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第4节 光的折射 教学设计
课题 第4节 光的折射 单元 第四章 光现象 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第四章第4节。前三节讲的都是光在同一种均匀介质里的事——沿直线传播、遇到界面反射、平面镜成像；本节第一次让光从一种介质进入另一种介质，于是有了折射。它既是本章的收尾，也是第五章透镜的直接基础。 问题引入：空碗里放一枚硬币，慢慢蹲下到某个位置就看不到硬币了；保持这个位置往碗里倒水，硬币又出现了（教材图4.4-1）。 演示·研究光的折射现象（图4.4-2）：让一束光从空气斜射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹——进入水中后方向是否偏折、向哪个方向偏折；改变入射角度多做几次。 三线三角（图4.4-3）：经过入射点 O 并垂直于水面的直线 ON 是法线；入射光线与法线的夹角 i 叫入射角；折射光线与法线的夹角 r 叫折射角。 折射的规律（教材原话，全是考点）：光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也增大；光从空气垂直射入时传播方向不变；让光逆着折射光的方向射入空气，折射光会逆着原来入射光的方向射出——折射现象中光路可逆。 生活中的折射现象：池水变“浅”（图4.4-4）——池底某点反射的光从水中斜射向空气时发生偏折，逆着折射光看去，感觉这一点升高了；叉鱼（图4.4-5）——沿着看见鱼的方向叉不到鱼，要瞄准所看到的鱼的下方。 科学世界·海市蜃楼：夏天海面附近底层空气温度低、上层空气稀疏，来自远处物体的光因不同高度空气疏密不同而逐渐弯曲，弯向地面进入眼睛；观察者逆着光望去就看到了远处的物体（图4.4-6）。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 通过实验，探究并了解光的折射规律；用光的折射解释生活中的有关现象。 学业要求 能在光路图上指认折射光线与折射角；经历探究过程，归纳出折射规律——三线共面、两线分居、空气中的那个角较大、垂直入射时传播方向不改变，并知道光路可逆；会作光从空气斜射入水（或玻璃）以及从水斜射入空气的折射光路图，会画法线并标垂直符号；能用折射解释斜插入水中的筷子看起来“变弯”、池水看起来变浅、看到水中的鱼比实际位置浅（叉鱼要瞄准看到的鱼的下方）、隔着玻璃砖看东西错位、海市蜃楼等现象。 活动建议 用激光笔斜射入盛水的水槽，观察并描出折射光路；做“硬币重现”的小实验，用折射解释看到的现象。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道光的折射现象；认识折射中的法线、入射角、折射角；知道折射的规律；知道光在折射时光路可逆。 科学思维：能判断折射角与入射角的大小关系并说明依据；能用折射解释池水变“浅”、叉鱼、筷子弯折、硬币重现、海市蜃楼。 科学探究：经历“改变入射角、多次观察”的过程，归纳出入射角增大折射角也增大的定性关系；会画光从空气进入水（玻璃）和从水（玻璃）射入空气的光路图。 科学态度与责任：从“看起来不深的池水不要贸然下去”体会物理知识与生命安全的联系；从《史记》《梦溪笔谈》对海市蜃楼的记载感受古人对自然的观察。
