1. 光的折射定律教学设计(第一课时)

第 1节 光的折射定律教学设计

成都市玉林中学 万军

【整体的设计思想】：

1、学生在初中已经定量学习了光的反射定律，知道了处理几何光学的基础知识了。

2、学生在初中也定性的知道了光的折射规律了，就是不知道折射定律的定量关系。

3、光的折射定律的定量公式得出在人类历史上用1000多年的时间，这就说明这是一个难得的教育教学契机。要充分挖掘其中的实验探究的功能，同时要充分挖掘思维训练的功能。

4、基于上述原因，本节课的核心内容如下：训练学生的动手进行实验，得出光的折射角的实验数据；根据实验数据如何去发现定量规律，从而发展学生的科学探究能力；通过光的折射定律发现的历史感悟物理智慧。

5、把折射率以及相应的计算学习放在下一节课完成。

【学习目标】：

1、回顾光学的基本概念，光的反射、折射的概念

2、核心目标1：学生分组用实验定量测定光的折射角

3、核心目标2：根据实验数据分析探究折射角和入射角的定量关系

4、核心目标3：了解光的折射定律发现历史，感悟物理发现的智慧

【学习方式】：

教师点拨 + 学生团队合作

【学习工具】：

实验工具：

1、分组工具：激光笔；半圆形的玻璃砖；纸制大量角器；手机APP（QQ软件（方便课前把数据表格发给学生，课堂便于交流）；WPS软件（数据处理很方便））

2、教师演示工具：激光笔；半圆形的玻璃砖；纸制大量角器；手机APP（QQ软件；WPS软件）；同屏软件；水槽；水杯；硬币

【学习过程】

一、创设情景、引入新课

1、展示倒影图片，引出光的反射定律内容的回顾

2、展示水中景物图片，引出光的折射概念的回顾

3、教师用实验展示如下实验：（用同屏软件同屏的大屏幕上，效果更好）

又看到硬币的原因是什么？

教师问：水面要多深才可以又看到硬币呢？

要回到这个问题就要定量研究光的折射规律。

二、光的折射规律的研究

1、实验折射的相关概念回顾。入射光线、入射角、反射光线、反射角、折射光线、折射角

反射入射

折射

2、折射光线、入射光线、法线的关系：三线共面、折射光线和入射光线分居法线两侧。

3、实验展示折射角和入射角的定性关系

入射角增大，折射角增大

折射角和入射角的定量关系是什么？

三、光的折射规律定量的实验研究

1、学生分组实验：利用半圆形的玻璃砖、激光笔、纸质量角器，测量出相应的入射角和折射角，用WPS处理测量数据。（课前把相应的数据处理模板发给学生）

实验的注意事项

（1）如何准确确定界面和法线

（2）如何让测量误差更小

（3）测量数据填入WPS表格

2、学生分组处理实验数据

本环节的核心内容：怎么由折射角和入射角的实验数据出发，找到入射角的正弦和折射角的正弦之比是一个常数！这也是本课的核心内容，让学生体验从数据到实验结论的科学探究过程。方案如下：

（1）比值法：i/r , sini/sinr ,cosi/cosr, tani/tanr, coti/cotr,.....(学生能想到的比值都可以在课堂实验）

（2）图像法：i-r图像，

sini-sinr图像，cosi-cosr图像，tani-tanr图像,coti-cotr图像......(学生能想到的图像都可以在课堂实验），每一

个猜想都可以得到一个图像，我们如何确认那一种图像是我们需要的呢？这里要引导学生探究。

通过以上方法得出结论：物理学基于一种简单原则：光从空气射入玻璃砖中，入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一个常数

即：sinin

sinr光射入其他介质中也遵循同样的规律吗？

3、实验：光射入水中时，i与r的关系研究

由学生代表来完成实验的操作，教师同屏到大屏幕给全班学生看，由学生自己读出数据，带入表格分析数据. 实验得出结论：光从空气射入水中，入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一个常数

即：sinin

sinr但两次的比值是不相同的。（为下节课研究折射率打下基础）

总结实验结论：光从一种介质射入另一种介质时，入射角的正

弦跟折射角的正弦之比为一个常数

即：

四、光的折射规律发现的历史脉络

1、托勒密 通过实验得出：折射角与入射角成正比（其实是在小角度下近是成立），开启了实验研究光的折射规律的历史. 2、开普勒

通过实验，发现入射角小于30o时，折射角正比于入射角. 3、斯涅尔

1626年通过实验+数学抽象发现了光的折射定律

4、费马

提出最小作用原理，也叫最短时间作用原理。依据该原理，用数学方法推出了折射定律

5、惠更斯

提出了惠更斯原理，从而从理论的角度证明了光的折射定律

本环节，强化光的折射定律发现的历史是很漫长的一个过程，探索过程中一定有许多尝试、失败、再尝试。

引导学生分析总结，这中间包含的智慧：

（1）一个物理现象的发现，要进行实验研究，实验研究的结论可靠性的高低要靠实验的精度决定。

（2）物理结论要用数学语言加以准确的表述

sinin

sinr

（3）物理规律的数学表述以后，还要给出相应的物理阐释

通过以上的环节，最后成为一个物理定律。