4.4光的折射--2025-2026学年教科版八年级上册物理教学课件

4.4 光的折射学习目标认识光的折射现象，知道什么是折射光线、入射光线、法线、入射角和折射角。通过实验探究，总结光的折射定律，理解折射光线、入射光线和法线的位置关系，以及折射角与入射角的大小关系。知道光在折射时光路的可逆性，能利用这一特性解释相关现象。能运用光的折射定律解释生活中的折射现象，如筷子在水中 “折断”、池水变浅等。培养实验探究能力、观察能力和分析归纳能力，感受光的折射现象在生活中的广泛存在。情境导入展示一组图片：插入水中的筷子看起来变弯了、站在岸边看池水感觉比实际浅、海市蜃楼的奇观等。提问：大家有没有注意过这些现象？为什么筷子在水中会 “折断”？为什么池水看起来比实际浅？引发学生对光的折射现象的思考。引出主题：这些奇特的现象都与光的折射有关，本节课我们就来探究光的折射规律。光的折射现象及相关概念光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫做光的折射。相关概念：入射光线：从一种介质射向另一种介质的光线，用符号 “AO” 表示（O 为入射点）。折射光线：进入另一种介质后传播方向发生偏折的光线，用符号 “OB” 表示。法线：过入射点 O 且垂直于两种介质分界面的直线，用符号 “ON” 表示。法线是为了研究问题方便而引入的，实际并不存在。入射角：入射光线与法线的夹角，用符号 “i” 表示。折射角：折射光线与法线的夹角，用符号 “r” 表示。示意图：画出光从空气斜射入水中的折射现象示意图，标注出入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角，帮助学生直观理解各概念。探究光的折射定律提出问题：光在折射时，折射光线、入射光线和法线之间有什么位置关系？折射角和入射角之间有什么数量关系？当光从不同介质斜射时，折射角和入射角的大小关系会怎样变化？猜想与假设：根据生活经验和初步观察，猜想折射光线、入射光线和法线可能在同一平面内；折射光线和入射光线可能分居法线两侧；折射角可能不等于入射角，且当光从空气斜射入其他介质时，折射角可能小于入射角。实验器材：光的折射演示器（可旋转的光屏、水槽、水、激光笔、量角器等）。实验步骤：将水槽放在水平桌面上，向水槽中倒入适量的水，在水面处做好标记作为两种介质的分界面。将可旋转的光屏（由两个半圆形光屏组成）垂直放置在水槽的边缘，使光屏的接缝处与水面垂直（即法线位置）。用激光笔发出一束激光，从空气斜射向水面的入射点 O，使入射光线、法线和折射光线在光屏上呈现出来。观察折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内：将光屏的其中一半向后旋转，观察旋转后的光屏上是否还能看到折射光线。观察折射光线和入射光线是否分居法线两侧。用量角器分别测量入射角 i 和折射角 r 的大小，并记录下来。改变入射光线的方向，多次重复实验，测量并记录不同入射角对应的折射角。改变光的入射方向，让激光从水中斜射向空气，重复上述实验步骤，观察折射角和入射角的大小关系。让激光垂直射向水面，观察光的传播方向是否改变。实验现象：当光屏的两半在同一平面时，能同时看到入射光线和折射光线；当将光屏的一半向后旋转后，旋转的光屏上看不到折射光线，说明折射光线、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。当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角（\(r < i\)）；入射角增大时，折射角也随之增大，但始终小于入射角。当光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角（\(r > i\)）；入射角增大时，折射角也随之增大，且折射角增大的速度比入射角快。当光垂直射向水面时，传播方向不发生偏折，此时入射角和折射角都为 0°。实验结论（光的折射定律）：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居法线两侧。当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角；当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。当光垂直入射到两种介质的分界面时，传播方向不变，折射角等于入射角（都为 0°）。入射角增大时，折射角也随之增大。