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3.4 光的折射规律 教学设计
课题 3.4 光的折射规律 单元 第三章 光和眼睛 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是沪粤版（2024年版）物理八年级上册第三章第4节（教材第66~71页）。前面学习了光的直线传播、反射定律和平面镜成像，本节研究光从一种介质进入另一种介质时的另一种现象——光的折射，是后面学习透镜（凸透镜成像）的基础。 光的折射现象：活动1“观察光的折射现象”——把铅笔斜放在盛水的玻璃杯中，铅笔在水面处“折断”；把硬币放在不透明杯子底部，退到恰好看不见，缓缓注水后又看见了。图3-4-1说明光斜射到水面时，一部分反射，另一部分进入水中且方向改变，这叫光的折射。 探究光的折射规律：活动2用玻璃水槽、激光笔、量角器和玻璃砖，先观察光从空气斜射入水中时折射角与入射角的大小关系，改变入射角观察折射角的变化，再想光垂直入射时的方向，最后换成玻璃砖重做。结论：折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；光从空气斜射入水或玻璃时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，入射角增大折射角也增大；垂直入射时传播方向不变；折射时光路可逆。 生活中的折射现象：池水看起来比实际浅（图3-4-6中的P与P′）；水中的鱼看起来比实际位置高，所以叉鱼要瞄准鱼的下方；大气层密度不均匀使太阳位置偏高；海市蜃楼。 课外活动：光从水中射入空气，入射角增大到某一角度，折射角达到90°，折射光线消失，这叫全反射。 自我评价与作业共6题：折射实验；折射实例；选折射光线；池底A与像A′作图；反射与折射同时发生时判断三条光线、反射角与折射角；发光点S的反射光线与折射光线作图。
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·光和电磁波） 通过实验，探究并了解光的折射规律；了解全反射等现象的应用。（“探究光的折射规律”属于学生必做实验类活动） 学业要求 能完成“探究光的折射规律”实验，知道三线共面、两侧分居、折射角与入射角的变化关系，知道光路可逆；能用折射规律解释池水变浅、叉鱼、大气折射等现象，会画折射光路图；了解全反射。 活动建议 用玻璃水槽、激光笔、量角器探究光从空气射入水（玻璃）的折射；观察筷子、硬币在水中的现象。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道光的折射现象；知道折射规律（三线共面、两侧分居、折射角与入射角的关系）；知道折射时光路可逆；了解全反射。 科学思维：通过数据比较入射角与折射角，用归纳法得出规律；运用光路可逆和“眼睛逆着折射光线看”的观点解释池水变浅、叉鱼；会画折射光路图。 科学探究：经历必做实验的完整过程（问题—设计—操作—数据—结论），会改变入射角、更换介质进行对比；借助 HTML 互动实验 多次改变入射角、验证光路可逆、体验叉鱼。 科学态度与责任：认识到池水看起来浅、实际更深，增强防溺水的安全意识；从光纤通信等应用中体会物理的价值。
学情分析 学生对“筷子折断”“池水变浅”很熟悉，但多停留在“看起来变了”，不清楚光的传播路径发生了什么变化。本节的难点有： （1）角的比较：入射角、折射角都是与法线的夹角，容易与界面的夹角混淆； （2）偏折方向：光从空气斜射入水（玻璃）时向法线偏折，从水（玻璃）射入空气时则远离法线，学生容易记反； （3）视深问题：为什么看起来浅，必须结合“眼睛逆着折射光线看去、觉得光沿直线传播”才能说明白； （4）作图规范：法线虚线、箭头方向、反向延长线用虚线、折射光线画在法线的另一侧； （5）叉鱼：看到的是虚像，要叉向下方——而用激光笔却要对准看到的鱼，二者容易混淆，需要用光路可逆解释。
