2019-2020年高中物理 13.1 光的折射教案 新人教版3-4【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識與技能1、理解折射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)的光現(xiàn)象和有關(guān)的計(jì)算。2、理解光的折射率，了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系，并能用來計(jì)算。3、知道光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)的問題。（二）過程與方法通過實(shí)驗(yàn)，理解光的折射定律。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠認(rèn)識和解釋生活中的一些光現(xiàn)象，增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】光的折射定律的理解和應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】光的折射率的理解。【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)演示法【教學(xué)用具】激光光學(xué)演示器、激光手電、水槽、刻度盤、三角板、計(jì)算機(jī)、大屏幕、自制CAI課件【教學(xué)過程】（一）引入新課教師：初中我們學(xué)了光的反射定律，請同學(xué)們回憶一下。學(xué)生： 反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。且反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。（課件演示：光的反射）教師：今天我們學(xué)習(xí)光的另外一種現(xiàn)象，看小實(shí)驗(yàn)。小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己帶水杯（最好都帶快餐杯），筷子、鉛筆、圓珠筆等，將筷子插入水中，讓學(xué)生觀察水面處筷子形狀的變化，水中的筷子是向上折了還是向下折了；讓學(xué)生向盛水的杯和無水的杯中分別投放硬幣，觀察水中的硬幣看上去是變淺了還是深了。學(xué)生：插入水中的筷子，看上去好像在水面處折斷了，且向上折；水中的硬幣變淺了。教師：如何解釋上面的現(xiàn)象呢？下面我們就來學(xué)習(xí)光的折射及其規(guī)律，看究竟是怎樣的情況。（二）進(jìn)行新課1折射定律師：光從空氣射入玻璃這一介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生了改變，我們把這種光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的折射。課件演示：光的折射入射光線與法線間的夾角1 叫入射角，折射光線與法相間的夾角2叫做折射角。教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)初中學(xué)過的光的折射定律。多媒體輔助 折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線的兩側(cè)。師：但是，入射角跟折射角之間究竟有什么關(guān)系呢？現(xiàn)在我們做實(shí)驗(yàn)看看。多媒體輔助 介紹儀器特別是半圓形玻璃磚的直面是沿刻度盤的9090刻度線放置的，當(dāng)激光器發(fā)出的一束水平細(xì)光束有空氣進(jìn)入半圓形玻璃磚的直面，即界面時，垂直直面的00刻度線為二者界面的法線。演示一將半圓形玻璃磚放在適當(dāng)位置，打開激光演示儀，讓激光器發(fā)出的一束激光照在半圓形透明玻璃磚的直面上，改變?nèi)肷浣?，讓學(xué)生觀察折射角、入射角的變化情況以及在兩種介質(zhì)的分解面上反射光線、折射光線的能量改變情況。多媒體輔助、由學(xué)生小結(jié)隨入射角的增大，折射角也增大，且反射光線的能量比例逐漸增大，折射光線的能量比例逐漸減小。師：那么折射角是隨入射角成正比例的增加，還是成平方、成平方根的增加，還是其他關(guān)系，折射角與入射角之間確切的定量關(guān)系究竟是怎樣的呢？下面我們看一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。入射角1折射角21/2sin2/ sin2106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.671.517038.61.811.508040.61.971.51師：請同學(xué)們分析一下表中數(shù)據(jù)，1 、2間具有怎樣的定量關(guān)系？結(jié)論：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n來表示這個比例常數(shù)，則有sin1/ sin2=n12師：這就是光的折射定律。對于折射現(xiàn)象，人類早在公元140年就進(jìn)行了測量，直到1621年才有斯涅爾找到了折射角與入射角之間的這種定量關(guān)系。可見，發(fā)現(xiàn)或總結(jié)一個物理規(guī)律需要堅(jiān)強(qiáng)的毅力和持之以恒的科學(xué)精神。因此，折射定律又叫斯涅爾定律。同學(xué)們知道：“反射現(xiàn)象中光路是可逆的”，折射現(xiàn)象光路也可逆嗎？