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高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 光的折射教案及反思
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 光的折射教案及反思，共8页。
(1)通过实验探究，理解光的折射定律。
(2)理解折射率和相对折射率。
教学重难点
教学重点
光的折射定律的理解和应用。
教学难点
光的折射率的理解。
教学方法
实验探究，多媒体辅助教学。
教学用具
激光发射器、水槽、刻度盘、量角器、多媒体课件。
教学过程
引入新课
[多媒体辅助]教师展示课件中一束光通过平行玻璃砖的图片。
教师：光由空气射入玻璃，再通过玻璃射入空气，出射光为什么总与入射光平行？让我们带着这个疑问来开启今天的学习旅程吧。
讲授新课
一 探究折射角与入射角的关系
教师：我们初中就学过光的折射规律，谁来跟大家分享一下呢？
学生：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居于法线的两侧；光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角。
教师：很好，那么大家知道折射角与入射角有怎样的定量关系吗？下面我们通过一个实验来探究一下。
[实验]实验装置
进行实验
1. 如图所示，往水槽内注水，让水面与量角器的90°刻度线重合。
2. 使激光发射器发出的光沿盘面斜射到水面并进入水中，光线过量角器的0刻度线与水面的交点。观察光的传播方向及入射光、折射光和法线的位置关系。
3. 保持光在水面的入射点不变，不断改变入射光的方向，观察折射光的方向如何变化。记录相应的入射角和折射角。
教师带领学生分析记录的折射角和入射角，总结其大小关系。
学生总结：折射角随着入射角的增大而增大。
教师引导学生猜测折射角和入射角间具有怎样的定量关系，最后借助多媒体展示出如下表格，并根据实验将数据补充完整。
学生总结结论：入射角的正弦与对应的折射角的正弦之比几乎相等。 n=sin
二 光的折射定律
2.1 光的折射定律
教师对上述实验结论进行总结：入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。由于该定律是由荷兰科学家斯涅耳发现的所以也叫斯涅耳定律。
表达式：，用不同的介质做实验，常数n不同。
2.2 折射率
教师总结：常数n是与介质有关的物理量，物理学中，把光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率。
[多媒体辅助]教师展示课件中给出的钠黄光照射下的几种常见物质的折射率。
[多媒体辅助]教师借助课件演示折射现象中的光路可逆，并提出问题：光从空气斜射入真空或空气中时，入射角与折射角的关系。
教师引导学生推导：
教师：现在大家知道为什么一束光通过平行玻璃砖后出射光与入射光总是平行的吗？大家分组讨论。老师查看小组讨论情况，并给予适当的指导。
教师总结：
2.3 折射率
2.3.1 折射率
教师：光从空气(真空)以相同的入射角斜射入水和玻璃中或从水和玻璃中以相同的入射角斜射入空气(真空)时，玻璃和水谁的偏折程度大？为什么。
学生：玻璃的偏折程度较大，因为玻璃的折射率大。
教师总结：折射率反映了光从空气(真空)斜射入介质或从介质斜射入空气(真空)时的偏折程度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。
[多媒体辅助]教师展示课件，介绍折射率的决定式。理论和实验研究表明，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：。
说明：1.所有介质的折射率都大于1；
2.光在介质中的传播速度越小，该介质的折射率就越大。
2.3.2 光的色散
教师：展示课件中光的色散图片，并提问一束白光通过三棱镜后，为什么会变成七种色光。
学生：不同颜色的光在同一种介质中的偏折程度不同。
教师：哪种光的偏折程度最大？哪种光的偏折程度最小？
学生：紫光最大，红光最小。
教师：为什么不同颜色的光在同一种介质中的偏折程度不同？
学生：不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同。
教师总结：光的色散的原因是：1.不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同； 2.红光传播速度最大，折射率最小即偏折程度最小；紫光传播速度最小，折射率最大即偏折程度最大。
教师：初中的时候我们就知道早晨我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际上太阳在地平线以下。大家通过今天的学习可以解释这个现象吗？
学生：大气层不均匀，太阳发出的光会发生偏折，进入我们的眼睛，我们逆着光线看去，利用光的反向延长线来确定发光点的位置，所以认为太阳升出地平线。
2.3.3 相对折射率
教师：前面我们学了绝对折射率，那么与绝对折射率相对应的就会有相对折射率，什么是相对折射率呢？
学生：光由介质1进入介质2，这时的折射率称为介质2对介质1的相对折射率，通常用n21来表示。
教师：相对折射率的表达式是如何表示的呢？
学生：
教师：绝对折射率与相对折射率有何关系呢？
学生：
教师：，即折射定律还可表示为：。
典题剖析
例1 如图所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些，假设玻璃砖的厚度为H。玻璃的折射率n=1.5。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少？
分析：如图所示，用点O表示字母上的某一点，OA和OB是从点O射向玻璃砖上表面的光，光经折射后进入人眼，人感觉它们是从玻璃中的点D射出的，D即为眼睛看到点O的像，AD就是字母的视深h，实际深度为H。
解：光由玻璃进入空气，由光的折射定律及几何关系
得。因为OB很靠近OA，所以
OB≈OA，BD≈AD
因此
故垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是。
例2 半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为点O，AO为与底面垂直的半径。一束红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，入射点为B，∠AOB=60°。已知该玻璃对红光的折射率n=，光线经柱面折射后与底面的交点到点O的距离是多少？请画出光路图并求解。
解：如图所示
光线的入射角为60°，折射率n=。
由光的折射定律，解得折射角r=30°。
