2019-2020年高中物理光的折射新課程教學(xué)設(shè)計與案例人教版.doc

2019-2020年高中物理光的折射新課程教學(xué)設(shè)計與案例人教版【教學(xué)課題】光的折射【教材分析】本節(jié)課是光學(xué)的第一小節(jié)，首先介紹了光學(xué)的發(fā)展史，然后在初中所學(xué)知識的基礎(chǔ)上直接給出了光的反射定律和光的折射定律。本小節(jié)重點應(yīng)放在折射定律的得出過程以及對光的折射率的理解。光的折射定律是幾何光學(xué)的三大基本規(guī)律之一（另外兩個規(guī)律是光的直線傳播規(guī)律和光的反射定律），是研究幾何光學(xué)的重要法寶。高中階段只研究在兩種介質(zhì)中并且其中一種介質(zhì)是空氣的兩界面間的折射情況及所遵循的規(guī)律。在應(yīng)用時，一定要注意作圖突出幾何的特點。 【學(xué)生分析】學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過光的反射和折射，但沒有深入學(xué)習(xí)過光的折射所遵循的定量關(guān)系。學(xué)生已具備一定的實驗操作技能，對物理學(xué)的研究方法已有一定的了解，在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的能力有了一定提高。對于本節(jié)課的教學(xué)中學(xué)生可能會出現(xiàn)的思維障礙與困惑是：因為，所以入射角的正弦與折射角的正弦之比都大于1。要解決這個問題，比較好的辦法是通過實驗讓學(xué)生切身感受到在光的折射現(xiàn)象里，光路是可逆的，當光由介質(zhì)射入空氣時入射角的正弦與折射角的正弦之比反而小于1?！窘虒W(xué)目標】一知識目標：1、理解折射定律的確切含義，并能用來解釋光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題；2、理解折射率（指絕對折射率）的定義，以及折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量；3、知道折射率與光速的關(guān)系，并能用來進行計算。二能力目標：1能在學(xué)習(xí)光的傳播和反射的基礎(chǔ)上提出新的問題，培養(yǎng)提出問題的能力；2通過實驗觀察、認識折射現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生初步觀察的能力；3使學(xué)生進一步了解科學(xué)探究活動過程，培養(yǎng)學(xué)生初步的探究能力；4. 體驗由折射引起的錯覺。三情感目標：1有與他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的見解；2逐步領(lǐng)略折射現(xiàn)象的美妙，獲得對自然現(xiàn)象的熱愛、親近的感覺；3借助課堂小實驗、多媒體課件和豐富的網(wǎng)上資料，培養(yǎng)學(xué)生熱愛物理、熱愛科學(xué)的情感。【教學(xué)重點】光的折射定律、折射率。折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身來決定?！窘虒W(xué)難點】1了解光在發(fā)生折射時，光路的可逆性；2解釋有關(guān)光的折射現(xiàn)象?！窘虒W(xué)難點的突破】、設(shè)置實驗，讓學(xué)生有切身體會；、引導(dǎo)學(xué)生自己作出光路圖來解釋光的各種折射現(xiàn)象?！窘虒W(xué)過程設(shè)計思想】情景引入光的發(fā)展史史多媒體展示光的各種奇妙美麗的現(xiàn)象知識回顧復(fù)習(xí)光的反射定律復(fù)習(xí)光的折射定律實驗演示入射角隨折射角變化而發(fā)生變化提出問題折射角和入射角之間到底有什么定量關(guān)系呢？實驗探究分析實驗時需要測量哪些物理量？怎樣測得？實驗步驟的確定；數(shù)據(jù)表格的設(shè)計。學(xué)生實驗；數(shù)據(jù)測量、記錄、處理實驗結(jié)論討論引申光的折射定律提出問題入射角與折射角正弦之比跟哪些因素有關(guān)提出概念光的折射率注意點（實驗演示）知識應(yīng)用用光的折射定律解釋各種光的現(xiàn)象【教學(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)情景、引入新課1多媒體播放各種光的奇妙美麗的現(xiàn)象。2 光的發(fā)展史：從17世紀波、粒二種學(xué)說，到19世紀波動說的完美，再到二十世紀的波粒二象性。二 光的反射定律學(xué)生回憶光的反射現(xiàn)象和光的反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。三 光的折射1、回憶光的折射現(xiàn)象： 折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。玻璃2、重做光的折射演示實驗，定性演示折射角和入射角的關(guān)系：入射角增大，折射角增大； 入射角減小，折射角減小。3、折射角和入射角之間到底有什么定量關(guān)系呢？我們又怎樣找到這些物理量呢？ 學(xué)生分組實驗:兩面實驗器材：平行的玻璃磚,大頭針，量角器，三角板，白紙。學(xué)生討論怎樣測得入射角和折射角。引導(dǎo)學(xué)生做實驗：光是沿直線傳播的，現(xiàn)在我們沒有激光等各種光源，怎么利用現(xiàn)有的實驗器材確定一條光線？怎樣確定入射光線和折射光線？尤其是玻璃中的折射光線怎么確定下來？請設(shè)計一個表格記錄實驗數(shù)據(jù)。 并猜測入射角和折射角的函數(shù)關(guān)系，可能是1 /2、sin1 /sin2或tan1/tan2實驗并記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理：實驗次數(shù)12345678入射角1折射角21/2sin1 /sin2tan1/tan2在實驗的基礎(chǔ)上，師生共同討論，比較不同組得到的結(jié)論，總結(jié)出結(jié)論：=常量（記做n）4、簡單介紹人們對光的折射的認識過程。