《探究光的折射规律》教学实录与评析

唐凌峥 马利芳

《探究光的折射规律》是粤教沪科版物理八年级上册第三章内容，涉及光的折射现象、光的折射规律、运用光的折射规律解释生活和自然界中的折射现象。其中，光的折射規律是几何光学的基本规律，是解释生活中折射现象的主要依据，也是光学教学中的重点和难点。初中生生活经验不足、教材留有空白、实验器材有局限性，这些会导致学生学习过程变得抽象、晦涩。生活中的折射现象涉及光的折射规律，与人的视觉习惯相关，学生在理解时也会感到比较困难。基于此，我们将本节课的课堂实录与评析呈现出来，希望与同行交流研讨。

一、观察现象

师：物理源自生活。最近，老师在网上看了一段视频，想和同学们分享。（播放视频，如图1）看完视频，你发现了什么？

生1：左边的杯子，水中的玻璃棒不见了。

师：玻璃棒真的不见了吗？

生2：玻璃棒还在，只是我们看不见。

师：为什么我们看不见它呢？

生思考。

师：现在我们一起来模拟演示视频中的实验。（模拟演示实验“硬币不见了”，如图2）你观察到了什么？

生：当水加到一定高度时，硬币不见了。

师：你认为硬币还在吗？

生：在。

师：硬币和玻璃棒真的具有魔力吗？

生摇头，有的怀疑是杯中的液体导致它们不见了。

【评析】执教者播放视频“玻璃棒不见了”，引发学生的认知冲突。在学生的认知中，放入透明液体中的玻璃棒应该是可见的，但视频中的玻璃棒在放入透明液体后有一部分不见了。学生看到的结果与生活经验产生了认知冲突，从而激发了学生的探索欲。接着，执教者模拟实验“硬币不见了”，将生活现象抽象为物理模型，很好地将物理与生活联系起来，降低了学习难度。

二、体验过程

师：（做铅笔变弯的实验）铅笔真的变弯了吗？

生：没有。

师：是什么原因导致出现这种现象？请说出你的猜想。

生1：是水在作怪。

有的学生点头表示认同生1的说法。

师：是这样吗？我们尝试将一束光射入水中，看看会发生什么？（实验演示，步骤1：让一束激光在空气中沿直线传播;步骤2：将激光笔下移，光从空气斜射入水中，如图4。）

生：光在水面处发生了偏折。

师：光从空气射入水中会产生什么现象？

生：偏折。

师：为什么沿直线传播的光此时会变弯折呢？你们还记得光沿直线传播的条件是什么吗？

生：条件是同种均匀介质。

师：我们看到的这个现象是因为同种均匀介质吗？

生：不是。

师：光不再沿直线传播，而是在界面处发生了偏折。为了描述自然界中的这种现象，物理学专门引入了一个概念——光的折射（板书课题：光的折射）。光由一种介质进入到另一种介质时传播方向发生改变的现象，我们称为光的折射。

三、介绍概念

师：请同学们将刚才看到的光路画在学案上。（PPT展示学生画的光路图，如图5）在这幅光路图中，哪一条线是入射光线？

生：AO。

师：哪一条线是折射光线？

生：OB。

师：同学们注意，光线有传播方向，必须在直线上标注箭头表示传播方向。剩下的一条直线是什么？

生：界面。

师：很好，下面我们在所画的光路图中标注出界面、入射点、法线、入射光线、折射光线、入射角、折射角。

生根据老师的要求进行标注。

师：光从空气射入水中时，偏折总是一样的吗？如若不一样，如何描述光的偏折情况？

生：用偏向（靠近）法线（折射角<入射角）或偏离（远离）法线（折射角>入射角）来描述光的偏折。

【评析】执教者演示实验，让学生“看见”光的折射现象的发生和发展过程，丰富了学生的认知表象，为学生的想象和逻辑推理提供了“抓手”。学生对“光在空气与水中的传播路径”的经验表象比较欠缺，如果用语言描述给学生听，学生的想象和推理归纳就缺乏着力点。因此，执教者紧扣学情，给学生创设了开放的、真实的物理现象的发生和发展过程，引导学生在实验中观察和感知光的折射，有利于学生建构概念，发展逻辑推理能力。

