4.1 光的折射 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的折射现象，从海市蜃楼、筷子弯折等生活实例导入，通过折射定律、折射率定义构建规律框架，结合例题计算与插针法实验，形成“现象-规律-应用”的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过光路图模型建构、折射率公式推理深化理解，结合实验中的误差分析与数据处理培养科学探究能力。帮助学生建立物理观念，提升解决实际问题能力，为教师提供系统的教学资源与评估素材。

海市蜃楼 4.1光的折射 第四章 光 学 一、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象 请观察 折射光路是可逆的吗？ i r 空气 水 折射光路是可逆的 3 二、光的折射定律 折射光线与入射光线、法线在同一平面内，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。 荷兰数学家斯涅耳 请观察 三、折射率 2.定义式 3. 说明： 1. 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。   （2）n的大小与介质有关，与i和r无关，对于确定的介质，n是定值. （1）折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。 （3）物理意义---反映介质对光的偏折能力的大小 （4）折射的原因---光在不同介质中的速度不同。 真空折射率=1 1、插入水中的筷子为什么会弯折？ 人看水中的物体，看到的是物体的虚像，像的位置比物体的实际位置偏高，人感觉筷子弯折了，杯中的水也变浅了。 请思考 2、水中的鱼看岸上的景物会是怎样的情景？ 请思考 3、如果没有大气，将迟一些看到太阳还是早一些看到太阳？ 没有大气将推迟一段时间看到太阳 请思考 例1.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速c=3.0×108 m/s) (1)画出折射光路图; (2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度大小; (3)当入射角变为45°时,折射角的正弦值是多大? (4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化? 解: (1)由题意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°, 折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路图如图所示。 (2) (3) (4)折射率不会变化,折射率由介质决定,跟入射角的大小无关。 例2、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Ａ恰能看到桶底边缘的某点Ｂ。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的点C，ＣＢ两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。 Ｂ Ａ d C O D N Nˊ θ2 解：由图可知 做一做 11 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、量角器、刻度尺、铅笔。 实验：测玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率。 二、实验原理 如图所示,通过插针法找出跟入射光线对应的出射光线,从而找出折射光线和折射角θ2,再根据n= ，求出玻璃的折射率。 四、实验步骤 1. 把白纸铺在塑料板上。 12 7.改变入射角,重复实验。 2.在白纸上画一直线aa'作为界面,过aa'上的一点O画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。 3.把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa'重合,再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb'。 4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5.从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O',OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角,∠O'ON'为折射角。 五、注意事项 1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O' 之间距离要稍大一些。 2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。当θ1太大时,反射光较强,出射光较弱;当θ1太小时,入射角、折射角测量的相对误差较大。 3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。 4.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。 六、误差分析 1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。 2.入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大一些,可以减小测量的相对误差。 七、数据处理 1.计算法 用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角时的 , 并取平均值。 14 3.辅助线段法 4.单位圆法 2.作sinθ1-sinθ2图象 改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2图象,由n= 可知图象应为直线,如图所示,其斜率为玻璃的折射率。 例3、在测定玻璃折射率的实验中: (1)某同学实验插针的步骤如下 (2)以通过P1、P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心,以某一适当长度R为半径画圆,与OA交于A,与OO'的延长线交于C,如图所示,过A、C分别作玻璃砖界面的法线MN的垂线,图中B、D分别为垂足,用刻度尺量得AB=45 mm,CD=30 mm,则玻璃砖的折射率为　　　　。  A.在表示入射光线的AO上插上大头针P1、P2; B.通过玻璃砖观察P2、P1,调整视线,直到P1的像被P2的像挡住; C.再观察一侧插上大头针P3、P4,记下P3、P4的位置。 这位同学在操作中有什么重要疏漏?　　　　　　　　　　　　　　  (3)在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线,现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果。 ①从图上看,肯定把针插错了的同学是　　　　。  ②从图上看,测量结果准确度最高的同学是　　　　。  插针时应使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3和P1、P2、的像　 1.5 丙 丁 做一做 例4、在用插针法测定玻璃折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图中①和②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则： 甲同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”). 乙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”). 偏小 不变 做一做 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 Sheet3 入射角度 折射角度 入射弧度 折射弧度 入射角sin 折射角sin 1 0 0 0 0 0 0 2 10 7 0.1745327778 0.1221111111 0.1736480325 0.1218078683 3 20 16 0.3490655556 0.2791111111 0.3420198663 0.275501268 4 30 19 0.5235983333 0.3314444444 0.499999617 0.3254091955 5 40 24 0.6981311111 0.4186666667 0.642787158 0.406542639 6 50 32 0.8726638889 0.5582222222 0.7660439693 0.529679128 7 60 35 1.0471966667 0.6105555556 0.8660249615 0.5733227317 8 70 38 1.2217294444 0.6628888889 0.9396922678 0.6153964901 9 80 42 1.3962622222 0.7326666667 0.9848075482 0.6688543933 折射弧度 0 0.174532777777778 0.349065555555556 0.523598333333333 0.698131111111111 0.872663888888889 1.04719666666667 1.22172944444444 1.39626222222222 0 0.122111111111111 0.279111111111111 0.331444444444444 0.418666666666667 0.558222222222222 0.610555555555556 0.662888888888889 0.732666666666667 折射角sin 0 0.173648032484939 0.342019866263571 0.499999616987256 0.642787157960269 0.766043969314703 0.866024961519134 0.939692267837179 0.984807548215509 0 0.121807868308433 0.275501267998357 0.325409195482174 0.406542639046198 0.529679128000692 0.573322731681502 0.615396490142456 0.668854393297535 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $