第1節(jié)　光的折射　折射率.doc

光的折射 折射率教案一、教學(xué)目標1知識與技能:掌握光的折射定律和介質(zhì)的折射率；能用光的折射定律解釋生活中的一些光現(xiàn)象；了解介質(zhì)的折射率和光速的關(guān)系，并能用于計算。2過程與方法:通過演示和探究實驗,培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問題和歸納物理規(guī)律的能力。鼓勵學(xué)生動手對實驗數(shù)據(jù)進行測量記錄，分析探究，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及養(yǎng)成通過實驗研究問題的習(xí)慣 。引導(dǎo)學(xué)生運用計算機來進行數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學(xué)生運用信息技術(shù)來為自己的學(xué)習(xí)、工作服務(wù)的能力，以此來提高效率。3情感、態(tài)度和價值觀:手腦結(jié)合，鍛煉學(xué)生的實驗技能，在積極創(chuàng)造的同時增強與他人交流和合作的精神，敢于提出自己的見解，修正自己的錯誤。培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴謹認真的科學(xué)精神，使學(xué)生形成科學(xué)的世界觀。二、教學(xué)重點和難點重點：光的折射定律、折射率。難點：折射定律和折射率的應(yīng)用。三、教具與學(xué)具透明杯子，水，鉛筆，厚玻璃，激光筆、半圓形玻璃磚、角度表盤、光具盤、鐵架臺、多媒體課件。四、教學(xué)程序設(shè)計1.新課引入(1)創(chuàng)設(shè)情境，演示以下兩個實驗：在一個裝有適量水的透明杯子中斜插入一支鉛筆，讓學(xué)生觀察鉛筆發(fā)生了什么變化。透過厚玻璃看鉛筆，觀察鉛筆又發(fā)生了什么樣的變化。 圖1 圖2 (2)介紹以下幾個基本概念：折射、入射光線、入射點、折射光線、法線、入射角、折射角(3)回顧光的折射規(guī)律：三線共面；法線居中；入射角大于折射角。啟發(fā)引導(dǎo)：折射規(guī)律只是定性地給出了兩個角的大小關(guān)系，那么入射角與折射角之間究竟有一種怎樣的定量關(guān)系呢？2.實驗探究(1)準備階段在實驗之前先讓學(xué)生以同桌二人為一小組合作展開討論：如何分段選取入射角？然后挑選幾個小組代表進行匯報，確定較為合理的入射角改變方法。演示特殊情況：當入射光線垂直射入半圓玻璃磚時，光路是怎樣的。學(xué)生觀察實驗結(jié)果，得出結(jié)論：光從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時，傳播方向不改變。(2)動手實驗將玻璃磚固定在角度表盤的合適位置，用激光束照射玻璃的半圓形表面，保證入射點與玻璃圓心重合。請學(xué)生按如下步驟上臺操作:不斷改變?nèi)肷浣堑亩葦?shù)，觀察、讀出并且記錄折射角度數(shù)。引導(dǎo)學(xué)生打開Microsoft Excel文檔將數(shù)據(jù)輸入到excel表格中。如圖所示圖3 做在光的折射現(xiàn)象中光路可逆的演示實驗，進一步拓展學(xué)生對折射現(xiàn)象的認識。 (3)數(shù)據(jù)處理引導(dǎo)學(xué)生運用excel的圖表制作功能，通過描點、連線作出散點圖。如圖所示：圖4(4)分析探究學(xué)生觀察圖像對入射角與折射角的關(guān)系可能會作出如下猜想：學(xué)生猜想：隨著入射角的增大，折射角不斷增大。教師進一步提問：折射角和入射角之間有沒有定量的關(guān)系呢?如果有那它們存在著怎樣的數(shù)學(xué)關(guān)系呢?學(xué)生猜想：呈線性的關(guān)系(兩角相比)。進行驗證：利用excel的公式進行計算的值，處理數(shù)據(jù)后得出結(jié)論(角度較小時比值相近)，如圖6所示：圖5鼓勵學(xué)生繼續(xù)分析是否還滿足其他的函數(shù)關(guān)系。學(xué)生猜想：指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)等等很多情況。 進行驗證：學(xué)生觀察所作的圖像，引導(dǎo)學(xué)生回憶是否符合我們曾經(jīng)學(xué)過的某種函數(shù)的圖像。學(xué)生觀察后發(fā)現(xiàn)不符合，經(jīng)過師生共同討論得出，這些猜想也是錯誤的。我然后給出提示：隨著時代的發(fā)展人們開始關(guān)注這兩個角的三角函數(shù)關(guān)系,我們曾經(jīng)學(xué)過哪些三角函數(shù)？學(xué)生猜想：正弦函數(shù)、余弦函數(shù)、正切函數(shù)、余切函數(shù)。進行驗證：把全班同學(xué)分成四組，按照上述方法，每一個小組研究上面四種情況中的一種。小組成員分工合作，學(xué)生在excel中使用公式計算出折射角與入射角的三角函數(shù)值，并用圖表繼續(xù)驗證。