4.4 光的折射
【使用教材】
人教版物理八年级上册第四章第四节。
【实验器材】
自制教具：胶体蜃景装置、可示光路的树脂砖、带虹吸套管的支脚水槽、演示用喷雾器、手持式激光喷雾一体器、水下激光小车。
其他：玻璃纸、投屏软件、绘图工具、激光笔等
【实验创新要点及改进思路】
实验改进背景：
实验室配备的仪器（图1），其装置简单小巧，便于分组。但在我的实验教学中一直存在几个困扰：
1、水槽不贴合，光路呈现不良，角度读取不便；2、直接读取角度，无数据处理过程；3、装水量需要精确到规定的分界线，存在不必要的误差；4、入射点必经过圆心，探究受限。基于这些问题，经过不断的实践，我对该实验进行了以下调整：
1、用带虹吸套管的支脚水槽代替半圆形水槽
改进后的水槽（图2），水位可调（可观察动态折射光路）、入射点自由、可观察光线的二次折射。结合投屏和绘图功能可更方便地进行数据记录和处理，实现实验课堂的重构和升华。
2、自制可示光路的方形树脂砖代替半圆形玻璃砖
实验室的折射实验装置采用玻璃砖和带有刻度的光屏直接记录角度大小。而新课程理念下，课标、考纲对学生实验能力要求越来越高。这就要求实验需从简单的感性认知提升到理性分析。基此考虑，利用可示光路的树脂砖结合玻璃板（图3），描绘光线模型，训练学生的数据处理能力。水平描绘光线，代替竖直方向读取角度。
3、用胶体蜃景代替液体蜃景
关于海市蜃楼的模拟，常用糖水或盐水形成的不均匀扩散层来实现。两者的共同不足是：由于液体的流动性，往往在一个班级实验操作完毕后，不宜搬动至下一个班级。基于这个问题，我用果冻粉将蜃景装置稳定下来（图4），并探索出明确的配比方案，实现观察场所、时间的机动性。
4、 手持激光喷雾（分组）与演示喷雾结合，让课堂探究更多样
手持激光喷雾（图5）小巧便携，喷雾、激光、电源、风扇一体式结构，可随意移动至任何位置进行分组实验，实现场地的随机性。
演示喷雾器（图6）出雾量大，演示光路的范围大。配合强力调速风扇，抗干扰性强、光线效果调节方便。适合教师进行各类空间几何光路呈现的演示实验。
【实验原理/实验设计思路】
1、魔术引入——认识折射
2、实验感悟——定义折射
3、探究分析——描述折射
4、蜃楼奇观——另一种折射
5、链接生活——应用折射
【教材与学情分析】
一、教材分析
◆ 光的折射是前几节课知识的综合，又对下一个单元透镜的学习铺设基石，具有承上启下的作用。
◆ 光的折射规律是几何光学的两大基础定律之一。
二、学情分析
◆ 学生已经学习并了解光在同种均匀介质中沿直线传播；
◆ 已经掌握了探究光的反射规律的方法；
◆ 初二学生以感性思维为主，对于复杂而抽象的折射现象有一定的认知难度，可能会出现畏难心理。
三、重难点分析
◆ 重点：探究光的折射规律
◆ 难点：折射的动态光路分析
我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。根本原因还是无“米”下“锅”。于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。【核心素养】
✧ 物理观念：1.光的折射规律； 2.海市蜃景的原理；
✧ 科学方法：1.模型法； 2.逆向思维法； 3.综合归纳法；
✧ 科学探究：1.光线的描绘与处理，经历规律的得出过程； 2.光的折射探究； 3.动态光路分析；
✧ 科学态度与责任：1.培养严谨的科学态度； 2.体验物理的妙趣；
【实验教学过程】
1 魔术引入，认识折射——水下小车实验
2 实验感悟，定义折射——观察水和树脂中的折射光线，体验概念的提出过程，培养学生严谨的科学思维
3 探究分析，描述折射——体验科学的思维过程，训练知识迁移能力、强化模型法、对比分析法
（演示）空气与水之间的折射规律→分组探究树脂的折射规律，用玻璃纸描绘相应的光线→对描绘的光线进行处理，引入法线，定义折射角→总结折射规律
4 要练说，得练看。看与说是统一的，看不准就难以说得好。练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。蜃景奇观，另一种折射——展示胶体蜃景的光路及效果，体验物理的妙趣
5 要练说，得练看。看与说是统一的，看不准就难以说得好。练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。链接生活，应用折射——通过解释水下小车浮现的原理、动态折射光路分析等，升华新知，训练发散性思维。
【实验效果评价】
⏹ 自然奇观，触手可及：
一般说来，“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：“师者教人以不及，故谓师为师资也”。这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。《韩非子》也有云：“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。用果冻改进后的蜃景装置更加轻巧便携，具有更强的稳定性，可多次搬运，扩散层能维持7天左右。
⏹ 创新应用、浅谈深究：
树脂砖与手持喷雾的组合，便捷地记录了折射光线模型，为学生的数据分析能力训练提供了条件。
⏹ 探究生成、实验启智：
利用现有的仪器条件，重构了课堂思路。通过实验探究，让学生经历概念的建立过程以及规律的得出过程，体验物理的严谨性和科学的思维方式。
⏹ 思维阶梯、情景感悟
水位可调式水槽，以直观形象性突破动态光路难点。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/618305d9bf1e650e52ea551810a6f524cdbfcb4b.html
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