第4节光的折射
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。
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。
情感、态度与价值观
1．初步领略折射现象的美妙，激发学生探索自然现象的兴趣。
2．培养学生在学习中的交流、团结和协作精神。
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。
难点
利用光的折射定律解释生活中的有关现象。
激光笔、玻璃砖、水槽、水、玻璃杯、碗、硬币、筷子、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
让学生做两个实验，激发学习兴趣。
实验1：在玻璃杯中盛满水，把筷子斜插到玻璃杯的底部，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。
实验2：在空的碗里放一枚硬币，移动碗，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和碗的位置不变，慢慢地向碗里倒水，随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了。
上述实验中，学生能看见水中“弯折”的筷子和“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。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《探究在线·高效课堂》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)光的折射
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？
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。
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？
(光沿直线传播。
)
(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。
特别注意进入水中的光线向上还是向下偏折(如图)。
(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。
)
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)。
要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角。
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)三线关系：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)两角关系：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)因果关系：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。
当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。
(折射角随入射角同方向变化。
) 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。
典例解读
【例1】如图所示为光线在空气和水中传播的情况，其中∠1＝∠4。
那么，入射光线是；
折射光线是；入射角是；折射角是，且侧是水。
【解析】根据光的折射规律和光的反射规律的内容可知，由于法线居中，反射角等于入射角，所以AA′是法线，BB′是界面，且右侧是水。
【答案】CO OE∠2 ∠6右
(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？
(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。
)
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？
(不对，应该说光在同种均匀介质中沿直线传播。
)
典例解读
【例2】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
【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。
【答案】C
四、尝试练习，掌握新知
《探究在线·高效课堂》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了光的折射现象，知道光的折射规律；知道光在发生折射时，光路的可逆性；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。
六、深化练习，巩固新知
《探究在线·高效课堂》相关作业部分。