注意事项：实验时，激光笔发出的光线要清晰，可在水中加入少量牛奶或墨水，使光线更易观察。测量角度时，要确保量角器的中心与入射点 O 重合，量角器的 0 刻度线与法线重合。多次实验是为了避免实验的偶然性，使结论更具普遍性。光路的可逆性实验探究：在上述实验中，让激光笔发出的光线沿原折射光线的方向从水中斜射向空气，观察折射光线的传播方向。现象：折射光线会沿原入射光线的方向射出。结论：在光的折射现象中，光路是可逆的。实例：如果光从空气斜射入水中时，折射角为 30°，那么当光从水中沿原折射光线的方向斜射入空气中时，折射角会等于原来的入射角。生活中的折射现象及解释筷子在水中 “折断”：现象：将一根筷子斜插入水中，从水面上方看，筷子在水中的部分向上弯折。解释：筷子在水中的部分反射的光从水斜射入空气时，发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线。人眼逆着折射光线的方向看去，感觉这些光线是从它们的反向延长线的交点发出的，这个交点就是筷子在水中部分的像，像的位置比实际位置偏高，所以看起来筷子向上弯折。池水变浅：现象：站在池塘边看池水，感觉池水比实际的浅。解释：池底反射的光从水斜射入空气时，发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线。人眼逆着折射光线的方向看去，感觉池底的像在实际池底的上方，所以池水看起来变浅了。海市蜃楼：现象：在沙漠中或海面上，有时会看到远处物体的虚像，这种现象叫做海市蜃楼。解释：海市蜃楼是由于空气不均匀，光在不均匀的空气中传播时发生折射造成的。当空气上层稀薄、下层密集时，光从远处物体射向空气，不断发生折射，折射光线越来越偏离法线，当折射角达到一定程度时，发生全反射，光线反向折回，人眼逆着光线看去，就看到了物体的虚像。渔民叉鱼：现象：渔民在叉鱼时，总是瞄准看到的鱼的下方叉去，才能叉到鱼。解释：渔民看到的鱼是鱼的虚像，这个虚像的位置比鱼的实际位置偏高。因为鱼反射的光从水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人眼看到的是折射光线反向延长线的交点形成的虚像，所以要叉到鱼，必须瞄准虚像的下方。光的折射的应用照相机：照相机的镜头是一个凸透镜，它利用光的折射原理，将远处的景物成像在胶片或感光元件上。放大镜：放大镜是一个短焦距的凸透镜，当物体放在放大镜的一倍焦距以内时，光经过凸透镜折射后，成正立、放大的虚像，便于观察细小的物体。眼镜：近视眼镜是凹透镜，远视眼镜是凸透镜，它们都利用了光的折射原理，通过改变光的传播方向，使物体的像成在视网膜上。三棱镜分光：白光通过三棱镜时，由于不同颜色的光在玻璃中的折射角不同，会被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，这就是光的色散现象，利用了光的折射原理。课堂活动：解释生活中的折射现象活动任务：小组合作，列举生活中其他与光的折射有关的现象，如日出日落时太阳的位置看起来偏高、水中的气泡看起来更亮等，并运用所学的光的折射知识进行解释。活动要求：准确描述现象的特征。结合光的折射定律，分析现象产生的原因，画出简要的光路图辅助说明。小组内讨论交流，确保解释的科学性和合理性。展示与评价：各小组展示讨论结果，其他小组进行补充和评价，师生共同总结光的折射现象的多样性和规律性。随堂练习光从一种介质______射入另一种介质时，传播方向发生______的现象，叫做光的折射。光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在______；折射光线和入射光线分居______；当光从空气斜射入水时，折射角______入射角；当光从水斜射入空气时，折射角______入射角。下列现象中，属于光的折射现象的是（ ）A. 平静的水面倒映出岸边的景物B. 黑板 “反光”C. 插入水中的筷子看起来变弯了D. 手影的形成为什么站在岸边看池水比实际的浅？请用光路图简要说明。在光的折射现象中，光路是______的。答案斜；偏折同一平面内；法线两侧；小于；大于C池底反射的光从水斜射入空气时，发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线。人眼逆着折射光线的方向看去，感觉池底的像在实际池底的上方，所以池水看起来比实际浅。（光路图略，需画出池底、入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角及虚像位置）可逆总结光的折射是光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折的现象，涉及折射光线、入射光线、法线、入射角和折射角等概念。光的折射定律：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居法线两侧；光从空气斜射入其他介质时折射角小于入射角，从其他介质斜射入空气时折射角大于入射角；垂直入射时传播方向不变；入射角增大，折射角也增大。光在折射时光路是可逆的，这一特性有助于解释相关折射现象。生活中的许多现象，如筷子弯折、池水变浅、海市蜃楼等，都可以用光的折射定律来解释，光的折射在照相机、放大镜、眼镜等方面有广泛应用。通过实验探究和对生活现象的分析，加深了对光的折射规律的理解，提高了运用知识解释实际现象的能力。1.观察：光的折射现象光在同种均匀介质中沿直线传播，当光从一种介质进入另一种介质时，可能会发生传播方向改变的现象.2.光的折射当光从一种介质斜射入另一种介质时,光路发生偏折,这种现象叫作光的折射.教材深挖理解光的折射应注意以下两点（1）当光斜射到两种介质的分界面时，一部分光进入新介质发生折射，还有一部分光发生反射返回原介质中，这两者是同时发生的.（2）如果同种介质疏密不均匀，光在其中传播时也会发生折射.1.基本概念：“一点”“一面”“三线”“两角”2.演示实验：光的折射特点实验器材 激光笔、水槽、玻璃砖、标有角度的圆盘等.实验过程（1）让光从空气斜射入水（或玻璃）中，可观察到折射光线、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两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角.（2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变,并且入射角增大时，折射角也增大.（3）让光从空气垂直射入水（或玻璃）中，其传播方向不变.（4）让光逆着原折射光的方向从水（或玻璃）中斜射入空气中，发现进入空气中的折射光逆着原入射光的方向射出.实验结论 （光的折射特点）三线共面，两线异侧，空气中角大：（1）当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角.当入射角增大时，折射角也增大.（2）当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角.（3）当光从空气垂直射入水（或玻璃）中时，传播方向不变.（4）在折射现象中，光路是可逆的.辨析比较光的反射与光的折射    玻璃 1.光的折射现象作图（1）要借助工具作图，作图一定要规范.（2）实际光画实线，不是实际光画虚线.（3）光线要带箭头，入射光线与折射光线之间不要断开.（4）作图时应先过入射点作出法线（虚线），当光从空气斜射入玻璃或水等其他介质时，折射角小于入射角；反之，则折射角大于入射角.（5）如图为铅笔折断和池水变浅现象作图示例.2.解释生活中的折射现象典例2 [ 成都期中 ] 暑假里小涵陪着爷爷到湖里叉鱼，小涵将钢叉向看到的鱼的方向投掷，总是叉不到鱼.如图所示的四幅光路图中，能正确说明叉不到鱼的原因的是( ) CA. B. C. D. [解析] 光由水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人眼看到的是变浅的鱼的虚像，而有经验的渔民会用鱼叉瞄准看到的鱼的下方位置，就能将鱼叉到，故C正确.知识点1 光的折射现象1. [2024·漳州一模]如图所示的四种情景，属于光的折射现象的是(　C　) A. 墙上手影B. 小孔成像 C. 铅笔“折断”D. 水中倒影C知识点2 光的折射特点2. [2023·益阳二模]如图是小宇探究“光的反射与折射规律”的实验装置。通过多次实验得到如表数据：(1)实验时小宇让光束沿AO射入水中，光束进入水中后折射光线会向 (填“靠近”或“远离”)法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时，传播方向发生了改变。(2)根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入水中时，其折射角 (填“大于”“小于”或“等于”)32°。靠近　小于　(3)当光以40°的入射角从水射入空气中时，其折射角是 ⁠。(4)当光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 (填“增大”“减小”或“不变”)。