重点 1.通过实验探究光的折射规律，知道光路可逆； 2.会用折射规律解释池水变浅、叉鱼，会画折射光路图。
难点 1.折射规律的探究与归纳，入射角、折射角的判断； 2.用折射规律解释视深现象，折射光路图的画法。
材料准备 教师：多媒体课件（含“ 互动实验”按钮）、HTML 互动素材“3.4互动实验_光的折射规律.html”（在课件同一文件夹下的“HTML素材”文件夹内）、玻璃水槽、激光笔、玻璃砖、牛奶（使光路可见）、玻璃杯、铅笔、硬币。 学生：分组器材——玻璃水槽（或透明方盒）、激光笔（教师提醒不得照射眼睛）、量角器、玻璃砖、牛奶数滴；回家实验用的玻璃杯、水、硬币。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【水下探秘】 1.出示情境（课件第6页）：科技节第四站是“水下探秘”，馆长递来一杯水和一支筷子。请学生把筷子斜插进水杯，从侧面观察。 2.提出三个问题：筷子在水面处看起来怎么了？池塘的水看起来比实际深还是浅？渔民叉鱼，钢叉该瞄准鱼的上方还是下方？学生先猜，答案点击后出现。 【任务发布】 这节课四步走：认识光的折射 → 探究折射规律 → 生活中的折射现象 → 全反射（拓展）。 1.动手把筷子插入水中观察； 2.说出对三个问题的第一反应，带着疑问进入新课。 用学生熟悉的现象引入，三个问题分别对应本节的“折射现象、视深、叉鱼”，在课末回收。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 认识光的折射 【光的折射】 1.课件第7页：光射到空气和水的分界面时，一部分被反射，另一部分进入水中，光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫光的折射；折射与反射同时发生（教材图3-4-1）。 【活动1：观察光的折射现象】 2.课件第8页（教材图3-4-2）：①铅笔斜插入水中，看到铅笔在水面处“折断”；②硬币放在杯底，向后退到刚好看不见，请同学缓缓注水，硬币又“出现”了。学生猜想原因，教师引出“光的传播方向发生了改变”。 3.课件第9页（教材图3-4-3）：认识入射光线、反射光线、折射光线、法线、入射角α、折射角γ，强调两个角都是与法线的夹角。 1.观察并描述两个现象； 2.认识图中各条线和两个角，说出入射角与折射角。 用两个小现象建立“折射”的感性认识，再用规范图示固定术语，为后面探究做准备。
任务二 探究光的折射规律 ——必做实验 【提出问题与设计】 1.提问（课件第10页）：光从空气斜射入水中，折射光线、入射光线、法线的位置有什么关系？折射角比入射角大还是小？入射角改变时折射角怎样变？ 2.讨论：怎样在水槽里“看见”光路（水中滴几滴牛奶）？入射角怎么测？要改变什么？先控制介质不变，改变入射角，再换成玻璃砖。 【活动一：探究光的折射规律（学生必做实验）】 3.出示课件第11页装置图，学生分组实验：激光笔斜向射到水面O点 → 用量角器测入射角α和折射角γ → 改变入射角（如30°、45°、60°）再测几次 → 换成玻璃砖重做。注意：激光不能照射眼睛。 4.【AI互动实验①：探究光的折射规律】单击课件第11页（或第13页）“ 互动实验”按钮，打开“3.4互动实验_光的折射规律.html”的“实验一”：①在空气中拖动激光笔（或拉动滑块）改变入射角；②观察折射光线偏向法线哪一侧；③点“记录这一次”填表，换水和玻璃砖各记几组；④把入射角调到0°，看垂直入射；⑤勾选“光路可逆”，观察光沿原折射光线反向射入时的光路。 【归纳结论】 5.课件第12页汇总示例数据（水：30°→22°，45°→32°，60°→41°；玻璃：30°→19°，45°→28°，60°→35°），引导总结（课件第13页）：三线共面、两侧分居；空气斜射入水（玻璃）折射角小于入射角，入射角增大折射角增大；垂直入射方向不变。点明“金钥匙”：斜射时空气中的角较大。 6.课件第14页辨一辨：光从水射入空气时折射光线怎样偏折？光路可逆怎么理解？反射和折射同时发生，怎样分辨三条光线？ 1.讨论实验设计中的问题； 2.分组完成必做实验并记录数据； 3.操作互动实验验证结论与光路可逆； 4.归纳规律，完成辨析。 先控制变量再改变入射角，培养科学探究能力；换玻璃砖对比，体会“不同介质偏折程度不同”。 互动实验让学生在没有激光笔的情况下也能多次改变入射角，并用“光路可逆”开关直观验证教材中的结论。