讓學(xué)生觀察圖像與分析數(shù)據(jù)后進行交流討論，總結(jié)歸納自己小組所得到的實驗結(jié)論。如下表：表 1分組研究的量畫圖結(jié)論一組縱軸橫軸00.10.20.30.40.50.60.700.20.40.60.81與成線性關(guān)系二組縱軸橫軸00.20.40.60.811.200.20.40.60.81與不成函數(shù)關(guān)系三組縱軸橫軸00.20.40.60.810123456與不成函數(shù)關(guān)系四組縱軸橫軸01234567890123456與不成函數(shù)關(guān)系實驗結(jié)論：入射角的正弦與折射角的正弦成正比3.新課講解(1)光的折射定律 折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)； 折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)； 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用n來表示這個常數(shù)，就有：介紹探索歷史： 公元2世紀，古希臘天文學(xué)家托勒密通過實驗得到：入射角與折射角成正比。1611年，開普勒認為：托勒密的結(jié)論只有在入射角小于30度時才成立。折射角應(yīng)該是由兩部分組成的，一部分正比于入射角，另一部分正比于入射角的正割。1621年，斯涅耳從實驗中得出了折射定律，未做任何理論的推導(dǎo)，雖然正確，卻從未正式公布過。1637年，笛卡兒首次把折射定律表述為今天這種形式。斯涅爾 對折射定律做兩點說明： 根據(jù)光的折射定律，n是當光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，只是一個常數(shù)，沒有任何單位。 n雖然為一常數(shù)，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù)n是不同的。（舉例：光從空氣射入水中時，這個常數(shù)約為1.33；光從空氣射入玻璃時，這個常數(shù)約為1.50），可見它跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，常數(shù)n越大，光線偏折的越厲害。（2）折射率定義：我們把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角1的正弦與折射角2的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率。光在真空中的傳播速度與在空氣中的傳播速度相差很小，通常可以認為：光從空氣射入某種介質(zhì)時，入射角與折射角的正弦之比就是這種介質(zhì)的折射率。列出幾種介質(zhì)的折射率進行比較和討論：表2幾種介質(zhì)的折射率金剛石2.42巖鹽1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.51.9水1.33水晶1.55空氣1.00028某種介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系：某種介質(zhì)的折射率n等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v成正比即： 說明： 光在真空中的傳播速度最大，所以1，即n1，也就是說，任何介質(zhì)的折射率都大于1。 根據(jù)折射定律內(nèi)容，因為n1，所以，又由于正弦函數(shù)在到范圍內(nèi)是增函數(shù)，因此，即光從真空射入任何介質(zhì)時，都有入射角大于折射角。4.學(xué)以致用BCA【例1】如圖4所示，一儲油桶，底面直徑與高均為。當桶內(nèi)無油時，從某點恰能看到桶底邊緣上的某點。當桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時，由點沿方向看去，看到桶底上的點，兩點、相聚。求油的折射率和光在油中傳播的速度。圖4分析 如圖5，過直線與油面的交點做油面的垂線，交桶底于點，此題是說光線遇油面后沿方向折射入空氣中，而折射現(xiàn)象中光路是可逆的，如果光線沿方向由空氣射到油面上，光線將沿折射入油中,以作為入射角，以作為折射角，由折射定律就可以求出油的折射率 圖5解：如圖5所示，因底面直徑與桶高相等，由此可知=;由=2可知的正弦 = 油的折射率：光在油中的傳播速度：【例2】請同學(xué)們運用所學(xué)過的知識來想一下這樣一個問題：漁夫在用魚叉插魚的時候是瞄準所看到的魚插的嗎？畫出漁夫所看到的魚的位置。（出示圖片） 圖6 圖75.課堂小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生回憶本節(jié)課所學(xué)的知識和探究過程中所采用的方法。并且留下懸念：我們所研究的都是光線由空氣進入其它介質(zhì)發(fā)生折射時的情況，那么如果光線由其它介質(zhì)進入空氣發(fā)生折射時，現(xiàn)象又是怎樣的呢？6.布置作業(yè)(1)教材課后練習(xí)第1