学情分析 学生对折射现象本身并不陌生——插在水里的筷子“断”了、水里的东西看着变浅、隔着玻璃杯看东西变形，这些都见过；本章前三节也已经把“三线三角”的语言练熟了，法线、入射角这些词不用重新教。 但本节有三个顽固的错误经验： （1）把折射角与入射角的大小关系记成一个固定结论。学生背下“折射角小于入射角”就到处用，一遇到“光从水中射向空气”就答错。实际上谁大谁小取决于光从哪种介质射向哪种介质：空气→水（玻璃）折射角小，水（玻璃）→空气折射角大。这是本节最大的失分点。 （2）把折射角当成与水面的夹角。这个错误在 4.2 讲反射时就出现过，本节会再犯一次——两个角都是与法线的夹角。 （3）分不清“看到的”和“实际的”。看到的鱼、看到的池底、看到的硬币，都是折射成的虚像，位置比实际的高（水看起来比实际的浅）。学生往往能背“池水变浅”，却在作图时把光线画反、把像画到实际位置下面。 此外，学生刚学完两套作图（反射定律、对称法），本节又添一套，容易混用。要明确：界面两侧的介质不同 → 用折射；同一种介质里遇到镜面 → 用反射。
重点 1.光的折射现象与折射的规律（三种情形）； 2.用折射的规律画出折射光路图。
难点 1.折射角与入射角的大小关系取决于光从哪种介质射向哪种介质； 2.用折射解释池水变“浅”、叉鱼等现象，理解看到的是升高了的虚像。
材料准备 教师：多媒体课件、激光笔（或光具盘）、盛水的透明水槽、半圆形玻璃砖、玻璃砖、不透明的碗与硬币、玻璃杯与筷子、量角器、白纸。 学生：分组器材——玻璃杯、清水、筷子（或铅笔）、硬币、不透明的杯子、直尺、白纸。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （实验导入） 【让硬币“回来”】（教材图4.4-1） 1.演示：不透明的碗里放一枚硬币，请一位同学慢慢蹲下，直到刚好看不见硬币，请他保持不动。 2.提问：这时为什么看不见？（光沿直线传播，硬币反射的光被碗沿挡住了，进不了眼睛） 3.教师慢慢往碗里倒水——位置没动，硬币却“回来”了。 4.追问：是硬币动了吗？（没有）是眼睛动了吗？（也没有）那变的是什么？（碗里多了水） 5.再演示两个学生都见过的现象：把筷子斜插进水杯，看水面处“断”成了两截； 　　把一枚硬币放在厚玻璃板下，隔着玻璃看，硬币好像浮上来了。 6.点题：这些现象都发生在光从一种介质进入另一种介质的时候——这就是本节要研究的光的折射。 【任务发布】 四步走：让硬币“回来”的是什么　→　折射到底有什么规律　→　为什么“潭清疑水浅”　→　海市蜃楼是怎么回事。 1.观察硬币重现的全过程，说出自己看到的变化； 2.解释没水时看不见硬币的原因； 3.意识到这几个现象的共同点是“光从一种介质进入了另一种介质”。 硬币重现是教材的引入实验，现象反差大、器材极简单，学生一看就有问题要问。 特意让学生保持位置不动，才能排除“是不是我动了”的干扰，把注意力逼到“多了水”这一个变量上。 筷子“断”了和硬币“浮”起来是学生的经验储备，先摆出来，任务三还要回收。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 让硬币回来的是什么 ——折射与三线三角 【演示·研究光的折射现象】（教材图4.4-2） 1.用激光笔让一束光从空气斜射入水中（水里滴几滴牛奶或加少许粉笔灰，光路更清楚）。 2.引导观察：光进入水中后还沿原来的方向走吗？（不）它向哪个方向偏？ 3.给出概念：光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折，这种现象叫作光的折射。 【三线三角】（教材图4.4-3） 4.边画边讲，与 4.2 的反射对照着记： 　　法线 ON——过入射点 O 且垂直于界面的直线，作图时画虚线、标直角符号； 　　入射角 i——入射光线与法线的夹角； 　　折射角 r——折射光线与法线的夹角。 5.强调（本节第二个易错点）：两个角都是与法线的夹角，不是与水面的夹角； 　　题目说“光与水面成 30° 角”，入射角是 90° 30° = 60°。 【三线的位置关系】 6.补充：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居法线两侧； 　　入射光线与折射光线在界面处相连——作图时这三条不能画错。 1.观察光斜射入水中的径迹，说出光发生了偏折； 2.在图上认出法线、入射角、折射角； 3.把“与界面成 30°”换算成入射角 60°。 折射的概念必须由看得见的光路引出，加牛奶显影是让全班都看得见的关键一步。 三线三角与 4.2 一一对应，用对照的方式教最省时间，也便于学生把两套语言归到一起。 “与界面成 α 角”的陷阱在 4.2 已经埋过一次，这里重提一次，学生印象最深。
