第4節(jié)光的折射（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解光的折射現(xiàn)象，掌握光從空氣射入其他介質(zhì)以及從其他介質(zhì)射入空氣時(shí)的折射規(guī)律。（物理觀念）2.能運(yùn)用折射規(guī)律解釋生活中的折射現(xiàn)象，通過分析、推理等方法解決與光折射相關(guān)的實(shí)際問題。（科學(xué)思維）3.經(jīng)歷探究光的折射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。（科學(xué)探究）4.養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要作用，增強(qiáng)將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活和社會(huì)的意識(shí)（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.用探究法深入研究光的折射定律，包括折射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系，折射角與入射角的大小關(guān)系。2.清晰區(qū)分光的折射現(xiàn)象與其他光現(xiàn)象，如光的反射，理解光折射定律在不同介質(zhì)組合中的應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.深刻理解折射角與入射角關(guān)系，特別是在不同介質(zhì)中折射角大小變化的原因，以及在復(fù)雜情境下靈活運(yùn)用光的折射定律解決實(shí)際問題。2.理解在折射現(xiàn)象中光路的可逆性，并能運(yùn)用這一原理解釋一些光學(xué)現(xiàn)象，如從水下看岸上物體位置變高的原理。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材P103~105《第4節(jié)光的折射》，完成以下問題：1.光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫光的折射。2.當(dāng)光垂直射到分界面上時(shí)，光的傳播方向不發(fā)生變化，此時(shí)折射光線、入射光線和法線重合，折射角和入射角都為0°。3.光的折射規(guī)律：折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。4.在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。【探究新知】探究一、光的折射1.光的折射光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，情況又會(huì)怎樣呢？讓我們通過實(shí)驗(yàn)來研究。演示實(shí)驗(yàn)：光從空氣斜射入水中情景描述：這束光在分界面分成兩部分，一部分被界面反射回空氣，另一部分進(jìn)入水中，發(fā)生了偏折。2.光的折射概念及理解（1）概念：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射（refraction）。（2）理解①當(dāng)光斜射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光進(jìn)入新介質(zhì)發(fā)生折射，還有一部分光發(fā)生反射返回原介質(zhì)中，這兩者是同時(shí)發(fā)生的。②當(dāng)同種介質(zhì)不均勻時(shí)，光在其內(nèi)部傳播也會(huì)發(fā)生折射。例如，研究光的直線傳播時(shí)，使激光射入不均勻糖水，傳播路徑會(huì)彎曲，這實(shí)際上是折射導(dǎo)致的。3.基本概念：一點(diǎn)、二角、三線（1）入射點(diǎn)：入射光線與界面的交點(diǎn)O.（2）入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線AO.（3）折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線OB.（4）法線：過入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN'.（5）入射角：入射光線與法線的夾角α.（6）折射角：折射光線與法線的夾角γ.4.實(shí)驗(yàn)：探究光的折射特點(diǎn)【實(shí)驗(yàn)器材】光源、水槽、水、一個(gè)可折疊的背景屏和一塊玻璃磚?