光的折射演示器

浅谈《光的折射》案例的创新实践与感悟作者：刘护玲来源：《中学物理·初中》2014年第02期《光的折射》是苏科版八年级物理教材中较为抽象的一节内容，不过好在学生已经学过了《光的反射》，这两节内容有相似之处.巧妙的开展教学，能达到事半功倍的效果，同时又可以深化对《光的反射》这节内容的理解，起到一举两得的作用.笔者没有完全按照教材设计的内容按部就班地实施教学，而是做了一些调整和创新，下面笔者就这节课中选取五个片段来谈谈自己的创新实践与感悟.1把生活中的实例搬到课堂中来引入课题分组小实验：在一个长方形水池的底部固定一条红色的塑料小鱼，在水池的上边沿固定一根细钢管.没有装水时，调整钢管的方向通过钢管能看到鱼，然后把一根钢筋用作鱼叉插入钢管后对准鱼叉去，只做一次，看能否叉到鱼（如图1）.指导学生向水槽中装水，通过圆筒再次观察，问学生还能看到鱼吗？学生调整圆筒的方向，直至从侧面通过钢管能看到鱼.把鱼叉插入圆筒后对准鱼叉去，只做一次，看能否叉到鱼.如果叉不到，那鱼叉又叉到什么位置去了（如图2）.在这一环节中，笔者把生活的叉鱼实例搬到课堂中来，以分组实验的形式，创设了教学情境.实验中，两次不同的实验结果激起学生的认知冲突，引发学生积极思考，给学生造成了心理上的悬念，唤起学生的求知欲，激起学生的学习兴趣，将学生带入与问题有关的情境中，使他们产生积极思考的欲望.充分利用小组合作学习，让小组成员愉快地交流、协作，共同克服学习中出现的困难，把学生的思维带入新的学习情境中.2认识光的折射现象自制的光的折射器演示器（如图3）.器材：量角器（2个）、双面胶、巧克力的塑料盒作为水槽、激光灯、水.做法：把两个量角器的底边刻度线对齐，用双面胶粘在一起后从量角器底边刻度线处水平固定在水槽边沿，向水槽中加入牛奶水直至量角器底边刻度线处，激光灯可绕量角器360°转动，激光照到牛奶颗粒上发生漫反射，从不同方向可清楚地看到激光束的传播路径和方向.在此基础上，每组再另加一只激光笔.四个学生一个小组，进行小组合作探究.在实验中观察：（1）光从空气斜射入水中的光路；（2）光从水斜射入空气中的光路.请两位学生到黑板上画出两种情况的光路.然后由学生描述光从一种介质斜射入另一种介质中时发生了什么现象.指导学生自学书上的几个物理名词：入射光线、法线、折射光线、入射角、折射角.先请两个同学给两个光路标出对应的物理名词，再由学生自主评价.在这一环节中，笔者采用学生利用自制教具自主学习的教学方式.课前学生利用教师提供的器材组装光的折射演示器，通过不断重复的制作和改进过程不仅锻炼了学生的动手能力，还可以加深学生对知识的理解.实验中，学生通过观察光的传播路径和方向的变化，发现了问题，以问题为基础来展开学习和教学过程.以学生为中心，以解决问题为中心，围绕认识光的折射现象及相关的几个物理名词为主要问题的解决进行.学生在学习过程中进行分组和协作，查找资料获取知识，然后相互交流、自主评价所获得的知识，最终得到问题的解决.这一过程能够有助于促进学生打下灵活的知识基础，发展解决实际问题、批判性思维和创造性思维能力，发展合作能力与自主学习能力.3探究光的折射特点3.1提出问题通过刚才实验的观察，对比光的反射定律，你觉得光发生折射时具有的特点与光的反射定律有什么相同点和不同点？学生探究实验.3.2猜想和假设相同点：折射光线、入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，光发生折射时光路是可逆的.不同点：折射角不等于入射角.3.3小组成员间边实验，边讨论学生实验：调节激光束的方向，观察：（1）光从空气中斜射入水中时和光从水中斜射入空气中时，折射光线方向的变化情况及折射角与入射角的大小关系；（2）光从空气中垂直射入水中和光从水中垂直射入空气中时，折射光线方向的变化情况；（3）在光从空气斜射入水中时，打开另一只激光灯，让光逆着折射光线的反方向射入，观察折射光线沿着什么方向射出.3.4总结光的折射特点同学们，通过刚才的实验和讨论，你能总结出哪些特点.小组总结：引导、点拨学生可能没有想到的规律.（1）折射光线、入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；（2）折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；（3）光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线，折射角小于入射角；光从水中斜射入空气中时，折射光线偏离法线，折射角大于入射角；（4）垂直入射时，光的传播方向不变；（5）光发生折射时光路是可逆的.在这一环节中，笔者采用的是有结构的探究模式.探究时给学生提供将要调查研究的问题即光的折射特点、以及解决问题使用的方法和材料，但不提供预期结果.学生根据搜集到的数据进行概括，包括发现某种联系，找到问题的答案.在提出问题、假设猜想、互动探究、搜集证据、验证探究的过程中，强化了学生主动学习，激发探究科学发展内在规律的兴趣.同时也锻炼了学生科学创新的能力，培养了学生勤于思考、勇于探索的科学态度，以及不满足现状，不断追求新知识的科学品质和乐于合作的团队精神.4深化对光的折射特点的理解折射光线和反射光线一样，所以折射光线的方向也是随着入射光线方向的改变而改变.如果你是折射光线，你的方向会不会随着入射光线方向的改变而改变呢？下面我们来做一个角色扮演的游戏.游戏规则：两个同学一组，一人扮演折射光线手拿红色板条，一人扮演折射光线手拿蓝色板条.根据口令设计正确的光路.同学作评委及时给出评价.教师口令：（1）光从空气中斜射入水中；（2）入射角增大；（3）光从空气中垂直射入水中；（4）光才水中斜射入空气中；（5）光从水中垂直射入空气中.游戏过程：两个同学将一根细绳拉直在水平位置作为水平面，四个同学分成两组，站在绳后面向同学.根据口令设计正确的光路（如图4、图5）.在座的同学及时给出评价.光的折射特点理论性较强，比较抽象，所以理解光的折射特点是一个难点.笔者采用小组游戏竞赛的形式，来突破这一难点.用带箭头的板条代替光线，根据光的折射特点设计出正确的光路.这种设计思想改变了传统教学重理性、轻感性的观念导致教学凭空追求理论化、抽象化，不利于学生对知识的掌握.把抽象的光线具体化、有形化，使学生的感性认识丰富，表象清晰，容易形成理性认识，同时又增加了知识的趣味性，理解书本知识比较容易.5把课堂中学到的知识应用到生活中去利用小组讨论交流的形式，由学生尝试解释以下几个物理现象形成的原因.例如彩虹的形成、水中的筷子向上偏折、潭清疑水浅的、海市蜃楼等.“从生活走向物理，从物理走向社会”，是新课程标准的理念之一，用生活中的实例把学生带入课堂，通过科学探究过程总结光的折射特点，利用光的折射特点解释生活中、自然界中的物理现象.培养学生分析、解决问题的良好习惯，不仅有利于学生理解概念和掌握规律，而且可以增强学生从实践中联系理论的意识；使学生养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，增强学生应用物理知识解决问题的意识；是否关注科学·技术·社会之间的联系，将科学服务于人类的意识.。