任务二 折射到底有什么规律 ——三种情形与光路可逆 【改变角度，多做几次】 1.继续演示：增大入射角，观察折射角怎么变；减小入射角，再看一次。 2.归纳第一条：入射角增大时，折射角也增大（入射角减小，折射角也减小）。 【三种情形对照】（本节的核心，板书成一张表） 3.空气 → 水（玻璃）斜射：折射光线向法线偏折，折射角小于入射角； 4.水（玻璃）→ 空气斜射：折射光线远离法线，折射角大于入射角； 5.垂直射入：入射角为 0°，折射角也为 0°，传播方向不改变。 6.关键一问：“折射角小于入射角”这句话对不对？ 　　（不完整——要看光从哪种介质射向哪种介质；这是本节最大的失分点） 7.给出一句好记的话：从空气进“密”的介质，光线更“靠拢”法线；从“密”的介质出来，光线更“张开”。 【光路可逆】（教材图4.4-6 前的一段） 8.演示：让光逆着折射光的方向从水中射入空气——它会逆着原来入射光的方向射出。 9.结论：在折射现象中，光路是可逆的（4.2 学过反射中光路可逆，两者一致）。 【画折射光路三步】 10.总结本节的作图工具（与前两套并列）： 　　① 定入射点，作法线（虚线、标直角符号）； 　　② 判断方向：光射进“密”介质就更靠拢法线，射出来就更张开； 　　③ 在法线另一侧画折射光线，标箭头。 11.提醒作图分工：求反射光路用反射定律，求平面镜的像用对称法，跨介质就用折射。 1.观察入射角变化时折射角的变化，说出定性关系； 2.填出三种情形的对照表，并说明“折射角小于入射角”为什么不完整； 3.复述光路可逆； 4.按三步画出空气→水和水→空气两种情形的折射光路。 三种情形做成一张对照表，比零散地讲三遍更能防住“背一句话到处用”的毛病。 第 6 问是本节的分水岭，一定要让学生自己说出“要看从哪射向哪”。 “靠拢／张开”是给学生的口诀，比“向法线偏折”更容易在作图时立刻用上。 把三套作图方法的分工讲明白，是本章作图不出错的关键。
任务三 为什么潭清疑水浅 ——生活中的折射 【池水变“浅”】（教材图4.4-4） 1.边画边讲：池底 A 点反射的光从水中斜射向空气，在水面处发生折射，折射角大于入射角； 2.人眼逆着折射光看去，感觉光是从反向延长线的交点 A′ 射来的——A′ 比 A 高； 3.所以：看到的池底是升高了的虚像，池水看起来比实际的浅。 4.安全提醒：看起来不深的池水，实际深度会超过你看到的，不会游泳的人千万不要贸然下水。 【叉鱼】（教材图4.4-5） 5.提问：沿着看见鱼的方向去叉，为什么叉不到？ 6.分析：看到的“鱼”是升高了的虚像，真正的鱼在看到的位置的下方——所以要瞄准下方。 7.再追一问：如果改用激光笔去照鱼，应该照哪里？ 　　（照看到的位置——光和眼睛的光路是同一条，光路可逆；这一问几乎每年都考） 【回收开课的两个现象】 8.筷子为什么看着“断”了：水下那一段成的是升高了的虚像，水面上那一段的光没有发生折射， 　　两段错位，看上去就在水面处折断了（向上弯折）。 9.硬币为什么“回来”了：倒水后，硬币反射的光从水中斜射入空气时发生折射， 　　折射光偏折后进入眼睛，人逆着折射光看到了升高的虚像。 【一句话记住】 10.从空气看水中的物体，看到的都是“抬高了”的虚像；从水中看空气里的物体，看到的是“更高了”的虚像。 1.画出池水变“浅”的光路并指出虚像的位置； 2.解释叉鱼要瞄下方、照鱼要照原处； 3.用折射解释筷子“断”了和硬币重现。 三个现象共用同一张光路图：光从水中射向空气、折射角变大、逆着看虚像升高，讲透一个其余都通。 “叉鱼瞄下方、照鱼照原处”是中考的经典对比，放在一起讲，学生才不会张冠李戴。 安全提醒不是口号——教材专门写了这一段，正是物理与生命安全的连接点。
