部编人教版八年级物理上册 第4节 光的折射 教学设计1新版.docx

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部编人教版八年级物理上册第4节光的折射教学设计1新版

《光的折射》教学设计

一、教学目标

(一)知识与技能

1.了解光的折射现象,知道光的折射规律。

2.知道光在发生折射时,光路的可逆性。

3.学会画折射光路图,学会用光的折射规律解释生活中的折射现象。

(二)过程与方法

1.体验由折射引起的错觉。

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)情感态度和价值观

1.通过用光的折射定律解释自然现象,体会到物理学在生活中无处不在,奥妙无穷,进一步激发学生学习物理、探索自然的兴趣。

逐步领略折射现象的美妙,获得对自然现象的热爱、亲近的感觉。

2.有与他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的见解,在实验中养成实事求是的科学态度。

二、教学重难点

初中光学内容主要有光的直线传播、光的反射、折射现象。

光的折射是重要的光学现象,是理解透镜成像的基础,同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。

光的折射现象学生比较熟悉,也比较感兴趣,通过对现象的分析,培养学生密切联系实际,运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力,更重要的是激发学生的学习兴趣,提高科学素质。

本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律,是为以后的学习活动进行充分准备。

教学重点:

探究并了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律。

教学难点:

利用光折射定律解释生活中的有关现象。

三、教学策略

与光的直线传播和光的反射相比,学生对光的折射的生活积累和感性认识要少得多,“叉鱼”“看彩虹”不要说是城镇学生,连乡村学生见过的也不多,“折射断筷”在小学看见老师做过,“海市蜃楼”少数学生从一些媒体上有所耳闻,因此在折射现象的呈现环节必须充分、直观,以引发学生的疑惑,激发探究的欲望。

由于学生学习物理的时间不长,动手实验是一种很好的锻炼,在这一阶段需要学生主动探究。

本节的主要物理知识蕴含于探究活动之中,学生探究能力的提高、研究方法的习得也与探究过程密不可分。

因此,本节取得良好教学效果的关键是指导、帮助学生观察到清晰的实验现象,高质量地完成有关探究活动。

四、教学资源准备

多媒体课件、激光笔、玻璃砖、水槽、水、玻璃杯、碗、硬币、铅笔等。

五、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课(5分钟)

让学生做两个小实验:

[学生实验1]“水折断铅笔”

在玻璃杯中盛满水,把铅笔斜插到玻璃杯的底部,从侧面观察杯子,会发现铅笔好像折断了(如图1)。

图1

[学生实验2]“空碗现硬币”

事先在空的碗里放一枚5角硬币(如图2),使硬币刚好被碗的边缘挡住而看不到。

保持眼睛和杯子的位置不变,另一名同学慢慢地向杯里倒水,随着水面的升高,观察者看到了硬币,还会发现硬币升高了。

图2

上述实验中,学生能看见水中“折断”的铅笔和“升高”的硬币,是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象,这就是本节要学习的光的折射,由此引入新课。

学生进行实验,描述观察到的现象。

以魔术的手法,让学生亲自体验神奇的现象,激发学习兴趣,引出物理问题,体现从生活到物理的课程理念。

新课教学(30分钟)

一、光的折射

老师:

出现上述不可思议的现象,是因为光在水和空气中传播时发生了一种光现象。

如果能观察到光的传播路径就好了,为此需要光源──激光笔。

怎样把光在空气和水中的路径显示出来,你有什么办法?

老师进行演示实验:

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“白气”中,能观察到什么现象?

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?

老师接着演示:

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。

特别注意进入水中的光线向上还是向下偏折(如图3)。

图3

指出:

光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫光的折射。

让学生把刚才观察到的情况画出来。

提醒大家注意:

画的时候要画出空气和水的分界面,画出射向水面的光线,进入水中的光线,特别注意进入水中的光线向哪个方向偏折。

指出:

为了描述光折射时的规律,需要引入法线,它是过入射点与分界面垂直的直线。

结合学生刚才画的图,讲解光的折射现象的定义,了解入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等有关名词(如图4)。

要特别指出,折射角是折射光线与法线的夹角。

图4

学生实验:

用玻璃砖探究光的折射特点。

(1)器材:

激光光源、玻璃砖、量角器、直尺。

(2)要求学生带着下列问题去观察:

①光的传播方向改变吗?

(若不改变,光路应为什么方向)

②与入射光线相比,折射光线是偏离还是靠近法线?

③使入射角增大,则折射角如何变化?

入射角减小呢?

④发散、深化提问:

上面讲的是光从空气进入玻璃中,是斜射。

若直射(垂直入射)呢?

由教师引导学生仿照光的反射定律,总结出光的折射定律。

(1)折射光线与入射光线、法线在同一平面内(三线共面);折射光线和入射光线分居法线的两侧(法线居中)。

(2)光从空气斜射入玻璃或其他介质时,折射光线靠近法线折射,折射角小于入射角。

(3)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(折射角随入射角同方向变化)。

当光从空气垂直射入水中或其他介质时,传播方向不变(入射角、反射角、折射角均为0)。

我们已经知道,光在发生反射时,光路是可逆的。

那么发生折射时,光路是否可逆呢?

在刚才的玻璃砖实验中先让光由空气射入玻璃中,记下入射光线、入射点、折射光线的位置;再让光线逆着折射光线方向射入,观察光线是否逆着原入射光线方向射出。

总结:

在发生折射时,光路是可逆的。

 

学生交流并回答:

在水中加些牛奶或肥皂水,可以显示光在水中的路径。

在水面上方喷烟雾,或者利用热开水上面的“白气”,可以显示光在空气中的路径。

 

 

 

学生:

光沿直线传播。

 

 

 

学生:

光从空气斜射向水面时,会有一部分光反射回空气中,还有一部分光进入水中,但传播方向发生偏折。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生观察并和老师一起画光路图,熟悉与光的折射有关的几个术语。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生进行实验,并回答问题。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生实验并讨论得出结论。

 

学生前面学习光的直线传播和光的反射时,曾借助漫反射来显示光路,此处进一步运用,体现知识的前后联系。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生观察能力,并为探究光的折射规律做好铺垫。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

由学生亲自体验得出的结论,不仅印象深,还能培养的动手能力、观察能力等。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在观察实验的基础上,很自然地总结出光的折射规律。

二、生活中的折射现象

用光的折射规律解释一些简单的现象。

1.通过画出光的折射光路图,解释池水“变浅”,告诫学生千万不要贸然下水。

在解释池底变浅时,要强调从池底折射出的光进到了眼睛,人才能看到池底。

眼睛逆着折射光线看去,觉得折射光线好像是从交点射来的。

再跟平面镜成虚像的情况对比,说明眼睛看到的是池底某点的虚像,位置在池底之上。

眼睛看到的池底各点都如此,所以看起来池底升高,池水变浅了。

2.叉鱼问题:

你们认为渔民用叉瞄准水中的鱼能叉到鱼吗?

光的折射现象不仅能发生在两种介质中,同种不均匀介质(如大气)中也能发生光的折射。

大气中的折射现象:

太阳变形、海市蜃楼、星光闪烁等。

思考:

光总是沿直线传播的,对不对?

应该怎样说?

 

 

 

学生:

不能,因为看到的是鱼升高的虚像,实际的鱼在看到的鱼的下方。

所以只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。

 

学生:

不对,应该说光在同种均匀介质中沿直线传播。

 

 

 

 

利用物理知识解释并解决实际生活中的问题,体现从物理到社会的教学理念。

 

 

  

 

 

 

与光的直线传播规律对照,体现知识的前后联系,避免学生混淆。

课堂小结(5分钟)

通过这节课你学到了什么?

学生回答或与同学们进行交流,老师恰当总结。

梳理本节课知识内容,把自己所学到的知识与老师同学交流,最后总结出本节课的知识点。

培养学生总结归纳的能力。

同时也可以帮助学生记忆。

 

《光的折射》同步试题

江苏丰县初级中学 杨 雷

一、选择题

1.(2014·吉林)下列现象中属于光的折射的是(  )

A.池水变“浅”   B.水中倒影   C.小孔成像  D.墙上手影

答案:

A

解析:

池水变“浅”是光从水射向空气折射形成的;水中倒影是平面镜成像现象,属于光的反射;小孔成像是由光沿直线传播形成的;手影是由光沿直线传播形成的。

2.光线从空气斜射入水中,若入射角为45°,则折射角为(  )

A.0°     B.45°      C.32°   D.58°

答案:

C

解析:

由光的折射定律可知:

光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,由于入射角等于45°,所以折射角小于45°,故B、D选项错误;又因为当光线垂直射入时,入射角等于折射角,都为0°,故A选项错误,C选项正确。

3.一束光从空气斜射水中时,当入射角增大时,则(  )

A.反射角和折射角都增大,折射角大于入射角

B.反射角和折射角都增大,折射角小于入射角

C.反射角不变,折射角增大,折射角小于入射角

D.反射角不变,折射角增大,折射角大于入射角

答案:

B

解析:

(1)在光的反射现象和折射现象中,反射角和折射角都随着入射角的增大而增大。

(2)在光的折射现象中,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,故选B。

4.当一束光线垂直射向某透明介质表面时,(  )

A.入射角为0°,反射角为0°,折射光线垂直于入射光线

B.入射角为0°,反射角为0°,光的传播方向不改变

C.入射角为90°,反射角为90°,折射光线垂直于入射光线

D.入射角为90°,反射角为90°,折射光线传播方向不改变

答案:

B

解析:

光射到透明介质表面时,会同时发生光的反射和折射;根据光的反射定律,反射角等于入射角。

根据光的折射规律,光垂直射入透明介质时,传播方向不变。

此时入射角为0°,反射角等于入射角等于0°,折射角也等于0°。

5.(2014·云南)炎热的夏天开车行驶在公路上,常觉得公路远处似乎有水,水中还有汽车、电杆等物体的倒影,但当车行驶至该处时,水却消失了,出现这种现象是因为光的(  )

A.漫反射   B.镜面反射     C.折射  D.直线传播

答案:

C

解析:

炎热的夏天路面温度较高,使靠近路面的空气温度比上方的高,由于热胀冷缩,使空气密度不均匀。

所以光线在路面上会发生折射现象;远处物体的光经路面上空气传播,发生折射后进入人的眼睛,人由于错觉始终认为光沿直线传播,所以看到“公路远处似乎有水,水中还有汽车、电杆等物体的倒影,但当车行驶至该处时,水却消失了”,这种情况与海市蜃楼的道理相似。

6.(2014·绥化)看起来清澈见底不过齐腰深的池水,不会游泳的小明跳下去就出现了危险,幸好有同学及时相救。

小明在岸上看池水比实际浅的原因是(  )

A.从池底射出的光在水面处发生反射

B.小明的眼睛产生的错觉

C.从池底射出的光在水面处发生折射

D.从空气射入水中的光在水面处发生折射

答案:

C

解析:

池底反射的光线从水中斜射入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,向水面偏折,人看到的池底在折射光线的反向延长线上,看到的是池底由光的折射形成的池底虚像,像在池底实际位置的上方,因此看起来池水较浅。

7.(2014·济宁)去年暑假,小梦陪着爷爷到湖里去叉鱼。

小梦将钢叉向看到鱼的方向投掷,总是叉不到鱼。

下列所示的四幅光路图中,能正确说明叉不到鱼的原因是(  )

  

   

 

A                B             C            D

图1

答案:

D

解析:

水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,光由水斜射入空气时发生折射,折射角大于入射角,人认为光是沿直线传播的,所以逆着折射光线看上去,看到的是变浅的鱼的虚像。

所以有经验的渔民应该用鱼叉瞄准看到鱼的下方位置,才能将鱼叉到。

8.如图2,a、b、c是从空气射向玻璃的三条光线,OA为折射光线,则OA的入射光线是(  )

A.a     B.b  C.c   D.无法判断

图2

答案:

C

解析:

根据光的折射定律,当光由空气斜射进入水中或其他透明介质中时,折射光线向靠近法线方向偏折,折射角小于入射角。

若a是OA的入射光线,那么折射角大于入射角,所以a不是。

若b是OA的入射光线,那么折射角等于入射角,所以b不是;若c是OA的入射光线,那么折射角小于入射角,所以c是入射光线。

9.秋高气爽的夜里,当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定,这主要是因为(  )

A.星星在运动             B.地球在自转

C.地球在绕太阳公转       D.星光经过大气层时发生了多次折射

答案:

D

解析:

光在均匀空气中时,是沿直线传播的。

但空气是不均匀的,大气层上疏下密,又由于大气层的运动,疏密不断变化,光在传播过程中发生了折射,折射光线也不断改变方向,所以当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定。

10.如图3所示,烧杯中装有半杯水,一束光线竖直向下照在水面上。

保持入射点不变,入射光线顺时针旋转α角,则(  )

图3

A.反射光线顺时针旋转,旋转角等于α 

B.反射光线逆时针旋转,旋转角等于2α

C.折射光线顺时针旋转,旋转角小于α  

D.折射光线逆时针旋转,旋转角等于α

答案:

C

解析:

根据光的反射规律知,当入射角变大时,反射角也变大,且反射角等于入射角。

根据光的折射规律知,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,当入射角变大时,折射角也变大,但折射角总小于入射角。

保持入射点不变,入射光线顺时针旋转α角,反射光线将逆时针旋转,旋转角等于α;折射光线顺时针旋转,但旋转角小于α。

二、填空题

11.水鸟在捕鱼时,鱼也能看到水鸟,这说明在光的折射现象中,                。

答案:

光路是可逆的

解析:

如果光沿着原来的折射光线入射,折射光线会与原来的入射光线重合,即在折射现象中光路是可逆的。

12.(2014·常德)夏季,当你在河岸边漫步时,有时会看到“鱼在云中游”的美景。

你看到的鱼是由于光的           形成的像,水中的云是由于光的         形成的像。

答案:

折射;反射。

解析:

我们能看到鱼,是鱼反射的光线从水中斜射入空气中,进入人眼,人看到的不是真实的鱼,而是变浅了的鱼的虚像,是由于折射形成的;平静的水面相当于平面镜,白云通过水面成像,这是光的反射形成的虚像。

13.小王在河边玩耍看见清澈的河底部有一个黑色的鹅卵石,他想用手中的激光手电筒去照亮鹅卵石,则激光束应该对着鹅卵石的          照射(选填:

上方、下方、正对方向)。

答案:

正对方向。

解析:

光从一种介质斜射入另一种介质,光路会发生改变,所以看到水中的鹅卵石是由光的折射形成的;从鹅卵石上反射的光线会进入眼睛,由于光路是可逆的,所以小王手电发出的光应该对着鹅卵石的正对方向照射到。

14.(2014·长沙)小军和小刚一起做“探究光的折射现象及特点”的实验,当他们将一束光线从空气中以某入射角射入玻璃砖时,测得折射角为40°。

请在图中画出折射光线并标出折射角。

当他们逐渐增大入射角时,折射光线将     (选填“靠近”或“远离”)法线。

答案:

远离

解析:

光从空气斜射入玻璃砖中,所以折射角小于入射角,折射光线应靠近法线,折射角是指折射光线与法线的夹角,大小为40°,如下图4所示。

因为折射角随入射角的增大而增大,因此当他们逐渐增大入射角时,折射光线将远离法线。

图4

15.(2014·泸州)如图5所示,清澈平整水面下的“射灯”射出的一束光从水中斜射到水与空气的界面时将发生反射和折射,若入射光线与界面成53°角,反射光线与折射光线的夹角为100°,则反射角的大小为      ,折射角的大小为       。

图5  

答案:

37°;43°

解析:

入射光线与界面的夹角是53°,所以入射角为90°-53°=37°。

反射角等于入射角也为37°,所以反射光线与界面的夹角为53°。

因为折射光线与反射光线的夹角为100°,所以折射光线与界面的夹角为100°-53°=47°,因此折射角为90°-47°=43°。

三、作图与实验题

16.(2014年鄂州中考题)如图6所示,一束光线垂直入射到1/4圆形玻璃砖的平面上,请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图。

    

答案:

如图7所示。

解析:

光线通过玻璃出射到空气中要经过两次折射。

第一次是光从空气垂直入射到玻璃界面上,传播方向不变。

第二次是光从玻璃斜射入空气中,此时,折射角大于入射角,折射光线将远离法线。

在作图时,应该先做出法线,过圆心沿圆的半径方向的直线就是法线。

17.(2014年丹东中考题)如图8所示,在平静的湖边有一盏路灯(标记为S),潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′。

请画出水下E处的人看到路灯S的光路图,并根据平面镜成像特点画出路灯S通过水面所成的像A。

图8                     图9

答案:

如图9,连接ES′,ES′与水面的交点即为入射点O,连接SO、EO并沿光的传播方向加上箭头,就得到水下E处的人看到路灯S的光路图。

以水面为对称轴作出S的对称点A,则A就是路灯S通过水面所成的像。

解析:

由“潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′”,说明路灯S发出的光进入到人眼中。

但由于光是从空气斜射入水中,不能沿直线传播,要发生折射,所以确定光线的入射点是解题的关键。

人眼是根据光的直线传播来确定物体位置的,由“潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′”,则可以确定E与S′一定在同一条直线上,直线ES′与水面的交点则为入射点(设为O)。

连接SO、EO并沿光的传播方向加上箭头,就是水下E处的人看到路灯S的光路图。

根据平面镜成像时,像和物体关于平面镜对称,就可作出路灯S通过水面所成的像。

18.(2013·苏州)某同学在做探究光的折射特点实验,如图是光从空气射入水中时的光路,实验中发现,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。

通过实验还得到如下数据:

入射角α

15°

30°

45°

60°

反射角β

15°

30°

45°

60°

折射角γ

11.3°

22.1°

35.4°

40.9°

(1)分析表中数据,可得出结论:

①光从空气斜射到水面时,将同时发生            和               现象。

②光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的变化关系是:

               ,且折射角       (大于/等于/小于)入射角。

当光从空气垂直射到水面时,折射角等于零。

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点。

(2)请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。

是否存在不足?

答:

        (是/否);请简要说明理由:

                         。

答案:

(1)①反射;折射;②折射角随入射角的增大而增大;小于;

(2)是;五次实验数据可以,但没有换用其他透明介质做此实验。

解析:

(1)①光从空气斜射到水面时,将同时发生反射和折射现象;②由表中数据可知,光从空气斜射到水面时,当入射角不断增大时,折射角也随之增大,故折射角随入射角的变化关系是:

折射角随入射角的增大而增大,且折射角小于入射角。

(2)评价:

存在不足,应该换用其他透明介质再做此实验,这样得出的结论才具有普遍性。

19.在探究“光从空气斜射入水和油时,哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中,小明提出如下实验方案:

先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中,记录下光斑位置(如图所示);接着分别倒入水和油,记录对应的光斑位置,再通过分析就可得到实验结论。

经讨论,同学们认为这一方案是可行的,于是进行了探究实验。

(1)要实现探究目标,他们应选择图中的           (选填字母序号)两图示实验。

(2)实验时,同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺,这样做的目的是为了   。

(3)某小组同学正确实验后,所记录的三次光斑的相对位置如图所示,经分析可知:

光从空气斜射入水和油时,            对光的偏折本领较大。

答案:

(1)B、D;

(2)记录每一次光斑的位置;(3)油。

解析:

(1)根据控制变量法的思想,要探究水和油对光的偏折本领大小,必须控制入射角和液面的高度相同,符合条件的有B、D两图;

(2)在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺,目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置,比较液体对光的偏折程度,体现了转换法的思想;

(3)根据记录,油中光斑的位置距离空气比较远,因此油对光线的偏折程度大,对光的偏折本领较大。

 

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