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光的折射——李芳
发布时间:2021/10/11 被浏览次数:434

 

 

 

 

 

 

光的折射

 

 

 

 

 

  师:李  

兰生复旦中学

 

 

http://www.k618.cn/hjly/kxsk/wlg/twq/201110/W020111001617783984333.jpghttps://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1537100218065&di=53bbbd3f20118c22b421b08eba1120ed&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Ftxtold-2.book118.com%2F2017%2F0603%2Fbook43637%2F43636716.jpg

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光的折射

                

[教学任务分析]

本节课的主要教学任务是在学习了光的直线传播、光的反射和平面镜成像原理,在对于光的传播规律有一定理解认识后,进行光折射知识的学习和研究光在两种不同的透明介质间传播的规律。这部分内容是后续课程透镜、透镜成像知识学习的基础。

相对之前光的直线传播、光的反射课程,本节课知识学习难度较大,主要体现在对于光的折射现象和规律的理解上。本节课程在传统的线下教学设计中,一般通过学生动手、亲自体验的方式对光的折射的基本知识进行传授,由实验引导学生总结并体会光的折射规律。在线上教学中,学生无法直接参与到实验中来,为了弥补这一短板,将整个实验过程录下来,并通过问题的设置和引导,包括课中给学生预留思考时间,使同学们带着问题参与到实验设计及实验结论获得中通过调整录课的速度和拍摄角度,再加上用慢镜头处理一些关键实验现象,从而让同学们能更好地观察到实验过程 。

课堂教学的最后,同学们一起应用刚学习到的光的折射规律解释、分析生活中常见光的一些折射现象。

[教学目标]

1、知识与技能

1)知道光的折射现象。

2理解光折射的初步规律。

3能够利用光的折射规律解释一些常见的光折射现象。

2、过程与方法

1)通过探究折射角与入射角关系的实验过程,体会归纳分析的方法

2)通过对比不同透明介质对光的折射本领的不同,以及相关因素分析、进行对比实验的科学方法。

3)通过对生活中光的折射现象分析,加深对光折射规律的理解。

3、态度、情感与价值观

1)通过光从空气斜射入其他介质或光从其他介质斜射入空气时折射角与入射角关系探究、不同透明介质对光的折射本领对比等实验过程,强化学生的观察能力。

2)通过对实验数据的分析、归纳,培养学生分析、归纳的能力和实事求是的科学态度。

[教学重点和难点]

教学重点在于理解光的折射规律、会用光的折射规律分析光的折射现象。

难点在于通过实验、讨论和分析归纳的方法,建立和领会折射初步规律。

[教学资源]

1实验器材:激光笔、、带活动小门的木板、筷子、烧杯、半圆形水槽、半圆形玻璃砖、圆形角度刻度盘等。

2PPT演示、录屏软件、腾讯会议软件

1  实验器材照片

[教学设计思路]

本节课的基本思路是:通过演示“斜插入水中筷子在水面处弯折”,由一个折射引起错觉的小实验认识折射现象,引入新课。通过教师和学生的多个实验和对实验现象进行观察、分析和讨论,总结光的折射规律,并应用刚学习过的折射规律来分析生活中的折射现象。

首先通过教师演示实验并与光的反射定律的类比,得出折射光线与入射光线、法线在同一平面上,以及折射光线与入射光线分居在法线两侧的规律为了突破光从空气斜射入其他介质或光从其他介质斜射入空气时折射角与入射角的大小关系这个难点,通过提问、设计实施实验、交流,归纳出折射角与入射角的关系,与折射现象光路可逆的规律。此外,还通过实验比较两种不同透明材料折射本领,领会对比实验的科学方法,进而研究水和玻璃之间的折射现象,了解折射本领强弱不同材料间的折射规律。

由于在实验中,学生经历了观察、分析、比较、归纳的过程,教师再通过课件中的光路图辅助理解,学生便容易将实验现象和光路图一一对应起来,加深了对发生折射时光路的感悟和理解,为他们今后应用折射规律解决问题打下了基础。

本设计的最后又再次分析最初的“筷子问题”,应用学习的折射规律,利用光路图对该现象作详细解释。并将它举一反三,引申到生活中的其他折射现象。

[教学过程]

一、新课引入

1. 情景:实物投影仪演示斜插入水中的筷子看起来在水面处弯折的现象

【提问】筷子插入水中之后,真的弯折了吗?

2. 联系光的直线传播、虚像概念,提出光的折射现象;联系光的反射现象,提出折射光线、折射角概念。

3. 设问

1)光线的折射现象中,折射光线的传播与那些因素有关,又有什么规律?

2)水、玻璃等材料折射光线的本领一样吗?

二、新课教学

实验1

1在水槽内注入一定量的水后,插入带有小门的木板,使用激光灯照射,形成光由空气斜射入水中的折射现象。

【提问】入射光线、折射光线位于法线的什么位置?

2)调节木板上的小门,向后转过一定角度,使小门上看不到折射光线。

【提问】将小门向后旋转一些,与木板不在一个面上,小门上就看不到折射光线了,这说明了什么?