任务四 海市蜃楼是怎么回事 ——不均匀介质中的折射 【现象与记载】 1.出示海市蜃楼的图片；介绍《史记》《梦溪笔谈》都有记载，苏轼在《登州海市》里也写过。 【成因】（教材图4.4-6） 2.回顾前提：光沿直线传播的条件是在同种均匀介质中。 3.分析：夏天海面底层空气温度低（较密）、上层空气稀疏； 　　来自远处物体的光在疏密不均的空气中传播时不断发生折射，路径逐渐弯曲、弯向海面； 4.这些本来到不了眼睛的光，弯曲后进入了观察者的眼睛； 5.人总以为光沿直线传播，逆着弯曲的光望去，就在空中看到了远处物体的虚像——这就是海市蜃楼。 【同一个道理的另一个现象】 6.日出前和日落后仍能看见太阳：阳光穿过疏密不均的大气层时不断折射， 　　我们看到的是太阳被抬高了的虚像，此时太阳其实还在地平线以下。 7.小结：介质不均匀时，光不再沿直线传播。 1.说出海市蜃楼形成的条件（空气疏密不均）； 2.描述光在其中的传播路径并说明看到的是虚像； 3.举出“日出前看到太阳”这一同类现象。 海市蜃楼把本章开头的“光在同种均匀介质中沿直线传播“这句话的条件又强调了一次，前后呼应。 “日出前看到太阳”是中考常见的同类情境，趁热补上。 本栏目属于科学世界，只要求定性理解，不必展开。
课堂练习 选用配套分层练习“基础巩固”中的第 1、5、9、13 题，四个知识点各一题，当堂完成并讲评。 第1题（筷子弯折的成因）——考折射现象的辨识。讲评要点：与反射、直线传播的现象区分开。 第5题（折射规律的辨析）——考三种情形。讲评要点：谁大谁小要看从哪射向哪；垂直入射方向不变。 第9题（硬币重现）——考生活中的折射。讲评要点：看到的是升高了的虚像。 第13题（画折射光线）——考作图。讲评要点：法线画虚线、标直角符号；折射光线与入射光线分居法线两侧。 讲评时把四道题与四个任务一一对应，帮助学生回看本节的知识结构。 1.独立完成四道练习； 2.对照讲评订正，说出每题对应本节的哪个知识点。 第5题是本节头号易错点的当堂检测。 第13题当堂作图，能立刻暴露“法线画成实线”“折射角画反”这两个通病。
课堂小结 一、光的折射——光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折。 二、三线三角——法线（虚线、垂直于界面）；入射角、折射角都是与法线的夹角。 三、折射的规律（三种情形） 　　空气→水（玻璃）：折射角小于入射角（向法线偏折）； 　　水（玻璃）→空气：折射角大于入射角（远离法线）； 　　垂直射入：方向不变；且入射角增大，折射角也增大。 四、光路可逆——折射时光路同样可逆（照鱼要照看到的位置）。 五、生活中的折射——池水变“浅”、叉鱼、筷子“断”了、硬币重现，看到的都是升高了的虚像； 　　海市蜃楼——空气疏密不均，光不沿直线传播。 ★ 画折射光路三步：定入射点作法线 → 判断“靠拢还是张开” → 在法线另一侧画折射光线。 ★ 三套作图别混：反射用反射定律，平面镜的像用对称法，跨介质用折射。 1.随教师梳理知识结构； 2.复述三种情形与作图三步。 小结按四个任务的顺序排列，与板书一致。 最后两条星号一条是方法、一条是分工提醒，都是本节最需要留下的东西。