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。向水槽中注水，使水面恰好通過背景屏的圓心O.（2）將一束光從空氣經(jīng)圓心O射入水中，觀察背景屏上顯示的光路。從垂直于水面入射開始，逐次增大入射角，觀察折射角變化并比較折射角與入射角的大小關(guān)系。提示：折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)）（3）使一束光從水中經(jīng)圓心O射入空氣中，逐次改變?nèi)肷浣牵容^折射角和入射角的大小。提示：折射角大于入射角（4）換用玻璃磚，將上面的實(shí)驗(yàn)過程重復(fù)一次。（5）如果讓光逆著折射光線的方向從水或玻璃射入空氣中，可以看到，進(jìn)入空氣中的折射光線就逆著原入射光線的方向射出。提示：光路是可逆的 假設(shè)一束光從空氣射入玻璃磚，再?gòu)乃牧硪粋?cè)射出。光在經(jīng)過兩個(gè)界面時(shí)分別向哪個(gè)方向偏折？試一試。光經(jīng)過第一個(gè)界面時(shí)，折射光線向法線方向偏折；光經(jīng)過第二個(gè)界面時(shí)，折射光線偏離法線方向。最終射出的光線將與入射光線平行?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；入射角增大（或減?。r(shí)，折射角也隨之增大（或減?。?。（2）光垂直介質(zhì)表面入射時(shí)，折射角等于零。（3）當(dāng)光從空氣斜射入水（或玻璃）中時(shí)，折射光線偏向法線方向，即折射角小于入射角；當(dāng)光從水（或玻璃）斜射入空氣中時(shí)，折射光線偏離法線方向，即折射角大于入射角。巧記：光的折射特點(diǎn)三線一面、法線居中、變化一致、空氣角大、光路可逆。5.從三點(diǎn)理解光的折射特點(diǎn)(1)明確入射點(diǎn)、入射角、折射角、入射光線、折射光線、法線的含義，特別是法線，它是過入射點(diǎn)且垂直于分界面的直線，它是作圖時(shí)畫入射角和折射角的參照標(biāo)準(zhǔn)。(2)折射角隨入射角的增大而增大，但不成正比，敘述時(shí)應(yīng)先說折射角后說入射角。(3)當(dāng)光垂直射到界面時(shí)，如圖所示，光的傳播方向不發(fā)生改變，此時(shí)折射光線、入射光線、法線重合，折射角、入折射光線時(shí)角都為0°.【典例1】如圖所示，一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A．EO是入射光線，入射角等于60°B．CD是法線，F(xiàn)O是折射光線C．是折射角，折射角等于45°D．AB是界面，AB右側(cè)是空氣【答案】D【詳解】由圖可知，，所以由此可知因反射角等于入射角，則可知CD為法線，AB為界面；而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG一定為折射光線，EO為入射光線，OF為反射光線，折射角為此時(shí)的折射角大于入射角，所以AB的左側(cè)為玻璃，右側(cè)為空氣。綜上所述，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。6.光的折射作圖(1)要借助工具作圖，作圖一定要規(guī)范。(2)實(shí)際光線畫實(shí)線，輔助線畫虛線。(3)光線要帶箭頭，入射光線與折射光線之間不要斷開。(4)作圖時(shí)應(yīng)先過入射點(diǎn)作出法線（虛線），當(dāng)光從空氣斜射入玻璃或水等其他介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；反之，則折射角大于入射角?！镜淅?】光從空氣斜射入玻璃磚，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出光進(jìn)入玻璃磚和離開玻璃磚后的兩條折射光線的大致位置?！敬鸢浮俊驹斀狻抗庥煽諝庑鄙淙氩Ａr(shí)，折射角小于入射角，可大致做出此時(shí)的折射光線，光線在玻璃中沿直線傳播，之后離開玻璃，此時(shí)的入射角等于第一次的折射角，則光線進(jìn)入空氣中時(shí)的折射角等于第一次的入射角，作圖如下：探究二、光的折射現(xiàn)象1.現(xiàn)象探究：折射引起的光學(xué)現(xiàn)象（1）從岸上看水中的物體我們能夠看見物體是由于物體表面有光射入我們的眼睛里。假設(shè)水中A點(diǎn)射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼，眼睛會(huì)自動(dòng)沿著折射光線的反向延長(zhǎng)線去尋找物體的虛像S'，所以我們會(huì)覺得光好像是從虛像S'射入我們眼睛里的，因此我們會(huì)覺得水中的物體變淺了。