教科版高中物理选修3-4：《光的折射定律》教案1-新版

4.1《光的折射定律》教案

教学目标

一、知识目标

1.知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象.

2.知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题.

3.知道平面镜成像特点及作图方法.

4.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.

5.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.

6.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.

二、能力目标

1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.

2.会用折射定律计算有关的问题，能理解折射率与光速的关系，并能用来进行有关的计算.

三、德育目标

1.通过观察演示实验，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的教学，培养学生分析、推理能力.

2.渗透物理研究和学习的科学态度教育.

教学重点

光的折射定律.折射率概念.

教学难点

光的折射定律和折射率的应用.

教学方法

本节课成功的关键在于做好实验.通过实验先定性观察再定量测量，引导学生对测量数据进行分析、归纳.再来领略前人所做的思考从而领会数据分析的几种常用方法——比值法、乘积法、加减法、图象法等，为学生今后对实验数据的处理打开思路.最后通过例题练习巩固所学内容.

教学过程

一、引入新课

我们已经知道了，光在同一均匀介质中是沿着直线传播的，那么，当介质不均匀或当光从一种介质进入另一种介质中时，会发生什么现象呢？

［学生］反射，折射

［教师］对，这一节课，我们先简要地复习光的反射，再深入地研究光的折射现象.

二、新课教学

（一）光的反射现象反射定律

1.介绍光学演示仪，指明观察对象——光在从一种介质（空气）进入另一种介质（玻璃）时发生的现象（半圆柱玻璃砖直面柱心正对入射光）

2.演示：光在到达空气和玻璃的交界面处时，一部分光被反射回空气中，另一部分光进入玻璃继续传播，但传播方向发生了改变.

3.学生边观察边回忆反射定律：转动光具盘以改变入射角，让前排学生读出几组入射角和反射角数据.两者相等.同时提醒学生注意.光具盘面是竖直的，在这个面上同时能看到反射光线和入射光线.说明两线共面，又因为法线也在这个面内.故三线共面.

4.归纳反射定律：三线共面两角相等.

5.反射光路可逆

（二）平面镜成像及作图

1.让学生回忆平面镜成像的特点：正立、等大、异侧、虚像、对称.

2.教师简述平面镜成像原理、作图方法并予以示范.

a.平面镜成像原理：如图，光点S入射到平面镜的光线，其反射光线的反向延长线的交点即为S的像，人眼根据光沿直线传播的经验，感觉反射光都是从S′发出的.

b.平面镜成像作图.

讲：两条光线即可确定像点的位置.所以无需多画.步骤是：（1）由对称性确

定像点的位置；（2）任意画两条入射光线；（3）过像点作出对应的两条反射光线；（4）若是作物体AB的成像光路图，则只需作出A、B点的成像光路图.连接A、B点即可.

（三）光的折射折射定律

1.实验观察变为看折射光和入射光的相对位置及折射角和入射角关系的观察：

a.让学生观察折射光.入射光及界面的法线也是共面的.

b.光从空气进入玻璃时，入射角增大.折射角也增大，但入射角始终大于折射角.

2.定量测量5组数据，仿照课本列出原始数据表（可让前排的学生读取数据.但要先明确法线）

3.分析测量数据：（建议入射角分别取10°,20°,30°,40°,50°）

［教师］［故意自言自语地］入射角增大，折射角也增大，两者的差是不是定值呢？（有学生开始计算）

［学生甲］不是，差值是越来越大的.

［师］是不是有规律地增大，比如入射角增大10°，折射角一定增大某一个数值？

［生］不是，前两组差不多，后两组又不同了.

［师］那么，会不会两角的比值不变呢，大家算算看.（学生计算，有学生算了两组数据说好像是相等的）

［师］能不能从两组数据下结论？

［生］不能.

［师］对，那样太轻率了点.把5组数据都算出来看看.

［学生继续计算.发现比值也是不相等的］

［师］看来我们碰到麻烦了，如果让你来猜的话，你还能猜想它们之间可能是什么关系？

［生沉默］

［师］其实不是你们不够聪明，实在是因为入射角和折射角之间的关系太出乎人意料了.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

历了近1500年的时间［有学生惊叹］.

［教师抓住机会教育］科学研究是一件很艰苦的工作，需要有持之以恒的毅力和必胜的信念.有时需要几代人的努力.我们要学好物理也需要这样一种恒心和解决困难的勇气.希望大家不畏难，不怕苦，勇于探索，在科学学习之路上能走得很远很远.

［教师继续］实际上在公元1400年，托勒密也曾经认为，入射角与折射角存在着简单的正比关系，但只有对比较小的入射角才大致相符，就像我们刚刚在计算中发现的那样.直到1621年，才由斯涅耳找到了这个关系.这个谜终于被解开了，谜底是——入射角的正弦和折射角的正弦成正比. 即

2

sin sin θθ=常数.请大家看课本的实验数据及分析.

［学生看书30秒］

4.师生一起归纳总结折射定律的内容.

5.折射现象中光路可逆——直接给出即可，学生能领会.

（四）折射率n

1.折射率的定义

［教师］刚才我们已经知道了.光从空气进入玻璃时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比.比值约为1.50.进一步的实验发现.若光从空气进入另一种介质.比如进入水中时，尽管入射角的正弦与折射角的正弦之比仍为常数.但这个常数却不是1.50.而是约1.33,可见这个常数跟介质有关系.它反映了介质的光学性质.我们设想光从空气进入玻璃和光从空气进入水中的入射角都是30°，则有： 空气→玻璃：2

sin sin30θ

=1.50 空气→水：'2

sin sin30θ

=1.33 显然θ2′＞θ2，我们画出光路图如图甲、乙.可以看到，光从空气进入玻璃时.折射光偏离原来的传播方向更厉害.也就是说，这个比值的大小能反映介质对光的偏折程度，比值越大.表明介质对光的偏折作用越大.我们把这个比值叫做折射率，用n 表示.定义折射率n =2

1sin sin θθ.