板书 第4节　光的折射 一、折射　光斜射入另一种介质 → 方向偏折（配图：三线三角） 二、三线三角　法线（虚线⊥界面）／入射角 i／折射角 r　★ 都是与法线的夹角 三、规律（对照表） 　　空气→水、玻璃　　折射角 < 入射角　（靠拢法线） 　　水、玻璃→空气　　折射角 > 入射角　（张开） 　　垂直射入　　　　方向不变　　i 增大 → r 也增大 　　★ 光路可逆 四、生活中的折射　池水变浅／叉鱼（瞄下方）／筷子“断”／硬币重现 → 看到的是升高的虚像 　　海市蜃楼：空气疏密不均 → 光不沿直线传播 ★ 作图三步：定入射点作法线 → 判断靠拢/张开 → 另一侧画折射光线 —— 板书的核心是中间那张三种情形对照表，一整节课的失分点都压在这张表上。 “作图三步”与 4.2、4.3 的画法并列写出，本章的作图能力逐节累加。
课外拓展 /课外阅读内容 一、光穿过玻璃砖会怎样（教材练习第2题） 光从空气斜射入玻璃砖时折射角小于入射角；从玻璃砖射出时折射角大于入射角。 两次折射的偏折方向相反，所以出射光与入射光平行，只是位置侧移了一段。 作图时四条线都要标法线，两个界面各画一次。 二、“云在水中飘，鱼在云上游”（教材练习第3题） 同一片水面同时干着两件事：天上的云经水面反射成虚像，看起来在水里； 水中的鱼反射的光折射进入眼睛，看到的是升高了的鱼的虚像。 由于云的像比鱼的像更“深”（水面下很远处），看起来就成了“鱼在云上游”。 三、往杯子里加水，杯底的光斑往哪儿移（教材练习第4题） 一束光斜射到杯底形成光斑；加水后，光在水面处发生折射、向法线偏折， 射到杯底的位置就向靠近入射点的一侧移动（即光斑向“入射光那一侧”移）。 四、为什么水中的物体看着变形 透过水面看水下的东西，不同位置射来的光偏折程度不同，像的各部分升高得也不一样， 所以水里的腿看着变短、勺子看着变粗——都是折射造成的虚像变形。 1.画出光穿过玻璃砖的光路，说明出射光与入射光的关系； 2.解释“云在水中飘，鱼在云上游”； 3.判断加水后杯底光斑的移动方向。 四则拓展分别对应教材练习第2、3、4题与学生最常追问的问题，都是中考情境题的常见素材。 玻璃砖的两次折射是第五章透镜的前置经验，值得提前接触。
特色资源分析和技术手段说明 1.让光路“看得见”：水槽里滴两滴牛奶（或撒少许粉笔灰），激光束在水中的径迹立刻清晰；空气一侧可以用喷雾器喷一点水雾。 2.激光笔务必由教师操作，绝不能照射眼睛；演示时让光斜向下射入水槽，避免反射光射向学生。 3.半圆形玻璃砖是本节最好用的教具：光对着圆心射入时，在弧面上不发生偏折，只在平面处折射，角度关系一目了然。 4.硬币重现和筷子弯折人手一份：一次性纸杯、硬币、筷子成本极低，可以让每个学生都做一遍，回家还能给家长演示。 5.光路图建议分步演示：先画界面和法线 → 再画入射光线、标入射角 → 最后画折射光线，学生同步在学案上画一遍。 —— 牛奶显影和半圆玻璃砖是本节实验成败的关键，也是教师最容易忽略的两处准备。 激光安全必须写进教案，这是实验课的底线。
教学反思 成功之处： 开课的硬币重现让全班都“哇”了一声，学生自己提出“是不是水把光掰弯了”，概念引入非常顺畅； 三种情形做成对照表之后，再问“折射角一定小于入射角吗”，能答对的明显多了。 不足之处： 1.作图时仍有学生把法线画成实线、把折射光线画在入射光线同侧； 2.“叉鱼瞄下方”和“照鱼照原处”仍有学生混淆； 3.海市蜃楼的光路弯曲讲得偏快，部分学生只记住了结论。 改进设想： 把“作图三步”印在学案顶端，画完用三条标准自查：法线是不是虚线、两条光线是不是分居两侧、折射角画得对不对； “叉鱼”与“照鱼”做成一组对比题当堂练，用光路可逆一句话串起来； 海市蜃楼可以用分层液体（糖水浓度渐变）中激光束弯曲的视频辅助，一看就懂。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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