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“光的折射”是初中阶段学习的第三类光现象，这节课有很多有趣的小实验，为此可以引导学生进行实验探究，这样以来既充分调动了学生的学习积极性，又让学生在探究过程中体会到学习的乐趣和幸福感。 另外在认真研读了省专家孔祥龙老师关于“光的折射”探究式教学案例的基础上，结合自己的教学实际，将本节课实验探究过程的思路设计如下： 第一环节：认识光的折射现象 1.实验激趣，提出问题。 教师首先让学生以小组为单位完成以下两个小实验： 实验1：在烧杯中盛满水，把铅笔斜插到烧杯的底部，从侧面斜视水面，看到水中的铅笔出现了什么现象？ 实验2：在空的茶杯里放一枚硬币，移动杯子，让组内一位同学的眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，由另一位同学慢慢向杯内倒水，观察发生的现象，并对观察到的现象作出解释或提出猜想。 点评：学生通过实际操作，观察到：斜插入烧杯中的铅笔看上去好像向上弯折了;杯内倒水后随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了.这两种实验情景完全出乎学生的预料，容易引发学生的探究欲望和兴趣，从而提出探究的问题。 2.运用旧知，猜想假设。 （1）汇报交流实验现象。 每个小组的学生按照老师提出的要求进行了以上两个小实验，大部分学生显得非常兴奋，对产生的现象感到惊奇：“老师，我们看到铅笔弯折了！”“老师，我看到硬币了!” “哪些小组的同学都看到以上这些现象了？”老师问。几乎所有小组的同学都举起了手。 （2）教师引导初步释疑 师：你对于刚才观察到的现象是如何认识的吗？ 生：学生稍加思考，有些学生开始在窃窃私语。 师：哪位同学愿意谈谈自己的观点？” 生：老师，我感觉看到的是鱼的虚像，而不是实像。 师：我听出来了，你说的意思是看到的是鱼所形成的像，而不是鱼本身，很好。（这位学生显然把像说成了虚像，把物体说成了实像，对概念的认识有点含糊。这时教师敏锐地发现了这个问题，及时予以说明。） （3）趁势引导深层思考 师：你觉得刚才实验出现的这两种现象的原因有什么猜想吗? 生1：我觉得可能跟光的传播方向有关，光经过水的时候，方向发生改变。 生2：我们以前学过，光在均匀介质里是沿直线传播的，空气和水是不同的介质，光改变方向了。 师：光的传播方向会在哪里改变呢？ 生：在水面上。因为在空气和水的分界面上，介质发生改变，水里是均匀的，水外面也是均匀的。 师：听明白的同学请举手示意一下。 生：大多数学生举起了手。 师：很好！看来同学们已经意识到，光在空气和水的分界面上将会不沿直线传播，而是发生拐弯。那么从水里射出来的光，拐弯会有两种可能，一种是这样向上偏，另一种是这样向下偏。（老师配合着图形和手势说） 师：但是究竟是向上偏还是向下偏呢？”（老师的问题穷追不舍） 生：陷入沉思之中。 师：光照射在两种介质的分界面上究竟是不是在任何情况下都发生偏折，怎样发生偏折，刚才我们只是进行了推测和猜想，事实究竟怎样呢？我们今天通过实验来研究这个问题。（老师引出了本节课的课题——光的折射。） 点评：这一环节的猜想比较长，主要进行了两方面的猜想：一是铅笔的弯折和重新出现的硬币，学生普遍意识到这不是真实的物体，为后面学习“虚像”做了很好的铺垫；二是学生对于看到的两种现象的猜想。学生试图运用原有知识（光的直线传播）解释新现象，但是没有成功。在经历这样一个思维冲突的过程中，学生试图解释观察到的新现象，提出了光线在水面处发生偏折的猜想和假设，为接下来探究光的折射现象打下一个良好的基础。 3.实验验证，认识折射。 （1）教师演示初步感知。 教师首先演示光从空气斜射入水中的实验，让学生初步感知光的折射现象。 （2）学生分组合作实验。 教师为每组学生提供的实验器材有：激光灯一个，梯形玻璃砖一块、白纸板一张。 教师首先简单演示了用激光灯和玻璃砖研究光从空气射入玻璃和光从玻璃射入空气的实验方法，并通过大屏幕显示出实验任务： ①利用桌上提供的器材，尝试更多的办法，使光从一种介质射入另一种介质，观察发生的现象。 ②根据你观察到的实验现象,说说什么是光的折射。 