（2）從水中看岸上的物體 若從水中觀察岸上的物體，假設(shè)物體M射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼，眼睛會(huì)自動(dòng)沿著折射光線的反向延長(zhǎng)線去尋找物體的虛像M'，所以我們會(huì)覺得光好像是從虛像M'射入我們眼睛里的，因此我們會(huì)覺得岸上的物體變高了.2.常見的折射現(xiàn)象科學(xué)世界:海市蜃樓在我國(guó)的古書《史記》《夢(mèng)溪筆談》中都有關(guān)于海市蜃樓的記載，宋代大詩(shī)人蘇軾在《登州海市》的詩(shī)中也描述過海市蜃樓的奇觀。可見，海市蜃樓是一種不算少見的自然現(xiàn)象。思考:海市蜃樓是怎樣發(fā)生的？我們已經(jīng)知道，光在同種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播。如果介質(zhì)疏密不均，光就不會(huì)沿直線傳播，而會(huì)發(fā)生折射。海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天的海面上。夏天，較熱的空氣籠罩海面，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低?？諝鉄崦浝淇s，上層的空氣比夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低?？諝鉄崦浝淇s，上層的空氣比底層的空氣稀疏。來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，本來不能到達(dá)我們的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎曲，逐漸彎向地面，進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光望去，就看見了遠(yuǎn)處的物體。【典例3】星期天，小明陪著爺爺坐船去河里學(xué)習(xí)捕魚，如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：?jiǎn)栴}：（1）小明如果對(duì)準(zhǔn)從岸上看到的魚叉下去，能否叉到魚？回答：；（2）這里面用到了什么物理知識(shí)？回答：?！敬鸢浮坎荒芄獾恼凵洹驹斀狻浚?）[1]由于光的折射，人眼看到的魚，是魚在水中偏上的虛像。叉魚時(shí)將魚叉對(duì)準(zhǔn)看到的魚，不能叉到魚。（2）[2]從魚身上發(fā)出的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺得魚變淺了，眼睛看到的是魚的虛像，在魚的上方，所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方；如圖所示：【課堂總結(jié)】【課堂練習(xí)】1．中國(guó)古詩(shī)詞不僅文字優(yōu)美、意境高遠(yuǎn)，還蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識(shí)。下列四幅圖與詩(shī)句“溪邊照影行，天在清溪底”涉及的光現(xiàn)象相同的是（

）A．日晷計(jì)時(shí) B．樓臺(tái)倒影C．筷子彎折 D．林間光斑【答案】B【詳解】題中“溪邊照影行，天在清溪底”是平面鏡成像，屬于光的反射。A．日晷計(jì)時(shí)是影子的形成，是由于光的直線傳播，故A不符合題意；B．樓臺(tái)倒影是平面鏡成像，屬于光的反射，故B符合題意；C．筷子彎折是光從水中斜射到空氣中時(shí)發(fā)生了偏折，屬于光的折射現(xiàn)象，故C不符合題意；D．林間光斑是陽(yáng)光透過樹葉的縫隙形成的，是由于光的直線傳播，故D不符合題意。故選B。2．如圖所示，一束單色光從空氣斜射到某液面上，與液面的夾角為30°，反射光線與折射光線的夾角為90°。下列說法正確的是（