【归纳】与反射现象类似,折射光线与入射光线分居法线两侧,折射光线、入射光线和法线“三线共面”。

3调节入射角度,使光线垂直地从空气射入水中,观察到此种情况下光的传播方向并没有发生改变。

【归纳】当光由一种透明介质“斜”入射到另一种透明介质中,光的传播方向才会发生偏折

实验2              探究折射角与入射角大小关系,变化规律对比材料折射本领

根据实验器材,讨论如何测量光从空气斜射入水中的折射现象中入射角、折射角大小?如何实验探究折射角与入射角大小关系,变化规律?

【实验要求】进行多次不同入射角的实验,记录入射角和折射角,绘出光路图

提问、如何对比水和玻璃对光线折射本领是否相同?提出实验方案。

由教师提问、点评,根据学生提出实验方案的情况,引导学生思考、理解对比水和玻璃对光线的折射本领,需要在相同的入射条件下对比折射光线的偏折程度;体会对比实验设计上的逻辑性。

实验要求对光从空气斜射入玻璃的折射现象,同样也要进行多次不同入射角的实验,记录入射角和折射角。为对比水和玻璃的折射本领,需要在两组实验中选用相同的入射角

【实验注意事项】1激光灯使用过程中,一定不要直射眼睛,注意实验安全。(2在半圆形水槽中注水,水面恰与刻度盘水平线重合;半圆形玻璃砖安放时,水平表面也要与刻度盘水平线重合;激光灯射出的光线要指向刻度盘中心,以保证入射光线、折射光线所指的刻度即为入射角和折射角

实验记录表

 

 

【归纳】当光从空气斜射入其他透明材料时,(1)折射光线向法线靠拢,折射角小于入射角;(2)入射角增大,折射角也相应增大,入射角减小,折射角也相应减小。

光以相同入射角分别斜射入水和玻璃中时,玻璃中的折射光线更贴近法线,折射角更小,因而玻璃的折射本领强于水。

实验3              探究折射现象光路可逆探究两种非空气透明材料间光的折射

【提问1】光的反射现象中,光路是可逆的,光的折射现象中,光路是否可逆?

【提问2】前面的实验中,我们证实了玻璃的折射本领强于水,那么光从水斜射入玻璃中时会不会发生折射现象?若存在折射现象,折射角与入射角关系如何?

提问3】在前面实验的基础上,如何进行实验,验证折射现象中光路是否可逆?进行小组间交流,提出实验方案。

由教师提问、点评,引导学生理解,折射现象中光路可逆即光可以逆着折射光线的方向斜射到两种介质的界面上,折射后光线将逆着原入射光线的方向射出。

提问4】根据现有实验器材,小组讨论如何设计实验,探究水和玻璃之间是否存在光的折射现象,以及折射现象存在时,折射角与入射角的关系。进行小组间交流,提出实验方案。

由教师提问、点评,指出光线沿半圆形水槽或玻璃砖半径方向射到其半圆形界面时,与圆形的切线方向垂直,因而不会改变传播方向。

【实验要求】以前面实验中光从空气斜射入水或玻璃中时的折射角作为本次实验的入射角,测量光从水或玻璃中斜射入空气时的折射角。对光从水中斜射入玻璃中的实验,由前面实验中配对的两个小组共享器材,合作完成。

【实验注意事项】实验中激光灯射出的光线要指向刻度盘中心,使入射光线垂直与半圆形水槽或玻璃砖半圆界面不发生折射,以保证入射光线和折射光线所指的刻度即为入射角和折射角。进行光从水斜射入玻璃中的实验时,要将半圆形玻璃砖倒扣在水槽上,令玻璃砖水平面与水面恰好接触,圆心重合。

实验记录表

 

 

 

【归纳】1)本次实验以前面实验测量到的折射角作为入射角,测量到的折射角恰为前面实验的入射角,证实了光的折射现象中,光路是可逆的。同时也说明了,当光从水、玻璃或其他透明介质斜射入空气中时,折射光线将远离法线,折射角将大于入射角。

2)光从水中斜射入玻璃中时,折射光线向法线靠拢,折射角小于入射角;折射角同样也随着入射角的增大而增大,随着入射角的减小而减小。这说明了,光从折射本领弱的介质斜射入折射本领强的介质中时,折射光线将向法线靠拢。根据前面发现的光路可逆原理,光从折射本领强的介质斜射入折射本领弱的介质中时,折射光线将远离法线。

活动4:知识应用                            现象分析

应用光的折射的初步规律,引导学生绘出光路图,解释新课引入时“斜插入水中的筷子在水面处弯折”的问题。注意纠正学生可能出现的认为光是从空气斜射入水中的问题;并再次强调“虚像”的概念,以及确定虚像位置,至少需要画两条光线。

在筷子问题解释清楚之后,将其拓展至“水清鱼浅”、“海市蜃楼”等现象。

三、小结

结合多媒体课件,引导学生总结光的折射规律;对比光的折射规律与光的反射定律的异同。

实验中,对于光从水或玻璃斜射入空气的实验,我们采用了前组实验测量到的折射角作为入射角进行实验,若自行选择入射角,有些情况找不到折射光线,这是什么缘故?下次课程,我们将继续探究。

四、作业布置

11中,AO是光从空气斜射入水中时的入射光线,做出折射光线的大致位置。

22中,是一根筷子斜插入水中时的情景,请画出水下部分筷子被折射后的大致位置。

3图是点光源S发出的光从空气斜射入水中的光路图,其中正确的是(                

6

 

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