這個問題，在很長的時間里一直使人們感到困惑。公元140年，希臘天文學(xué)家托勒密得出實驗結(jié)果后，只是從數(shù)據(jù)的表面簡單尋找比例關(guān)系，因此只能得出：折射角與入射角成正比（事實上，只在小角度情況下成立）。1611年開普勒對折射現(xiàn)象和透鏡的原理作了廣泛的研究，寫成了折光學(xué)，正確地指出：只在小角度情況下，入射角與折射角成正比。同時通過光的可逆性，從反面倒推得出結(jié)論，并通過實驗發(fā)現(xiàn)了全反射現(xiàn)象。但是他未能得出更一般的、內(nèi)在的規(guī)律。最終在1621年，由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳采用了與開普勒基本相同的實驗方法。找到了入射角和折射角之間的關(guān)系由此我們可以看到：一個物理定律的得出往往經(jīng)歷一個漫長、曲折的過程,需要堅韌的創(chuàng)新精神，做前人沒有做過的事。在前輩先哲的探索過程中一定有許多嘗試、失敗、再嘗試。這就是發(fā)現(xiàn)過程，其中充滿著創(chuàng)新思維的火花。5光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比， 即。四 折射率向?qū)W生展示不同介質(zhì)的折射率介質(zhì)金剛石二氧化碳玻璃水晶巖鹽酒精水空氣Sin1/sin22.421.631.5-1.81.551.551.361.331.00028通過數(shù)據(jù)對比，請學(xué)生猜想入射角與折射角正弦之比跟哪些因素有關(guān)。跟介質(zhì)有關(guān)。教師總結(jié)：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù)n是不同的。這個常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率。折射率：把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率,簡稱折射率。學(xué)生猜測為什么光進入不同的介質(zhì)，直射率就不一樣呢？光在不同介質(zhì)中的速度不同，這正是發(fā)生折射的原因。 介質(zhì)的折射率n與光在其中傳播速度有關(guān)，。可見，>1，且沒有單位。教師提醒學(xué)生注意以下幾點：12是比例常數(shù)，它是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。對于同一介質(zhì)無論1、2怎么變化, 是不變的。對于不同介質(zhì)的值是不同的。并不是所有入射角的正弦與折射角的正弦之比都大于1。演示實驗：觀察激光從空氣射入玻璃磚的光路及由玻璃磚射向空氣的光路，并使后者的入射角與前者的折射角相等。學(xué)生通過觀察總結(jié)出：a.在光的折射現(xiàn)象里，光路是可逆的。b.讓他們利用這種性質(zhì)論證“當光由介質(zhì)射入空氣時sin1是否與sin2成正比及比例常數(shù)是多少”。 思考： 為什么又說>1 ?真空本身的折射率 = 1,通常認為空氣的折射率也為1。五 光的折射的應(yīng)用1什么人在水上看到物體的像，比實際物體位置偏上，感覺水比較淺。2假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比 ( ) A.將提前 B.將延后C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后 D.不變3光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.122108m/s，當光線以30入射角由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多少？4如圖一個儲油桶的底面直徑與高均為d。當桶內(nèi)沒有油時，從某點恰能看到桶底邊緣的某點。當桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的點c，兩點距離d/4。求油的折射率和光在油中傳播的速度。六 課堂小結(jié) 光的折射 光的折射定律 三線共面 sin1 / sin2常數(shù)光的折射光的折射1. 反映介質(zhì)對光的偏折作用，n越大光線偏折越厲害2. 定義式sin1 / sin2n光從真空中進入介質(zhì)(1/n sin1 / sin2光從介質(zhì)進入真空）3. 決定式: n = c/v ( n>1) 絕對折射率七 板書設(shè)計 第十三章 光 第一節(jié) 光的折射一 光的反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。二 光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。 即 注意：n12是比例常數(shù)，表示光從介質(zhì)1入射介質(zhì)2時，入射角的正弦與折射角的正弦之比它是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量對于同一介質(zhì)無論1、2怎么變化，sin1/sin2是不變的對于不同介質(zhì)sin1/sin2的值是不同的三 折射率：把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率。簡稱折射率。用n表示介質(zhì)的折射率n與光在其中傳播速度有關(guān)， 由此可知光在不同介質(zhì)中傳播光速大小是不同的八 教學(xué)反思這節(jié)課中，學(xué)生通過提出問題，然后設(shè)計實驗、做實驗、實驗數(shù)據(jù)的處理、得出結(jié)論等一系列的操作過程，體驗了探究規(guī)律的過程，從中掌握探索自然科學(xué)規(guī)律的方法。這樣的教學(xué)充分體現(xiàn)了學(xué)生在”做中學(xué)”， ”學(xué)中悟”的現(xiàn)代教育思想和教育理念。 南京市秦淮中學(xué)物理組 郭潔