第三节  光的折射

教学目标

    1．通过实验认识光的折射规律。能从众多的与光有关的现象中辨认出光的折射现象。能用光的折射规律解释生活和自然界中的一些现象。

    2．通过对大量光的折射现象的具体分析，没疑和提出问题，培养学生发现问题和提出问题的科学探究能力。

    3．通过实验探究，培养学生实验操作能力。

教学重、难点

    1、重点

    (1)探究光的折射规律。

    (2)通过实验探究培养学生的科学探究能力。

    2．难点

    实验探究光的折射规律。

教学方法

    科学探究法，实验法，讨论、交流法

教具准备

    学生分组实验：激光笔、水槽、一个可折叠的光屏、一块玻璃砖、铅笔、细线、几个小石块、烧杯、筷子

    演示实验：细长铁丝(当作鱼叉)，鱼(塑料片剪成的)，装满水的塑料桶。

教学过程

    一、课题引入

    1．分组实验。

    (1)让学生观察空烧杯的底和盛满水后烧杯的底看起来有什么变化。

    生：烧杯的底盛满水后上升了。

    (2)让学生观察筷子放在装满水的金属碗中，在水面处出现了什么现象?

    生：筷子在水面处折断了。

    (3)让学生观察笔放在玻璃砖后，出现了什么现象?

生：笔看起来折断了。

    2．演示实验。

    “刺鱼”活动(个别学生上台演示)。

  各组取小桶一只，加入适量的水，把数条“小鱼”(如图所示)通过细线绑在石块上，浸入水中，使“龟”潜入水中较深的位置。甲、乙两位同学，用细铁丝作鱼叉，快速向“负”刺去，把鱼刺出水面为成功，只准刺一次，看哪个同学能够成功。

    有的同学失败了

    师；是否对准了“鱼”才刺去?

    生：点点头。

    师：为什么对准了却剌不到呢?

    有的同学成功了

    师：是否对准了“鱼”才剌去?

    生：不是，叉子往“鱼”的下方刺去。

    师：为什么对准“鱼”下方就会剌中。

    师：以上各种现象，都是光的折射现象，由此引出课题。

    二、新课教学

    1．光的折射现象。

    演示实验：在水槽中放置一个光屏、光屏一半露出水面如果P62图4—21所示水中滴人少许牛奶，搅拌均匀，让激光笔发出的光紧贴着光屏斜射向水面让学生观察现象。

    师：你们看到了什么现象?

    生甲：光在空气中沿直线传播。

    生乙：光从空气斜射入水中时，传播方向发生了变化(即偏折)。

    引出光的折射概念

    板书：光从空气斜射入水中时，传播方向会发生变化(即偏折)，这种现象叫做光的折射。如图所示。

    教师向学生介绍关于光的折射的几个名词：入射光线AO、折射光线013、法线ON，入射角i，折射角g。

    2．光的折射规律。

    师：对光的折射?你想知道什么(或你想提出什么问题)?

生甲；光的折射遵循什么规律?

    生乙：入射角与折射角关系如何?

    生丙；入射光线、折射光线、法线关系如何?

    师：我也想提出问题：如果入射角增大、折射角是增大?还是减小?折射角一定小于入射角吗?

    师：你们的猜想是什么?

    生甲：折射角小于入射角。

    生乙：折射光线和入射光线分居法线两侧。

    生丙：入射光线、折射光线和法线可能在同一平面上。

    生丁：如果入射角增大，折射角可能减小。

    生戍：入射角一定是大于折射角。

    师：你们的猜想是否正确，还是要用实验来验证，你们准备设计一个什么样的实验来验证?

    生：用刚才演示光的折射现象的装置就可以研究光的折射规律。

    师：下面4个人一组进行探究实验，请你们先讨论实验步骤，即先研究什么?后研究什么?并写在纸上，还要在纸上画出光路图。

    学生讨论、交流。

    师：请大家将你们各小组设计的实验步骤与实验内容互相交流，并请某组一位同学进行全班交流。

    生：实验装置如课本P62图4—21所示。

    (1)观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系。

    (2)比较折射角与入射角的大小。

    (3)改变入射角大小，观察折射角的变化情况。

    (4)换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一遍。

    (5)让光从水中斜射入空气中，观察入射角和折射角的变化(大小关系)。

    师：如何观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系?

