物理人教版 (新课标)选修3-4第十三章 光1 光的反射和折射教案

学校：临清实验高中   学科：物理   编写人：孙秀芝 审稿人 ：孔庆生

选修3-4第十三章第1节《 光的折射》

一、教材分析

本节课是光学的第一小节，教材在节前首先介绍了光学的发展史。正文直接由生活中的反射和折射现象回顾初中所学知识——反射定律和折射现象，接着由光的折射现象中折射角与入射角的定性关系直接给出了光的折射定律。折射定律是研究几何光学的重要法宝，是全章的重点，折射率是掌握折射定律的关键，也是难点。高中阶段只研究在两种介质中并且其中一种介质是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律。

二、教学目标

1、通过观察实验，了解光的反射和折射现象，并能规范做光路图。

2、通过对实验数据的分析，探究折射角与入射角的关系并归纳折射定律。

3、通过比较光从空气射入不同介质（玻璃和空气）时，入射角的正弦与折射角的正弦比值的不同来引出折射率的概念和理解其物理意义，并能用来解释光现象和计算有关的问题。

4、知道折射率与光速的关系，并能用来进行计算。

5、知道在光的反射和折射现象中光路是可逆的，建立光路是可逆的的观点并能用此处理有关的问题。

三、教学重点难点

    重点：折射定律的得出过程以及对光的折射率的理解

难点：折射率的理解，折射定律与光路可逆原理的综合运用          

 四、学情分析（根据个人情况写）        

五、教学方法

实验观察、理论分析、学案导学

六、课前准备

光的折射演示器，多媒体课件，直尺

七、课时安排：1课时

八、教学过程

 (一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

1．多媒体播放各种光的奇妙美丽的现象。（创设情景）

2．介绍光的发展史：从17世纪波、粒二种学说，到19世纪波动说的完美，再到二十世纪的波粒二象性。

3．介绍本书安排的知识：物理光学和几何光学

三）合作探究、精讲点拨

一、反射定律

结合实验现象回忆光的反射现象和光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。

二、折射定律

1、插针法体现光路图：学生回顾光的反射定律和折射定律。激励个别学生主动用实物放置来体现光的反射定律和折射定律，并请学生放置体现的具体含义。（空间——平面——1/4平面——线；空间——平面——1/4平面——比1/4平面更小的平面，折射光线暂不能确定）。

2、提出问题1：如何确定折射光线的位置？

3、探究光的折射规律

引导学生在光具盘上找出分界面、法线、入射光线、折射光线、入射角和折射角。

再次观察光的折射：空间——平面——1/4平面——线：定性观察光从空气斜射入玻璃中时折射角与入射角的关系，改变入射角的大小，观察折射角的变化，定性分析入射角与折射角的大小关系。。定量测定几组入射角与折射角（精度小）。教师提供更精确数据（光从空气射入玻璃），组织学生分析数据：

◆教师用PPT控制，先给出前四组数据，学生猜测可能的函数关系，如成正比﹍﹍﹍，再用Excell计算验证。

◆教师再给出后四组数据，验证假设——修正猜测﹍﹍﹍，得出初步结论。

4、介绍历史足迹，渗透思想、方法教育

公元140年，希腊天文学家托勒密曾经认为，入射角与折射角之间存在着简单的正比关系，并且用实验方法求出了从空气射入玻璃时=0．67。但是，由此计算出来的折射角，只对比较小的入射角才大致与实验结果相符，当入射角增大时，就不符合了。

为了研究折射角与入射角的定量关系，科学家作了多方面的尝试，直到1621年，斯涅耳才终于找到了这个关系。

人类从积累入射角与折射角的数据到找出两者之间的定量关系，经历了一千多年的时间。直到1621年，荷兰数学家斯涅耳才终于找到了入射角与折射角之间的规律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。

5、归纳折射定律

折射定律：折射光线跟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；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。即  式中是比例常数。

说明，我们在上一章研究波的折射时已见过这个等式，那时从惠更斯原理得出的推论；而这里是用实验得出的。由此我们可以想到：光可能是一种波？

6、实验直观观察折射现象中光路可逆

演示光路可逆实验。光从空气斜射入玻璃中的实验已经在前面做过，若让光从玻璃射入空气中，结果会如何？请一位同学用笔在入射光线和折射光线的位置分别做上一个标记。再让入射光线逆着原来折射光线的方向入射，观察现在折射光线的所在的位置是否与原入射光线的方向相同。

三、折射率

1、创造情景2：进一步验证折射定律（光从空气射入水时的情况）

2、发现问题2：光从空气射入水时入射角的正弦跟折射角的正弦的比值不一样？

3、探讨比值常数的含义

光从第1种介质射入第2种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数，但是对不同的介质来说，这个常数是不同的。由此可见常数与入射角、折射角无关，只与两种介质有关。

交代常数就记为

在实际应用中，遇到最多的情形是光从空气射入某种介质，或从某种介质射入空气，而空气对光的传播的影响很小，可以当作真空处理。因此，以后我们讨论光从真空射入介质的情形，常数就记为。

对于不同的介质常数是不同的。光从空气射入玻璃时，常数=1.5；光从空气射入水时=1.33。可见常数与介质有关系。

4、折射率

（1）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率，用符号表示。=sinθ1/sinθ2

（2）不同介质的折射率

（3）意义：是一个反映介质光学特性的物理量。常数越大，光线从空气射入这种介质时偏折的角度越大。

5、折射率与光的传播速度的关系：

研究表明，光在不同介质中的速度不同。这也正是光发生折射的原因。某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即

由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1。光从真空射入任何介质时，sinθ1都大于sinθ2，即入射角大于折射角。

思考“当光从介质射入空气时，会怎么样呢？”

根据光路可逆，光由玻璃砖射向空气时，即入射角小于折射角，并再次实验演示。

并引导学生讨论“当光由玻璃射入空气时sinθ1是否与sinθ2成正比及比例常数是多少？玻璃的折射率是多大？”。从而真正理解折射率和灵活应用光路可逆。

课堂巩固训练：

例1  光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？

解：由介质的折射率与光速的关系得

又根据介质折射率的定义式得

r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹角30°．

由(1)、(2)两式解得：

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。

设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

九、板书设计

1．折射定律：内容（三句话）

2．折射率：定义（光从真空射入空气……

           意义

3．折射率与光速的关系：

4．光路可逆

体会画好光路的必要性和重要性

十、教学反思（根据实际情况写）