1.4.1光的反射和折射（第1課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間課題1.4.1光的反射和折射教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念:了解光的反射現(xiàn)象，知道它們相對(duì)應(yīng)的角及其關(guān)系，理解光的反射定律、光路的可逆性?？茖W(xué)思維:樹立利用實(shí)驗(yàn)研究問題的意識(shí)，建立和提升光學(xué)知識(shí)的科學(xué)思維；能用光的反射定律解釋生活中的一些簡(jiǎn)單現(xiàn)象探索實(shí)踐:通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納和總結(jié)問題的能力，概括出光的反射定律。態(tài)度責(zé)任:鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：光的反射難點(diǎn)：鏡面反射和漫反射學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版八上第一章第4節(jié)第1課時(shí)。學(xué)生在生活中積累了鏡面反光、水面倒影等直觀經(jīng)驗(yàn)，但尚未從物理規(guī)律角度系統(tǒng)分析反射現(xiàn)象。這個(gè)階段的學(xué)生以形象思維為主，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究和生活實(shí)例興趣濃厚，像文檔中挪威小鎮(zhèn)用反光鏡解決光照問題的案例，很容易激發(fā)他們的探究欲望，而且他們也具備基本的觀察記錄能力，能完成激光筆反射實(shí)驗(yàn)，但在歸納反射規(guī)律時(shí)，可能會(huì)因數(shù)據(jù)處理能力不足，難以提煉出普遍結(jié)論。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生理解“法線”這一輔助線的物理意義會(huì)有困難，容易把它和實(shí)際光線混淆，分析反射光路圖時(shí)還可能顛倒入射角與反射角的因果關(guān)系。區(qū)分鏡面反射與漫反射時(shí)，常常忽略反射面粗糙程度這一關(guān)鍵因素，比如不能解釋新黑板和舊黑板呈現(xiàn)不同反光效果的原因。此外，在探究反射定律的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)出現(xiàn)紙板與平面鏡不垂直導(dǎo)致光路無法呈現(xiàn)、角度測(cè)量誤差較大等問題。不過，學(xué)生渴望通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，只是缺乏科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性訓(xùn)練，需要在探究過程中提升邏輯思維。同時(shí)，他們對(duì)光污染等生活中的實(shí)際問題有探究興趣，可借此培養(yǎng)他們用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象的應(yīng)用意識(shí)，幫助他們實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、視頻、活動(dòng)器材等教學(xué)過程教師活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入長(zhǎng)方體的魚缸里養(yǎng)了一條魚。相比從上面往下看，為什么從魚缸側(cè)面看，魚似乎離我們更近些?在魚缸前面，只能看到一條魚，而在魚缸兩個(gè)側(cè)面的交界處，可以看到兩條相同的魚，為什么?這些現(xiàn)象是怎么發(fā)生的?通過魚缸看魚的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考光的傳播特性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣新知講授一、光的反射與聲音遇到障礙物會(huì)反射一樣，光射到水面、桌面或其他物體的表面時(shí)也會(huì)發(fā)生反射(reflection)。我們能夠看見不發(fā)光的物體，是因?yàn)閺奈矬w表面反射的光進(jìn)入了我們的眼睛。在桌面上放一面平面鏡，將激光筆(或其他光源)發(fā)出的光束射到平面鏡上，觀察光傳播方向的變化情況。激光束的路徑可用圖1.42來表示。圖中0點(diǎn)為入射點(diǎn)，經(jīng)過入射點(diǎn)O并垂直于反射面的直線ON叫作法線。AO為入射光線，OB為反射光線，入射光線A0與法線ON的夾角a叫作入射角，反射光線OB與法線ON的夾角β叫作反射角。那么,反射光射出的方向有什么規(guī)律?1.把一面平面鏡M放在水平桌面上，再把一塊硬紙板ENF豎直地立在平面鏡上，紙板由可以繞ON折轉(zhuǎn)的A、B兩塊板組成，紙板上的直線ON垂直于鏡面。紙板必須與平面鏡垂直，否則得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論2.使E、F兩板面處于同一平面，如圖甲所示，讓一束光貼著紙板沿著某一個(gè)角度射到0點(diǎn)，經(jīng)過平面鏡的反射，沿著另一個(gè)方向射出，在紙板上用紅色筆描出入射光AO和反射光OB的徑跡。改變光束的入射角度，多做幾次，用其他顏色的筆描出入射光和反射光的徑跡。3.將F板繞ON向前折轉(zhuǎn)或向后折轉(zhuǎn)，如圖乙所示，在F板上還能看到反射光嗎?這一現(xiàn)象說明了什么?把紙板F繞ON前后轉(zhuǎn)動(dòng)，紙板F上將看不到反射光

