1. 光的折射定律教学实录

光的折射

仁寿县第二中学 吴 雪

【设计思想】

“光的折射”是教科版《物理》（选修 3-4 ）第四章“光的折射”第一节的内容。根据课改的要求和新课程的理念，本节课从生活中常见的折射现象入手，在初中所学知识的基础上，充分发挥学生的积极性和主动性，使学生在整个过程中都积极的参与，在学生猜想的基础上，进行自主探究，从而主动的去分析、归纳、交流、合作，总结出折射现象所遵从的规律，再结合研究性学习小组的成果展示，完成预定的三维教学目标。 【教学背景分析】

本节内容，如光的折射现象和折射定律等内容学生在初中阶段都进行了相应的学习，并能所学的知识解释生活中一些比较常见的光的折射现象，学生对此部分内容比较熟悉。但初中阶段主要强调的是定性描述，对于光的折射现象所遵从的规律也只是简单的说明，在高中阶段对光的折射定律通过实验进行了定量研究，并引入了介质折射率的概念，折射率与光在不同介质中传播速度的关系，是对初中所学知识的补充和提高。所以本节内容是在初中所学知识的基础上，在教师的引导下，学生对光的折射所遵从的规律进行自主探究，从实验数据中去寻求规律，并形成结论，使学生的知识和能力在原有基础上得到提升。 【教学目标设计】

1．知识与技能 •

明确当光线与界面垂直射入介质的情况是一种特殊的折射现象。 •

掌握光的折射定律及折射定律的得出过程。 •

掌握介质折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系。 •

掌握用实验研究光的折射规律的一般方法。 2．过程与方法 •

学生通过自主探究，掌握了用实验研究物理规律的方法，逐渐养成用实验研究物理问题的思维习惯；在自主探究的过程中动手能力得到进一步提高，同时与他人沟通、合作的能力也得到了一定的提升。 •

学生通过观察和实验，观察、分析、归纳、以及数据处理和口头表达能力都得到了一定程度的提高。 3．情感态度与价值观 •

学生通过观察、实验，领略折射现象的美妙，从而更加热爱大自然，对物理学习的兴趣进一步加强。 •

学生通过自主的实验探究，获得了成功的喜悦，学习的自信心得到了提高。 •

学生通过分组实验，增加了与他人合作、交流、分享学习成果的渴望。 【重点难点】 重点：

光的折射定律、折射率

。 难点：

光的折射定律的得出

。 【

教学方法

】 讲授

探究

归纳

讨论 【

学习方法

】 自主探究

合作

讨论

归纳

【

教学仪器

】 折射仪，半圆形玻璃砖，激光笔，数据记录表格

、角度测量纸、多媒体、实物展台，鱼缸。

【

教学过程与教学资源设计

】

一、新课引入

（1）射鱼游戏引入。

学生参与。用弹弓弹射竹签，射水槽中橡皮泥做的鱼。找其他同学说明观察到的现象，使学生回忆起初中所学的关于光的折射的相应内容。

再通过播放水中硬币的视频，让学生更多地回忆光的折射。

（2）先播放光的折射所产生的现象，再通过动画展示光的折射现象。

动画显示：入射光线、对应的折射光线，并标出入射角和折射角。明确初中所学的光的折射的概念，当光从从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生

偏转

——发生折射

，今天我们就在初中所学知识的基础上来研究光的折射现象所遵从的规律。 教师直接引入正题，明确本节课所要研究的内容。 二、新课教学

（一）光的折射

【

问题 1 】光线垂直界面入射时是否发生折射现象? 结合上图找同学回答当入射角为零时，光的传播方向怎样？此时是否发生了光的折射现象。从而使学生明确只要

光能够从一种介质射入第二种介质继续传播，它就会发生折射现象，

所以当入射光线与界面垂直——入射角为零时，光也发生了折射现象，此时光的传播方向不发生偏折，它是折射现象的一种特殊情况。

【

问题 2 】折射角随入射角的变化关系怎样? 演示实验：用一束激光垂直于半圆形玻璃砖表面入射，让光学平面与入射光垂直，旋转玻璃砖，找同学到前面来描述一下哪个角是入射角、哪个角是折射角？在玻璃砖上光线的入射点在哪 ? 提问：在旋转的过程中，入射角和折射角怎样变化？ 在复习初中的折射定律的基础上引出对此实验现象的科学猜想，为自主探究做准备。

【

科学猜想

】

折射角随入射角的增大而增大，那么它们可能存在什么样的关系呢？ 让学生根据这一现象去进行各种可能性的猜想。

【

问题 3 】如何验证自己的猜想是否正确。 每个同学的心中都有自己的猜想，可怎样来验证自己的猜想是否正确呢？ 找学生说出自己的想法，并引导通过测量多组入射角和折射角的数值，从数据中总结规律，看是否满足自己的猜想。