任务三 生活中的折射现象 【池水为什么变浅】 1.课件第15页：池塘边看水，总觉得水比实际浅；水中的鱼比实际位置高。光从水射向空气，在水面发生折射，折射角大于入射角；眼睛逆着折射光线看去，觉得光来自折射光线的反向延长线，看到的是物体的虚像，位置偏高（偏浅）。 2.课件第16页（教材图3-4-6）：作图——已知A和A′，连A′与眼睛交水面于O，AO为入射光线，O→眼睛为折射光线，反向延长线画虚线。【AI互动实验②：池水为什么变浅】单击第16页按钮，切换到“实验二”：拖动眼睛，调节水深，观察“实际深度”与“看起来的深度”；点“眼睛移到硬币正上方”，读出约为实际的3/4。强调：看起来不深的池水，实际更深，切勿随意下水。 【折射光路图】 3.课件第17页：总结作图步骤——画法线（虚线）、看介质（空气中的角较大）、画折射光线并标箭头；同时反射时反射角等于入射角。 【叉鱼与大气折射】 4.课件第18页：看到的鱼是虚像，叉鱼要瞄准看到的鱼的下方；用激光笔照鱼却要对准看到的鱼（光路可逆）。【AI互动实验③：叉鱼挑战】单击第18页按钮，切换到“实验三”：点击水里的位置投钢叉，再勾选“改用激光笔”对比。 5.课件第19页：大气层上疏下密，光线逐层向法线偏折，看到的太阳比实际位置偏高；海市蜃楼是空气分布不均匀使光折射形成的虚像。 1.用折射和“逆着折射光线看”解释视深； 2.作折射光路图，完成教材第4题； 3.操作互动实验，体验叉鱼与激光笔的区别。 视深是本节难点，用光路图加互动实验的“实际深度/看起来的深度”实时读数，把“看起来浅”量化。 叉鱼挑战把“瞄下方”与“激光对准看到的鱼”放在同一情境里对比，用光路可逆自然解释。
任务四 全反射（拓展） 【全反射】 1.课件第20页（教材课外活动）：光从水射入空气，折射角大于入射角；入射角增大到某一角度，折射角达到90°，折射光线消失；继续增大，光全部被反射回水中，叫全反射；这个“某一角度”叫临界角（水→空气约49°，玻璃→空气约42°）。 2.课件第21页：对比入射角较小、等于临界角、大于临界角三种情形。【AI互动实验④：全反射】单击第21页按钮，切换到“实验四”：增大入射角，观察折射光线越来越贴近水面，点“跳到临界角”，再继续增大。 3.联系应用：光纤通信、钻石闪亮。 1.观察折射光线消失的过程； 2.说出全反射的条件和应用。 全反射属于拓展内容，只要求现象，不要求计算临界角，教师可视班级情况取舍。
课堂练习 完成课件“小试牛刀”（第22~24页）及学案“课堂练习”： 1.一束光从空气斜射入水中，折射角（　　）入射角；入射角增大时，折射角（　　）。 2.一束光垂直射到水面，传播方向（　　），折射角为（　　）°。 3.池塘里水的实际深度比看起来的深度（　　），所以不能下水游泳。 4.用钢叉叉鱼时，应瞄准看到的鱼的（上方、下方或正中）。 5.一束光射到空气和玻璃的界面，入射角为60°，反射光线与折射光线恰好垂直，求折射角。 6.判断：光从空气射入水中时，传播方向一定改变。 答案：1.小于，增大；2.不变，0；3.深；4.下方；5.30°；6.×。 独立完成，同桌互批，错题说明错因。 六题覆盖规律、垂直入射、视深、叉鱼、反射与折射综合、易错判断。
课堂小结 回到“水下探秘”的三个问题，请学生用本节知识作答：①折射使水下部分看起来向上弯；②池水看起来比实际浅，实际更深；③叉鱼要瞄准看到的鱼的下方。 一条主线：折射现象 → 必做实验（三线共面、两侧分居、折射角小于入射角）→ 光路可逆 → 视深与叉鱼 → 作图 → 全反射。 回答导入问题，补全学案“归纳整理”的思维导图。 首尾呼应，检验学生是否真正理解。
