高中物理 4.1 光的折射定律教案 教科版选修3-4.doc

第一节光的折射定律三维教学目标1、知识与技能（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）掌握介质的折射率的概念了解介质的折射率与光速的关系。2、过程与方法：通过观察演示实验使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射)观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化培养学生的观察、概括能力通过相关物理量变化规律的学习培养学生分析、推理能力。3、情感、态度与价值观：渗透物理研究和学习的科学态度的教育实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决人的直接观察与用仪器探测是有差别的我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果。教学重点：光的折射定律、折射率。折射率是反映介质光学性质的物理量由介质来决定。教学难点：光的折射定律和折射率的应用通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解学会解决问题的方法。教学方法：引导、探究教学用具：光的折射演示器附件：接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透明玻璃、直尺、计算器。（一）引入初中已学过光的折射规律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居在法线的两侧；当光从空气斜射入水或玻璃中时折射角小于入射角；当光从水或玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角。初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象而我们今天要定量地进行研究：（二）新课教学演示：将光的激光演示仪接通电源暂不打开开关将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中将半圆柱透明玻璃放入对应的位置打开开关将激光管点燃让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射)观察：折射情况a．角度b．明暗程度与入射光线进行对比。然后改变入射角进行记录再次观察能量改变的情况。1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配随入射角的增大反射光线的能量比例逐渐增加而折射光线的能量比例逐渐减小。2、经历了近1500年才得到完善的定律（1）历史发展：公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到：A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧；C．折射角正比于入射角。德国物理学家开普勒也做了研究。（2）折射定律：最终在1621年由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系。将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算(用计算器)光线从空气射入某种玻璃。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通过分析表中数据可以得出结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比如果用n来表示这个比例常数就有这就是光的折射定律也叫斯涅耳定律。演示：如果使光线逆着原来的折射光线到界面上折射光线就逆着原来的入射光线射出这就是说在折射现象中光路也是可逆的(在反射现象中光路是可逆的)。3、折射率n光从一种介质射入另一种介质时虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n但是对不同的介质来说这个常数n是不同的这个常数n跟介质有关系是一个反映介质的光学性质的物理量我们把它叫做介质的折射率。（1）折射率的定义式为量度式：折射率无单位任何介质的折射率不能小于1记住水的折射率为1.33（4/3）玻璃的折射率为1.50（3/2）说明：i是光线在真空中与法线之间的夹角r是光线在介质中与法线之间的夹角。光从真空射入某种介质时的折射率叫做该种介质的绝对折射率也简称为某种介质的折射率。相对折射率在高中不作要求又因为空气的绝对折射率为1.00028在近似计算中认为空气和真空相同故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算。4、介质的折射率与光速的关系理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比：例1：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s当光线以30°入射角由该介质射入空气时折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得：又根据介质折射率的定义式得：r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求i为在介质中光线与法线间的夹角30°。由(1)、(2)两式解得：所以r=45°