【老师用视频指导学生实验操作】

教师组织学生分组讨论，利用桌面上已给出的实验仪器，怎样才能测出入射角和折射角。并找学生回答出本组的测量方法。

【

实验探究

】 学生以小组为单位，利用给出的仪器，自行测量入射角和折射角，并完成数据记录表格前两列的相应内容。

其中选一组的同学到讲台上用水做实验。

待学生测完入射角和折射角后，组织学生把自己认为可能的猜想填写在表格的第一行，用计算器计算，验证一下自己的猜想是否正确。 实验器材：玻璃砖、大头针、泡沫板、白纸（已经画好入射光线）、刻度尺、量角器。

1 2 3 4 5 6

i

20°

30°

40°

50°

60°

70°

r

待学生处理完数据后，让相邻的小组之间交流一下各自的验证过程，达到互补的目的。 找几组用玻璃砖做实验的同学到前面根据自己的数据处理过程说一下自己猜想的验证过程，并说明本组的实验结论。

教师总结学生的结论，并给出折射定律的内容。 （二）、折射定律

折射定律：当发生折射现象时，入射光线、折射光线和法线在同一个平面内，入射光线与折射光线分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数。我们把这个规律称之为光的折射定律

。

【

问题 4 】对于不同的介质 n 的值是否相同。 教师提出：由折射定律我们知道 n 为一常数，若换用水做实验，与用玻璃砖做实验相比 n 是不是同一个值呢？ 找用水做实验的小组的同学到前面来介绍他们的实验结论。 分别找用玻璃和水做实验的同学，把两数据输入到电表格中，让学生来对比研究。 找学生说明通过两组数据的对比所得出的结论。 教师在学生回答的基础上，给出折射率的概念。

（三）、介质的折射率

折射率：在物理学中，把光从真空或空气射入某种介质发生折射时，入射角 i 的正弦和折射角 r 的正弦的比值，叫做这种介质的折射率

。用 n 来表示。

【

问题 5 】当光从介质射向空气或真空时，折射率怎样来计算? 教师强调，根据折射率的要领，在计算折射率时，对光线的传播方向做了限定，一定是从真空或空气射向介质，若光从介质射入空气或真空，折射率应该怎样来计算呢？ 学生回答，并总结出在折射现象中光中是可逆的。

为了进一步明确学生对折射率的理解，教师再提出以下几处问题： ①介质的折射率 n 反应了什么？ ②怎样来比较两种介质的折射率 n 的大小呢？ ③折射率 n 是由什么决定的？

给出几种介质的折射率，让学生体会不同介质的折射率是不同的，而且折射率没有单位。 介质

空气

水

冰

酒精

麻油

n

1.00029

1.33

1.309

1.36

1.47

介质

水晶

各种玻璃

金刚石

翡翠

红 /蓝宝石

n

1.54

1.4 — 2.0

2.42

1.57

1.77

教师将上表中给出的水和玻璃的折射率的数值与实验中所测得的数值进行对比，说明为什么测量的数值不是一个确定的值，而是在某一值的附近上下波动呢？

【误差讲解

】

因为我们的实验是个比较粗糙的实验，误差比较大。比如：法线与界面不一定严格垂直，还有我们的读数误差和计算误差等等，都会对数据造成一定的影响。要想比较精确的测出介质的折射率，我们这个实验仪器的精度是远远不够的。但它却让我们体验了人类对光的折射现象的研究历程，对我们来说这才是最重要的。 教师对第二章波的反射和折射进行复习，提问波的折射的公式，表述为入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比，折射的公式。 。满足波的光在某种介质的折射率

n

，等于光在真空中的传播速度

c

与光在介质中的传播速度

v

之比。

教师在此基础上再明确定两点： ① 因为光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都大于

1 。我们可以近似认为光在真空和空气中的传播速度是相等的，所以折射率为 1 。

② 介质对光的作用有两种：一种是使光线发生偏折，另一种是阻碍光的传播，所以在入射角相同的情况下， n 越大，光线偏折的就越大，对光的阻碍作用就越强，光在这种介质中的传播速度就越小，反之，

n 越小，光的偏折就越小，介质对光的阻碍作用就越小，光的这种介质中的传播速度就越大。空气的折射率最小，光在空气中的速度比在其他介质中的速度都大。 【

学生研究性学习成果展示

】 关于光的折射的相关内容，我们班的两个研究性学习小组进行了相关的调查研究，下面请他们向我们做一下成果展示。 光的折射现象的研究历程。 折射现象在生活中的应用。 【

课堂小结

】 关于《光的折射》这一节的内容，在初中我们学习过，在高中我们又进行了更加深入的学习，你感觉关于《光的折射》的学习在初高中的区别是什么？ 【

课后作业

】 在本节课上我们对实验数据的研究用的是比值法，课后请同学用图像法来完成对实验数据的处理，看看能不能求出折射率，并说明理由。 【

板书设计

】

附：教学流程图