第1节　光的折射　折射率.doc

光的折射 折射率教案一、教学目标1知识与技能:掌握光的折射定律和介质的折射率；能用光的折射定律解释生活中的一些光现象；了解介质的折射率和光速的关系，并能用于计算。2过程与方法:通过演示和探究实验,培养学生观察现象、分析问题和归纳物理规律的能力。鼓励学生动手对实验数据进行测量记录，分析探究，培养学生的动手能力及养成通过实验研究问题的习惯 。引导学生运用计算机来进行数据处理，培养学生运用信息技术来为自己的学习、工作服务的能力，以此来提高效率。3情感、态度和价值观:手脑结合，锻炼学生的实验技能，在积极创造的同时增强与他人交流和合作的精神，敢于提出自己的见解，修正自己的错误。培养学生实事求是的科学态度和严谨认真的科学精神，使学生形成科学的世界观。二、教学重点和难点重点：光的折射定律、折射率。难点：折射定律和折射率的应用。三、教具与学具透明杯子，水，铅笔，厚玻璃，激光笔、半圆形玻璃砖、角度表盘、光具盘、铁架台、多媒体课件。四、教学程序设计1.新课引入(1)创设情境，演示以下两个实验：在一个装有适量水的透明杯子中斜插入一支铅笔，让学生观察铅笔发生了什么变化。透过厚玻璃看铅笔，观察铅笔又发生了什么样的变化。 图1 图2 (2)介绍以下几个基本概念：折射、入射光线、入射点、折射光线、法线、入射角、折射角(3)回顾光的折射规律：三线共面；法线居中；入射角大于折射角。启发引导：折射规律只是定性地给出了两个角的大小关系，那么入射角与折射角之间究竟有一种怎样的定量关系呢？2.实验探究(1)准备阶段在实验之前先让学生以同桌二人为一小组合作展开讨论：如何分段选取入射角？然后挑选几个小组代表进行汇报，确定较为合理的入射角改变方法。演示特殊情况：当入射光线垂直射入半圆玻璃砖时，光路是怎样的。学生观察实验结果，得出结论：光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不改变。(2)动手实验将玻璃砖固定在角度表盘的合适位置，用激光束照射玻璃的半圆形表面，保证入射点与玻璃圆心重合。请学生按如下步骤上台操作:不断改变入射角的度数，观察、读出并且记录折射角度数。引导学生打开Microsoft Excel文档将数据输入到excel表格中。如图所示图3 做在光的折射现象中光路可逆的演示实验，进一步拓展学生对折射现象的认识。 (3)数据处理引导学生运用excel的图表制作功能，通过描点、连线作出散点图。如图所示：图4(4)分析探究学生观察图像对入射角与折射角的关系可能会作出如下猜想：学生猜想：随着入射角的增大，折射角不断增大。教师进一步提问：折射角和入射角之间有没有定量的关系呢?如果有那它们存在着怎样的数学关系呢?学生猜想：呈线性的关系(两角相比)。进行验证：利用excel的公式进行计算的值，处理数据后得出结论(角度较小时比值相近)，如图6所示：图5鼓励学生继续分析是否还满足其他的函数关系。学生猜想：指数函数、对数函数等等很多情况。 进行验证：学生观察所作的图像，引导学生回忆是否符合我们曾经学过的某种函数的图像。学生观察后发现不符合，经过师生共同讨论得出，这些猜想也是错误的。我然后给出提示：随着时代的发展人们开始关注这两个角的三角函数关系,我们曾经学过哪些三角函数？学生猜想：正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数。进行验证：把全班同学分成四组，按照上述方法，每一个小组研究上面四种情况中的一种。小组成员分工合作，学生在excel中使用公式计算出折射角与入射角的三角函数值，并用图表继续验证。让学生观察图像与分析数据后进行交流讨论，总结归纳自己小组所得到的实验结论。如下表：表 1分组研究的量画图结论一组纵轴横轴00.10.20.30.40.50.60.700.20.40.60.81与成线性关系二组纵轴横轴00.20.40.60.811.200.20.40.60.81与不成函数关系三组纵轴横轴00.20.40.60.810123456与不成函数关系四组纵轴横轴01234567890123456与不成函数关系实验结论：入射角的正弦与折射角的正弦成正比3.新课讲解(1)光的折射定律 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别位于法线两侧； 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用n来表示这个常数，就有：介绍探索历史： 公元2世纪，古希腊天文学家托勒密通过实验得到：入射角与折射角成正比。1611年，开普勒认为：托勒密的结论只有在入射角小于30度时才成立。折射角应该是由两部分组成的，一部分正比于入射角，另一部分正比于入射角的正割。1621年，斯涅耳从实验中得出了折射定律，未做任何理论的推导，虽然正确，却从未正式公布过。1637年，笛卡儿首次把折射定律表述为今天这种形式。斯涅尔 对折射定律做两点说明： 根据光的折射定律，n是当光从一种介质射入另一种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，只是一个常数，没有任何单位。 n虽然为一常数，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的。（举例：光从空气射入水中时，这个常数约为1.33；光从空气射入玻璃时，这个常数约为1.50），可见它跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，常数n越大，光线偏折的越厉害。（2）折射率定义：我们把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1的正弦与折射角2的正弦之比n，叫做这种介质的折射率。光在真空中的传播速度与在空气中的传播速度相差很小，通常可以认为：光从空气射入某种介质时，入射角与折射角的正弦之比就是这种介质的折射率。列出几种介质的折射率进行比较和讨论：表2几种介质的折射率金刚石2.42岩盐1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.51.9水1.33水晶1.55空气1.00028某种介质的折射率与光速的关系：某种介质的折射率n等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v成正比即： 说明： 光在真空中的传播速度最大，所以1，即n1，也就是说，任何介质的折射率都大于1。 根据折射定律内容，因为n1，所以，又由于正弦函数在到范围内是增函数，因此，即光从真空射入任何介质时，都有入射角大于折射角。4.学以致用BCA【例1】如图4所示，一储油桶，底面直径与高均为。当桶内无油时，从某点恰能看到桶底边缘上的某点。当桶内油的深度等于桶高一半时，由点沿方向看去，看到桶底上的点，两点、相聚。求油的折射率和光在油中传播的速度。图4分析 如图5，过直线与油面的交点做油面的垂线，交桶底于点，此题是说光线遇油面后沿方向折射入空气中，而折射现象中光路是可逆的，如果光线沿方向由空气射到油面上，光线将沿折射入油中,以作为入射角，以作为折射角，由折射定律就可以求出油的折射率 图5解：如图5所示，因底面直径与桶高相等，由此可知=;由=2可知的正弦 = 油的折射率：光在油中的传播速度：【例2】请同学们运用所学过的知识来想一下这样一个问题：渔夫在用鱼叉插鱼的时候是瞄准所看到的鱼插的吗？画出渔夫所看到的鱼的位置。（出示图片） 图6 图75.课堂小结引导学生回忆本节课所学的知识和探究过程中所采用的方法。并且留下悬念：我们所研究的都是光线由空气进入其它介质发生折射时的情况，那么如果光线由其它介质进入空气发生折射时，现象又是怎样的呢？6.布置作业(1)教材课后练习第1