    生：光屏是一个以法线为轴线可折叠的，先让光屏在一个平面上，在光屏上是否能观察到入射光线和折射光线；再将左半边的光屏向后折或向前折，在左半边光屏上可观察到入射光线的同时，在左半边光屏上是否能观察到折射光线?当光屏两半边在同一平面亡时，可在光屏上同时观察到入射光线和折射光线，而当光屏两半边不在同一平面上时，不能在光屏上观察到折射光线，说明入射光线、法线和折射光线在同一平面上。

师：如何比较入射角和折射角大小。

    生：靠观察目测比较角度大小。

    师：大家可在光屏上空气和水分界面画一条直线，画出入射点，并在入射光线、折射光线上画个点，取出后在光屏上画出折射光路图，用量角器可测量出入射角和折射角的大小，然后画在纸上进行交流。

    下面大家进行分组实验，探究光的折射规律。

    学生分组进行探究实验，教师巡回检查，解困答疑，并加以指导。

    师：下面请第三小组将你们探究实验得出的光的折射规律向全班同学交流。

    生甲：光折射时，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别位于法线的两侧。折射角随入射角的改变而改变，入射角增大时，折射角也增大；入射角减小时，折射角也减小。

    师：有补充的吗？

    生乙：光从空气斜射向水中时，折射角小于入射角光从水中斜射向空气中时，折射角大于入射角，可见折射角不一定小于入射角。

    师：讲得很好，在光的折射现象中，光路是可逆的，根据光路的可逆性，我们也能得出以上结论。

    生丙：当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；由折射现象中光路可逆可知当光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。

    师：对刚才同学的发言大家给予掌声鼓励。

    师：当光线从空气垂直射向水面，入射角为零，折射光线方向改变吗?折射角为多少?

    学生实验探究

    生：当光线从空气垂直射向水面。折射光线方向不改变，入射角为零，折射角也为零。

    3．光的折射现象的应用。

    师：你见过海市蜃楼吗?你知道海市蜃楼是怎样产生的吗?

    生甲：从报纸报道上知道有海市蜃楼的现象。

    生乙：从电视上看到海市蜃楼。

    生丙：我从科普读物上知道海市蜃楼产生的原因是光的折射现象产生的。

   在我国的古书《史记》、《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。

    海市蜃楼是怎样发生的?

    我们已经知道，光是沿直线传播的，其实严格地说，光只有在均匀的介质中才沿直线传播。如果介质疏密不均，光线就不会沿直线传播，而会发生折射。

    海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比空中的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏，来自地平线以外远处物体的光线，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光线，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，如图4．3—3所示，进入观察者的眼睛。逆着光线望去，就感到看见了远处的物体。

师：有的同学喜欢游戏，看水只有齐腰深，可到水中就不止了，这是什么原因。

    生：这是光的折射现象。由于光从水中射向空气时，发生折射，而人的眼睛认为光是沿直线传播造成的。

    师：同学们学了光的折射知识，要懂得应用到生活中，在游泳时要特别注意安全。

    课本P62图4—20，在水中的铅笔为什么“断”为两段?教师边讲边画光路图。

    师：利用光的折射还可以制成各种改变光路的器件，其中应用最普遍的是三棱镜和透镜。

    演示实验：

    (1)一束光经过三棱镜传播方向发生改变。

    (2)一束光经过凸透镜传播方向发生改变。

    板书：光折射现象的应用。

课堂归纳小结

师：这节课你们学到了什么?

    生：讨论、交流得出：通过本节课的实验探究，我们知道了光的折射现象，光的折射规律和折射现象的应用，重点是由科学探究得出光的折射规律和善于发现问题，提出问题。

    师：请每位同学对自己在本节课的学习情况进行评估。

板书设计

第三节  光的折射

1．光的折射现象

法线ON，入射角i。折射角g。

2．光的折射规律

3．光的折射规律的应用

教学反思

本课难在“探究”，因为学生初学物理，他们的物理思维还没有形成，更不用说实验探究能力的具备了，所以本课的探究不能放的太宽泛了，在探究前每个环节都需要精细的思考，考虑学生可能出现哪些问题，然后考虑如何正确的引导。因为有“光的反射”一课做铺垫，所以本课学生动手操作降低了一定的难度。在探究三线共面的时候，由于学生的实际操作水平和表达能力有差异，可以考虑师生共同完成。不要花太多的时间，为在后面用光的折射规律解释生活中的折射现象和课堂练习挤出时间。