高中物理光的折射與全反射4.1光的折射定律教案魯科版選修

1、第一節(jié) 光的折射定律三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）掌握光的反射及反射定律；（2）掌握光的折射及折射定律；（3）掌握介質(zhì)的折射率的概念，了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系。2、過(guò)程與方法：通過(guò)觀(guān)察演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解到光在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生的現(xiàn)象(反射和折射)，觀(guān)察反射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)隨入射角的變化而變化，培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察、概括能力，通過(guò)相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：滲透物理研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度的教育，實(shí)驗(yàn)的客觀(guān)性與人的觀(guān)察的主觀(guān)性的矛盾應(yīng)如何解決，人的直接觀(guān)察與用儀器探測(cè)是有差別的，我們應(yīng)用科學(xué)的態(tài)度看待用儀器探測(cè)的結(jié)果。教學(xué)重點(diǎn)：光的折射定律、折射率。折射

2、率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)來(lái)決定。教學(xué)難點(diǎn)：光的折射定律和折射率的應(yīng)用，通過(guò)問(wèn)題的分析解決加深對(duì)折射率概念的理解，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法。教學(xué)方法：引導(dǎo)、探究教學(xué)用具：光的折射演示器，附件：接線(xiàn)板、火柴、煙霧發(fā)生器及煙霧源、半圓柱透明玻璃、直尺、計(jì)算器。（一）引 入初中已學(xué)過(guò)光的折射規(guī)律：折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)的兩側(cè)；當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。初中學(xué)的光的折射規(guī)律只是定性地描述了光的折射現(xiàn)象，而我們今天要定量地進(jìn)行研究：（二）新課教學(xué)演示：將光的激光演示儀接通電源，暫不打開(kāi)開(kāi)

3、關(guān)，將煙霧發(fā)生器點(diǎn)燃置入光的折射演示器中，將半圓柱透明玻璃放入對(duì)應(yīng)的位置，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，將激光管點(diǎn)燃，讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的平面上，讓光線(xiàn)垂直于平面過(guò)圓心入射(沿法線(xiàn)入射)，觀(guān)察：折射情況，a角度，b明暗程度與入射光線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比。然后改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行記錄，再次觀(guān)察能量改變的情況。1、在兩種介質(zhì)的分界面上入射光線(xiàn)、反射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)的能量分配隨入射角的增大，反射光線(xiàn)的能量比例逐漸增加，而折射光線(xiàn)的能量比例逐漸減小。2、經(jīng)歷了近1500年才得到完善的定律（1）歷史發(fā)展：公元2世紀(jì)古希臘天文學(xué)家托勒密通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到： A折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)； B折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)的兩側(cè)； C

4、折射角正比于入射角。德國(guó)物理學(xué)家開(kāi)普勒也做了研究。（2）折射定律：最終在1621年，由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角和折射角之間的關(guān)系。將一組測(cè)量數(shù)據(jù)抄寫(xiě)在黑板上讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算(用計(jì)算器)，光線(xiàn)從空氣射入某種玻璃。入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.671.517038.61.811.508040.61.971.51通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 ，如果用n來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，

5、就有這就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。演示：如果使光線(xiàn)逆著原來(lái)的折射光線(xiàn)到界面上，折射光線(xiàn)就逆著原來(lái)的入射光線(xiàn)射出，這就是說(shuō)，在折射現(xiàn)象中光路也是可逆的(在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的)。3、折射率 n光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的，這個(gè)常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率。（1）折射率的定義式為量度式：折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率不能小于1，記住水的折射率為1.33（4/3），玻璃的折射率為1.50（3/2）說(shuō)明：i是光線(xiàn)在真空中與法線(xiàn)之間的夾角，r是光線(xiàn)在介質(zhì)中與法線(xiàn)之間的夾角。光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，也簡(jiǎn)稱(chēng)為某種介質(zhì)的折射率。相對(duì)折射率在高中不作要求，又因?yàn)榭諝獾慕^對(duì)折射率為1.00028，在近似計(jì)算中認(rèn)為空氣和真空相同，故有時(shí)光從空氣射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率當(dāng)作絕對(duì)折射率進(jìn)行計(jì)算。4、介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系理論和實(shí)驗(yàn)的研究都證明：某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度之比：例1：光在某介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線(xiàn)以30°入射角，由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？解：由介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系得： 又根據(jù)介質(zhì)折射率的定