34探究光的折射规律

1、3.4探究光的折射规律1. 教学目标知识与技能知道什么是光的折射现彖。知道光的折射的初步规律，并能用该规律分析说明工活中常见的折射现象。过程与方法经历实验探究光的折射规律的过程，重点培养通过观察和分析，从现象中发 现物理规律的能力。观察生活中因光的折射而发生的现彖。情感态度与价值观在探究光的折射规律的过程中，激发学牛的好奇心，培养学牛的探索精神， 让学生体验科学发现的乐趣。关注周围生活中的折射现彖，乐于用学过的知识研究其中的原因。2. 教材说明本节主要内容有：认识光的折射现象，探究光的折射规律，运用光的折射规律 分析牛活中的折射现象。光的折射是学生学了光的反射后，接触到的又一重要的光学现象，这

2、种现象在 生活中普通存在，学生町能注意过一些由光的折射产生的现彖，却不能理解其中的 原因，因此学生对研究光的折射怀有较强的求知愿望。光的折射规律不仅能解释生 活中的有关现象，同吋乂是理解透镜作用的基础。本节的编写思路是：通过教材图3-37所示的实验，首先让学生认识光的折射现 象；然后让学生做“活动1”屮的实验，学生在实验中发现一些奇妙（而又不能明 确解释）的现彖，并急于想知道其中的原因，从而激发学生进一步探究光的折射规 律的欲望；“活动2”让学生通过实验，探究光的折射规律；最后运用光的折射规律, 解释牛活中的折射现象。本节教材与传统教材的最大区别，就是让学纶通过科学探 究的方式学习光的折射规律

3、。传统教材比较重视科学知识,而本教材增设了两个学 生活动，“活动1”激发学生产生探究光的折射规律的兴趣，“活动2”让学生经历探 究光的折射规律的过程，这些都给学生进行开放性的自主探究学习提供了广阔的空 间。本节教学重点：光的折射规律是儿何光学的基本规律，是解释生活中折射现象 的主要依据，另外光的折射规律的探究过程，能够很好地培养学住科学探究的能力, 所以光的折射规律及其探究过程是本节教学的重点。木节教学难点：分析解释生活中的一些折射现彖，既涉及到光的折射规律，又 与人的视觉习惯有关，学生不容易理解，是本节教学的难点。3教学建议本节可按照学牛的认识规律，由浅入深进行教学，首先讣学牛认识光的折射现

4、象，然后探究光的折射规律，最后解释牛活中的折射现象。其中探究光的折射规律 是本节教学的重点，组织学生做好实验，为学生口主探究提供充足的吋间和实验条 件，是木节教学的关键。光的折射可以开门见山，总接演示教材图3-37所示的实验，让学生通过观察，发现光的 折射现象，总结出光的折射的定义。也可以设置一些情境，引起学生的兴趣。例如：让激光笔发出的光照在人屏幕 上（或远处的墙壁上），大家看到一个光点，教师问学生：激光笔发出的光是沿怎样 的路线到达银幕（或墙壁）的？光沿直线传播。把盛水的玻璃杯或玻璃砖在光 路上挡一下，光点发出了位移，让学牛猜想“为什么？ ”然后用教材图3-37所示的 实验检验学生的猜想。

5、图 3.4-1对于教材图337所示的实验，可以用玻璃水杷i、激光 笔、光屏來做，将光屏竖直插入水槽中，一半浸入水中，一 半在空气中，使激光笔发出的光掠射在光屏上。为使掠射效 果明显，可用改制的激光笔作光源，改制方法参见本章“课 程资源” z “1.激光笔的改制”。还可以改用人烧瓶做此实 验，如图3.41所示，为了显示光路，可以在水中滴入少许 牛奶，在上部（空气中）放一支点燃的香，形成一些烟雾。活动1观察光的折射现象“活动1”的主要ii的是设疑激趣，通过两个实验让学 住意识到，由于光的折射，在实际屮会看到一些奇妙的现象,而这些现象仅凭现冇的知识不能完全解释，必须进一步研究光的折射规律。这两个实验

6、，做起來并不复杂，可完全放给学生，让他们尽悄地观察、体验。实验后让学生说说“可能的原因”，主要是引起学生思考，让他们提出口己的猜 想。其实要准确解释他们观察到的现象，既要用到光的折射规律，乂涉及到人的视 觉习惯，此时学牛给出圆满的解释儿乎是不可能的。在学生的猜想屮，可能会出现一些错谋的说法，教师（或其他学生）要及时给 予纠正，如：生：铅笔发生了折射。 师：“铅笔”能折射吗?生：人的“光眼（或视线）”发生折射。师：人眼会发光吗？对于学牛捉出的正确猗想，教师也要步步追问，引起他们深思，如： 生：来口物体的光在水面处折射，然后进入眼中。师：那么光向哪个方向偏折？这样、还是这样（可以用两根木棍帮助说明

