光的折射实验教学案例分析

光的折射实验教学案例分析

南京市虹苑中学史子阳

一、实验教学目标1．了解光的折射现象以及界面、法线、入射角和折射角等概念。

2．知道光的折射规律。

3．会画折射现象的简单的光路图。

4.在实验中培养学生的观察能力和结论归纳表述能力。

二、实验内容：

1.硬币再现实验（演示）器材：水，不透明的水杯，硬币，激光笔，实物投影

2.筷子弯折实验（演示）器材：烧杯，筷子，水，实物投影

3.观察光的折射现象(分组) 器材：方形玻璃容器，牛奶，蚊香，激光笔，玻璃砖，塑料刻度尺，暗室。

4.探究光的折射规律（分组）器材：方形玻璃容器，牛奶，蚊香，激光笔，玻璃砖，塑料刻度尺，白色光屏，白纸，铅笔，暗室。

器材的准备：大部分器材可从实验室得到，方形玻璃容器可用5块玻璃粘合好(可在玻璃店加工订做或用现成的有机玻璃槽代)。白色光屏和白纸上可以先用铅笔画好界面，法线，入射光线以及入射光线的延长线

三、实验教学思路：

教学重点观察光的折射现象，探究并理解光的折射规律。

教学难点 1．折射规律中入射角和折射角的大小关系。

2．会画折射现象的简单的光路图。

通过硬币再现实验和筷子弯折实验引发学生思考，当光从一种介质射入另外一种介质时，光可能不沿直线传播。硬币再现实验不但复习了光的漫反射和光的直线传播，还引发学生思考光从水中射入空气中，可能不再沿直线传播。筷子弯折实验通过斜放筷子和垂直水面放筷子引发学生思考光从一种介质到另外一种介质不一定都发生偏折。观察光的折射现象实验让学生分组观察光从空气垂直射入水，斜射入水，从水斜射入空气，从水垂直射入空气，从空气

垂直射入玻璃，斜射入玻璃，从玻璃垂直射入空气，斜射入空气，更具有普遍性，容易让学生更好地了解光的折射现象，讲学生看见的光路图画在黑板上，为学生理解界面，法线，入射角和折射角等打好基础。在光屏和白纸上画好界面法线入射光线和延长线便于学生比较入射角和折射角的大小，突破“光的折射中入射角和折射角那个大”的难点。

四、实验教学内容

1．演示实验：硬币再现：

在一个不透明的水杯底部边缘放一枚硬币于投影下，提问：为什么每个角度的人都能看见不发光的硬币？生：硬币表面发生了漫反射

移动水杯到刚好看不到硬币为止，提问：我们为什么看不见硬币了？

生：硬币反射到镜头的光被水杯挡住了，说明光在同种均匀介质中沿直线传播。

然后向碗中倒水，看能否看到硬币。这说明光从水中射到空气中还是沿直线传播吗？

2．演示实验：筷子弯折：

将筷子斜插入水中，看下水中的筷子有什么变化。（向上弯折）

再将筷子垂直插入水中，看下水中的筷子有什么变化。（

光从一种介质射入另外一种介质如何传播，一定会偏折吗？

3、分组实验：观察光的折射现象

光的介质常见的有水，玻璃和空气三种，同学们能不能设计实验来显示光从空气射到水中，从水中射到空气中，从空气中射向玻璃中，从玻璃中射向空气中的光路呢？

光源可以用激光笔，空气中的光路可以在空气中加些蚊香燃烧产生的烟雾，水中的光路可在水中加些牛奶。

请学生分组实验，并画下看到的光路图。老师下位指导，请八个同学上台画光路图。

空气到玻璃的光路图类似

提问：光从一种介质射向另外一种介质，光线一定会偏折吗？

光垂直射向另外一种介质时，传播方向不变

光斜射入另外一种介质时，传播方向会发生偏折

提问：光斜射时，在什么地方发生偏折？

两种介质的分界面

谁能尝试给出光的折射概念？

光由一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

N N 1 A B 界面

介绍光折射时光路图中的有关名词：

（1）法线：过折射点且垂直于分界面的直线（NN 1）

（2）入射角（∠AON ）

（3）折射角：折射光线与法线的夹角（∠BON 1）

4、探究光的折射规律

类比光的反射规律，请同学们猜想光在折射时可能会满足什么规律？

（1）折射光线，入射光线，法线是否在同一平面内？

（2）折射光线，入射光线和法线的位置关系如何？

（3）入射角增大或减小时，折射角是增大还是减小？

（4）入射角和折射角的大小关系如何？

请学生在白色光屏和白纸上画好界面，法线和入射光线及延长线，将白色光屏放到玻璃容器中，将白纸垫在玻璃砖和塑料刻度尺下面，请同学们让激光笔射出来的光线贴着光屏，并沿着光凭上画好的入射光线的方向入射，比较折射光线和原来入射光线方向相比，偏离了法线还是偏向了法线，入射角和折射角那个大那个小，老师下位指导。

小组汇报，老师和同学们归纳总结：

1. 光从一种介质射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内；

2. 折射光线和入射光线分别位于法线两侧；

3.入射角增大时，折射角也随之增大。

4.（1）光从一种介质垂直射入另外一种介质时，传播方向不变。

（2）光从空气斜射入水或玻璃时，入射角大于折射角

光从玻璃或水斜射入空气中时，入射角小于折射角

5． 画出折射光线的大致方向

（1） 光从空气斜射入玻璃砖再射出来。

（2） 光由空气斜射入三棱镜再射出来。（光会向玻璃较厚的一方偏折）。

五、教学反思

1、硬币再现实验和筷子弯折两个演示实验既能激发学生兴趣，又能引发学生思考光从一种介质射入另外一种介质时不再可能不再沿直线传播，可能会发生偏折，为光的折射现象和光的折射规律做好铺垫。

2、光学的教学清晰的实验现象会对学生产生深刻印象，观察光的折射现象和探究光的折射规律都用分组实验替代了演示实验，更有助于学生理解概念和规律，而且亲自动手参与，会提高学生学习物理的积极性，引发学生思考。

3、用方形的玻璃容器，向水中滴牛奶和在空气中制造烟雾和营造一个暗室的环境，能确保光线的清晰可见，为实验的成功打下良好的基础。

4、课本用光斑移动的实验引出光的折射现象不利于学生理解，本实验通过水，空气，玻璃，塑料等不同介质间光线斜射时发生偏折一是更具有普遍性，二是更有利于学生理解。

5、在探究光的折射规律时，在实验中加入光凭，并在光凭上画好界面，法线，入射光线以及入射光线的延长线，利于学生更直观比较折射光线偏向法线还是偏离法线，入射角大还是折射角大的难点。