高教版中职物理（类）电子教案601第一节 光的折射和全反射

主题六光现象及其应用

第一节光的折射和全反射教学设计案例

课程内容第一节光的折射和全反射

课程类型启发讲授课课时2学时

本节主要让学生学习光线物理模型，通过实验，建构介质

教材内容的折射率概念，理解光的折射定律，了解光的全反射现象及其

分析产生的条件，能计算临界角的大小，能解释生活中常见的全反

射现象。

学生在初中学习过光的直线传播、反射和折射现象等，但

学情分析都是定性了解。中职物理中，我们要更深入地定量了解光的折

射规律，了解全反射现象产生的条件等。

1.建构折射率、光密介质、光疏介质、临界角等概念，形

成光是一种特殊形态的物质、光从一种介质进入另一种介质时

会发生折射现象、光从光密介质向光疏介质传播时可能会发生

全反射现象等物理观念，并能应用其解释海市蜃楼等光学现象。

2.了解光线这一物理模型的建构方法，了解用光线研究光

的折射定律、全反射规律的方法，了解探究光的折射规律时使

用的观察、分析、归纳、数学等方法。

教学目标

3.通过观察演示实验，增加对相关光学现象的感性认识，

增强实验观察等核心素养。通过进行探究实验和学生实验，体

会科学探索的艰辛，增强操作技能以及技术运用、探究设计等

核心素养。

4.通过课堂交流、学生实验等方式，增强工匠精神与合作

交流能力。了解科学家追求真理的科学精神，增强科技传承的

责任感。

让学生建构光线模型，了解光的折射规律，了解全反射现

教学重点

象产生的条件。

教学难点归纳光的折射规律，了解全反射现象产生的条件。

让学生通过自主学习、合作学习与探究学习了解新知识，

教学策略

形成新观念，提高实验观察能力，受到科学方法熏陶。

主要教法启发式讲授、演示实验、组织合作学习与探究学习

主要学法自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习与探究学习

多媒体课件展示系统、宽约5cm的玻璃砖1块、半圆柱形

玻璃砖1块、小激光灯1个、白纸1张、标有圆心角度数的白

教学资源纸1张、刻度尺1把、量角器1个、铅笔1根、盛水的烧杯1

只、直径1cm的钢球1个、蜡烛1根、摄子1把、打火机1个

等。

课堂实施

教学设计意

教学内容教师活动学生活动

环节图

1.光是一种什么物质？1.安排学对教材和让学生

2.光线是什么？生进行预教学视频通过课

3.什么是光的折射？习（阅读教进行学习前自主

4.光的折射角与入射角之间可材、观看老和思考，学习，发

能存在什么关系？师提供的并与同学现自己

课前5.什么是自然观察法？微课视讨论其中不理解

准备6.介质的折射率是什么？频）。发现的问的问题，

7.光的折射定律用公式如何表2.就学生题，将疑准备到

示？提出的问问反馈给课堂上

8.光密介质和光疏介质分别是题进行有老师。与同学

什么？针对性地讨论，与

9.什么是光的全反射现象？备课，准备老师交

10.什么是临界角？产生全反在课堂上流，解决

射现象的条件是什么？学生讨论疑问。

时给予指

导。

新创设情境：展小图片、观看、思激发学

一位野外摄影师拍摄提问：考生学习

课

的一张照片中，有一个不这是…种动力，明

引明生物的身体上“长”了4什么生物确学习

入只脚。呢？它是目标

怎么拍摄

出来的

呢？

新光是一种特殊形态的讲述倾听、记让学生

物质，其本质是波长不同忆了解光

课

的电磁波。可见光的波长的本质。

教约在400〜770nm之间。

课堂

学我们已经知道，光在展不图片、观看、倾帮学生

实施

同种均匀介质中是沿直线讲解听、理解建构光

传播的。为了便于研究光线模型，

的传播规律，物理学中常并了解

用一条带箭头的直线来表其应用。

示光的传播方向，这条直

线称为光线。它也是人们

为了研究方便建构的一种

物理模型。

人眼在观察物体时，

往往根据射入眼睛的光线

的方向和光沿直线传播的

经验来判断物体位置，认

为光是从射入眼睛的光线

的反向延长线处发出的。