演示二讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。即：折射現(xiàn)象中光路是可逆的。（課件演示：折射現(xiàn)象光路可逆）2折射率師：光從空氣射入玻璃中，入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數(shù)1.50， 那么，當(dāng)光從空氣射入其他介質(zhì)如水中時，這個比例常數(shù)還是1.50嗎？下面我們用實(shí)驗(yàn)求證一下。演示三將刻度盤放入水槽中，加水恰好至90線。入射光線要恰好通過中點(diǎn)O，記錄幾組數(shù)據(jù)并處理。入射角1折射角2sin1/sin21030師：可見，入射角的正弦與折射角的正弦之比仍是一個常數(shù)，但對水來說，這個常數(shù)不是1.50而是1.33。如果換用金剛石，這個常數(shù)則為2.42。由此可見，這個常數(shù)是一個與介質(zhì)有關(guān)的量，介質(zhì)不同這個常數(shù)不同。我們從比較表一、表二中的數(shù)據(jù)來看，在入射角相同的情況下，常數(shù)大的折射角小，說明常數(shù)大的折射光線偏離原來入射光線的方向較大，我們也就可以說常數(shù)較大的這種介質(zhì)對光線的偏折能力較大。而常數(shù)較小的，折射角反而大，折射光線偏離原來入射光線的方向也就較小，說明介質(zhì)對光線的偏折能力也小，因此，這個常數(shù)反映了介質(zhì)對光線的偏折能力，我們把這個常數(shù)定義為介質(zhì)的折射率。 （真空射入其它介質(zhì)）物理意義：折射率是反映介質(zhì)對光的偏折能力大小的物理量，是介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，由介質(zhì)本身決定，與1 、2無關(guān)。研究表明，光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。在介質(zhì)中傳播速度v與折射率的關(guān)系為自學(xué)討論學(xué)生教材52頁有關(guān)內(nèi)容，討論并回答如下問題：多媒體投影1、為什么任何介質(zhì)的折射率都大于1？2、光在同一均勻介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)對光所呈現(xiàn)出來的折射率n是多少? 3、光由其他介質(zhì)射入空氣時，n= sin1/ sin2 是否還適用，如果適用1、2 分別應(yīng)是什么角？ 學(xué)生回答 1、光在真空中的傳播速度為c ，而在其它介質(zhì)中，光的傳播速度v<c，介質(zhì)的折射率也就大于1。（老師補(bǔ)充）因此，當(dāng)光線由空氣射入介質(zhì)時，如由空氣射入玻璃、水中（教師形象示范出），折射角小于入射角，叫近法線折射；當(dāng)光線由介質(zhì)射入空氣時，如由玻璃或水射入空氣中，折射角大于入射角，叫遠(yuǎn)法線折射。2、同一均勻介質(zhì)中光速相同，n=v/v=13、適用。1、應(yīng)為折射角，2應(yīng)為入射角。即計(jì)算某種介質(zhì)的折射率時，公式中1為空氣中的光線與法線的夾角，2為介質(zhì)中的光線與法線的夾角。實(shí)驗(yàn)測定玻璃的折射率每四個學(xué)生一組，利用插針法，掌握測定玻璃折射率的原理和方法。教師巡回指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題并及時糾正。討論實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采取哪些措施以減小誤差？如：入射角適當(dāng)大一些；大頭針的距離適當(dāng)遠(yuǎn)一些等。利用課件投影例題如圖1所示，一儲油桶，底面直徑與高均為d。當(dāng)桶內(nèi)無油時，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，由點(diǎn)A沿方向AB看去，看到桶底上的點(diǎn)C，兩點(diǎn)C、B相距d/4。求油的折射率和光在油中的傳播速度。 解：如圖2所示，因底面直徑于桶高相等，由此可知A OF =ABG=45；由OD=2CD可知COD的正弦sinCOD=油的折射率n=sinAOF /sinCOD=光在油中的傳播速度v=c/n=1.9108m/s小結(jié)眼睛在A點(diǎn)看到C點(diǎn)的實(shí)際上是進(jìn)入眼睛的折射光線OA反向延長線上的C點(diǎn)的象，且在C點(diǎn)的正上方。故放入水中的硬幣看上去好像變淺了，水中的筷子向上折了。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評通過今天的學(xué)習(xí)，我們不僅確定了入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數(shù)的定量關(guān)系，得出了折射定律，而且我們還定義了介質(zhì)的折射率，它反映了介質(zhì)的光學(xué)特性。我們還學(xué)習(xí)了用插針法測定玻璃折射率的方法。（四）課余作業(yè)完成P54“問題與練習(xí)”的題目。附：課后訓(xùn)練1、斜插入水中的筷子與豎直方向成45角，由空氣中向下觀察看，看到筷子筷子在水中的部分與豎直方向所成的角為，則（ ）（A） <45 （B） >45 （C） =45 （D）條件不足，不能確定答案：（B）2、光從空氣射入折射率為的介質(zhì)中，反射光線恰垂直于折射光線，求入射角為多大 ？（該題教師要先畫出光路圖，而后再讓學(xué)生做題） （答案：60）