光的折射教案

1 / 18 光的折射教案 人教版八年级物理上册 第四节 光的折射教学案例 天堂教育辅导站天堂学校 吴淑斌 教学内容：人教版八年级物理上册第二章第四节光的折射 教学目标： 知识与能力 1、 2、 知道光的折射现象。 通过实验，认识光从空气射入水或玻璃，或从水或玻璃射入空气中的折射规律。 3、 4、 会画光的折射光路图。 了解生活中的折射现象，并能用光的折射规律进行解释。 过程与方法 1、 通过学生设计实验的 过程，进一步提高学生设计实验的能力和学会进行光学实验的方法。 2、 通过探究光的折射规律，培养学生从物理现象中归纳简单的科学规律，并能用已知的科学规律去解释简单问题的能力。 情感态度价值观 1、 初步领略光的折射现象的美妙，对大自然有亲近、热爱和 处的情感。 2、 通过对 “ 海市蜃楼 ” 等自然现象的解释，激发学生对科学的求知欲，养成乐于探索自然现象和日常生活中的2 / 18 物理学道理的习惯。 教学重、难点： 1 重点 实验探究光的折射规律。 难点 学生对实验器材的应用。 教学准备： 教师准备 水槽、铅笔、激光笔、投影仪 学生准备 自制实验器材：用纸做光具盘，盘上画好刻度，中间用螺丝钉固定的铁架台上，并可以旋转。在圆盘的中间用双面胶贴上半圆形的玻璃砖。 教学课时：一课时 教学步骤： 一、 光的折射 2 3 4 本课反思： 本节通过光从空气射入玻璃以及光从玻璃射入空气的实验来探究光的折射规律，既让学生知道了光的折 射规律的内容，通过学生设计实验的过程，进一步提高学生设计实3 / 18 验的能力和学会进行光学实验的方法，还提高了学生用已知的科学规律去解释简单问题的能力。 5 【教学目标】 一知识与技能： 1了解科学探究活动过程，培养学生的探究能力； 2理解折射定律和折射率的确切含义； 二过程与方法： 1通过实验观察、认识折射现象，培养学生初步观察的能力； 2使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生初步的探究能力。 三情感 态度与价值观： 有与他人交流和合作的精神，敢于提出自己不同的见解。 【教学重点】 2. 折射率 【教学难点】 1光的折射规律的得出； 2用惠更斯原理证明光的折射规律。 【教学方法】 探究法、多媒体法、论证法等 4 / 18 【教学用具】 光具盘、多媒体、烧杯、玻璃砖、刻度尺、激光笔、计算器、大头针等 【教学过程】 一、创设情景、引入新课 【教师】：人们常说眼见为实，难道看见的一定正确吗 ? 【演示实验】：先让同学们观察筷子，再将筷子斜插入水中后观察，然后拿出观察。 【实验现象】：水中的筷子好像折断了。 【教师提问】：为什么水中的筷子好像折断了，这是什么原因造成的？ 【学生回答】：光的折射 【教师引入】：说的非常正确，这就是我们在初中学过的光的折射现象，这节课我们就更深入的来研究光的折射原理。 二、学习目标完成过程 1、光的折射现象： (多媒体展示光路图并讲解 ) （概念：光从一种介质进入另一种介质光的传播方向发生改变的现象 。说明一下入射角和折射角） 2、提出问题 【教师】：同学们回忆光的反射遵循什么规律（提问5 / 18 回答）那我们现在研究光的折射，谁能提出一些有意义的问题？ 3、猜想与假设（只有想不到的，没有做不到的，同学们可大胆猜想与假设） 【学生活动】：猜想折射现象中的规律 :入射角与折射角关系。 【教师活动】：用光具盘演示光的折射。 1 陕西省府谷中学 【得出】入射角增大时，折射角增大；入射角减 小，折射角减小。 【教师】：折射角和入射角之间到底有什么定量关系呢？我们又怎样才能找到这些物理量呢？ 4、理论推导 : 【教师】：理论可以指导实践，物理学中很多的定理、定律都是推出来的，如著名的万有引力定律。理论推导是最经济的方法，不妨我们也感受一下。 【学生活动】：假设有一束光从真空进入介质，光在真空和介质中的速度分别为 c 和 v，入射角为 i,折射角为 r,用惠更斯原理推导折射角与入射角的关系。 （实物投影一位同学的证明过程） 结论及意义： 6 / 18 教师】：对于确定的介质和确定的色光， c/v 是一个常数，原来折射角与入射角的关系 数。这么重要的规律我们几分钟就推出来是入射角的正弦与折射角的正弦成正比即 ，可见理论推导是多么重要，同学们一定要学好数学呀！ 5、实验探究： 【教师】：实践才是检验真理的唯一标准，那我们还需干什么呢？ 【师生活动】：设计实验方案 （ 1）实验原理：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角 i 和折射角 r；算出入射 角的正弦与折射角的正弦之比。 （ 2）实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔，计算器。 （ 3）实验步骤： 把白纸用图钉钉在木板上。 在白纸上画一条直线 为界面，画一条线段 过 N，如图所示。 把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟画出玻璃砖的另一个长边 7 / 18 在 1和 在玻璃砖的 侧竖直 地插上大头针 眼睛观察调整视线，要使 2的像。 