線，說明反射光線、入射光線與法線在同一個(gè)平面內(nèi)4.取下硬紙板，用量角器量出入射角和反射角，記錄在表1.41中。表1.41記錄表第1次第2次第3次入射角反射角5.關(guān)于反射光射出的方向，能得出什么結(jié)論?特別提醒(1)入射光線與反射光線有方向，用字母表示時(shí)，應(yīng)沿光傳播的方向敘述字母。如入射光線A0,反射光線OB。(2)入(反)射角是入(反)射光線與法線的夾角，不能認(rèn)為是光線與反射面的夾角。(3)探究光的反射規(guī)律時(shí)，應(yīng)改變?nèi)肷浣堑拇笮。M(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)(4)反射光線、入射光線和法線位于同一個(gè)平面內(nèi)在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。這就是光的反射定律(lawofreflection)。特別提醒：(1)光的反射定律可巧記為“三線共面、法線居中、兩角相等”(2)不能說成“入射角等于反射角”,因?yàn)橄扔腥肷浣呛笥蟹瓷浣牵捶瓷浣堑拇笮‰S著入射角大小的變化而變化。若使入射光逆著原反射光的方向射到平面鏡上，此時(shí)的反射光會(huì)怎樣?動(dòng)手做一做。如果得到的反射光恰巧是逆著原入射光方向射出，這就說明一個(gè)重要的原理——光路具有可逆性。當(dāng)我們從平面鏡里看見別人的眼睛時(shí)，別人也可以從平面鏡里看見我們的眼睛。是這樣嗎?請(qǐng)?jiān)囈辉?。例題:如圖所示，是探究“光的反射定律”的裝置。下列說法正確的是()A.觀察每次入射光線與反射光線的位置，可說明它們分居法線兩側(cè)B.入射角為0°時(shí)，看不到反射光線，說明此時(shí)不存在反射現(xiàn)象C.多次改變?nèi)肷浣堑拇笮∵M(jìn)行實(shí)驗(yàn)是為了求平均值，減小實(shí)驗(yàn)誤差D.紙板B向后翻折后，反射光線消失，是因?yàn)榇藭r(shí)沒有反射光線選項(xiàng)分析結(jié)論A觀察每次入射光線與反射光線的位置，可說明它們分居法

線兩側(cè)√B入射角為0°時(shí)，反射角也為0°,反射光線沿原路返回，此時(shí)

反射光線、入射光線、法線三線合一，仍然存在反射現(xiàn)象×C多次改變?nèi)肷浣堑拇笮∵M(jìn)行實(shí)驗(yàn)是為了尋找普遍規(guī)律×D紙板B向后翻折后，反射光線、法線、入射光線仍在同一平

面內(nèi)，而紙板B不在該平面，無法顯示反射光路，所以在紙

板B上看不到反射光線，但此時(shí)反射光線仍存在×一束太陽光斜射到平面鏡的表面，在平面鏡的另一側(cè)可看到耀眼的亮光；如果太陽光斜射到粗糙的白紙表面，那么無論從哪個(gè)方向觀察，都看不到耀眼的亮光。這是什么原因?課堂練習(xí)為了探究光反射時(shí)的規(guī)律，小江進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，他將一塊平面鏡平放在水平桌面上，再把一張白色硬紙板（可沿豎直線ON折轉(zhuǎn)）豎直放在平面鏡上，用激光筆將一束光貼著紙板射到平面鏡上的O點(diǎn)，用直尺和筆描出光線的傳播路徑。實(shí)驗(yàn)中白色硬紙板的作用。（2）為了研究反射角與入射角之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作是。A.沿ON前后轉(zhuǎn)動(dòng)板EB.沿ON前后轉(zhuǎn)動(dòng)板FC.改變光線OF與ON的夾角D.改變光線EO與ON的夾角（3）為了探究完整的反射規(guī)律，還需要用到的器材是。（4）如果讓光沿FO方向入射，反射光將沿OE方向射出。這表明?！敬鸢浮浚?）①顯示光路，②驗(yàn)證反射光線與入射光線及法線在同一平面內(nèi)；（2）D；（3）量角器；（4）在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。解：（1）硬紙板F的主要作用是：①顯示光路，②驗(yàn)證反射光線與入射光線及法線在同一平面內(nèi)；（2）要探究光的反射規(guī)律，先讓一束光貼著紙板沿某一個(gè)角度射到O點(diǎn)，量出入射角和反射角的度數(shù)，然后改變光束的入射方向，使入射角減小，再量出入射角和反射角的度數(shù)，與前一次實(shí)驗(yàn)量出的結(jié)果進(jìn)行比較，即可發(fā)現(xiàn)反射角和入射角關(guān)系；故選：D；（3）實(shí)驗(yàn)中需要用量角器測(cè)量角的大??；（4）如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，這時(shí)的入射角為原來的反射角，根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，這時(shí)的反射角為原來的入射角，所以會(huì)發(fā)現(xiàn)光線原路返回，也就是在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。二、鏡面反射和漫反射平面鏡的表面很光滑，射到平面鏡表面上的陽光發(fā)生鏡面反射。而白紙的表面看上去雖然很光滑，但實(shí)際上是凹凸不平的，凹凸不平的紙面把射來的陽光向四面八方反射，這種反射叫作漫反射。我們能從不同的方向看清電

