4.4 光的折射（教学设计）-【上好课】八年级物理上册同步备课系列（人教版）

4.4光的折射（教学设计）年级八年级授课时间课题4.4光的折射教学目标1.了解光的折射现象。2.知道光在发生折射时，光路是可逆的。3.能够利用所学知识解释生活中的折射现象。教材分析光的折射是生活中很常见的光学现象，在本节之前，学生已经对光现象有了一定的认识。在教学过程中可以稍作铺垫就直奔主题，带领学生探究光折射的相关规律，并在得出规律后进一步深入讲解光的折射特点的广泛应用。 本节的教学要以物理实验为基础，让学生在观察现象的过程中发现问题、提出问题并开展探究、解决问题。教学器材激光笔、水槽（水）、光屏、碗、筷子、硬币、玻璃砖、光的折射演示器等。多媒体ppt，包含视频：《探究光折射时的规律》、《海市蜃楼》、《神奇的硬币》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【播放视频或图片，提问引入课题】①《神奇的硬币》，加水后为什么能看到硬币？②斜插在水中的筷子好像折断了，真的断了吗？③观看2022年5月25日河北邢台拍摄到的“海市蜃楼”图片，是怎样形成的呢？这节课我们来学习《4.4光的折射》。观看视频或图片，激发兴趣，进入情景。学习新课一、光的折射1.光的折射【提出问题】光在同种均匀介质中沿直线传播，如果光从一种介质进入另一种介质中，会怎么传播呢？【演示实验】如下图所示：①让一束光线从空气斜射入水中，观察现象。②让一束光垂直射入水中时，观察现象。现象：观察到当光斜射入玻璃砖时，传播方向会发生偏折；当光垂直射入玻璃砖时，传播方向不变。（1）光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。2.描述折射现象的几个概念【讲解】①入射点：入射光线与分界面的交点O；②分界面：两种介质的分界面，如图所示的MM′；③入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO；④折射光线：进入另一种介质的光线OB；⑤法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′；⑥入射角：入射光线与法线的夹角α；⑦折射角：折射光线与法线的夹角β。3.探究光折射时的特点【提出问题】清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去，因为它的实际深度会超过你看到的深度。这是因为光从水斜射入空气中发生折射的缘故。那么当光从一种介质进入另一种介质中时，光的传播方向如何偏折？折射光线、入射光线的位置有什么关系？折射角跟入射角大小是什么关系?【猜想与假设】请跟小组同学讨论，说说你们的猜想。你的猜想是：①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会向法线偏折（或远离法线）。②折射光线、入射光线位于法线两侧（同侧）。③折射角可能等于（或大于/小于）入射角。【设计实验】①实验器材激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。②如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中，观察光束在空气和玻璃砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。同时改变介质进行多次实验寻找普遍规律。【进行实验】①让光从空气斜射入水或玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。②改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。③让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。④改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。⑤让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。⑥如图所示，让光从空气斜射入半圆形玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光光在空气中的传播途径。实验数据记录表格：实验次数实验次数介质入射角折射角1光从空气斜射入玻璃2光从空气斜射入玻璃3光从空气斜射入玻璃4光从空气垂直入玻璃【分析论证】①当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。②当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。③光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的。这时的折射角大于入射角。综合以上分析，归纳出实验结论：光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。在折射现象中，光路可逆。【播放视频】——《光的折射规律》【例题1】一束光沿AO方向从空气斜射入水中，请在图中画出折射光线的大致方向。【答案】见右图。【解析】过入射点O作垂直于界面的法线，根据折射角小于入射角即可画出折射光线OC，靠拢法线。【例题2】如图所示，一束光从水斜射入空气中，请在图中画出折射光线的大致方向，并标出折射角θ。【答案】见右图。【解析】过入射点O'作垂直于界面的法线，根据折射角大于入射角即可画出折射光线。【例题3】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：入射角入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有________的作用；（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______；（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。【答案】（1）显示光路；（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（3）小于；（4）45°。【解析】（1）利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。（2）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。（3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。（4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。观察实验现象，知道光的折射现象。知道描述折射现象的几个名词，为下面的学习做铺垫。根据老师所提问题进行猜想与假设，代表回答。小组交流讨论，设计出实验方案并展示。以小组为单位进行实验，观察实验现象，记录数据。小组对实验证据进行分析论证，归纳出光的折射规律。观察视频，进一步理解光的折射规律。做例题并解析，加深对光的折射规律的理解。做例题3并解析，进一步理解掌握探究对光的折射特点的过程。学习新课二、生活中的折射现象1.池底变浅【提问】池底为什么看起来比实际浅呢？【讲解】池底实际点A发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由A′射出去的一样。A′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了，所以整个池底变浅。2.鱼在哪里？【提问】怎样才能插到鱼？【讲解】鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。3.神奇的“硬币”（解释引入时的小视频）【提问】如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。想一想，这是为什么？【讲解】加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像。4.“海市蜃楼”【播放图片并提问】你见过海市蜃楼吗？海市蜃楼是怎样产生的吗？【讲解】海市蜃楼的产生原因：光在均匀的介质中沿直线传播，如果介质疏密不均，光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，多发于夏天的海面或沙漠。远处物体发出的光本来到达不了我们的眼睛，但是在射向空气的过程中，由于海面或沙漠附近的空气疏密不均匀，而发生折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者的眼睛。观察者逆着光线看去，就看见了远处的“物体”形成美丽的海市蜃楼现象。【播放视频】——《海市蜃楼》5.折射与反射同时发生现象【演示并提问】如下图所示，让一束光从空气斜射入水中时，观察发生的现象，想一想，为什么？【讲解】原来这束光AO在界面处既发生了折射，折射光线为OC，又发生了发射，反射光线为OB。光由一种介质斜射入另一种介质时，在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射定律。【例题4】光从空气斜射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，其光路如图甲所示。现在让光逆着折射光线的方向从水中斜射到与空气的分界面，请在图乙中画出相应的折射光线和反射光线。【答案】见右图。【解析】光从水中斜射到空气时，折射角大于入射角；折射光线（反射光线）和入射光线都位于法线两侧。见右图。【例题5】如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中入射光线是_____（用字母表示），折射光线是____（用字母表示），反射角等于_____。【答案】EO，OG，30°。【解析】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=30°而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，所以CD为法线，AB为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为∠COF=30°。与老师配合完成分析，知道“潭清疑水浅”的原因。在上例老师讲解的基础上，自己通过画光路图，知道鱼的虚像及叉鱼技巧。学生讨论，根据画出的光路图进行解析。阅读P83“海市蜃楼”，观看视频，知道海市蜃楼的成因。知道光的反射与折射可以同时发生，并会正确判断（画出）折射光线、反射光线。做练习题，进一步掌握光的反射、折射规律。课堂练习课堂练习1．唐诗“潭清疑水浅，荷动知鱼散”，如图所示，诗人看到的潭底和水中的鱼都是________像，这是光的______现象，是光从______中斜射入______中时发生的。【答案】虚，折射，水，空气。【详解】“潭清疑水浅，荷动知鱼散”指的是，水底和水中鱼反射出的光，从水中斜射入空气时，在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折。所以诗人看到的是变浅池底和鱼的虚像。2．下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（）A．绿树成荫 B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼C．手影 D．有趣的倒影【答案】B【详解】海市蜃楼是由光的折射形成的。A．绿树成荫的影子是由光的直线传播形成的，故A不符合题意；B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼，是由于鱼反射的光线由水中斜射入空气中时发生折射形成的，故B符合题意；C．手影是由光的直线传播形成的，故C不符合题意；D．水中的倒影属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故D不符合题意。故选B。3．下列选项中可以用如图所示的光路图解释的是（）