同样地在玻璃砖的 4，使 3本身和 2的像。 2 记下 4的位置，移去玻璃砖和大头针，过 4引直线 点，连 接 ， 射角 i=折射角 r= 用量角器量出入射角 从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的 表格里。 用上面的方法分别求出入射角是 30 ， 45 ， 60时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。算出不同入射角时入射角和折射角的正弦的比值n，比较一下，看它们是否接近一个常数。 （ 4）注意事项： 玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面； 入射角不宜过小，也不宜过大，应在 15 到 75 之间； 8 / 18 入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点； 玻璃砖的折射面要画准； 大头针要插得竖直； 由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号，以免混乱。 实验结论：在误差应许的范围内入射角的正弦与折射角的正弦之比确实是一常数 6、得出结论（上面我们经过提出问题、猜想与假设、理论推导、实验验证，真是千辛万苦得出这么重要的规律，不总结一下那太遗憾了吧，赶快把我们的成果写出来，让大家分享呀。我看可把它当做一个定律，谁来给它起一个名呢？）（引导学生总结） 光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射 光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。 教师活动】：简单介绍人们对光的折射的认识过程。这个问题，在很长的时间里一直使人们感到困惑。公元 140年，希腊天文学家托勒密得出实验结果后，只是从数据的表面简单寻找比例关系，只得出：折射角与入射角成正比（事9 / 18 实上，只在小角度情况下成立）。 1611 年开普勒对折射现象和透镜的原理作了广泛的研究，指出：只在小角度情况下，入射角与折射角成正比。但是他未能得出更一般的 、内在的规律。最终在 1621 年，由荷兰数学家斯涅耳 由此我们可以看到：一个物理定律的得出往找到了入射角和折射角之间的关系 经历一个漫长、曲折的过程 ,需要坚韧的创新精神，做前人没有做过的事。在前辈先哲的探索过程中一定有许多尝试、失败、再尝试。这就是发现过程，其中充满着创新思维的火花。 7、继续探究： 【教师】：同学们，我们今天的探究是取得了较大的成绩，但是我们探究的脚步还不能停下来，入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数 n，它与谁有关，有意义吗？ （可类比密度，电场强度等概念的得出） 【多媒体演示】：用同频率的光，在入射角不变时，改变介质（ n），发现折射光线发生变化，说明光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数 n，但是对不同的介质来说，这个常数 n 是不同的。这个常数 一个反映介质的光 学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率。 10 / 18 （ 1） 折射率：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率 ,简称折射率，即： 须从空气进入介质） （ 光在不同介质中的速度不同，这正是发生折射的原因。） 【结论】： n 是比例常数，它是反映介质的光学性质的物理量。对于确定的介质和确定的 光，无论 i、 r 怎么变化 , 是不变的。对于不同介质的值是不同的。 c【教师】：介质的折射率 n。可见， n1，且 n 没有单位， v 光从空气进入介质时，介质的折射率越大，表示介质对光的偏折情况越厉害。 【问题 2】：是不是所有入射角的正弦与折射角的正弦之比都大于 1 多媒体展示 光线由介质射入真空时， 结论】：并不是所有入射角的正弦与折射角的正弦之比都大于 1。 【过度引入】：同一种介质，对不同频率的色光折射率是不同的，折射率是随光的频率的增大而增大的。在可 见11 / 18 光中，对红光的折射率最小而对紫光的折射率最大。 (2)光的色散：当一束白光射入介质时，由于各种色光的折射角不同，各种色光就分开了，这种现象叫光的色散。（牛顿首次观察到三棱镜把太阳光分成连续分布的七色光。） 【针对性训练】：假设地球表面不存在大气层 ,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比 ,（ B ） A. 将提前 在另一些地区将延后 【方法指导】：学习了光的折射定律以后，我们就可以解释生活中的一些现象，也就可以解释斜插 入水中的筷子好像折断了的现象。（折射也能成像） 【教师提问】：今天我们一直研究的是光斜入两种介质的分界面的情况，那么当光垂直射入两介质的分界面时，折射光线是怎样的？ （学生可用玻璃砖和激光笔做实验观察，可发现光的传播方向没有变化。） 