由几何关系可知，在底面处再次折射时，入射角为30°，由光路可逆可得折射角为60°。
在底面上，折射点距离O点
课堂小结
入射角i
折射角r
i/r
sini/ sinr
(1)通过实验探究，理解光的折射定律。
(2)理解折射率和相对折射率。
教学重难点
教学重点
光的折射定律的理解和应用。
教学难点
光的折射率的理解。
教学方法
实验探究，多媒体辅助教学。
教学用具
激光发射器、水槽、刻度盘、量角器、多媒体课件。
教学过程
引入新课
[多媒体辅助]教师展示课件中一束光通过平行玻璃砖的图片。
教师：光由空气射入玻璃，再通过玻璃射入空气，出射光为什么总与入射光平行？让我们带着这个疑问来开启今天的学习旅程吧。
讲授新课
一 探究折射角与入射角的关系
教师：我们初中就学过光的折射规律，谁来跟大家分享一下呢？
学生：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居于法线的两侧；光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角。
教师：很好，那么大家知道折射角与入射角有怎样的定量关系吗？下面我们通过一个实验来探究一下。
[实验]实验装置
进行实验
1. 如图所示，往水槽内注水，让水面与量角器的90°刻度线重合。
2. 使激光发射器发出的光沿盘面斜射到水面并进入水中，光线过量角器的0刻度线与水面的交点。观察光的传播方向及入射光、折射光和法线的位置关系。
3. 保持光在水面的入射点不变，不断改变入射光的方向，观察折射光的方向如何变化。记录相应的入射角和折射角。
教师带领学生分析记录的折射角和入射角，总结其大小关系。
学生总结：折射角随着入射角的增大而增大。
教师引导学生猜测折射角和入射角间具有怎样的定量关系，最后借助多媒体展示出如下表格，并根据实验将数据补充完整。
学生总结结论：入射角的正弦与对应的折射角的正弦之比几乎相等。 n=sin
二 光的折射定律
2.1 光的折射定律
教师对上述实验结论进行总结：入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。由于该定律是由荷兰科学家斯涅耳发现的所以也叫斯涅耳定律。
表达式：，用不同的介质做实验，常数n不同。
2.2 折射率
教师总结：常数n是与介质有关的物理量，物理学中，把光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率。
[多媒体辅助]教师展示课件中给出的钠黄光照射下的几种常见物质的折射率。
[多媒体辅助]教师借助课件演示折射现象中的光路可逆，并提出问题：光从空气斜射入真空或空气中时，入射角与折射角的关系。
教师引导学生推导：
教师：现在大家知道为什么一束光通过平行玻璃砖后出射光与入射光总是平行的吗？大家分组讨论。老师查看小组讨论情况，并给予适当的指导。
教师总结：
2.3 折射率
2.3.1 折射率
教师：光从空气(真空)以相同的入射角斜射入水和玻璃中或从水和玻璃中以相同的入射角斜射入空气(真空)时，玻璃和水谁的偏折程度大？为什么。
学生：玻璃的偏折程度较大，因为玻璃的折射率大。
教师总结：折射率反映了光从空气(真空)斜射入介质或从介质斜射入空气(真空)时的偏折程度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。
[多媒体辅助]教师展示课件，介绍折射率的决定式。理论和实验研究表明，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：。
说明：1.所有介质的折射率都大于1；
2.光在介质中的传播速度越小，该介质的折射率就越大。
2.3.2 光的色散
教师：展示课件中光的色散图片，并提问一束白光通过三棱镜后，为什么会变成七种色光。
学生：不同颜色的光在同一种介质中的偏折程度不同。
教师：哪种光的偏折程度最大？哪种光的偏折程度最小？
学生：紫光最大，红光最小。
教师：为什么不同颜色的光在同一种介质中的偏折程度不同？
学生：不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同。
教师总结：光的色散的原因是：1.不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同； 2.红光传播速度最大，折射率最小即偏折程度最小；紫光传播速度最小，折射率最大即偏折程度最大。
教师：初中的时候我们就知道早晨我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际上太阳在地平线以下。大家通过今天的学习可以解释这个现象吗？
学生：大气层不均匀，太阳发出的光会发生偏折，进入我们的眼睛，我们逆着光线看去，利用光的反向延长线来确定发光点的位置，所以认为太阳升出地平线。
2.3.3 相对折射率
教师：前面我们学了绝对折射率，那么与绝对折射率相对应的就会有相对折射率，什么是相对折射率呢？
学生：光由介质1进入介质2，这时的折射率称为介质2对介质1的相对折射率，通常用n21来表示。
教师：相对折射率的表达式是如何表示的呢？
学生：
教师：绝对折射率与相对折射率有何关系呢？
学生：
教师：，即折射定律还可表示为：。
典题剖析
例1 如图所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些，假设玻璃砖的厚度为H。玻璃的折射率n=1.5。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少？
分析：如图所示，用点O表示字母上的某一点，OA和OB是从点O射向玻璃砖上表面的光，光经折射后进入人眼，人感觉它们是从玻璃中的点D射出的，D即为眼睛看到点O的像，AD就是字母的视深h，实际深度为H。
解：光由玻璃进入空气，由光的折射定律及几何关系
得。因为OB很靠近OA，所以
OB≈OA，BD≈AD
因此
故垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是。
例2 半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为点O，AO为与底面垂直的半径。一束红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，入射点为B，∠AOB=60°。已知该玻璃对红光的折射率n=，光线经柱面折射后与底面的交点到点O的距离是多少？请画出光路图并求解。
解：如图所示
光线的入射角为60°，折射率n=。
由光的折射定律，解得折射角r=30°。
由几何关系可知，在底面处再次折射时，入射角为30°，由光路可逆可得折射角为60°。
在底面上，折射点距离O点
课堂小结
入射角i
折射角r
i/r
sini/ sinr
相关教案
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