板书 3.4 光的折射规律 一、折射：光由一种介质进入另一种介质，传播方向改变 二、规律：三线共面　两侧分居 　　空气→水（玻璃）：折射角＜入射角（靠近法线）　垂直入射方向不变 　　水（玻璃）→空气：折射角＞入射角（远离法线）　光路可逆 三、现象：池水变浅（虚像）　叉鱼瞄下方　大气折射 四、作图：法线虚线 → 空气中角较大 → 画折射光线加箭头 五、全反射：入射角≥临界角，折射光线消失 —— 板书左侧列规律，右侧画折射示意图，便于对照。
课外拓展 /课外阅读内容 一、光为什么会“拐弯”？ 光在不同介质中的传播速度不同：空气中约3×108 m/s，水中约2.25×108 m/s，玻璃中约2×108 m/s。光从传播得快的介质斜射入传播得慢的介质，就向法线偏折。 二、光纤与全反射 光纤通信中，光在光纤内壁一次次发生全反射，几乎不损失地传到远方。 三、课后探索 打开“光的折射”互动实验，记录5组入射角和折射角；在家用杯子、水和铅笔重做“折断”实验。 1.阅读拓展材料； 2.完成课后探索并记录数据。 用传播速度解释“为什么折射”，满足学有余力学生；课后探索让 HTML 素材延伸到课外。
特色资源分析和技术手段说明 一、AI 互动实验（HTML 素材）使用说明 1.配套文件：课件同一文件夹下“HTML素材”文件夹内的“3.4互动实验_光的折射规律.html”，含4个实验页：实验一 探究光的折射规律（拖动激光笔改变入射角，水／玻璃切换，记录数据，光路可逆）；实验二 池水为什么“变浅”（拖动眼睛、调水深，读出实际深度与看起来的深度）；实验三 叉鱼挑战（投钢叉或改用激光笔）；实验四 全反射（拓展）。 2.在课件中打开：课件第11、13、14、16、18、21页各有一个绿色“ 互动实验”按钮，放映时单击即用默认浏览器打开同一个网页；在页面顶部切换对应实验后，按 Alt+Tab 切回课件。PowerPoint 与 WPS 均可使用。 3.单独打开：也可直接双击网页文件，用任意浏览器打开，按 F11 全屏投影。 4.无需联网，鼠标或一体机触屏均可拖动操作；右侧“想一想”点击显示答案。 5.注意：课件和“HTML素材”文件夹必须放在同一个文件夹里，移动时一起移动，否则按钮会找不到文件。如按钮无法跳转（个别电脑的 WPS 会遇到），在 WPS 中右键该绿色按钮 → “编辑超链接”，在 HTML素材 文件夹里重新选中对应的 .html 文件，确定即可；也可以直接双击 .html 文件打开，效果相同。 二、实验与安全 1.激光笔严禁照射眼睛；玻璃水槽要轻拿轻放；牛奶只滴几滴，使光路清晰即可。 2.实验中光路不清楚时，可关灯、加牛奶、让激光贴着白纸射入。 3.互动实验中的数据是理想值，实测数据会有1°~2°的误差，可对比讨论。 —— 互动实验解决了“没有激光笔、水槽时多次测量”“折射角难测”“视深难以量化”“叉鱼难以演示”四个教学痛点；使用说明保证不熟悉信息技术的教师也能顺利使用。
教学反思 成功之处： “水下探秘”三个问题开头结尾呼应，学生参与度高；牛奶显光路的小实验现象清楚；互动实验里“光路可逆”开关和“叉鱼挑战”把抽象规律变成了游戏，课堂气氛活跃。 不足之处： 1.分组实验中光路不清晰、量角器读数误差大，耗时偏长； 2.仍有学生把折射角量成光线与界面的夹角； 3.从水射入空气的偏折方向容易记反。 改进设想： 1.实验前先让学生在互动实验里熟悉入射角与折射角的读法； 2.用“空气中的角较大”作为统一判据，减少记忆负担； 3.用叉鱼挑战让学生自己发现应瞄准的位置，再回到光路图解释。 —— 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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