《光的折射》教案

《光的折射》教案课题选择性必修一第四章第一节：光的折射课型新课时1-1教学目标1.认识光的反射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义及反射定律。2.通过观察实验，理解折射率的概念和光的折射定律。学习重点折射率，光的折射定律学习难点根据物理情境画光路图，进行有关计算或解释现象教学过程教学环节（含备注）教学内容情境引入知识复习新课教学课堂练习一.情境引入1.观看“翻转箭头”小魔术，通过“控制变量”的思想，观察不同的实验条件对魔术是否成功的影响。圆玻璃杯和箭头组合，注水后可使箭头翻转；圆玻璃杯和图案组合，注水后依然可使图案翻转；八角玻璃杯和箭头组合，注水后箭头方向无任何变化。思考为何会出现如此效果？2.观察斜靠在杯中的筷子，随着水的注入，在视觉上出现了筷子“折断”的效果，实际上，将筷子从水中拿出后，筷子依旧是完好无损的。思考该实验现象是怎么产生的？3.同样，观察自然界中的许多神奇现象，如：海市蜃楼、彩虹等。尝试用已学过的知识进行解释。二.知识复习光的反射(1)光的反射是光在传播到不同介质的分界面时，在分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象。实质上是光在同一种介质中传播的现象。(2)光的反射定律：反射线跟入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分居法线两侧，并且与界面法线的夹角相等。(3)光路是可逆的三.新课教学1.折射现象(1)光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。(2)光的折射实质是光在两种介质界面处传播的现象。且光的折射与光的反射是同时发生的。(3)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。eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(4)光路是可逆的2.折射率(1)定义：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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。(2)公式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)(3)物理意义:是一个与介质有关的常数，反映介质光学性质的物理量。(4)用光速表示的折射率n＝eq\f(c,v)，都大于1。从真空（空气）射入介质时，入射角大于折射角四.课堂练习见PPT课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值θ1B.比值sinC.比值sinD.比值sin解析因折射率不变,可知sinθ1sinθ2不变,A错误,B正确;又因为入射角小于折射角,答案BD2.若某一介质的折射率较大,那么()A.光由空气射入该介质时折射角较大B.光由空气射入该介质时折射角较小C.光在该介质中的速度较大D.光在该介质中的速度较小解析由n=sinθ1sinθ2可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此选项A、B错误;由n=cv可知,介质的折射率越大答案D3.光线由空气射向某介质,当入射角为i时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为()A.n=sini,v=c·sini B.n=tani,v=c·taniC.n=tani,v=ctani D.n=cosi,解析由于折射光线与反射光线正好垂直,所以折射角r=90°-i,则n=sinisinr=sinisin(90°-i)=tani,A、D项错误答案C4.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为()A.2 B.1.5 C.3 D.2解析根据题意画出光的传播光路图如图所示。作OD使其与入射光和出射光平行,由几何知识得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角为30°,所以n=sin60°答案C5.(四川北师大广安实验学校高二月考)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,当光进入水中后会靠近法线,射入潜水员眼睛,而潜水员的眼睛认为光始终沿直线传播,逆着光的方向形成虚像,所以比实际位置高,故选A。答案A6.如图所示,一根竖直插入水中的杆AB,在水中部分长1.0m,露出水面部分长0.3m,已知水的折射率为43,则当阳光与水平面成37°时,杆AB解析光路如图所示。由题意可得入射角为53°由折射定律sinsin53则θ2=37°,由几何关系得影长s=0.3m·tan53°+1m·tan37°=1.15m。答案1.15m7.(湖南高二期末)如图所示为一个半径为R的透明介质球体,M、N两点在一条直线上关于球心O对称,与球心的距离均为85R,一细束单色光从M点射向透明介质球体,从P点射入,穿过球体后到达N点。PA垂直于MN,且PA=35R,设光在真空(空气)中传播的速度为c。已知sin37°=35,cos37°=45(1)介质球的折射率;(2)光从M点射出后到达N点所用的时间。解析(1)根据题意画出光路图如图所示,根据几何知识有AO2=R2-PA2解得AO=45又因为MO=85R所以有AO=AM,α=θ,β=α+θ因为sinα=sinθ=35所以sinβ=sin(α+θ)=24根据折射定律有n=sin(2)光在介质中的传播速度为v=cn光在介质外传播的时间为t1=2光在介质中传播的时间为t2=l所以光从M点射出后到达N点所用的时间为t=t1+t2=114答案(1)85(2)关键能力提升练8.为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示。从圆柱底面中心看出去,可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称为视场角。已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为l,底面半径为r,则视场角的正弦是 ()A.nlr2+C.rr2+解析光路图如图所示。n=sinisinα,sin所以sini=nsinα=nrr2答案B9.如图所示,在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处,分别放有点光源,人从上面观察,看到的像点位置()A.均在点光源位置B.均在点光源上方C.玻璃砖的在光源上方,玻璃半球的在光源处D.玻璃砖的在光源处,玻璃半球的在光源上方解析玻璃砖底面中心点光源发出的光,经玻璃表面折射后,折射角大于入射角,人逆着折射光看去,看到的虚像在光源上方,玻璃半球球心处的点光源发出的光射出时不发生偏折,看到的像点仍在光源处,选项C正确,A、B、D错误。答案C10.如图所示,井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),两井底部各有一只青蛙,则()A.水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星B.枯井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星C.水井中的青蛙觉得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星D.两只青蛙觉得井口一样大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星解析根据边界作出边界光线,如图所示。水井中的青蛙相当于枯井中离开井底一定高度的青蛙看向井口和天空,β>α,所以水井中的青蛙会觉得井口大些,且可看到更多的星星,故选项A正确,B、C、D错误。答案A11.一半径为R的14球体放置在水平桌面上,球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示。已知入射光线与桌面的距离为3R2解析如图所示,设入射光线与14球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线。因此,图中的角α为入射角,过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B,依题意,∠COB=α又由△OBC知sinα=32, 设光线在C点的折射角为β,由折射定律得sinαsin由①②式得β=30°。由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°。由折射定律得sinγsinθ=13,因此sinθ=3答案60°12.如图所示,两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质,一束与上表面成30°角入射的光线,在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑,A、B间距为4cm,已知玻璃砖的折射率为3。(1)画出形成两光斑的光路图;(2)求此玻璃砖的厚度d。解析(1)光路图如图所示。(2)光束入射角i=90°-30°=60°设折射角为r,n=sinisinr,由几何关系有BO=EO·tan30°,AO=CO·tan30°,AB=AO-BO=(CO-EO)·tan30°=CE·tan30°。且CE=2dtanr,代入数据解得d=6答案(1)见解析图(2)6cm13.如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC=d,一束单色光以60°的入射角从AB侧面的中点入射,折射后从侧面AC折射出。已知三棱镜的