1. 光的折射定律精品学案

选修3-4 第四章

光的折射

第一节

光的折射定律

【教学目标】

1.知识与技能 (1)理解光的折射现象的确切含义，并会加以应用，解释一些光现象； (2)实验探究并了解光从一种介质进人另一种介质的折射规律；

(3)通过实验测定玻璃的折射率，理解折射率的含义，并理解折射率是反映介质光学性质的物理量. (4)知道折射率与光速的关系，并能用来进行计算。

2.过程与方法 (l)使学生在学习本节课中能提出新的问题，培养提出问题的能力；

(2)通过探究实验，认识折射现象，培养学生的分析、总结能力和动手能力；

(3)使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生的探究能力。

3.情感态度与价值观 培养学生与他人交流和合作的精神，敢于提出自己不同的见解。

【教学重点】 1.

通过实验探究，采集数据并对数据进行处理、分析，总结出光的折射定律。

2.

理解折射率的确切含义

3.

理解折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定。

【教学难点】 1、如何根据实验数据推导出折射定律。

2、对折射率概念的理解。

【教学方法】 探究实验为主的探究式教学、讨论式教学。

【教具和媒体】 激光笔、玻璃砖、量角器、白纸、实物投影仪、多媒体计算机等。

【教学流程】

【新课引入】

观察图片和实验

观察实验：一束光在空气中传播

问1：这是光的什么现象？传播介质？

生答：光沿直线传播

空气

C 光在同种介质中沿直线传播。

问2：观察图片，这是光的什么现象？有几种介质？

生答：光的反射

空气和水

【新课教学】

一、

光的反射和折射现象

演示实验：

激光射入半圆形玻璃砖

A B

O

问3光从空气沿OA射入玻璃，这是光的什么现象？

光的反射和折射

问：在学案上画出光的反射和折射光路图，完成光的反射定律内容？

1、光的反射

2、光的反射定律：

（1）

反射光线、法线、入射光线在

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

问5：观察光路图思考折射光遵循的规律

此部分，生应该能通过类比反射定律，观察图像得到：三线共面、入射光线和折射光线分居法线两侧，入射角小于折射角（此部分要提醒生在光从空气射入玻璃时此结论成立）

今天我们就要进一步学习光的折射现象，什么情况下才能发生光的折射？

生答：当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叫光的折射。

3、光的折射定义：当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叫光的折射

师：入射光线与折射光线之间存在什么关系？

入射角与折射角之间存在什么关系？

下面我们一起通过实验来探究一下

二、

光的折射定律

1、

实验探究

三人一组实验

实验器材：玻璃砖、激光笔、量角器、细铅笔、白纸若干

探究目的：找到入射角和折射角的关系，

探究方案：画出折射光路图，测出入射角和折射角大小，进行分析。

问1：如何实现折射光路？

生答：光从空气射入玻璃会发生光的折射现象。

问：思考光穿透玻璃砖的过程中发生几次折射？

一次折射

二次折射点A

点B

光只要经过两种介质分界面就要发生折射现象，在A点，光从空气射入玻璃发生一次折射现象。在B点，光从玻璃射入空气发生第二次折射现象。

问4：如何确定折射光线的位置？

引导学生明白，光在玻璃砖的传播中经过了了两次折射，要想确定光在玻璃砖中的光线，需要找出一次折射点和二次折射点（两个折射点在上图中就是玻璃砖两个侧面光最强的部分），两者的连线即为光在玻璃砖中的折射光线路径。

观看视频，让学生看教师正规操作的步骤。

注意：ABCD四个边所在的侧面是透明的，不能用手摸。上下两个面，是不透明的，有一个面是毛玻璃面我们若是想观察光的折射路径，

毛玻璃的一面放在纸上，透明的一面在上面

问3：请画出入射角为40度，从空气射入玻璃的折射光路，标出入射角和折射角并测出折射角的大小。

问6：怎样才能定量确定入射角和折射角的关系？我们是要找一个规律，一组数据够吗？

要多测几组数据，找到入射角和折射角的大小，进而再找两者的定量关系。

引导学生回答多画几组折射光路，找不同的入射角对应不同的折射角

说明：因为时间关系老师给定几组入射角数据，让学生去找对应的折射角。

设计表格

入射角i 折射角r i/r Sini/sinr 1 40

2 50

3 60

4 70

5 80

问7：观察记录数据，分析入射角和折射角的关系？

实验数据处理：

（1）引导学生先从正、反比开始猜想，等差、等比数列、最后再提醒学生我们测的是角度，在数学上跟角度联系密切的是三角函数，能否从三角函数上来猜测入射角和折射角的关系？

（2）利用Excel画出入射角和折射角的散点图，观察分析散点图，计算入射角与折射角的比值，分析规律。

（3）利用Excel画出入射角和折射角的正弦值的散点图，观察分析散点图，计算入射角与折射角的正弦的比值，分析规律。

总结折射定律内容

2、光的折射定律：

1、

入射光线、折射光线和法线在同一平面内

2、

入射光线与折射光线分居法线两侧

3、

入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。

三、介质的折射率

1、折射率定义：在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率。

nsini

sinr

2、n与介质的光学性质有关。

3、折射率反映了介质对光线的偏折能力大小

分析表4-1-2 几种介质的折射率，找出折射率的特点

介质

n

介质

n

介质

n

空气

1.00029

水

1.33

冰

1.309

酒精

1.36

麻油

1.47

水晶

1.54

各种玻璃

1.40~2.00

金刚石

2.42

翡翠

1.57

红/蓝宝石

1.77

二硫化碳

1.63

岩盐

1.55

观察表格你发现了什么规律？

各介质的折射率都大于1，

同种介质折射率不变

不同介质折射率不同

类比我们学过的物理量，有哪个跟折射率比较相似？

例如：密度

比热容

电容

电感

折射率与介质的光学性质有关

练习1

水

金刚石

2.42

1.33

i i 空

空

气

气

介

质B

介

质A

光从空气分别射入金刚石和水面，分析两个光路图，介质AB分别是那种物质？

介质A 金刚石

介质B 水

折射率反映了介质对光线的偏折能力大小，偏折能力大折射率就大。

n与介质的光学性质有关。

练习2 空气

60o

介质

30o

光从某种介质以30度射入空气，折射角为60度，请计算这种介质的折射率？

注意：折射光路也是可逆的，所以当入射角是60度的时候，对应的折射角是30度。经计算得出此介质的折射率是根号3

小结：本节课你学到了哪些新知识？

通过本节课的学习，你学到了哪些研究问题的方法？

课后反思：

本节课在数据处理上快速、到位，视频的应用很仔细，让学生能直观的看到实验数据的采集过程，进而能有效的动手完成整个实验过程。在引入部分，若是能够转下玻璃砖的角度，让学生直观地观察到入射角变化所引起的反射角和折射角的定性关系，对后面折射角的定量研究会更能引起学生的兴趣。在类比学习介质的折射率时，应该多举几个例子，重点类比一下密度，可能会更有利于学生理解折射率的含义。