【教师强调】：虽然这种情况光的传播方向没有变化，但折射现象依然存在，因为速度发生了变化，它是折射的特殊情况，此时入射角和折射角都为零。 三、课堂小结 1、科学研究方法 ： 提出问题猜想与假设理论推导12 / 18 实验验证得出结论；类比法、比值 定义法、控制变量法等。 2、知识点 (1)光的折射定律： 数 ) 空进入介质） (2)折射率： 3)光的色散 四、作业： 1、查阅有关资料了解物理学家发现折射定律的过程，总结他们的智慧点。 2、课本 3）、（ 4） 教学目标 1、知识与技能 （ 1）了解光的折射现象 （ 2）了解光从空气斜射入水中或其他介质中时的偏折规律。 （ 3）了解 光在发生折射时，光路的可逆性。 2、过程与方法 （ 1） 通过观察，认识折射现象。 （ 2） 体验由折射引起的错觉 3、情感态度和价值观： （ 1）对学生进行安全教育，增强安全意识。 （ 2）初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的情感。 教学重、难点 13 / 18 1、重点：知道光的折射的现象。 2、难点：解释简单的折射现象。 教学方法 实验法、归纳法、讲练法、讨论法。 教具准备 教师演示实验：激 光笔、水槽、白塑料光屏。 学生分组实验：碗、筷子、硬币、适量水、茶杯。 教学过程 一、引入新课。 让学生做两个实验，激发学习兴趣。 学生实验 1：在碗中盛满水，把筷子斜插到碗的底部，从侧面斜视水面，会发现水中的筷子看上去好像向上弯折了。 学生实验 2：在空的茶杯里放一枚硬币，移动杯子，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，随着水面的升高，观察者看到 了硬币，还会发现硬币升高了。 师：上述实验中，学生看见水 中 “ 弯折 ” 的筷子和“ 升高 ” 的硬币，是由光在水和空气的界面发生了一种光现象，今天我们来学习这种现象。 板书：四、光的折射 二、新课教学 14 / 18 1、折射现象。 演示实验 1：将激光笔固定在铁架台上，往水槽内加一定量的开水，把激光笔发出的光射向热开水上面的 “ 白汽 ” 中，能观察到什么现象？ 生：光沿直线传播。 师：请同学们猜猜，如果光从空气射入水中，光是否还沿直线传播。 生甲：不会沿直线传播了。 生乙：可能还沿直线传播。 演示实验 2、将激光笔发出 的光从不同角度斜射入水中，让学生观察，光束在空气中和在水中的径迹。 生：光从空气斜射入水中时，传播方向发生偏折。 师：甲同学猜对了，请同学们将光从空气斜射入水中的传播光路画在纸上，并画出空气和水的分界面，过入射点的法线，你发现了什么？ 生：光从空气斜射入水中时，光线向法线偏折。 师：对，你描述得很好，请同学们看，图中光线 线 折射光线，入射光线与法线的夹角叫入射角，用 射光线与法线的夹角叫折射角，用r 表示，折射角小于入射角。 现在 同学们明白了水中筷子看上去好像向上弯折，水中硬币升高的原因吗？ 生：都是光从空气斜射入水中时发生折射造成的。 15 / 18 师：你很聪明，理解能力很强，下面请同学们观察挂图：光从空气斜射入玻璃中的径迹，你发现了什么？ 生：光从空气斜射入玻璃中时传播方向也发生了偏折，也是向法线方向偏折。师：归纳以上两道光的折射现象，你可得出什么结论？ 生：光从空气斜射入水中或其他介质中，折射光线向法线方向偏折。 师：你归纳得很好，掌声鼓励，大家猜想，如果光从水中斜射入空气，是否 发生折射现 象？射到空气中的光线将向哪个方向偏折？ 生：光从水中斜射入空气中时，也会发生折射，射到空气中的光线可能将向远离法线方向偏折。 师：你猜想的依据是什么？ 生甲：光路是可逆的。 师：很好，你们的猜想是有依据的，是正确的，两位同学很善于观察、比较、归纳，掌声鼓励。 板书： 1、光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，在光的折射现象中光路是可逆的。 2、折射使池水 “ 变浅 ” 。 师：根据我们刚才做的 “ 硬币升高 ” 实验，你们认为16 / 18 渔民 如何叉鱼？ 生：瞄准鱼的下方叉。 师：真厉害，这是为什么呢？ 生：由于光的折射，从上面看水中的物体，物体的位置比实际浅，所以只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。 师：说得非常好，掌声祝贺。清澈见底，看起来，不过齐腰深的池水，不会游泳的人可千万不要冒失下去。因为这实际深度将没过胸部，可能会使你惊慌失措而发生危险。 画出从池底某点 和 射入空气中的眼睛受骗，池水变浅折射光路图两条折射光线不能相交，但是它们的反向延长线相交眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从 交点 演示实验：把一块厚玻璃放在钢笔的前面，笔杆看起来好像 “ 错位 ” 了，这种现象是什么引起的。 生：也是光的折射引起的。 师：很好，请大家做下面的练习。 3、课堂练习 （ 1）课本 手脑学物理 1。 （ 2）站在湖边往水中看去，可以看到水面上漂浮的木块、水中的鱼、湖边的树木和蓝天中的白云，由于光的折射而成像的是（ ） A、白云 B、树木 C、游鱼 D、木块