学上黑板完成光从空气斜射入玻璃的折射光路图。再请另一位同学列举生活中利用或体现光的折射的3个例子。
四、板书设计
4.4 光的折射
一、光的折射
①定义：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向偏折
②折射定律
三线共面、两线分立
空气角大★
（空→其他：折角＜入角）
（其他→空：折角＞入角）
③特殊情况
垂直入射：方向不变
④光路可逆
二、折射作图
三步法
①找入射点
②作法线（虚线⊥）
③作折射光线（空气角大）
→玻璃砖：侧移
→三棱镜：向底部偏折
三、生活现象
①筷子折断
②潭清疑水浅
③叉鱼（瞄准下方）
④海市蜃楼
★空气中角总是最大的！
五、教学反思
1. 本节课的探究实验是否让学生充分参与？学生是否真正通过实验数据自主归纳出折射规律？
2. "空气角大"这个口诀是否帮助学生有效记忆了折射角与入射角的大小关系？
3. 折射作图的规范步骤，学生掌握情况如何？是否需要增加课堂练习的时间？
4. 从生活现象中抽象出光路模型这一环节，学生的建模能力表现如何？有哪些需要改进的地方？
5. 玻璃砖和三棱镜的进阶问题是作为课堂内容还是课后思考更合适？
6. 安全教育（看水浅实水深）是否引起了学生的足够重视？

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