高中人教物理选择性必修一4.1 光的折射（教学设计）同步备课

1、第四章光第1节光的折射本节主要讲光的折射定律和折射率的测定，它们是本章的重点，教学中要充分重视。初中学习的这是的知识程度是粗浅的，到这里要进一步深化，折射率是一个全新的知识点，它对于理解全反射非常重要。【物理观念】按照学生的认知规律，设计力求落实新课标的理念。【科学思维】巩固和深化了理解折射定律，会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。【科学探究】探究理解折射率的概念，会测定玻璃折射率。【科学态度与责任】从实验现象激发学生兴趣引出课题，使学生感受奇妙的物理现象，培养学生的科学素养。【教学重点】折射定律的应用。折射率的测量。【教学难点】折射定律与光路可逆原理相结合的应用一、【引入新课】想一想

2、：射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明：光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中。一般说来，光从第 1 种介质射到该介质与第 2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫作光的折射。光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么规律呢？光的反射和折射同时发生定义：入射光线与法线的夹角1称为入射角；折射光线与法线的夹角2称为折射角。光的反射和折射同时发生【进行新课】探究点一、折射定律

3、改变入射光线的方向观察实验现象？结论： 折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入入射角与折射角有什么关系呢？ 1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律（refraction law）： 斯涅耳光的折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即；光的折射定律的说明：（1）式中 的比例常数与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。（2）折射现象中光路是可逆的；光路可逆（3）光的传

4、播方向:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般要发生变化。并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。（4）光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。(5)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。(6)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。探究点二、折射率光的折射律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，叫作这种

5、介质的绝对折射率，简称折射率（refractive index），用符号 n 表示。真空的折射率为 1，空气的折射率近似为 1光的折射律的说明1、由光的折射定律，n是个没有单位的常数； 2、对不同介质，n的数值不同。比如，光从真空射入玻璃时，n约为1.50；光从真空射入水中时，n约1.33。可见，n与介质有关系，是反映介质光学性质的物理量。3、折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即n=。4、特点:任何介质的折射率都大于1。5、折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。6、由于光在真空中的传播速度 c 大于光在任何其他介质中

6、的传播速度 v，因而任何介质的折射率 n 都大于 1。所以，光从真空射入任何介质时，sin 1 都大于 sin 2，即入射角总是大于折射角。下表列出了几种介质的折射率。7、折射率是衡量材料光学性能的重要指标。根据折射定律，可以测量材料的折射率。表 几种介质的折射率（ 589.3 nm t 20 ）误区：认识折射率的三大误区误区1:误认为折射率定义式中1一定是入射角产生误区的原因是对折射率定义理解不清,1是真空(空气)中的光线与法线的夹角,不一定是入射角;2是介质中的光线与法线的夹角,不一定是折射角。误区2:误认为介质的密度越大,折射率越大这是由于不理解折射率和密度的关系,介质的折射率和密度没有

7、必然的联系,密度大,折射率不一定大。误区3:误认为折射率n与sin 1成正比,与sin 2成反比其原因是对n=只从数学表达式上理解,不理解折射率n的实质,其大小与入射角、折射角的大小无关。利用光的折射解决实际问题铅笔弯曲的现象测量玻璃砖的折射率实 验：测量玻璃的折射率 如图当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线 AO相对应的出射光线OD，就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线 OO，于是就能测量入射角 1、折射角 2。 根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率了。 怎样确定与入射光线 AO 相对应的折射光线 OO？测量玻璃的折射率实验原理：实验方法：用插针法研究某一条光线

8、经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。实验器材：玻璃砖、白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器。实验方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。实验步骤：（1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）；（2）在白纸上画一条线aa作为界面，过aa上的一点O（作为入射点）画法线NN,并画AO作为入射光线；（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa对齐（确保O为实际入射点)，确定（如何确定，联想验证平行四边形定则实验中记录力的方向）玻璃砖的另一界面bb(确保出射点准确）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大

9、头针P3、P4 ，使P3挡住P1 、 P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、 P4位置。（5）移去在大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与bb交于o（作为实际出射点），直线OD代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向。（6）连接OO，入射角i=AON,折射角r NOO，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中。（7）用上述方法求出入射角分别为30、45、60时的折射角，查出它们的正弦值代入计算。（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率。注意事项：（1）入射角一般取1575为宜 （太小，相对误差大；太大,使折射光线

10、弱，不易观察）（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路） （3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图 ）（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃砖），画边界线时描两点确定边界线。（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误差）课堂重点知识小结随堂练习例1一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示，求该介质的折射率【答案】：【解析】：由题图及折射率定义得，例2、（单选）在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体()A.比物体所处的实际位置高B.比物体所处的实际位置低C.跟物体所处的实际位置一样高D.以上三种情况都有可能【答案】：A【解析】：物体反射的光斜射到水面上,会发生折射现象,当光进入水中后靠近法线射入潜水员眼睛,而潜水员由于错觉,认为光始终沿直线传播,逆着光的方向看上去而形成虚像,所以潜水员在水中看见岸上的物体,实际是变高了的物体的虚像,A正确。例3、（单选）一条光线以40的入射角