人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射精品教案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射精品教案，共11页。教案主要包含了折射定律，折射率，实验等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
4.1 光的折射
教学内容分析
本节教材对光的反射知识作了简单的回顾，这部分内容学生在初中已有所学习。本节的重点是光的折射定律和折射率的测定，教学中要给予充分重视。教学中要求学生能在折射实验现象的基础上，经过分析和推理得出定性结论；再通过实验探究，分析实验数据，发现特点和规律，得出定量结论，从而培养学生科学思维和科学探究的能力。本节内容是第2节“全反射”的基础。教材首先以射水鱼为情境，引出光的折射的概念。接着通过折射实验，观察入射角和折射角的大小和动态变化情况，引导学生对物理现象进行简单的分析和推理，构建物理模型。通过对数据的定量研究，得到折射定律并介绍折射率这个反映介质光学性质的物理量。最后，教材通过一来落实折射率公式的应用，加深对折射率公式的理解。
学情分析
学生在初中已经学过光的反射和折射，但没有深入学习过光的折射所遵循的定量关系。学生已具备一定的实验操作技能，对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定的.提高。对于本节课的教学中学生可能会出现的思维障碍与困惑是：因为，所以入射角的正弦与折射角的正弦之比都大于1。要解决这个问题，比较好的办法是通过实验让学生切身感受到在光的折射现象里，光路是可逆的，当光由介质射入空气时入射角的正弦与折射角的正弦之比反而小于1。
教学目标
1.认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。
2.通过实验探究，理解折射率的概念和光的折射定律。
3.会测量玻璃等材料的折射率，通过实验体会光线模型的建构过程。
教学重难点
1.教学重点：折射定律的应用。折射率的测量。
2.教学难点：折射定律与光路可逆原理相结合的应用
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
播放视频：观察以下视频，你知道射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？
然后提问：为什么泳池水看起来比实际的浅呢？
海市蜃楼是怎么形成的？
光的折射
学生根据初中所学知识回答时光的折射。
利用学生所学知识激发学生兴趣。
新课教学
一、折射定律
（一）光的反射
提问：阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明什么？
在学生回答基础上总结：光从第 1 种介质射到该介质与第 2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射。
然后提问：光的反射有什么规律？
在学生回答基础上总结反射定律：
（1）反射光线与入射光线、法线在同一平面
（2）反射光线和入射光线分居法线两侧
（3）反射角等于入射角
（二）实验演示
演示实验，认真观察实验，光从玻璃中入射到空气中，发生了什么现象？
一部分反射了反射，一部分传播到空气中
然后提问：光的折射有什么规律？
（三）光的折射
1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
2.光的折射定律
（1)折射光线、入射光线、法线在同一平面内
(2)折射光线和入射光线分居法线两侧
(3）当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
（4）当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角
（5)当入射角增大时，折射角也随着增大
然后提问：入射角与折射角有什么定量关系呢？
然后展示：以光从空气射入玻璃为例，折射角和入射角的关系
然后提问：如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论？
然后展示以下图片：
折射定律： 1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律。
入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即:
学生回答光的反射
学生总结光的反射规律
学生观察实验并总结折射规律
学生观察数据并回答：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比
学生观察回答其他介质也满足该规律。
学生阅读归纳折射定律
回顾光的反射，让学生学习回顾，激发学生兴趣。
利用实验让学生关注学习内容
利用数据让学生观察，锻炼学生总结归纳能力。
归纳总结能力
二、折射率
思考与讨论
展示以下图片。然后提问你还能发现什么规律？
常数与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。常数越大，光线以相同入射角从真空斜射入这种介质时偏折的角度越大。
（二）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 n 表示。
2.定义式:
说明：（1）n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2
（2）折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。
（3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。
(4)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。
(5)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。
学生观察并总结规律
学生总结归纳折射定律内容
锻炼学生从多角度观察问题能力
让学生学会应用折射率的内容。
三、实验：测定玻璃的折射率
（一）实验思路
玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？
在学生总结基础上回答实验思路：选取一块玻璃砖按在白纸上，作出玻璃砖的轮廓，然后作出入射玻璃砖的光线和出射玻璃砖的光线，最后连接入射点和出射点的光线，这就是折射光线。最后测出入射角和折射角的大小，代入公式就可以得出答案。
如何作出入射光线和出射光线？
在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O的法线NN′，画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针，在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′，再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置；
（二）实验步骤
请设计出实验方案，并与其他同学交流？
学生总结分享，在学生分享基础上让学生观察规范视频。
（三）数据分析
如何进行数据分析才能得出结论？
1．平均值法
算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图象法
以sin θ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图1所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则，故玻璃砖折射率 。
3．作图法
在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图 2所示。由于 ， ，且CO＝DO，所以折射率 。
（四）注意事项
做该实验时需要注意什么事项？
(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。
(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。
哪些原因会导致实验有误差？
(1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
学生设计自己的实验思路，在分享与交流中完善实验思路。
学生设计入射光线和折射光线的做法并与其他人交流。
完善实验思路并与其他同学交流，然后观看视频。
学会提出自己数据分析方案并与其他同学交流。
学生回答注意事项
学生进行误差分析
体现与学生交流与分享中优化实验思路，培养学生学会用所学知识设计实验验证。
体现与学生为主体的教育
不断优化实验设计，加深对折射定律的理解。
学会分析实验数据
加深学生对实验规范操作的理解。
课堂总结
板书设计
第1节 光的折射
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
在本节课的教学中，我通过发现问题——观察猜想——实验探究——讨论交流——思维拓展——实际应用的方式，得出光反射时的规律并加以初步应用。在探究过程中，重点探究“反射角与入射角的关系”,实验目的明确，避免了学生的盲目性；较好地突破了探究过程中“怎样显示光路?” “如何设计并进行实验?”两个难点，锻炼了学生的动手动脑能力，也给学生提供了展示自我的机会，学生的个性得到一定张扬，同时学生初步感受到了探究的乐趣，尝到了探究成功的喜悦，体验到了光反射时的对称与和谐，绝大部分同学完成了实验，教学目标达成度较高。
在本节课的教学中，我坚持贯彻以学生为本的思想，能让学生表达的尽量让学生表达；能让学生思考的尽量让学生思考；能让学生动手的尽量让学生动手，把较多的时间交给了学生。学生的自主探究，合作学习得到较好体现，但由于课堂时间限制， “三线共面”的探究略显欠缺，光的反射应用课件展示不够形象丰富，更多学生的表现欲望没有时间满足，以后要在关注全体，保持学生兴趣和热情，实验探究过程中的引导调控方面多下功夫。