四、探究规律

师：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折。当光从空气斜射入玻璃时，折射光线是偏向法线还是偏离法线？

生沉默、思考。

师：我们用白纸、镜面、激光笔、玻璃砖做个实验（如图6），找一找折射光的传播方向。

生观察光的折射实验，按照上述方法记录光路。

师：在实验中，你记录了什么？

生：折射光线、入射光线，标注了法线、入射角、折射角。

师：在光线不稳定的情况下，如何方便准确地记录入射光线和折射光线以测量角度呢？

生：将光路画在白纸上。

师：很好！我们可以在白纸上用不同颜色的笔记录下每一次实验光的传播路径。下面，请根据你描画的光路分析，当光从空气斜射入玻璃时，折射光线是偏向法线还是偏离法线？

生：偏向法线。

师：请你测量入射角、折射角，比较两个角的大小，将结果写在学案上。

生测量、记录，将结果写在学案1和学案2上（如图7）。

[学案1

光从空气射入玻璃，折射光线   法线，入射角是   ，折射角是   。从玻璃射入空气，折射光线   法线，入射角是   ，折射角是   。

学案2

当光从空气斜射入另一种介质时，折射光线

师：根据测量结果，我们可以比较折射角与入射角的大小。同学们想一想，折射光线与入射光线是否在同一平面内？

生：应该在。

师播放动画视频，演示三线共面的实验。

生观看视频、思考问题。

师：光由一种介质进入另一种介质时，传播方向一定会发生改变吗？

生：一定吧。

师演示光垂直入射的情景，强调光的折射条件。

生倾听、记录、思考。

师：我们知道，人站在岸上能看见水里的鱼，那么，水里的鱼能否看见岸上的人呢？

生：应该可以。

师演示光路可逆实验。

生观察、思考、联想。

师引导学生归纳光的折射规律。

【评析】该环节教学特点是具体“可见”，表现在两个方面。第一，学生理解学习难点的过程和思维过程具体“可见”。学习难点是看见光路路径并记录下来，执教者通过小组实验，让学生经历光从空气斜射入玻璃的实验过程，观察并记录实验中产生的光路路徑，标注入射光线、法线和折射光线，测量入射角、折射角，使学生对光的折射规律的理解、思维推理等过程具体“可见”。第二，执教者在解构与重构教材内容方面具体“可见”。教材中呈现的光的折射探究实验设计留有“空白”，为执教者设计教学预留了空间。

五、实践运用

1.水中的铅笔变弯折

师：请你运用光的折射规律解释铅笔看起来折断了的原因。

2.硬币不见了

师：请你用光的折射规律解释硬币为什么不见了。

3.玻璃棒不见了

师：请你说一说本节课实验中玻璃棒不见了的原因。以上3个问题同学们可以进行讨论交流，然后将答案分别写出来。这节课就上到这里，下课！

【总评】

在物理新授课中，一般的教学过程是先引入物理现象，让学生观察物理现象及其发生过程，从中抽象出概念并描述相关概念及其性质，最后让学生用发现的规律解释物理现象。

在这节课中，执教者的教学设计特点是演示知识的形成过程，化抽象为具体。首先，物理现象和物理实验过程具体，概念抽象简单、清晰，教学设计符合学生的心理特点;其次，教学环节过渡自然，环环相扣，体验式经历的教学设计缜密、简洁，学生能够主动参与到学习中。但是，在运用光的折射规律解释生活现象这个环节，执教者的教学设计缩略、跳跃，缺少思维的引领，略显粗糙。生活中的折射现象，如水底变浅、筷子变弯等，其光路都是由水中到空气的过程，与学生的前经验产生认知冲突。这样，实际现象与学生的前经验和刚顺应内化的认知不一致，导致学生自动运用前经验来解释物理现象，对学习的新知识就会感到模糊，这一点在教学中要注意改进。

（本课例在全国“学科德育精品课”展示活动中被评为部级精品课）

（责编 欧孔群）