）A．∠AOM是入射角，入射角為30° B．OC是折射光線，折射角為30°C．∠M'OC是反射角，反射角為60° D．OB是反射光線，反射角為30°【答案】B【詳解】A．入射光線與法線的夾角為入射角，圖中光線AO與法線的夾角是入射角為，故A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)光的反射定律，反射光線與入射光線在同種介質(zhì)中，且分居法線的兩側(cè)，因此OB是反射光線，OC是折射光線，反射角等于入射角為60°，折射角是折射光線與法線的夾角，由于反射光線與折射光線的夾角為90°，則折射角為故B正確，CD錯(cuò)誤。故選B。3．下列現(xiàn)象中屬于光的折射現(xiàn)象的是（）①小孔成像②影子的形成③池水看起來比實(shí)際淺④日食和月食⑤黑板的“反光”現(xiàn)象⑥叉魚時(shí)，要把叉對(duì)準(zhǔn)稍低于所看到的魚的位置叉去才能叉中魚A．①④ B．③⑤ C．③⑥ D．②④【答案】C【詳解】①小孔成像是由于光沿直線傳播形成的現(xiàn)象；②影子是由于光沿直線傳播，遇到障礙物，光無法繼續(xù)傳播，形成的陰影；③池底的光經(jīng)過水傳播到空氣，發(fā)生光的折射，出射光已經(jīng)不是原來光真正的路線，人感覺淺一些；④日食和月食是由于光沿直線傳播，形成陰影造成的；⑤黑板反光是由于光的反射，發(fā)生鏡面反射；⑥由于魚身上的光是經(jīng)過水傳播到空氣再射入人的眼睛，折射光形成虛像，虛像比實(shí)際位置偏高，所以要將叉子偏下一些叉；因此屬于光的折射的是③⑥，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。4．如圖中，哪一幅圖正確表示了光從空氣進(jìn)入水中的光路（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】A．光從空氣斜射入水中，折射角應(yīng)小于入射角，而圖中折射角卻大于入射角，故A不符合題意；B．光從空氣斜射入水中，折射角小于入射角，故B符合題意；C．折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，圖中折射光線與入射光線在法線的同側(cè)了，所以畫法錯(cuò)誤，故C不符合題意；D．光從空氣斜射入水中，折射角應(yīng)小于入射角，圖中光從空氣斜射入水中，光的傳播方向沒有變，故D不符合題意。故選B。5．一束光從空氣斜射入玻璃，同時(shí)在玻璃表面發(fā)生反射。當(dāng)入射角逐漸減小時(shí)（）A．反射角也逐漸減小，折射角保持不變B．反射角和折射角都逐漸增大C．反射角也逐漸減小，折射角逐漸增大D．反射角和折射角也隨之減小，且反射角總與入射角相等，折射角始終比入射角小【答案】D【詳解】光發(fā)生反射時(shí)，當(dāng)入射角逐漸減小時(shí)，反射角也逐漸減小，且反射角始終等于入射角；光從空氣斜射入水中時(shí)，折射光線將向法線偏折，折射角小于入射角，當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也隨著減小，但折射角仍小于入射角，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。6．如圖所示，來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，由于光的而發(fā)生彎曲，進(jìn)入了觀察者的眼睛，觀察者看到的是建筑物的（選填“實(shí)像”或“虛像”）。【答案】折射虛像【詳解】[1][2]由于不均勻的大氣層的存在，當(dāng)陽(yáng)光從太空射入不均勻的大氣層時(shí)，發(fā)生折射，使陽(yáng)光向地面偏折，人們能看到地平線以下遠(yuǎn)處物體，這是光的折射現(xiàn)象，觀察者看到的是建筑物的虛像。7．游泳是一項(xiàng)有益身心健康的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也存在安全隱患。如圖所示，某游泳館救生員發(fā)現(xiàn)，由于泳池邊緣的阻擋，池底有一塊視覺盲區(qū)監(jiān)管不到。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出一條從池底盲區(qū)邊緣處射入救生員眼睛的光線?！敬鸢浮俊驹斀狻坑捎诠庠谕N均勻介質(zhì)中是沿直線傳播，根據(jù)人的眼睛和泳池邊緣作出折射光線可得入射點(diǎn)O，連接O點(diǎn)和盲區(qū)左邊緣可得入射光線，如下圖所示：8．某同學(xué)在河邊A處看水中的一顆鵝卵石，如圖所示水中的兩點(diǎn)分別是他看到的像的位置和鵝卵石的真實(shí)位置B，如果他想在A處用激光筆照亮水中的鵝卵石，請(qǐng)畫出用激光筆恰好能照射到水中鵝卵石的光路圖。【答案】【詳解】根據(jù)折射定律可知，看到水中的鵝卵石是鵝卵石B的光從水中射向水面，光在水面發(fā)生折射；根據(jù)光路的可逆性，若要在A處的激光筆發(fā)出的光能射到河底的鵝卵石上。應(yīng)朝著鵝卵石的像射向水中，如圖所示：9．冬天，小明往玻璃杯中倒入熱水，發(fā)現(xiàn)杯口出現(xiàn)了大量的“白氣”；過一會(huì)兒，小明