第一节 光的折射定律（表格式教学设计）物理粤教版2019选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“光的折射定律”核心知识点，通过回顾初中折射现象定性认知，引导学生复述折射定律内容，搭建新旧知识支架，实现从定性到定量探究的自然过渡。 以实验探究为主线，通过测量入射角与折射角数据、Excel拟合验证正弦关系，培养科学探究与科学思维能力，结合井口青蛙视角、太阳视位置等生活实例深化物理观念，助力教师高效教学，提升学生学以致用能力。

第一节　光的折射定律 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第一节　光的折射定律 教学 目标 物理观念 理解光的折射现象及其基本特征，掌握入射角、折射角、法线等基本概念；掌握光的折射定律的表达式，理解折射率的定义及物理意义，知道其与介质种类有关。 科学思维 能通过实验数据归纳出折射角与入射角之间的正弦关系，发展归纳推理能力；能运用折射定律解释生活中常见的折射现象，提升模型建构与逻辑推理能力。 科学探究 能设计并完成光的折射现象的探究，通过不同的折射现象的观察，验证折射定律，培养初步的探究能力。 科学态度 与责任 在实验过程中养成严谨求实、尊重数据的科学态度；认识到折射定律在现代科技中的广泛应用，增强将物理知识服务于社会发展的责任感。 教学 重难点 1.通过观察和实验，理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题(重点)。 2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，会进行相关计算(重难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：初中知识回顾：光从空气斜射入水中，一部分被水面反射回来，发生光的反射，另一部分射入水中，发生光的折射。大家还记得光的折射定律内容吗？请复述一下。 学生：光的折射定律内容 （1）折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面） （2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居） （3）光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角； （4）入射角增大时，折射角也随着增大； 学生课前预习初中知识，并回答问题。 新课讲授 一、光的折射定律 教师：人类对光的折射规律的认识经历了漫长的探索过程，同学们能说说都经历了哪些具有代表性的探索吗？ 学生：（1）托勒密：在入射角很小的情况下，折射角和入射角成正比。 （2）阿勒•哈增：入射角较大的情况下，折射角和入射角成正比的关系不成立。 （3）开普勒：托勒密的结论只有在入射角小于30o角时才成立。 （4）斯涅尔：在不同的介质里，入射角和折射角的余割之比总是相同的值，即折射角和入射角的正弦值之比为一常数。 教师：刚才，同学们回顾了折射定律内容，那么,折射角与人射角之间到底有什么定量关系呢?接下来，我们一起来探究——光折射率实验。 教师：进行演示实验:如图所示,用激光笔发出光线,让它从空气斜着射入水中,利用刻度盘,测量入射角i和折射角γ。逐渐增大入射角,测量多组入射角和折射角的数据,记录在表格中。 提出问题:请大家以小组为单位,讨论一下,入射角和折射角之间有什么定量关系呢? 学生：可能猜测i与γ,成正比,可能猜测i与γ的某三角函数值成正比,进行演算或画图像验证自己的猜测。 教师：请学生小组派代表分享自己组的观点,依据学生对i与γ的关系的猜测,将实验数据输入Excel表格中,拟合图像,验证其猜测是否正确。 展示荷兰数学家斯涅耳对折射规律的研究历史。 学生：入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值成正比。 师生：共同归纳光的折射定律有关内容 （1）折射定律：当光线从空气射入介质时，发生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i的正弦值与折射角γ的正弦值成正比。 （2）表达式：＝n 教师：（1）特殊情况：当光垂直于界面入射时，虽然光的传播 方向不变，但光速变了，因此也属于折射。 （2）光路可逆性：光由介质射入空气或真空时，折射角γ大于入射角i根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角γ入射，对应的折射角为i。 【典例1】如图所示，井口大小和深度均相同的两口井，一口是枯井(图甲)，一口是水井(图乙，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则(　　) A.水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D.两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 答案 B 解析　由于井口边沿的约束，而不能看到更大的范围，据此作出边界光线如图所示。 由图可看出α>γ，所以枯井中的青蛙觉得井口大些；β>α，所以水井中的青蛙可看到更大的范围，即可以看到更多的星星，A、C、D错误，故选项B正确。 学生阅读教材，查阅资料，回答问题。 学生以小组为单位进行讨论。 新课讲授 二、折射率 教师：演示实验：将筷子以相同的倾斜程度分别放入油中和水中，观察折射现象，发现有什么不同，为什么会出现这种差异？ 学生：筷子在水中的折射现象更明显，因为水的折射率更大。 师生：共同归纳折射率有关内容 1、定义：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比，叫作这种介质的折射率。 2、物理意义：折射率是反映介质光学性质的一个物理量，它反映了光从真空斜射入介质（或从介质斜射入真空）时偏折的程度。折射率越大，介质使光线偏折的程度就越大。 3、折射率与光速的关系：某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度 c与光在这种介质中的传播速度v之比。即n＝。 教师：注意：任何介质的折射率都大于1。 【典例2】如图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是(　B　) A.光是从真空射向介质 B.介质的折射率约为1.73 C.光在介质中的传播速度约为3.0×108 m/s D.反射光线与折射光线成60° 【典例3】如图所示的装置可以测量棱镜的折射率。ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC放置一块平面镜。一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合。 (1)画出光线SO进入棱镜的折射光线； (2)求出棱镜的折射率n。 解析　(1)如图所示。 (2)入射角i＝90°－β， 由几何知识得到，折射角γ＝α 由折射定律得n＝cosβ/sinα。 学生观察实验，归纳总结。 学生完成例题解答。 课 堂 练 习 1.如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是(　B　) A.光的反射 B.光的折射 C.光的直线传播 D.小孔成像 2. 一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时(　D　) A.速度相同，波长相同 B.速度不同，波长相同 C.速度相同，频率相同 D.速度不同，频率相同 3.光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度。关于任何介质(非真空)的折射率，下列说法正确的是(　A　) A.一定大于1 B.一定小于1 C.可能等于1 D.可能大于1，也可能小于1 4.如图所示，一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°。一条与AB面成θ＝30°角的光线射向AB面，经过BC边一次反射，再从AC边射出，且出射光线的折射角为60°。则这种材料的折射率为(　B　) A. B. C.4/3 D.2 课 堂 小 结 本节课中,先引导学生回顾了初中对光的反射和折射现象的认识,再让学生通过对折射实验进行定量探究,分析实验数据,发现特点和规律,得出折射定律。在折射定律的基础上，继续介绍折射率的概念,并通过光在水中折射与在玻璃中折射的实验对比,加深学生对折射率的物理意义的理解，并应用相关知识解释生活中的折射现象,做到学以致用。 板 书 设 计 第一节　光的折射定律 一、光的折射定律 1．光的反射 (1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。 (2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 2．光的折射 (1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象。 (2)折射定律 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，即：＝n (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 二、折射率 1．折射率 (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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。 (2)定义式：n＝ (3)物理意义：反映介质的光学性质的物理量，常数n越大，光线以相同入射角从真空斜射入这种介质时偏折的角度越大。 2．折射率与光速的关系 (1)某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝。 (2)由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于1。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“练习”。 2.配套分层作业。 教学反思 教学中的各环节多采用问题链的形式来引发学生的思考,学生通过对问题的思考与讨论,进行分析与推理,能更好地理解折射定律和折射率的概念,从而辨析易混淆的概念,明晰定律的本质。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $