44光的折射

分析本章的教学内容和设计理念后，总结教学的知识与技能如下：

①了解光的折射现象

②分析不同介质对光传播的影响以及相关变化规律

③分析光在传播过程中的可逆原理（光路的可逆性）

④体验由折射引起的错觉。

过程与方法：探究光的折射特点，感悟科学探索的过程，培养学生运用物理规律解释实际生活问题的能力

情感态度与价值观：学会用物理来解决生活中的问题和现象，激发学生探索自然现象的兴趣

光的折射规律及其探究过程

探究光的折射特点实验设计，利用光的折射规律解释简单的折射现象

一、复习知识，最近发展区生发知识

知识点：光在真空中传播的速度：3×m/s（年公认精确值为C=米/秒）

提供材料：在水中的速度：2.25×m/s，在玻璃中的速度：2.0×m/s

问题1：光在哪种介质传播速度最大，在空气中的传播速度比在水或玻璃快吗？

知识点：光在同种均匀介质中沿直线传播。

问题2：逆向思考，光在不同种均匀介质中是否沿直线传播？

问题链设计意图：问题1的目的是为第二步创设问题情境作铺垫，问题2目的是关联光的折射规律。既复习了之前学习的内容，又生发出新的知识。

二、创设问题情境，引入新课

创设一个问题3：

在海滨A处的救生员，要尽力抢救一个在B处的落水者时间就是生命，救生员按照什么路线从A到B的用时最少?

从A到a到B

从A到b到B

从A到c到B

所有上述路程需要的时间相同

提示：必须考虑救生员在地面和在水上的不同速度

初看，最快的路径自然应当是从A到b，再到B的直线，因为两点之间直线最短。

但这是完全错误的，因为救生员在海滨上跑的速度比水中游泳速度快，因此救生员从A到c所需的时间与从c游泳到B所需时间之总和比从A到b再从b游泳到B所需时间要少。虽然从A到c再到B这段的距离不是最短的但，救生员从A经c到B所需时间最少。

问题4：假设雇佣一个海豹作为救生员那么海豹从A到B采用什么路线最省时间?

海豹在水中游泳的速度快，在沙滩上运动速度慢，因此，海豹从A到a再到B最省时。

问题链设计意图：问题3是创设一个与光的折射问题相类似的情境，和问题1一起构成问题链，以便学生以后学习中类比，光在不同介质的速度与光的折射密切相关。问题4跟问题3形成对比。如果时间充裕，问题3和问题4也可以假设一个在沙滩和海洋的速度分别是a和b，另一个在沙滩和海洋的速度分别是b和a，两者形成镜像，去铺垫光路的可逆性。问题3和问题4是在实验器材受限时引入新课，帮助学生理解光的折射现象和本质。

三、学生实验

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。

上述实验中，学生能看见水中弯折的筷子，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。

筷子实验简单，易操作，学生课后可独立尝试。

板书课题《光的折射》

四、自主学习

阅读课本81页回答下列问题

1、什么是光的折射？

2、什么是入射角？反射角？折射角？你从中能总结出什么规律？

五、合作探究

（一）光的折射虚拟物理仿真实验

通过实验发现：

当光垂直射入界面时传播方向不变；

当光斜射入不同介质时传播方向要发生改变。

师生共同分析得出结论：

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。

（二）光的折射规律

光的反射规律

（1）反射光线与入射光线、法线在同一平面内；（三线共面）

（2）反射光线和入射光线分居在法线的两侧；（两线异侧）

（3）反射角等于入射角.（两角相等）

对比光的反射定律中三线共面，而光的折射规律中折射光线、入射光线和法线遵循类似规律?

①折射光线、入射光线、法线位于同一平面内。

②折射光线、入射光线位于法线的两侧。

问题5：光从空气射入水中，入射角和折射角哪个大？

问题6：随着入射角的增大（减小），折射角将如何改变？

学生进行猜想：

学生设计实验进行探究：

虚拟物理仿真实验来验证：

教师演示，学生观察后师生共同分析得出结论：

①光从空气斜射入水中，折射角小于入射角.

②折射角随着入射角的增大（减小）而增大（减小）.

问题7：如果让光线逆着折射光线的方向从水或其他介质射入空气中，光线是否沿原入射光线射出呢？

教师演示，学生观察后师生共同分析得出结论：

在折射时光路是可逆的。

五、光的折射解释简单的光现象

用光的折射作图来解释池底变浅的原因。

学生解释现象困难的原因:

(1)分不清光由什么介质进人什么介质，还有很多学生认为人眼会发光。

(2)再次引导学生认识人的眼睛感觉光总是沿直线传播的。

根据生活经验，启发学生列举事例：潭清疑水浅、水中的筷子向上弯折、向看到的水中的鱼的下方叉鱼等，简单说明原因。

六、板书设计

通过本节课的学习，主要学习了以下几个知识：

1.光的折射是什么：光的折射定义

2.光的折射怎么样：光的折射规律

3.光的折射怎么用：解释简单的折射现象

七、布置作业

常规作业：

拓展作业：光从空气中射入水中会偏向，传统的折射光线画法是有偏向就给分。但这意味着折射光线有很多条。有没有一个办法画出唯一具体确定的折射光线？（折射光线的作法）

阅读作业：

在初中物理教学实践中，基于对学生学情的调查，发现学生对于折射的原理理解不透彻，不能灵活运用光的折射原理解决实际问题，并且对“光的可逆性”这一物理规律的感受不够直观。因此，对教材内容进行了细致的分析，发现课本实验比较抽象；反思自己的教学方法，发现教学方法比较单一，主要采用讲授法进行教学。

该课程的关键是分析光线的传播规律，以及物体成像的规律，通过分析不同传播介质的影响，探究光的传播变化。初中物理的光的折射在整个光学中的地位非常重要，是以后学习透镜、凸透镜成像规律的基础，也是高中光学的基础。但目前初中几个版本的光的折射教学限于实验的原因，只能探究光在空气和水(或玻璃)间的折射，教学停留于对光的折射现象的呈现和描述上，只能得出仅限于这些介质间的经验型的规律，这与高中光的折射教学是相脱节的。

《光的折射》这一节在教材中并没有对知识点进行详细的讲解，实验过程也比较简单，需要教师在演示实验过程中引出本节课的主要概念及特征，并在解决这些概念和特征的基础上，进一步深入探讨折射光线向哪个方向偏折及折射角与入射角的大小关系，最终归纳出光的折射规律，这是本节教学目标中的重难点。

初二学生对于光的反射知识有了初步的了解，在光现象的学习中具备了一定的分析能力，但是不能够进行完整的实验探究活动，倾向于形象思维，抽象思维能力较弱。光的折射规律这一知识点对于初二阶段的学生来说，由于需要空间想象能力和归纳概括能力，因而学生对于本节课的重难点掌握不扎实，应用实验规律解决实际问题就会难以实现。

90%的同学以为自己己经掌握，经测试发现，效果并不理想。如：测试学生画出光的折射光路图，结果发现只有一半的同学正确完成；但是如果改变入射角的大小，让学生回答折射角的变化情况，很多同学又不能准确回答。由此说明，很多同学对于知识点理解还停留在表面阶段。

反思其原因：

其一，90%以上的认为己经掌握，其实大多数仅仅是听懂，并非真正理解掌握。大多学生在知识的掌握与实际运用中存在很大差距。

其二，当时确实己经掌握，但一离开图例，就会出现无从下手，其根本问题是没有理解知识的原理，因此无法真正应用。

具体反思如下:

教学目标：三维目标明确，对情感目标的设计有些生硬，重点突出难点明确。

教学内容：实验限制时用问题3和问题4导入新课，实验许可时用虚拟仿真实验探究规律。利用演示实验作出光路图，引出相关概念，当堂检测掌握学生学习情况，内容以教师演示实验为主，学生动手较少，且以传统实验为主。

教学过程：教师以探究实验引导学生思考，利用生活中的物理激发学生兴趣，作图训练加强学生物理思维能力。多次利用类比的思想，类比光的反射画出光的折射光路图、类比光反射的三线两角给光的折射光路图的三线两角命名、类比光的反射规律中的反射光线、入射光线、法线的关系猜想光的折射现象中折射光线、人射光线及法线可能存在的关系等等。

教学效果：学生作图能力加强，知识掌握程度加强，但应用光的折射规律解决实际问题的能力有待加强。将这种类比的意识渗透给学生。学生亲历画图、语言描述现象、实验探究、分析表格、归纳结论等多种学习方式，获得了新知，提升了能力。

需要提升方面：

首先，课堂教学时给予学生更多的思考空间，以问题情境为引导，加强课本知识与实际生活问题的联系。其次加强物理作图训练，尽可能用直观的图示、视频代替抽象的文字介绍。

在形成假象的真实原因中就包括对本质的理解。

如同铅笔放在水中看起来是弯曲的，只要知道它是假象并知道为什么放在水中看起来是弯曲的原因，就可以理解在本质与现象的环节中，可以存在假象。假象一旦被确认为假象，可以有助于认识本质。

一个懂得铅笔放在水中看起来是弯曲的原因的人，显然比不懂甚至误认为它是弯曲的人，更懂得光的折射原因，更理解光的本质。

折射定律背后有一个深刻的道理：光线总是走耗时最短的路径，这就叫做“光行最速原理”，或称光程极值定律亦即费马原理。有个说法认为，光如果要保证最小时间，就必须知道目的地，否则它无法保证到目的地时间最小，所以在投射出去的时候，光线就己经知道了目的地。或许我们常说的顺其自然也是这个道理，按照事物本来的发展轨迹走可能就是最好的选择。