影銀幕上的畫面，是因?yàn)殂y幕

表面粗糙，發(fā)生了漫反射鏡面反射和漫反射當(dāng)一束太陽光斜射到平面鏡的表面，在平面鏡的另一側(cè)可看到耀眼的亮光當(dāng)一束太陽光斜射到粗糙的白紙表面，無論從哪個(gè)方向觀察，都看不到耀眼的亮光一束平行光射到光滑的反射面(如平滑的鏡子)上時(shí)，反射光仍是平行的，這種反射叫作鏡面反射，如圖甲所示。→大部分反射光進(jìn)入眼中一束平行光射到粗糙的反射面(如一張白紙)上時(shí)，反射光會(huì)射向各個(gè)不同的方向，這種反射叫作漫反射，如圖乙所示?！挥休^少一部分反射光進(jìn)入眼中我們的眼睛能從不同的方向看到周圍不發(fā)光的物體，就是因?yàn)楣庹赵谖矬w表面發(fā)生漫反射后進(jìn)入人的眼睛的緣故。鏡面反射與漫反射的異同科學(xué)·技術(shù)·工程·環(huán)境光污染自古以來，人類就向往光明，希望用燈光驅(qū)散夜晚的黑暗。現(xiàn)代社會(huì)，光照的不合理使用帶來了一種可怕的災(zāi)難—光污染。在陽光照射下，城市里玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石等鏡面反射的眩光帶來的是“白亮污染”;夜幕降臨后，強(qiáng)光束直沖云霄，亮度過大的夜景照明，使得夜晚如同白晝，這就是所謂的“人工白晝”;娛樂場(chǎng)所的旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構(gòu)成了“彩光污染”?！肮馕廴尽笔敲利愅庖孪碌沫h(huán)境殺手，它不僅導(dǎo)致能源浪費(fèi)，還影響人們的工作和生活。“光污染”也會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，影響動(dòng)物的自然生活規(guī)律，使其晝夜不分；破壞植物的生長(zhǎng)節(jié)律，影響植物休眠等。課堂練習(xí)雨后天晴的夜晚，兩位同學(xué)在月光下行走，如圖所示，為了不踩到地上的積水，a同學(xué)迎著月光走，應(yīng)走暗處；b同學(xué)背著月光走，應(yīng)走亮處。（1）同學(xué)對(duì)地上暗亮的感覺形成部位在。（2）請(qǐng)你對(duì)選擇其中一位同學(xué)的做法給以合理地解釋?！敬鸢浮浚?）人眼；（2）a同學(xué)迎著月光走，月光經(jīng)水面發(fā)生鏡面反射，有較多的光進(jìn)入人的眼睛，所以亮處是水面；而月光經(jīng)地面發(fā)生漫反射，只有少量光線進(jìn)入人的眼睛，所以暗處是地面。解：（1）人們對(duì)暗亮的感覺形成部位在人的眼睛，進(jìn)入人眼的光線越多，則人眼感覺越亮；（2）a同學(xué)迎著月光走，月光經(jīng)水面發(fā)生鏡面反射，有較多的光進(jìn)入人的眼睛，所以亮處是水面；而月光經(jīng)地面發(fā)生漫反射，只有少量光線進(jìn)入人的眼睛，所以暗處是地面。故答案為：（1）人眼；（2）a同學(xué)迎著月光走，月光經(jīng)水面發(fā)生鏡面反射，有較多的光進(jìn)入人的眼睛，所以亮處是水面；而月光經(jīng)地面發(fā)生漫反射，只有少量光線進(jìn)入人的眼睛，所以暗處是地面。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)光的反射定律，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力通過光路可逆性等實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)反射定律的理解，培養(yǎng)科學(xué)思維通過平面鏡反射實(shí)例，分析鏡面反射的特性，理解"反射光平行"的特點(diǎn)通過白紙表面反射實(shí)例，分析漫反射的特性，理解"反射光向四面八方"的特點(diǎn)結(jié)合光污染、電影銀幕等實(shí)例，說明反射現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)應(yīng)用意識(shí)課堂練習(xí)【典例1】小寧利用如圖裝置探究光的反射規(guī)律。