7、）？ 为什么水中的物体看起來似乎变浅了、而不是变深？面对学生的种种推测和疑惑，教师最后用一句话总结和过渡：看来要匸确解释 大家看到的这些奇妙的现象，必须弄清光折射的规律。探究光的折射规律“活动2”的目的是让学生通过实验，探究光的折射规律，即探究“三线”、“两 角”的关系，重点研究折射角与入射角的关系及条件。除教材图339所示的器材外，教师和学生可因地制宜创造性地白制器材，如 上文图3.41所示的器材和下面的器材，实验效果也比较好，可供参考。如图342(a)所示，取一块直径约20cm的胶木板圆盘做而板，面板上沿圆周标 上角度，再用透明有机玻璃与而板粘合成半圆形水槽。光源固定在连杆的一端，连 杆的

8、另一端用螺栓固定在面板背面的小心位査，要求连杆可以绕螺栓转动。整个装 置安装在铁架台上。将玻璃水杷j换成半圆玻璃砖粘在血板上，还可用來探究光在“空 气一玻璃”界面上发生折射的规律，如图342(b)所示。图 3.4-2实验前，要让学生明确实验观察的冃的：探究光从一种介 质进入另一种介质吋如何偏折，具体来说要注意以下4点：(1) 是否也像光的反射那样，折射光线跟入射光线、法线在同一平 面内？当光从空气斜射到水或玻璃表面时，是像图3.4-3所 示03那样偏折？还是像oc那样偏折？(为便于描述，引入 “入射角”和“折射角”)当入射角增大或减小时，折射角 如何变化？折射光路可逆吗？可将上述实验目的归纳成

9、简要的文字，用多媒体投出，并让学牛观看1分钟。图3.4-3学生明确了实验目的，则把“主动权”完全放给学牛，一定要给学牛留有足够 的活动时间，让他们在实验屮观察、发现、交流，进行开放式地探索。活动后，全班集中交流，学生汇报自己的发现，教师适时点评、引导。学生亲 身经历了实验探究的过程，大都能发现光折射的初步规律；个別学生有一些不准确甚至错误的结论，可引导学生讨论，最终对光的折射规律获得正确的认识；有的学 生的发现可能超出了初中物理范畴，如发现了全反射现彖，教师应给予表扬和鼓励。最后总结，得到光折射的规律：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 别位于法线两侧。光从空

10、气斜射到水或玻璃表面时，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。光垂直射到水或玻璃的表面时，光的传播方向不 改变。在光的折射现象中，光路也是可逆的。为帮助学生理解和巩固光的折射规律，可让学生作一些光路图。如图3.4-4所示, 作出折射光线的大致位置。(b)图 3.4-4生活中的折射现象运用光的折射规律解释生活小的折射现象，对于初小学生來说比较困难，教师 要引起注意。由于学生没有学习平面镜成像的原理，对人的视觉习惯并不清楚；加 之探究光的折射规律时占用了较多的课堂教学时间，所以对于“铅笔为什么向上弯 折”，建议采用教师边画图边点拔、师生双边讨论的方式，让学生把其中的

11、道理弄清 楚，学生在理解的基础上举一反三，独立分析其他类似的现象。如在解释“铅笔为什么向上弯折”时，首先明确：人看到铅笔，是从铅笔射出 的光进到了眼睛。再根据光的折射规律，在黑板上画出从笔端p点射出的两条光线, 在水面处发生折射后，进入人的眼睛。眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像 是从它们的反向延长线的交点p'射来的，即铅笔的p点眼睛看起来好像在p'点（此 处要放慢，略作停顿，给学生留有思考理解的吋间），并且p'点比p点浅。铅笔在 水中的其他各点都是如此，所以我们看起來铅笔在水小的部分好像向上折起了。关于光在不均匀的空气中发生折射的现象，只作为常识性了解，让学生知道

12、这 也叫折射即可，对于具体的折射情况、光路图等，均不作要求。4.教学评价课堂测评1. 在探究光的折射规律的实验中，你发现了哪些规律？当吋的心情如何？2. 学了光的折射后，请以“光的传播”为题，对前儿节学习的有关知识做一个简要的总结。3. 如图3.4-5所示，一束光沿a0方向由空气射向水面,经折射后可能照亮水屮的点。（选填图屮的字母）4. 关于光的折射，下列说法错谋的是（） a. 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发 生改变b. 光从水中斜射入空气中吋，折射角大于入射角c. 光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，折射角 也随着增人，但总小于入射角图 3.4-5d. 和光的反射现象一样，折

13、射光路也是可逆的路图。5. 在图3.4-6中，请大致価出入射光线经水面或三棱镜折射后，进入空气的光6. 如图347所示，是我们看到的筷了斜插入水中的情况，其中正确的是（）图 3.4-77. 自选器材设计实验，探究：光从水中斜射入玻璃中时的折射规律。【参考答案】1.略。2光在同种均匀介质中沿直线传播；光在同一种不均匀的介质中传播吋，会发 牛折射；光照在两种介质的分界面上，一般会发牛反射和折射，反射光线遵循光的 反射定律，折射光线遵循光的折射规律。图 3.4-83. h4. a 5.如图 3.4-8所示。 6. d7.以下实验方案可供参考：将玻 璃砖浸没在水中，用激光笔作光源， 用光屏来显示光路。

14、 “自我评价与作业”指导1 实验时最好用激光笔作光源,小 商品市场的玩具店一般有伟。2如斜插在水中的筷了，看起來好像弯折了等。3.c4. d3.5奇妙的透镜1. 教学目标知识与技育w能识别凸透镜和凹透镜。认识凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。知道什么是焦点和焦 距。过程与方法观察透镜对光的作用，会用光路图表示观察到的现象。通过实验测量凸透镜的焦距。情感态度与价值观通过观察透镜对光的作用，体验到透镜的奇妙，产生对物理的兴趣。2. 教材说明本节主要内容有：认识凸透镜和i叫透镜，学习有关透镜的一些名词，观察凸透 镜和凹透镜对光的作用，测量凸透镜的焦距。透镜是利用光的折射制成的改变光路的器件

15、，在牛活、牛产和技术屮都有广泛 的应用。木节主要介绍有关透镜的一些基木概念和透镜对光的作用，为示而学习凸 透镜成像及其应用作准备。本节的编写思路是让学生从感性到理性认识透镜：首先让学生认识透镜的外部特 征，然后研究透镜对光的作川，在此基础上引入焦点、焦距等重要概念。与传统教材 相比，本教材增设了一些学牛活动，如观察透镜对光的作用、测量凸透镜的焦距，学 牛通过接触实物，亲口操作、观察，对透镜的作用、焦点、焦距等会有真切的体验， 把冇关知识真正学会弄懂，而不是纸上谈兵、仅记住抽象的名词。本节教学重点：凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，是透镜的基 本性质，也是引入焦点、焦距的基础；对透镜而

16、言，焦点是一个特殊而重婆的点， 无论作光路图，还是研究凸透镜成像的规律，都涉及到焦点。所以透镜对光的作用 和焦点、焦距的概念，是木节教学的垂点。本节教学难点：i叫透镜的虚焦点是人为引入的，比较抽彖，利用凹透镜的虚焦 点画光路图，学生容易出错，是本节教学的难点。3.教学建议木节没有太难的教学内容，关键是让学生多接触实物，通过观察、实验、探究， 学习跟透镜有关的一些最基木的知识。教材开头是让学生熟悉凸透镜和凹透镜，可以把透镜发给学生，保证每个小组 各有一块凸透镜和凹透镜，让学纶观察、比较两种透镜的外部特征，说出它们的界、 同点。在学牛回答的基础上，小结：透镜的玻璃片是透光的，是利用光的折射制成 的

17、光学器件；中间比边缘厚的透镜叫凸透镜，中间比边缘薄的透镜叫凹透镜。为 便于学生理解，教师最好在黑板上画出它们的截而图。然后结合截而图介绍：透镜 的中心叫光心，通过光心和球而球心的直线叫透镜的主光轴。对于光心和主光轴， 像教材上那样简单介绍即可，不要扩展。透镜对光的作用“活动1”的冃的是让学生通过实验观察，认识凸透镜对光的会聚作用和i叫透 镜对光的发散作用。该实验最好用光具盘和配套的条状凸透镜和凹透镜來做，若没有平行光源，可 以用胶带将几只激光笔并排绑在一起，使它们射出的几条平行光线掠射在光具盘上, 也可以利用太阳光作光源，具体方法参见本章“课程资源”之“2.利用太阳光作平 行光源”。若没有光具

18、盘，也可以用第3节研究“球而镜”吋的方法，用纸盒自制暗箱， 光源可以用亮度强、聚光性较好的手电筒，或者太阳光、并排绑在一起的儿只激光 笔。在实验器材实在缺乏的情况下，还可以川下面的方法进行实验：用手电筒直射 到透镜上，光屏放在透镜后并靠近透镜，观察光经过透镜后在光屏上照亮的范围和 亮度,使光屏逐渐远离透镜,观察光屏上光照范围和亮度的变化。会发现:用凸透 镜做实验时，随着光屏逐渐远离透镜，光照的范围逐渐变小、亮度变强，最后在光 屏上看到一个亮点，说明凸透镜对光侑会聚作用；用凹透镜实验时，随着光屏逐渐 远离透镜，光照的范围逐渐变大、亮度变暗，说明凹透镜对光有发散作用。透镜的焦点和焦距为了介绍透镜的焦点和焦距，讣学住把活动1小观察到的光路，用光路图表示出來，画在练习本上。可以指定两名学纶，分别把凸透镜和凹透镜对光作用的光路