A．人眼看到水中的“鱼”B．人眼看到水中的“蓝天白云”C．水中的潜水员看到水面上的“路灯”D．潜水艇中的士兵通过潜望镜观察海面上的“舰艇”【答案】A【详解】A．根据图示可知，这是光从水中射入空气，发生了折射现象；人眼看到水中的“鱼”是鱼反射的光从水中斜射入空气，是折射现象，故A符合题意；B．人眼看到水中的“蓝天白云”是倒影，属于平面镜成像，其原理是光的反射，故B不符合题意；C．水中的潜水员看到水面上的“路灯”是光从空气斜射入水中，是光的折射现象，与图示现象不同，故C不符合题意；D．潜水艇中的士兵通过潜望镜观察海面上的“舰艇”属于平面镜成像，是光的反射现象，故D不符合题意。故选A。4．图中，哪一幅图正确地表示了光从空气进入水中的光路（）A BC D【答案】D【详解】AB．图中光从水进入空气中，故AB不符合题意；CD．图中光从空气进入水中，由于光在空气进入水中，折射角变小，故C错误，D正确。故选D。5．防溺水主题班会上，班主任提醒学生“池水看起来比实际的浅，大家切莫擅自下水”。请画出人眼看到池底A的光路图（图中是人眼看到的池底A的像）。

【答案】见下图。

【详解】当折射光线射入人眼时，人眼有光沿直线传播的经验，认为池底A在折射光线的反向延长线上的A′处，人看到的是池底A的虚像；由题可知，像在A′处，池底A在像A′的下面，眼睛在B处；先连接B、A′两点，与水面交于O点，则O为入射点；连接AO，标上箭头为入射光线，则OB为折射光线，并标上箭头，如图所示：

6．如图所示，是两束光在玻璃和空气中传播的光路，①和②是入射光线，③和④是折射光线。其中入射光线②与折射光线______是同一束光，界面的上方是______（选填“玻璃”或“空气”）。

【答案】③，空气。【详解】根据光的折射定律的内容可知：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。由图可知，②和③是同一束光线，界面上方为空气。7．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中反射光线是______，反射角是______度，折射角是______度。【答案】OF，30，45。【详解】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=90°﹣60°＝30°而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，可知CD为法线，AB为界面。而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为30°，折射角为∠GOD=45°。8．如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：入射角入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______的作用；（2）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（3）当光以45°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。【答案】（1）显示光路；（2）小于；（3）30°.【详解】（1）利用