《光的反射和折射》参考教案 省赛获奖

1、PAGE9第十三章第1节光的反射和折射【教学目标】（一）知识与技能1、知道光在反射与折射时光路是可逆的，并能解释与处理相关的问题2、掌握光的反射定律与折射定律；知道折射率（指绝对折射率）的定义及其与光速的关系，并能用来进行计算（二）过程与方法通过实验、讨论及教师的引导，理解折射定律、并知道折射光路是可逆的，并能解释光现象和计算有关的问题；经历测定玻璃折射率的实验，体会其中蕴含的实验方法。（三）情感态度与价值观通过生活中大量的折射现象的分析，激发学生学习物理知识的热情，并正确认识生活中的自然现象，树立正确的世界观【教学重点与难点分析】教学重点：重点是光的折射定律、折射率教学难点：如何利用折射定律

2、，折射率与光速的关系，以及光路可逆的知识解决相关问题。【教学过程】（一）提出问题，引入新课实验演示：将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，观察光从空气射到空气与玻璃的分界面时，发生什么现象生观察并回答：一部分光返回到空气中去（反射光），另一部分光会进入到玻璃中去，但传播方向与入射光的传播方向相比，发生偏折。师强调：一、光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这种现象叫光的反射。另一部分光会进入第2种

3、介质的现象，叫做光的折射。法线平面复习初中学过的光的反射定律法线平面二、光的反射定律：1、反射光线、入射光线、法线在同一平面内反射光线，入射光线在法线两侧2、反射角等于入射角在反射现象中，光路是可逆的师：从刚才的复习可知，我们在初中对于反射的了解已经非常到位了，但对于折射，还只是知道了一些定性的规律，如：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。我们今天要定量地进行研究（二）新课教学三、光的折射定律结合图2，复习入射角i和折射角r的概念。1、入射角i：是入射光线与法线

4、之间的夹角折射角r：是折射光线与法线之间的夹角演示：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（增大）入射角进行记录，再次观察能量改变的情况最后进行概括、归纳、小结2、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我们可以得出结论：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。入射角i折射角ri/rsini/sinr102030405

5、0607080在光的折射现象中，入射角与折射角间究竟有什么样的定量规律原来在一千多年前，人们就开始在思考、探索这个问题。根据历史记载，在探索光的折射规律的实践中，做出过重要贡献的科学家有托勒密、开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马、斯涅耳等人，他们研究的内容包括传播方向规律，传播速度规律、能量分配规律等等。其中，在这方面成就最大的科学家是荷兰数学家斯涅耳。本节课，我们主要学习他在研究传播方向与速度方面的成就投影展示斯涅耳当年让光线从空气射入某种玻璃的实验过程中一组实验数据，让学生进行计算用计算器。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

6、射定律，也叫斯涅耳定律（1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量数据后得出的入射角与折射角间的关系）3、折射定律：1折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧；2入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n表示这个比例常数，就有=n12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，光路也是可逆的4、折射光路是可逆的。四、折射率光从一种已知介质1射入另一种已知介质2时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但进一步的实验研究表明，折射定律中的比例常数n并不是一个“万古不变”

7、的常数，只要改变两种介质中的任何一种，n将随之改变，如：空气到玻璃；空气到水；水到玻璃；因此，这个比例常数只与两种介质的性质有关。在实际应用中，遇到最多的情形是光从空气射入某种介质，或从某种介质射入空气，而空气对光的传播影响很小，可以按真空处理。因此，以后我们只讨论光从真空射入介质的情形。这时，常数n12可以简单地记为n。对于不同的介质来说，常数n是不同的，它与介质有关，是一个反映介质光学性质的物理量。在相同的入射角下，常数n越大，光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。引入折射率的定义。1、折射率n：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的正弦的比值n，叫做这种介质的折射

8、率。物理意义：折射率是一个反映介质光学性质的物理量。折射率n越大，光线偏折越大每种透明介质的折射率都有一个固定值，下表展示了几种常见介质的折射率几种介质的折射率金刚石岩盐二硫化碳酒精玻璃水水晶空气从表中可以看出，空气的折射率非常接近于1，所以，我们可以把空气介质近似看成真空。师：材料折射率的存在，不仅可以改变光的传播方向，还能改变光的传播速度。光在介质中的传播速度v和真空中的光速c、材料n之间有以下关系2、光的传播速度和折射率的关系：v=C/n。（也可用惠更斯原理导出）鉴于真空之外的任何介质的折射率都大于1，所以，光在真空之外任何介质的传播速度都小于c。（三）知识运用1、提供以下实验器材：玻璃

9、砖一块；白纸；木板；大头针；图钉；三角板；量角器；铅笔。设计一实验测定所给玻璃砖的折射率。（讨论时，可参考课本第48页的实验，说出实验原理并写出实验步骤）学生讨论，实验原理：如图1-67所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OD，就能求出折射光线OO和折射角r。再根据折射定律就可计算玻璃的折射率n=sini/sinr【实验步骤】1把白纸用图钉钉在木板上。2在白纸上画一条直线a作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面a的法线NN。3把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟a严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边a。4在AO线段上竖直地

10、插上两枚大头针以上，若宽度太小，则测量误差较大。2、光线从空气射入的介质中，反射光线恰好垂直于折射光线，则入射角约为多少解：根据光的反射定律有入射角跟反射角相等，根据题意折射光线与反射光线垂直，即两光线的夹角为90，则反射角与折射角互余，即，则又根据折射率的定义式：所以：3、如图一个储油桶的底面直径与高均为d当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的点C，、两点距离d/4求油的折射率和光在油中传播的速度。【同步练习】1、人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是：（）A、硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅B、硬币的实体，其位置即硬币的实际位置C、硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅D、硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深2、如图所示，在两束光的交点的玻璃片与一块水晶片叠放在一起，若光线垂直射入时，通过它们所用时间相等，则水晶片厚度是_cm、8、如图示，有一长方形容器，高为30cm，宽为40cm，在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺。眼睛在OA的延长线上的E点观察，视线沿着EA斜着向下看恰能看到尺的左端的零刻度。现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体，将容器