《光的折射规律的实验探究》学历案

《光的折射规律的实验探究》学历案姓名：班级：学号：【主题与课时】粤教版高中选修3-4第四章第一节光的折射定律，本学历案适用于1课时。【课标要求】1、理解光的折射定律，能运用折射定律解决一些简单的几何光学问题。2、通过实验探究，认识光的折射规律，培养科学探究能力和科学态度。【学习目标】1、在本节课结束时，能够准确说出光的折射定律的内容，包括折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比（这个比例叫做相对折射率）。2、能亲手进行简单的光的折射实验，准确测量入射角和折射角，并根据测量结果计算相对折射率。3、看到生活中的一些光学现象，像插入水中的筷子看起来变弯了，能马上想到这是光的折射现象，并能简单解释原理。4、能够和小组成员一起合作完成关于光的折射规律的探究活动，在活动中学会分工、互相交流和解决遇到的小问题。【评价任务】1、完成“光的折射定律小测验”，检测目标1。2、在小组实验过程中，观察学生的操作情况，查看实验数据记录是否准确，检测目标2。3、让学生解释生活中的光折射现象，检测目标3。4、根据小组在探究活动中的表现，如成员参与度、合作的默契程度等进行评价，检测目标4。【学习过程】一、情境导入同学们，你们有没有在游泳池里游过泳呀？我有一次在游泳池里游泳的时候，发生了一件特别有趣的事情。我看到池底的瓷砖花纹，感觉那些花纹离我特别近，我就想伸手去摸。可是呢，当我伸手的时候，发现怎么也够不着，感觉那些花纹好像会跑一样。后来我才知道，这是因为光的折射现象。那你们想不想知道光到底是怎么折射的，这里面又有什么规律呢？今天我们就一起来探究光的折射规律。二、知识讲解1、什么是光的折射咱们先来说说什么是光的折射。想象一下，有一束光从一种介质（比如说空气）进入到另一种介质（比如水）的时候，它的传播方向就会发生改变，这个现象就叫做光的折射。就像我们刚才说的游泳池里的情况，光从空气进入水中，我们看到的池底的位置就发生了变化。2、光的折射定律的基本概念那光的折射有没有什么规律呢？这就是我们今天要重点探究的。光的折射定律说的是，当光发生折射的时候，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，这就好像是三个好朋友要站在同一个平面上一样。而且呀，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。这就像两个人站在中间那个人（法线）的两边。还有一个重要的关系呢，就是入射角的正弦与折射角的正弦成正比，这个比例叫做相对折射率。不过这个概念现在听起来可能有点复杂，等我们做了实验就会更清楚啦。三、实验探究：光的折射规律1、实验器材准备咱们现在要做一个小实验来探究光的折射规律。老师给每个小组都准备了一块玻璃砖、一束激光笔、一个量角器、一张白纸和几枚大头针。这些东西看起来是不是很普通呀？但是它们在我们的实验里可是有大用处的呢。2、实验步骤-第一步：把白纸平铺在水平桌面上，然后把玻璃砖放在白纸上，用铅笔画出玻璃砖的轮廓。这就像是给玻璃砖画一个小房子，让它住在里面。-第二步：用激光笔沿着玻璃砖的一个面，斜着射一束光进去。这个光就是我们的入射光线啦。然后在玻璃砖里面就会出现折射光线，在白纸上标记出入射光线和折射光线的位置。这时候大家要注意，激光笔可不能乱晃，要稳稳地拿着，就像狙击手拿着枪一样瞄准。-第三步：通过入射点，画一条垂直于玻璃砖界面的法线。这法线就像一条分界线，把入射光线和折射光线分开两边。-第四步：用量角器分别测量出入射角和折射角。这个时候要仔细看清楚量角器的刻度，可别量错了，不然就像厨师做菜放错了调料一样，整个结果都会不对的。-第五步：改变入射角的大小，重复上面的步骤三到四次。这样我们就能得到多组入射角和折射角的数据啦。3、小组实验与数据记录现在呢，每个小组就开始动手做实验吧。在做实验的时候，小组成员要分工合作哦。比如说，有的同学负责拿着激光笔发射光线，有的同学负责标记光线的位置，还有的同学负责测量角度和记录数据。大家要互相配合，就像一个小团队一样。每个小组把测量的数据都记录在下面的表格里：|入射角（θ₁）|折射角（θ₂）|sinθ₁|sinθ₂|sinθ₁/sinθ₂||---|---|---|---|---||（第一次测量的值）|（第一次测量的值）|（计算值）|（计算值）|（计算值）||（第二次测量的值）|（第二次测量的值）|（计算值）|（计算值）|（计算值）||（第三次测量的值）|（第三次测量的值）|（计算值）|（计算值）|（计算值）|4、实验结果分析做完实验，得到了数据，我们就要来分析一下这些数据啦。大家看看你们小组计算出来的sinθ₁/sinθ₂的值，是不是发现它们都很接近一个常数呢？这个常数就是我们说的相对折射率。通过这个实验，我们就验证了光的折射定律中的那个重要关系，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。四、生活中的光折射现象1、插入水中的筷子“变弯”做完实验，我们再回过头来看看生活中的光折射现象。就像我们前面提到的插入水中的筷子看起来变弯了这个现象。为什么会这样呢？这是因为光从空气进入水中的时候发生了折射。我们看到的筷子其实是筷子的像，而这个像的位置和实际筷子的位置不一样，所以看起来就好像筷子变弯了。同学们可以自己拿一根筷子放到水里观察一下，是不是很神奇呢？2、海市蜃楼还有一个更神奇的现象，叫做海市蜃楼。在沙漠或者海边，有时候会看到远处有一些建筑物或者风景，就像在空中漂浮着一样。这也是光的折射现象造成的。光在传播的过程中，经过不同密度的空气层时发生了折射，把远处的景物的像折射到了我们眼前。不过这种现象比较少见，要是谁有幸看到了，那可真是太幸运了。五、小组讨论与交流1、实验中的问题与收获现在呢，每个小组讨论一下在做实验的过程中遇到了哪些问题，又有哪些收获。比如说，有没有发现测量角度的时候不太好操作呀？或者是对光的折射定律有了更深的理解呢？讨论完之后，每个小组派一个代表来和大家分享一下。2、生活中的光折射现象讨论我们再讨论一下生活中还有哪些光的折射现象。除了我们刚刚提到的筷子变弯和海市蜃楼，大家还能想到其他的吗？像鱼缸里的鱼看起来比实际的大，这也是光的折射现象哦。大家可以开动自己的小脑筋，想想还有哪些类似的现象。【作业与检测】一、书面作业1、光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，如图所示。θ₁代表入射角，则（）A.无论入射角θ₁有多大，折射角θ₂都不会超过45°B.当入射角θ₁>45°时，折射角θ₂将大于入射角θ₁C.当入射角θ₁=60°时，折射角θ₂=30°D.当入射角θ₁>60°时，反射光线比折射光线更弱2、一束光从空气射向折射率n=√2的某种玻璃的表面，如图所示。i代表入射角，则（）A.当i>45°时会发生全反射现象B.无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°C.当入射角i=60°时，折射角r=30°D.当入射角i=60°时，反射光线垂直于折射光线3、光从某种介质射向空气，入射角为45°时，折射角为60°，求这种介质的折射率。二、实践作业找一找家里或者周围环境中还有哪些光的折射现象，并用手机拍下来，然后写一段简单的解释，说明为什么这是光的折射现象。下节课的时候，我们来一起分享大家的发现。【课后反思】1、