4.4 光的折射（教學(xué)設(shè)計(jì)）-【上好課】八年級(jí)物理上冊(cè)同步備課系列（人教版）

4.4光的折射（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間課題4.4光的折射教學(xué)目標(biāo)1.了解光的折射現(xiàn)象。2.知道光在發(fā)生折射時(shí)，光路是可逆的。3.能夠利用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的折射現(xiàn)象。教材分析光的折射是生活中很常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象，在本節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)光現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中可以稍作鋪墊就直奔主題，帶領(lǐng)學(xué)生探究光折射的相關(guān)規(guī)律，并在得出規(guī)律后進(jìn)一步深入講解光的折射特點(diǎn)的廣泛應(yīng)用。 本節(jié)的教學(xué)要以物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生在觀察現(xiàn)象的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題并開(kāi)展探究、解決問(wèn)題。教學(xué)器材激光筆、水槽（水）、光屏、碗、筷子、硬幣、玻璃磚、光的折射演示器等。多媒體ppt，包含視頻：《探究光折射時(shí)的規(guī)律》、《海市蜃樓》、《神奇的硬幣》等。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課【播放視頻或圖片，提問(wèn)引入課題】①《神奇的硬幣》，加水后為什么能看到硬幣？②斜插在水中的筷子好像折斷了，真的斷了嗎？③觀看2022年5月25日河北邢臺(tái)拍攝到的“海市蜃樓”圖片，是怎樣形成的呢？這節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)《4.4光的折射》。觀看視頻或圖片，激發(fā)興趣，進(jìn)入情景。學(xué)習(xí)新課一、光的折射1.光的折射【提出問(wèn)題】光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，會(huì)怎么傳播呢？【演示實(shí)驗(yàn)】如下圖所示：①讓一束光線從空氣斜射入水中，觀察現(xiàn)象。②讓一束光垂直射入水中時(shí)，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：觀察到當(dāng)光斜射入玻璃磚時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折；當(dāng)光垂直射入玻璃磚時(shí)，傳播方向不變。（1）光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。2.描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)概念【講解】①入射點(diǎn)：入射光線與分界面的交點(diǎn)O；②分界面：兩種介質(zhì)的分界面，如圖所示的MM′；③入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線AO；④折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線OB；⑤法線：過(guò)入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN′；⑥入射角：入射光線與法線的夾角α；⑦折射角：折射光線與法線的夾角β。3.探究光折射時(shí)的特點(diǎn)【提出問(wèn)題】清澈見(jiàn)底、看起來(lái)不過(guò)齊腰深的池水，不會(huì)游泳的人千萬(wàn)不要貿(mào)然下去，因?yàn)樗膶?shí)際深度會(huì)超過(guò)你看到的深度。這是因?yàn)楣鈴乃鄙淙肟諝庵邪l(fā)生折射的緣故。那么當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，光的傳播方向如何偏折？折射光線、入射光線的位置有什么關(guān)系？折射角跟入射角大小是什么關(guān)系?【猜想與假設(shè)】請(qǐng)跟小組同學(xué)討論，說(shuō)說(shuō)你們的猜想。你的猜想是：①當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，可能會(huì)向法線偏折（或遠(yuǎn)離法線）。②折射光線、入射光線位于法線兩側(cè)（同側(cè)）。③折射角可能等于（或大于/小于）入射角。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】①實(shí)驗(yàn)器材激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤（標(biāo)有角度）。②如圖所示，讓激光筆發(fā)出的一束光從空氣以不同的角度射入玻璃磚中，觀察光束在空氣和玻璃磚中的徑跡，并比較折射角和入射角的大小。讓激光筆發(fā)出的一束光從玻璃斜射入空氣中，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。讓激光筆發(fā)出的一束光從空氣垂直射入玻璃中（或從玻璃垂直射到空氣中），觀察光的傳播路線。同時(shí)改變介質(zhì)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)尋找普遍規(guī)律?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①讓光從空氣斜射入水或玻璃中，觀察光的整個(gè)傳播路徑，比較折射角和入射角的大小，記錄在表格中。②改變?nèi)肷浣堑拇笮。^察并記錄折射角的變化情況。③讓光從玻璃斜射入空氣中，觀察光的整個(gè)傳播路徑，比較折射角和入射角的大小，記錄在表格中。④改變?nèi)肷浣堑拇笮?，觀察折射角的變化情況。⑤讓光垂直射入玻璃，觀察光的整個(gè)傳播路徑。⑥如圖所示，讓光從空氣斜射入半圓形玻璃磚，同時(shí)逆著折射光射入另一束光，觀察兩束光光在空氣中的傳播途徑。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)介質(zhì)入射角折射角1光從空氣斜射入玻璃2光從空氣斜射入玻璃3光從空氣斜射入玻璃4光從空氣垂直入玻璃【分析論證】①當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。②當(dāng)光從空氣垂直射入玻璃中時(shí)，傳播方向不變。③光從玻璃斜射入空氣中時(shí)，可以看到，進(jìn)入空氣中的折射光線就逆著原來(lái)入射光線的方向射出，就是說(shuō)，在折射中光路也是可逆的。這時(shí)的折射角大于入射角。綜合以上分析，歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。在折射現(xiàn)象中，光路可逆。【播放視頻】——《光的折射規(guī)律》【例題1】一束光沿AO方向從空氣斜射入水中，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出折射光線的大致方向。【答案】見(jiàn)右圖?！窘馕觥窟^(guò)入射點(diǎn)O作垂直于界面的法線，根據(jù)折射角小于入射角即可畫出折射光線OC，靠攏法線?！纠}2】如圖所示，一束光從水斜射入空氣中，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出折射光線的大致方向，并標(biāo)出折射角θ?！敬鸢浮恳?jiàn)右圖?！窘馕觥窟^(guò)入射點(diǎn)O'作垂直于界面的法線，根據(jù)折射角大于入射角即可畫出折射光線。【例題3】如圖是某同學(xué)利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時(shí)的光路，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)并記錄了如下數(shù)據(jù)：入射角入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）實(shí)驗(yàn)中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有________的作用；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)，你能得出的結(jié)論（寫出一條即可）：______；（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)還可以判斷：當(dāng)光以35°的入射角從空氣射入玻璃中時(shí)，其折射角______30°（選填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）當(dāng)光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時(shí)，其折射角是______?！敬鸢浮浚?）顯示光路；（2）光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角；（3）小于；（4）45°?！窘馕觥浚?）利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時(shí)的光路實(shí)驗(yàn)中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有顯示光路的作用。（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，光從空氣斜射入玻璃中，折射角總小于入射角，故能得出結(jié)論：光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角。（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時(shí)，其折射角是30°；當(dāng)入射角為35°時(shí)，入射角變小，折射角隨之變小，所以折射角會(huì)小于30°。（4）當(dāng)光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時(shí)，折射角是30°。根據(jù)光路的可逆，當(dāng)光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時(shí)，其折射角是45°。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道光的折射現(xiàn)象。知道描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)名詞，為下面的學(xué)習(xí)做鋪墊。根據(jù)老師所提問(wèn)題進(jìn)行猜想與假設(shè)，代表回答。小組交流討論，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案并展示。以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。小組對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行分析論證，歸納出光的折射規(guī)律。觀察視頻，進(jìn)一步理解光的折射規(guī)律。做例題并解析，加深對(duì)光的折射規(guī)律的理解。做例題3并解析，進(jìn)一步理解掌握探究對(duì)光的折射特點(diǎn)的過(guò)程。學(xué)習(xí)新課二、生活中的折射現(xiàn)象1.池底變淺【提問(wèn)】池底為什么看起來(lái)比實(shí)際淺呢？【講解】池底實(shí)際點(diǎn)A發(fā)出（反射）的光從水斜射向空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角。人眼逆著折射光的方向看去，感覺(jué)光就好像由A′射出去的一樣。A′就是我們看到的S的像，這點(diǎn)的位置比實(shí)際位置升高了，所以整個(gè)池底變淺。2.魚在哪里？【提問(wèn)】怎樣才能插到魚？【講解】魚從水中發(fā)出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺(jué)得光線好像是從它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，即魚像發(fā)出來(lái)的，像比魚位置高。所以，有經(jīng)驗(yàn)的漁民在叉魚時(shí)，要向看到的魚的下方投叉才能叉到魚。3.神奇的“硬幣”（解釋引入時(shí)的小視頻）【提問(wèn)】如圖所示，起初茶碗看起來(lái)是空的，但當(dāng)你慢慢往茶碗中倒水時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)碗中原來(lái)還藏著一枚硬幣。想一想，這是為什么？【講解】加水后，硬幣的光從水中斜射入空氣時(shí)，折射光線偏離法線，折射光進(jìn)入了眼睛，眼睛看到的實(shí)際上是升高了的硬幣的虛像。4.“海市蜃樓”【播放圖片并提問(wèn)】你見(jiàn)過(guò)海市蜃樓嗎？海市蜃樓是怎樣產(chǎn)生的嗎？【講解】海市蜃樓的產(chǎn)生原因：光在均勻的介質(zhì)中沿直線傳播，如果介質(zhì)疏密不均，光就不會(huì)沿直線傳播而會(huì)發(fā)生折射。海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)于夏天的海面或沙漠。遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光本來(lái)到達(dá)不了我們的眼睛，但是在射向空氣的過(guò)程中，由于海面或沙漠附近的空氣疏密不均勻，而發(fā)生折射，逐漸向地面彎曲，進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光線看去，就看見(jiàn)了遠(yuǎn)處的“物體”形成美麗的海市蜃樓現(xiàn)象?！静シ乓曨l】——《海市蜃樓》5.折射與反射同時(shí)發(fā)生現(xiàn)象【演示并提問(wèn)】如下圖所示，讓一束光從空氣斜射入水中時(shí)，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，想一想，為什么？【講解】原來(lái)這束光AO在界面處既發(fā)生了折射，折射光線為OC，又發(fā)生了發(fā)射，反射光線為OB。光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面處發(fā)生折射時(shí)遵守折射規(guī)律，發(fā)生反射時(shí)，遵守反射定律?！纠}4】光從空氣斜射到水面時(shí)，一部分光射進(jìn)水中，另一部分光返回到空氣中，其光路如圖甲所示?，F(xiàn)在讓光逆著折射光線的方向從水中斜射到與空氣的分界面，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出相應(yīng)的折射光線和反射光線?！敬鸢浮恳?jiàn)右圖?！窘馕觥抗鈴乃行鄙涞娇諝鈺r(shí)，折射角大于入射角；折射光線（反射光線）和入射光線都位于法線兩側(cè)。見(jiàn)右圖。【例題5】如圖所示，一束光在空氣和玻璃的分界面同時(shí)發(fā)生反射和折射（圖中入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標(biāo)出），其中入射光線是_____（用字母表示），折射光線是____（用字母表示），反射角等于_____?！敬鸢浮縀O，OG，30°。【解析】由圖可知，∠BOE=60°，所以∠COE=30°而∠COF=30°，根據(jù)反射角等于入射角，所以CD為法線，AB為界面，而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG一定為折射光線，EO為入射光線，OF為反射光線；反射角為∠COF=30°。與老師配合完成分析，知道“潭清疑水淺”的原因。在上例老師講解的基礎(chǔ)上，自己通過(guò)畫光路圖，知道魚的虛像及叉魚技巧。學(xué)生討論，根據(jù)畫出的光路圖進(jìn)行解析。閱讀P83“海市蜃樓”，觀看視頻，知道海市蜃樓的成因。知道光的反射與折射可以同時(shí)發(fā)生，并會(huì)正確判斷（畫出）折射光線、反射光線。做練習(xí)題，進(jìn)一步掌握光的反射、折射規(guī)律。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1．唐詩(shī)“潭清疑水淺，荷動(dòng)知魚散”，如圖所示，詩(shī)人看到的潭底和水中的魚都是________像，這是光的______現(xiàn)象，是光從______中斜射入______中時(shí)發(fā)生的?！敬鸢浮刻?，折射，水，空氣?！驹斀狻俊疤肚逡伤疁\，荷動(dòng)知魚散”指的是，水底和水中魚反射出的光，從水中斜射入空氣時(shí)，在水面處發(fā)生了折射，折射光線向遠(yuǎn)離法線的方向偏折。所以詩(shī)人看到的是變淺池底和魚的虛像。2．下列光現(xiàn)象與海市蜃樓形成原理相同的是（）A．綠樹(shù)成蔭 B．瞄準(zhǔn)魚的下方才能叉到魚C．手影 D．有趣的倒影【答案】B【詳解】海市蜃樓是由光的折射形成的。A．綠樹(shù)成蔭的影子是由光的直線傳播形成的，故A不符合題意；B．瞄準(zhǔn)魚的下方才能叉到魚，是由于魚反射的光線由水中斜射入空氣中時(shí)發(fā)生折射形成的，故B符合題意；C．手影是由光的直線傳播形成的，故C不符合題意；D．水中的倒影屬于平面鏡成像，是由光的反射形成的，故D不符合題意。故選B。3．下列選項(xiàng)中可以用如圖所示的光路圖解釋的是（）

A．人眼看到水中的“魚”B．人眼看到水中的“藍(lán)天白云”C．水中的潛水員看到水面上的“路燈”D．潛水艇中的士兵通過(guò)潛望鏡觀察海面上的“艦艇”【答案】A【詳解】A．根據(jù)圖示可知，這是光從水中射入空氣，發(fā)生了折射現(xiàn)象；人眼看到水中的“魚”是魚反射的光從水中斜射入空氣，是折射現(xiàn)象，故A符合題意；B．人眼看到水中的“藍(lán)天白云”是倒影，屬于平面鏡成像，其原理是光的反射，故B不符合題意；C．水中的潛水員看到水面上的“路燈”是光從空氣斜射入水中，是光的折射現(xiàn)象，與圖示現(xiàn)象不同，故C不符合題意；D．潛水艇中的士兵通過(guò)潛望鏡觀察海面上的“艦艇”屬于平面鏡成像，是光的反射現(xiàn)象，故D不符合題意。故選A。4．圖中，哪一幅圖正確地表示了光從空氣進(jìn)入水中的光路（）A BC D【答案】D【詳解】AB．圖中光從水進(jìn)入空氣中，故AB不符合題意；CD．圖中光從空氣進(jìn)入水中，由于光在空氣進(jìn)入水中，折射角變小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。5．防溺水主題班會(huì)上，班主任提醒學(xué)生“池水看起來(lái)比實(shí)際的淺，大家切莫擅自下水”。請(qǐng)畫出人眼看到池底A的光路圖（圖中是人眼看到的池底A的像）。

【答案】見(jiàn)下圖。

【詳解】當(dāng)折射光線射入人眼時(shí)，人眼有光沿直線傳播的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為池底A在折射光線的反向延長(zhǎng)線上的A′處，人看到的是池底A的虛像；由題可知，像在A′處，池底A在像A′的下面，眼睛在B處；先連接B、A′兩點(diǎn)，與水面交于O點(diǎn)，則O為入射點(diǎn)；連接AO，標(biāo)上箭頭為入射光線，則OB為折射光線，并標(biāo)上箭頭，如圖所示：

6．如圖所示，是兩束光在玻璃和空氣中傳播的光路，①和②是入射光線，③和④是折射光線。其中入射光線②與折射光線______是同一束光，界面的上方是______（選填“玻璃”或“空氣”）。

【答案】③，空氣?！驹斀狻扛鶕?jù)光的折射定律的內(nèi)容可知：入射光線、法線、折射光線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，當(dāng)光線從空氣射入玻璃時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光線從玻璃斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角。由圖可知，②和③是同一束光線，界面上方為空氣。7．如圖所示，一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射（圖中入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標(biāo)出），其中反射光線是______，反射角是______度，折射角是______度?！敬鸢浮縊F，30，45。【詳解】由圖可知，∠BOE=60°，所以∠COE=90°﹣60°＝30°而∠COF=30°，根據(jù)反射角等于入射角，可知CD為法線，AB為界面。而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG一定為折射光線，EO為入射光線，OF為反射光線；反射角為30°，折射角為∠GOD=45°。8．如圖是某同學(xué)利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時(shí)的光路，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)并記錄了如下數(shù)據(jù)：入射角入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）實(shí)驗(yàn)中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有______的作用；（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)還可以判斷：當(dāng)光以35°的入射角從空氣射入玻璃中時(shí)，其折射角______30°（選填“大于”、“小于”或“等于”）；（3）當(dāng)光以45°的入射角從玻璃射入空氣中時(shí)，其折射角是______。【答案】（1）顯示光路；（2）小于；（3）30°.【詳解】（1）利用