2019-2020年高中物理 4.1 光的折射定律教案 教科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 4.1 光的折射定律教案 教科版選修3-4三維教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1）掌握光的反射及反射定律；（2）掌握光的折射及折射定律；（3）掌握介質(zhì)的折射率的概念，了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系。2、過程與方法：通過觀察演示實驗，使學(xué)生了解到光在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生的現(xiàn)象(反射和折射)，觀察反射光線、折射光線隨入射角的變化而變化，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力，通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理能力。3、情感、態(tài)度與價值觀：滲透物理研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度的教育，實驗的客觀性與人的觀察的主觀性的矛盾應(yīng)如何解決，人的直接觀察與用儀器探測是有差別的，我們應(yīng)用科學(xué)的態(tài)度看待用儀器探測的結(jié)果。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)來決定。教學(xué)難點：光的折射定律和折射率的應(yīng)用，通過問題的分析解決加深對折射率概念的理解，學(xué)會解決問題的方法。教學(xué)方法：引導(dǎo)、探究教學(xué)用具：光的折射演示器，附件：接線板、火柴、煙霧發(fā)生器及煙霧源、半圓柱透明玻璃、直尺、計算器。（一）引 入初中已學(xué)過光的折射規(guī)律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射角小于入射角；當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射角大于入射角。初中學(xué)的光的折射規(guī)律只是定性地描述了光的折射現(xiàn)象，而我們今天要定量地進(jìn)行研究：（二）新課教學(xué)演示：將光的激光演示儀接通電源，暫不打開開關(guān)，將煙霧發(fā)生器點燃置入光的折射演示器中，將半圓柱透明玻璃放入對應(yīng)的位置，打開開關(guān)，將激光管點燃，讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的平面上，讓光線垂直于平面過圓心入射(沿法線入射)，觀察：折射情況，a角度，b明暗程度與入射光線進(jìn)行對比。然后改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行記錄，再次觀察能量改變的情況。1、在兩種介質(zhì)的分界面上入射光線、反射光線、折射光線的能量分配隨入射角的增大，反射光線的能量比例逐漸增加，而折射光線的能量比例逐漸減小。2、經(jīng)歷了近1500年才得到完善的定律（1）歷史發(fā)展：公元2世紀(jì)古希臘天文學(xué)家托勒密通過實驗得到： A折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)； B折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)； C折射角正比于入射角。德國物理學(xué)家開普勒也做了研究。（2）折射定律：最終在1621年，由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角和折射角之間的關(guān)系。將一組測量數(shù)據(jù)抄寫在黑板上讓學(xué)生進(jìn)行計算(用計算器)，光線從空氣射入某種玻璃。入射角i()折射角r()i/rsini/sinr106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.671.517038.61.811.508040.61.971.51通過分析表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 ，如果用n來表示這個比例常數(shù)，就有這就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。演示：如果使光線逆著原來的折射光線到界面上，折射光線就逆著原來的入射光線射出，這就是說，在折射現(xiàn)象中光路也是可逆的(在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的)。3、折射率 n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。（1）折射率的定義式為量度式：折射率無單位，任何介質(zhì)的折射率不能小于1，記住水的折射率為1.33（4/3），玻璃的折射率為1.50（3/2）說明：i是光線在真空中與法線之間的夾角，r是光線在介質(zhì)中與法線之間的夾角。光從真空射入某種介質(zhì)時的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對折射率，也簡稱為某種介質(zhì)的折射率。相對折射率在高中不作要求，又因為空氣的絕對折射率為1.00028，在近似計算中認(rèn)為空氣和真空相同，故有時光從空氣射入某種介質(zhì)時的折射率當(dāng)作絕對折射率進(jìn)行計算。4、介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系理論和實驗的研究都證明：某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度之比：例1：光在某介質(zhì)中的傳播速度是2.122108m/s，當(dāng)光線以30入射角，由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多少？解：由介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系得： 又根據(jù)介質(zhì)折射率的定義式得： r為在空氣中光線、法線間的夾角即為所求，i為在介質(zhì)中光線與法線間的夾角30。由(1)、(2)兩式解得： 所以r=45