第十三章光学第一节光的折射（一）引入新课教师：观看视频《深圳灯光秀》，感受光给我们对我们生活的影响。

学生：思考生活中的光现象。

教师：光给世界带来光明，光点亮了我们的黑夜，光让我们的生活更美好。

按照不同的研究目的，光学可以粗略地分为两大分支：一支利用几何学的概念和方法研究光的传播规律，称为几何光学；另一支主要研究光的本性以及光与物质相互作用的规律，通常称为物理光学。

教师：本节课，我们主要来学习几何光学，第一节，光的折射。

光从空气射到空气与水的分界面时，一部分光会返回到空气中，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入水中，这个现象叫作光的折射教师：初中我们学了光的反射定律，请同学们回忆一下。

学生：反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。

且反射现象中，光路是可逆的。

（课件、教具演示：光的反射）教师：今天我们学习光的另外一种现象，看小实验。

小实验：杯子底部有一只猫形玩偶，在一定角度只能观察到猫的耳朵，倒入水，随着水的倒入，猫好似逐渐浮出水面。

学生：杯底的猫，逐渐“浮出”水面，是因为光在水面发生了折射，光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变。

教师：初中我们便学习了光的折射，你能说一说光的折射具有什么样的性质？学生：折射光线跟入射光线和法线在同一在平面上；折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；当光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角；当入射角增大时，折射角也随着增大。

教师：初中的时候，我们是定性的了解了光的折射的特性，高中，我们需要定量的学习关于光折射的性质，下面进行我们的新课。

（二）进行新课一.折射定律教师：光从空气射入玻璃这一介质时，传播方向发生了改变，我们把这种光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。

课件演示：光的折射]入射光线与法线间的夹角θ1 叫入射角，折射光线与法相间的夹角θ2叫做折射角。