(5)小宇让一束光沿着图中BO方向射向水面时，发现光线沿着OA方向折射进入空气，这表明：在光的折射现象中，光路是 的。60°　增大　可逆　3. [2023·徐州]如图所示，一束光从空气斜射入水中，请画出光在水中的折射光线。(第3题)4. 如图，一束光从空气中垂直射向玻璃砖，请画出这束光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的大致光路(注意标出法线，不考虑光的反射)。(第4题)知识点3 由折射形成的奇异现象5. [2023·常州]海洋公园内，北极熊站立在方形透明水族箱内，头在水面上、身体在水面下。水族箱外的游客居然看到了北极熊“身首异处”的奇异场景，如图所示。熊身体反射的光射入空气的光路图正确的是(　A　)A6. 古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人观察到的“落日”并非太阳的实际位置，而是光线经过不均匀大气时发生了 而形成的 (填“虚”或“实”)像，太阳实际在图中的 (填“甲”或“乙”)位置。折射　虚　乙　【点拨】　　由于大气分布不均匀，下部空气密度大，上部空气密度小，太阳发出的光在不均匀的空气中传播时发生折射，折射光线不断向下偏折，我们逆着折射光线看去，看到的太阳位置比实际位置高，太阳实际在图中的乙位置，我们看到的“落日”是由于光的折射而形成的太阳的虚像。7. [2023·青岛]“若在水边走，安全记心头”。看起来不深的池水，也不要贸然下去。(1)如图所示，来自池底A点的光，从水中斜射向空气时，在水面处发生 现象，岸上的人，当眼睛位于B处时，逆着射入眼睛的光看去，感觉A升高到A'的位置，即池水看起来比实际的 ⁠。(2)请在图中画出上述现象的光路图，并标出入射角i。折射　浅　8. 如图所示，鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，黄昏会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，导致其贸然飞往玻璃幕墙，导致受伤，发生此种情境，是因为在玻璃与空气分界面处分别发生(　A　)A9. 如图所示，小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B，下列说法正确的是(　C　)　　当光从空气斜射到水面时，会同时发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角小于入射角。保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A1，则反射光线偏离法线，反射角增大，根据反射角等于入射角，则入射角也需增大，故应使入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动，同时折射角也会相应增大，因此会观察到B点移动到B1，如图所示，A、B错误；【点拨】在水面变化过程中，由于入射光线不变，入射角不变，则折射角也不变，保持入射光线不变，使B点下移至B2，应使水面上升，C正确，D错误。【答案】C10. [质疑创新]小明在课余时间创作了一部侦探小说，其中描述了这样的一个情节，目击者对警察说道：“我在泳池游泳，听到响声，赶紧潜入水中，看到歹徒持枪进行偷盗，但是他看不到我，于是我不敢说话，最终逃过一劫。”你认为目击者 (填“有”或“没有”)撒谎，你判断的依据是 ⁠ ⁠。有　在光的折射现象中，光路是可逆的　11. 如图甲所示，为一种半潜式游艇，其下半部分可潜至水面以下，游客可通过透明玻璃窗观赏海底世界。图乙为该半潜式游艇的横截面简化图，请你在图乙中作出游客眼睛在B处透过右侧窗户观赏小鱼A的光路图(A'为看到的小鱼A的像)。12. [科学探究][2024·长治一模]如图甲所示，物理老师在课堂上用漏斗将浓盐水灌注到淡盐水下方，为同学们演示光在同种不均匀介质中传播的实验，根据实验现象，小明猜想不同浓度的盐水对光的偏折能力不同，于是与小组的同学一起设计了如图乙所示的实验进行探究，并记录实验数据如下。(1)为使实验现象更加明显，实验时水槽中的盐水应适当 (填“深”或“浅”)一些。分析表中数据，可以得到实验结论： ⁠ ⁠。实验中，改变入射角的度数，又进行了多次实验，目的是 ⁠。深　在一定范围内，盐水浓度越大，折射作用越强　排除入射角大小因素对实验结果的影响　(2)实验结束后，老师指出，溶液种类多样，可以在此实验基础上再做研究，请你帮助小明再提出一个可探究的物理问题： ⁠ ⁠。探究不同种类的溶液偏折光线能力的强弱