下列說法正確的是（）A．本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用粗糙的紙板B．圖甲中的∠NOF是入射角C．圖乙中的反射光線是不存在的D．多次改變?nèi)肷浣堑哪康氖菧p小誤差解：A、探究光的反射規(guī)律時(shí)，需要從不同方向觀察紙板上的光線，紙板應(yīng)該發(fā)生漫反射，表面應(yīng)該是粗糙的，故A正確；B、圖甲中，∠NOF是反射光線OF與法線NO的夾角，則∠NOF是反射角，故B錯(cuò)誤；C、光在反射時(shí)，反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，圖乙中，將紙板NOF向后折時(shí)在紙板上看不到反射光線，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明反射光線、入射光線和法線在同一平面，反射光線依然存在，故C錯(cuò)誤；D、實(shí)驗(yàn)中多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)量多組數(shù)據(jù)，是為了尋找普遍規(guī)律，故D錯(cuò)誤。故選：A。【典例2】我國(guó)敦煌的塔式光熱電站由12000面“定日鏡”圍繞吸熱塔組成，每面鏡子能追蹤太陽并將太陽光照射到塔頂?shù)慕邮掌魃希@一現(xiàn)象是由于光的（）A．反射 B．折射 C．色散 D．直線傳播解：定日鏡能反射太陽光，將太陽光會(huì)聚到位于塔頂?shù)奈鼰崞鞅砻妫世玫氖枪獾姆瓷洮F(xiàn)象。故選：A?！镜淅?】如圖，固定在水面上方的光源S發(fā)出一束光線經(jīng)水面反射后在光屏上有一個(gè)光斑A，已知光束與水面的夾角為45°，S′是光源經(jīng)水面反射所成的像。下列說法正確的是（）A．當(dāng)水面降低時(shí)，S′到水面的距離變大B．反射角大于45°C．當(dāng)水面降低時(shí)，反射角將變大D．當(dāng)水面降低時(shí)，光斑A將向左移動(dòng)解：A、當(dāng)水面降低時(shí)，物體S到水面的距離變大了，所以像到水面的距離也變大了，故A正確。B、已知光束與水面的夾角為45°，入射角為90°45°=45°，反射角也是45°；故B錯(cuò)誤；C、因?yàn)槿肷涔饩€方向不變，當(dāng)水面降低時(shí)，再次的水面是平行的，反射光線與原來的反射光線是平行的，故反射角不變，故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)液面降低時(shí)，由于入射角不變，所以反射光線與原來的反射光線平行，入射點(diǎn)下降，向右移動(dòng)，因而反射光線在原來反射光的右側(cè)，則光斑向右移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選：A。【典例4】在極寒地區(qū)的冬夜，當(dāng)空氣濕度較大時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)絢爛的“寒夜光柱”現(xiàn)象，人們可以看到大氣中出現(xiàn)一根根豎直向上拉長(zhǎng)的光柱，如圖甲所示；但在上述地區(qū)干燥的冬夜或者夏季，往往難以看到該現(xiàn)象。圖乙為“寒夜光柱”的形成示意圖，請(qǐng)根據(jù)上述信息并結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)“寒夜光柱”現(xiàn)象的形成做出合理的解釋：【解答】答：在極寒地區(qū)的冬夜，當(dāng)空氣濕度較大時(shí)，空氣中的水蒸氣凝華成大量冰晶；光源發(fā)出的光經(jīng)過水平冰晶反射形成的虛像與光源的連線和水平冰晶是垂直的，不同高度的冰晶所成的虛像的高度不同，人眼所見的這些虛像排列成豎直向上拉長(zhǎng)的光柱。課堂小結(jié)1.光的反射現(xiàn)象定義：當(dāng)光線遇到物體表面時(shí)，會(huì)有一部分光線被物體表面反射回去，這種現(xiàn)象稱為光的反射。2.光的反射定