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2019-2020年高中物理 13.1 光的发射和折射教案 新人教版选修3-4

2019-2020 年高中物理 13.1 光的发射和折射教案 新人教版选修 3-4
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:

入射角 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°

折射角 6.7° 13.3° 19.6° 25.2° 30.7° 35.1° 38.6° 40.6°

◆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)

入射角(度) 0 10 20 30 40 50 60 70 80

折射角(度) 0
7°29' 7°52' 22°01' 28°49' 35°49' 40°30' 44°48' 47°36'

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。=sinθ 1/sinθ 2 (2)不同介质的折射率

介质

金刚石 二氧化碳 玻璃 水晶 岩盐 酒精 水

空气

折射率

2.42 1.63

1.5-1.8 1.55 1.55 1.36 1.33 1.00028

(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,sinθ 1 都大于 sinθ 2,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 sinθ 1 是否与 sinθ 2 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)


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