将一根筷子斜插入水展示图片、观看、倾让学生

中时，可观察到筷子在水讲述、提听、思考回顾初

面处发生弯折的现象，如问：中所学，

图所示。这种光从一种介光的折射做好知

质射入另一种介质时，光角与入射识衔接，

线的方向发生改变的现角之间存引出新

象，称为光的折射。在什么关课。

系呢？

探究实验：用玻璃砖探究组织学生实验探引导学

光的折射规律进行探究究、合作生通过

发现问题：当光从空气射实验，提学习、回现象归

入玻璃时，入射角和反射问：答：纳光的

角之间有什么规律呢？光的折射光的折射折射规

提出假设：折射角一般随角与入射角与入射律。

着入射角的增大而增大，角之间存角之间不

可能与入射角成正比。在什么关成正比。

设计方案：将一块矩形玻系？

璃砖放在白纸上，用激光

灯以一定的入射角从空气

射向玻璃，测量激光进入

玻璃后的折射角，尝试归

纳折射规律。

收集证据：使入射角从0°

-80°之间，每隔10°测量

一个折射角，记录到表中。

结果验证：与本学习小组

的同学一起分析以上实验

数据，尝试归纳折射规律。

反思改进：与其他组的同

学交流，最终可以得出什

么结论？

古人在公元2世纪测讲述倾听让学生

定了光从空气向水中折射了解科

时入射角与折射角的对应学史中

关系，并认为折射角与入折射定

射角成正比。近千年后被律的发

人证实是错误的。后来有现过程。

人猜测折射角与入射角之

间的关系与它们的密度有

关，又被实验证伪。直到

1621年，荷兰数学家斯涅

耳才发现了入射角和折射

角之间存在的准确关系，

但是不能解释其产生的原

因。

【思维与方法】自然观讲述倾听让学生

察法了解科

自然观察法是人们有学方法。

目的、有计划地通过感觉

器官或借助科学仪器对自

然现象在自然发生的条件

下进行资料搜集的一种方

法，是最基本、最古老、最

直接的科学方法。

后来在法国科学家斐讲解倾听、理帮助学

索和傅科通过实验测定了解生建构

空气和水中的光速后，人介质的

们才真正了解折射规律。折射率

原来，光在真空中的速度概念，并

最大，约为3x108m/s,在了解其

其他介质中的速度都小于特点。

这一数值。当光从真空射

入其他不同的介质时，会

发生不同程度的偏折，这

种现象显示了介质对光作

用的性质。为了描述介质

的这种性质，人们把光在

真空中的速度c和在介质

中的速度P的比值，称为

介质的折射率，用"表示：

C

n=—

V

由于光在真空中的速度大

于光在任何介质中的速

度，所以，其他介质的折射

率都大于1。

【应用与拓展】眼镜片组织学生自主学让学生

与折射率自主学习、习、阅读、了解折

眼镜片的材料一般有巡视、指质疑射率概

玻璃和树脂两种。玻璃镜导、答疑念在生

片表面耐磨，但是重量较活中的

大，并且容易破碎，不安应用。

全。树脂镜片较轻，重量只

有玻璃镜片的一半，抗冲

击性是玻璃镜片的数十

倍，所以很安全。树脂镜片

还可以染色，进行多种框

架的特殊加工，但树脂镜

片表面较玻璃镜片易磨

损，须细心护理。

镜片品质的一个衡量

标准就是折射率。一般来

说，相同的屈光度，折射率

越高，镜片越薄，品质越

好。对于度数较深的配镜

者，应该使用高折射率的

镜片。

假设光从折射率为由展示图片、观看、倾让学生

讲解听、理解理解折

的介质射入折射率为%的

射定律。

介质（例如从空气射入玻

璃）时，入射角为q,折射

角为02,入射角和折射角

之间的关系是：

sin%n2

sin/九i

即

sin°]=〃2sin%

人们把这个规律称为光的

折射定律，也称斯涅耳定

律。

由折射定律可看出，

发生折射时，光线在折射

率大的介质中与法线的夹

角小，在折射率小的介质

中与法线的夹角大。

如果让光线逆着原来

的折射光线射到界面上，

光线就会逆着原来的入射

光线发生折射，即光路是

可逆的。

两种介质相比较，折讲解倾听、理帮学生

射率大的称为光密介质，解、思考建构光

折射率小的称为光疏介密介质

质。光从光密介质射向光和光疏

疏介质（例如从玻璃射向介质的

空气）时，折射角总是大于概念，并

入射角。当折射角等于为下面

90°时，就出现了一种奇的探究

特现象。实验做

铺垫。

探究实验：探究光从光密组织学生实验探引导学

介质射向光疏介质时的规进行探究究、合作生通过

律实验，自行学习、找实验发

发现问题：光从光密介质验证假设，寻答案。现产生

射向光疏介质时，折射角增加对全通过此实全反射

总是大于入射角。当折射反射现象验，可以现象的

角等于90°以后，再增大的感性认发现：在条件。

入射角，会产生什么现识。光从玻璃

象？射向空气

提出假设：如果当折射角时，随着

等于90°以后，再增大入入射角的

射角，折射光线可能会消增大，折

失。射光线的

设计方案：将半圆柱形玻亮度越来

璃砖放置在的标有圆心角越弱，反

度数的白纸上，让玻璃砖射光线的

的圆心正对白纸上的圆亮度越来

心。让激光灯发出的光沿越强。当

圆柱形玻璃砖的半径射向折射角等

圆心，让入射角从0°开于90°

始，逐渐增大。观察以不同时，入射

入射角入射的光线产生的角约为

折射现象，探究当折射角32°〜

等于90°以后，会发生什42°,发

么现象。生了折射

收集证据：使入射角从0°光线消失

开始逐渐增大，每隔5°记的现象。

录一次数据，将实验数据再继续增

记录在表格中。大入射

结果验证：通过此实验，可角，发生

以发现：在光从玻璃射向了折射光

空气时，随着入射角的增线消失的

大，折射光线的亮度越来现象。

越―，反射光线的亮度

越来越—。当折射角等

于90°时，入射角约

为______，发生了什么现

象？再继续增大入射角，

发生了什么现象？

反思改进：与其他同学交

流，本实验若要测量得更

加精确，需要采取什么措

施？

当光从光密介质射向展示图片、观看、倾让学生

光疏介质，并且当入射角讲解听、理解、建构全

大于某一角度时，折射光记忆反射、临

完全消失，只剩下反射光，界角的

这种现象称为全反射现概念，了

象。解全反

在全反射现象中，刚射现象

好发生全反射，即折射角产生的

等于90°时的入射角称为条件及

临界角，用C表示，如图其应用。

所示。当光从光密介质射

向光疏介质时，如果入射

角大于临界角，就发生全

反射现象。

不同的介质，由于折

射率不同，在空气中发生

全反射现象的临界角也不

一样。根据折射定律可得

/IsinC=1Xsin90°

1

sinC=—

n

知道介质的折射率，

就可以用上式求出光从这

种介质射到空气（或真空）

界面时的临界角。水的临

界角为48.8°,各种玻璃

的临界角为32°〜42。，

金刚石的临界角最小，为

24.5°o

金刚石经过一定方式

的切割，往往使进入其中

的白光经过多次全反射后

才从某个表面射出。由于

光的色散现象，因此金刚

石总会呈现出五彩斑澜的

色彩。

演示实验：观察水中的小进行演示观察演示增加学

球实验，提实验，思生对全

用摄子将一个钢球夹问：考、回答：反射现

住，放在火柴、蜡烛等火焰黑色的钢黑色的钢象的感

上薰烤，使其表面全部被球放入水球放入水性认识，

薰黑。等钢球冷却后，将它中后，其部中后,其增强科

放入一个盛水的玻璃杯分表面呈部分表面学论证

中，观察其表面的颜色。现出什么呈现出银的核心

颜色？为白色。光素养。

什么会产在包围钢

生这一现球的水表

象？面发生了

全反射。

在本节前面的照片回应“情境倾听、理让学生

中，那个不明生物其实是与问题”中解了解用

一只漂浮在平静水面上的的问题。全反射

水鸟。摄影师在水面下用规律解

照相机以较大角度向水鸟释现象。

拍摄，由于发生了全反射

现象，所以我们看到的仅

是水鸟在水面下的身体及

其在水面上反射的倒影。

【应用与拓展】海市蜃组织学生阅读、质让学生

楼自主学习、疑了解生

夏天，在平静无风的巡视、指活中的

海面上，向远方望去，有时导、答疑海市蜃

能看到山峰、船舶、楼台、楼现象。

亭阁、集市、