光的折射 導學案 高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

4.1光的折射（第1課時）【學習目標】1.物理觀念：理解折射率的物理意義。2.科學思維：理解光的折射定律，并能用來解釋和計算有關的問題。3.科學探究：掌握測定玻璃折射率的實驗，會解決與實驗相關的問題?！局仉y點】折射率的理解和計算【學習任務一、光的反射定律和折射定律】1．光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的_______時，一部分光_______到第1種介質的現(xiàn)象．(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在_______內，反射光線與入射光線分別位于______________；反射角入射角．2．光的折射(1)折射現(xiàn)象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的_______時，一部分光_______第2種介質的現(xiàn)象．(2)折射定律折射光線與入射光線、法線處在_______內，折射光線與入射光線分別位于__________；__________與_________成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常數(shù))．(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是_______的．思考：光從一種介質進入另一種介質時,傳播方向是否一定變化？例1、如圖所示，某同學記錄了光線在空氣和某介質的分界面上發(fā)生的光路變化，則分界面是：，入射光線是：法線是：，反射光線是：折射光線是：【學習任務二、折射率】1．定義:光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，______________與______________之比，叫作這種介質的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).2．折射率與光速的關系某種介質的折射率，等于光在_______中的傳播速度c與光在這種介質中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)。3．理解（1）由于c＞v，故任何介質的折射率n都_______(填“大于”“小于”或“等于”)1（2）n的大小與θ1和θ2無關，與介質和入射光的頻率有關，對于確定的介質，n是定值。光以相同入射角從真空射入玻璃和水中，大體上畫出其折射光線。（3）折射率反映介質對光的偏折作用，n越光線偏折越。例2、一束光由空氣射入某介質，當入射光線和界面的夾角為30°時，折射光線恰好與反射光線垂直，則光在該介質中的傳播速度是()A.eq\f(c,2) B．eq\f(c,3)C.eq\f(\r(3),2)c D．eq\f(\r(3),3)c例3、兩束平行的細激光束垂直于半圓柱形玻璃的平面射入，如圖所示．已知其中一束光沿直線穿過玻璃，它的入射點是O，另一束光的入射點是A，穿過玻璃后兩條光線交于P點．已知玻璃半圓截面的半徑為R，OA＝eq\f(R,2)，OP＝eq\r(3)R.求玻璃的折射率．例4：邊長為d的正方體透明介質置于真空中，其橫截面ABCD如圖所示。有兩束平行光Ⅰ、Ⅱ分別從上表面的A點和AB的中點沿與水平方向成30°角同時斜射入介質中，兩種光在界面上折射后恰好相交于正方體底面的C點。已知真空中光速為c，求：(1)介質對光Ⅰ、Ⅱ的折射率；(2)光Ⅰ、Ⅱ到達C點的時間差。光的折射（第2課時）【學習目標】理解測量玻璃磚折射率的原理，會用“插針法”測量玻璃的折射率．【學習過程】任務一、實驗設計1．實驗方案如圖，當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，只要找出與入射光線AO相對應的出射光線O′D，就能夠畫出光從空氣射入玻璃磚后的折射光線OO′，于是就能測量入射角θ1、折射角θ2.根據(jù)，就可以求出玻璃磚的折射率了．2．實驗原理用插針法確定光路，找出跟入射光線相對應的折射光線，用量角器測入射角θ1和折射角θ2，根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n＝。3．實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針四枚、圖釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆．任務二、實驗步驟1．如圖所示，將白紙用圖釘釘在木板上．2．在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)．過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為光線。3．把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，畫出玻璃磚的另一邊bb′.4．在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線方向直到P2的像擋住P1的像．再在觀察者一側豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置．5．移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向．6．連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設計的表格中．7．用上述方法求出入射角分別為30°、45°、60°時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中．8．算出不同入射角的比值eq\f(sinθ1,sinθ2)，最后求出在幾次實驗中所測eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，即為玻璃磚的折射率．任務三、數(shù)據(jù)處理(1)方法一：平均值法算出不同入射角時的比值eq\f(sinθ1,sinθ2)，最后求出在幾次實驗中所測eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，即為玻璃磚的折射率。(2)方法二：圖象法以值為橫坐標、值為縱坐標，建立直角坐標系，如右圖所示．描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線．求解圖線斜率k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝。(3)方法三：作圖法在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，OO′(或OO′的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的長，如圖所示．由于sinθ1＝，sinθ2＝，且CO＝DO，所以折射率n1＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝。例題、如圖1所示，某同學在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′，O為直線AO與aa′的交點。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學接下來要完成的必要步驟有____。A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測量圖1中角α和β的大小。則玻璃磚的折射率n＝____。(3)如圖2所示，該同學在實驗中將玻璃磚界面aa