接着学生进行实验，在学生实验的过程中，老师巡回指导，提醒同学们多试几次，对操作有困难和有疑问的小组进行了具体的指导。学生实验进行大约5分钟后，老师引导学生进行了交流和总结。 点评：学生实验的过程较长，实验做得非常充分，获得了许多对学生来说是新奇有趣的体验，积累了丰富的感性认识，为下面的交流总结奠定了基础。从课堂上看到的是学生在操作、在思考、在交流，教师仅仅是从旁指导，辅助和提醒学生进行实验。 4.交流总结，得出结论。 师：通过刚才老师的演示实验以及你们合作完成的实验，你有什么发现？能否和大家一起分享和交流一下？ 许多学生充满惊奇之感，兴奋地到前台展示了他们的发现： 生1:光从空气斜射入水中，有一部分光会返回空气中，有一部分光进入水中，而且方向改变了。 生2：光从空气斜射入玻璃和从玻璃射入空气中，都有同样的现象。 师：这能说明什么呢？ 生：是不是光射入两种介质的分界面时，会同时发生反射和折射两种现象呢？ 师：对！今天我们主要研究光的折射。 生：如果让光垂直于分界面从空气射入玻璃，光线就不发生偏折，而是沿直线。倒过来也是！在水和空气中也是！ 师：是的，当光垂直射入两种介质的分界面时，光的传播方向不发生偏折。 师：还有什么发现吗？ 生：如果用另一个激光灯倒着射过去，光会完全重合。 师：你认为这说明什么？ 师：光路是可逆的。 （在学生进行以上展示时，老师总是及时提示全体学生：你是否发现了这些现象？如果没有发现的小组较多，则让学生再试一试。） 师：我们已经有了这么多的发现，能不能用一句话来描述光的折射？” 生：光从一直介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，就是光的折射。 生：但垂直入射时不偏折。 师：怎么描述更全面、更准确呢？ 生：应该说明不包含垂直入射。 师：同学们的认识很好，下面让我们看看课本上是怎样描述光的折射的。请你找出其中的关键词，想想为什么这些词语是关键的，和同组的同学交流你的观点。 学生阅读交流以后，老师在屏幕上显示光的折射的描述性定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向一般会发生改变，这种现象叫做光的折射。 点评：这里的汇报交流过程应该给学生一段时间，有很多同学在全体同学面前展示了自己的实验，交流了自己的观点。在前面充分实验的基础上，学生发现了许许多多与光的折射有关以及无关的现象。本节课老师充分尊重学生通过实验获得的经验，鼓励学生发现更多的现象，然后在此基础上自然地总结得出什么是光的折射。 第二环节：探究光的折射规律 1.提出问题，引导探究。 师：我们已经认识了光的折射现象，关于光的折射现象，你认为还有哪些问题需要进一步研究？ 生：折射的光为什么向这边偏折，而不是向另一边偏折呢？ 生：我发现入射光变化时，折射光也变化，它们有什么关系吗？ 师：同学们提出的这些问题都牵涉到光的折射规律，不知道同学们注意没有，我们刚才研究光的折射，只是说光如何偏折，感觉既不形象直观，也不准确。如果我们要想进一步研究光的折射规律，在研究的方法和手段上，你有什么建议吗？ 生：在研究光的反射时，有入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角等名词，而且还画图表示反射的情况，我觉得折射时也应该这样研究。 生：还应该通过实验进一步研究角度的关系。 师：很好！下面就请同学们继续通过实验研究光的折射有什么规律。”然后在大屏幕上显示出实验要求： ①用图记录观察到的光路。模仿研究光的反射的方法，画出法线，给光线和角标出名称。 ②光的折射有什么规律？ 点评：在认识“光的折射现象“的科学探究中，学生获得了许多关于光的折射的感受和认识，思维以发散为主。这里的“探究光的折射规律”则让学生从大量的物理现象中分析、比较、归纳总结光的折射规律，思维以收敛为主，渗透了研究问题的科学方法。 2.小组合作，实验探究。 学生画图、实验，老师及时指导，为学生的学习提供帮助。这个过程需要持续一段时间，老师组织学生进行了交流和总结。 点评：在学生画图和实验过程中，有关光的折射的一些术语和名词，如入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等，都是学生从光的反射知识通过迁移、自学、自悟而得。这里不是作为死的知识要学生接受它、记住它，而是让学生把它们作为研究问题的手段和方法，运用它们描述光的折射现象和规律。 3.分析论证，交流总结。 生：在视频展台上通过大屏幕向全体同学展示光从空气斜射入玻璃时折射的光路图，配合展示介绍了入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等名词。（老师及时引导学生说明了这些名词的含义，并对这位同学的展示予以表扬和鼓励。） 师：还有没有不同的画法？我们希望有更多不同的观点展示给大家。 生：展示了光从玻璃斜射入空气时折射的光路图。 生：还有垂直入射时光的方向不改变的情况。 师：通过刚才的实验和作图，你能发现光在折射时有什么规律吗？ 生：折射角小于入射角。 生：不对！折射角大于入射角。 生：有时大于，有时小于。 师：什么情况下大于，什么情况下小于呢？ （学生陷入思索，而后有些同学在小声交流。） 师：光从玻璃进入空气时大于，光从空气进入玻璃时小于。 生：还有，光从水进入空气时大于，光从空气进入水时小于。 生：垂直入射时折射角等于入射角，都是0° 师：这里我们比较了折射角和入射角的大小，还有其他规律吗？ 生：光从空气射入玻璃时，折射角比入射角小，如果入射角增大，折射角也增大。 师:更精确的研究发现，折射角和入射角之间并不是固定的差多少度，而是有其他关系，可以用一个公式来表示，将在高中物理中进一步学习。 师:还有其他规律吗？ 生：我们发现从空气斜射入玻璃的光线与从玻璃射回空气的光线是平行的。（这是本节课实验探究的一个亮点。） 师：其他同学也发现了吗？（引导没有发现这一现象的学生进行验证。） 师：这一现象能够说明什么？ 生：折射时，光路也是可逆的，跟反射时一样。（学生跟反射进行了类比） 师：你能结合光的反射定律总结一下光的折射特点吗? 学生稍加思考，得出如下结论： 光的反射时，反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线跟入射光线分居法线的两侧；光在折射时也是这样，折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线跟入射光线分居法线的两侧。 师：请你用比较简练的语言把光的折射的规律总结出来。 学生进行讨论总结后，与课本上的光的折射规律进行比较，并在描述是否全面、用词是否准确、语言是否精练等方面进行集体讨论交流，使学生比较深刻地认识了光的折射规律。 点评：在这里学生经历了曲折、漫长的寻找光的折射规律的过程。其中不乏一些不准确甚至错误的结论，但是经过学生的交流，最终对光的折射规律获得了比较全面的认识。其实，最重要的是学生对实验现象和数据进行分析、比较、归纳的过程，以及在这个过程中获得的体验，至于光的折射的规律倒不必要求很高，这也是符合新课标精神的。 第三环节：运用规律，解释现象 1. 学生运用光的折射的知识，通过画图解释现象。 （1）画图解释课堂开始时的两个小实验。 引导学生分析生活实例： ①鱼在哪儿：请同学们阅读课本P69图3-4-3 ②潭清疑水浅（课本P69图3-4-4） （2）采用逆向思维画图解释以下现象。 水中的潜水员观看岸上的景物 点评：这一环节是光的折射规律的应用，通过画图的方式既可以进一步巩固“光的折射规律”这一知识点，又让学生拓展了知识面，学会知识的应用。 2.讨论日常生活中的折射现象。 （1）钢笔错位： （2）海市蜃楼：（课本P70图3-4-5）
点评：光的全反射现象是高中物理的知识，在本节课的实验探究过程中，有的学生会发现这一现象，在完成本节课的学习任务的前提下，在此可以适当加以拓展延伸，以解决学生对此产生的疑惑，但深度要把握住，不要挖掘过深，以免加重学生的负担。 在这里，聆听一线草根教师的教育心声！ 作者简介：潘书朋，中学物理教师，在《当代教育家》、《光明日报》、《中国教师报》、《中学物理》、《新课程评论》等国家、省级报刊、杂志刊物、教育网站上发表教育教学论文50余篇。多年来一直致力于“让物理教学回归实验室”的课题研究，所申报的教育部教师科研基金“十二五”规划重点课题子课题荣获教育科研成果一等奖。 |
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