1. 光的折射定律（导学案）物理教科版选择性必修第一册

该高中物理导学案围绕“光的折射定律”展开，引导学生学习光的折射现象、折射定律及折射率概念。通过回顾第三章多普勒效应建立前后知识联系，结合生活现象导入，搭建旧知到新知的学习支架。 以实验观察和视频分析为特色，通过探究活动培养科学探究能力，例题与针对训练融入生活情境如渔民叉鱼问题，强化科学思维与科学态度，习题层次分明，助力学生自主学习与核心素养提升。

第1节 光的折射定律 1.物理观念：通过观察光的反射及折射实验,认识光的反射及折射现象,知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。 2.科学思维：通过分析红色激光在水中和玻璃中折射的对比实验,理解折射率的概念和光的折射定律。 3.科学探究：通过测量玻璃等材料的折射率的实验,分析插针法的原理及可行性,体会光线模型的建构过程。 4.科学态度与责任：经历测量玻璃材料的折射率的实验过程,养成严谨求实的科学态度,体会折射定律在生活中的应用价值。 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)。 【知识回顾】 第三章 机 械 波 第6节 多普勒效应 一、多普勒效应 1.定义：波源和观察者之间有 ，使观察者接收到的波的 发生变化的现象叫做多普勒效应。 2.特点 （1）观察者与波源均相对于介质静止时：f测 f源。 （2）观察者与波源相互接近时：f测 f源。 （3）观察者与波源相互远离时：f测 f源。 3.理解 （1）多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有 。 （2）多普勒效应是 特有的现象。不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 二、多普勒效应的应用 （1）利用多普勒测速仪 。 （2）利用 测血流速度。 （3）利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的 。 【自主预习】 第四章 光及其应用 第1节 光的折射定律 一、光的折射现象 (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 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 内，折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦与折射角的正弦成 ，即＝n12(式中n12是比例常数)。 (3)在光的折射现象中，光路是 的。 二、对折射率的理解 1．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 的正弦与 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 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 1。 思考与讨论1 一、光的折射现象 1.请同学们认真观察，说一说你们有什么发现？ 2.通过视频观看，折射角与入射角之间到底有什么定量关系呢? 【例1】光线以入射角θ1从空气射入折射率n＝的透明介质表面，如图所示。 (1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ； (2)当反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°，入射角θ1是多少（可用三角函数表示）。 针对训练1 (多选)光从某种玻璃中射向空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法正确的是(　　) A．比值不变 B．比值是一个大于1的常数 C．比值不变 D．比值是一个小于1的常数 针对训练2 一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是(　　) 思考与讨论2 二、对折射率的理解 1.总结折射率的有关知识 2.通过视频观看，不同的光与折射率又有什么关系呢？ 课堂小结： 从学生活动的设计上看,以生活中的物理现象,激发学生的兴趣,引出光的折射的概念。接着通过折射实验,让学生观察入射角和折射角的大小和动态变化情况,经历对实验现象的分析和推理,构建物理模型,并通过对数据的定量研究,最后得出定量结论,培养了学生的科学思维和科学探究能力。 1.如图所示的四种现象，属于光的折射现象的是(　　) 2.如图是光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图。O点是半圆形玻璃砖的圆心，可能发生的光路是(　　) A．乙、丙 B．甲、丁 C．甲、丙 D．乙、丁 3．(多选)如图所示，渔民在清澈的河水中用鱼叉叉鱼，可改用激光束捕鱼，关于两种捕鱼方法下列说法正确的有(　　) A．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的位置 B．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 C．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼 D．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 4.(多选)如图所示，是光在真空和某介质的界面MN上发生偏折的现象，光在真空中的传播速度是3×108 m/s，下列说法正确的是(　　) A．介质的折射率约为1.73 B．光是从真空射入介质 C．光在介质中的传播速度约为1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线的夹角是90° 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 光的折射定律 1.物理观念：通过观察光的反射及折射实验,认识光的反射及折射现象,知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。 2.科学思维：通过分析红色激光在水中和玻璃中折射的对比实验,理解折射率的概念和光的折射定律。 3.科学探究：通过测量玻璃等材料的折射率的实验,分析插针法的原理及可行性,体会光线模型的建构过程。 4.科学态度与责任：经历测量玻璃材料的折射率的实验过程,养成严谨求实的科学态度,体会折射定律在生活中的应用价值。 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)。 【知识回顾】 第三章 机 械 波 第6节 多普勒效应 一、多普勒效应 1.定义：波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。 2.特点 （1）观察者与波源均相对于介质静止时：f测＝f源。 （2）观察者与波源相互接近时：f测>f源。 （3）观察者与波源相互远离时：f测<f源。 3.理解 （1）多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。 （2）多普勒效应是波特有的现象。不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 二、多普勒效应的应用 （1）利用多普勒测速仪测速。 （2）利用超声波测血流速度。 （3）利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度。 【自主预习】 第四章 光及其应用 第1节 光的折射定律 一、光的折射现象 (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＝n12(式中n12是比例常数)。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 二、对折射率的理解 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。 思考与讨论1 一、光的折射现象 1.请同学们认真观察，说一说你们有什么发现？ 答案 杯底的硬币“变浅”；水中的铅笔“折断”了。 2.通过视频观看，折射角与入射角之间到底有什么定量关系呢? 答案 ＝n。 【例1】光线以入射角θ1从空气射入折射率n＝的透明介质表面，如图所示。 (1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ； (2)当反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°，入射角θ1是多少（可用三角函数表示）。 [答案]　(1)105°　(2) tan θ1＝ 针对训练1 (多选)光从某种玻璃中射向空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法正确的是(　　) A．比值不变 B．比值是一个大于1的常数 C．比值不变 D．比值是一个小于1的常数 答案：CD 针对训练2 一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是(　　) 答案：C 思考与讨论2 二、对折射率的理解 1.总结折射率的有关知识 答案 (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.通过视频观看，不同的光与折射率又有什么关系呢？ 答案 c = λ f。 课堂小结： 从学生活动的设计上看,以生活中的物理现象,激发学生的兴趣,引出光的折射的概念。接着通过折射实验,让学生观察入射角和折射角的大小和动态变化情况,经历对实验现象的分析和推理,构建物理模型,并通过对数据的定量研究,最后得出定量结论,培养了学生的科学思维和科学探究能力。 1.如图所示的四种现象，属于光的折射现象的是(　　) 答案　C 解析　屏幕上呈现手的影子是光沿直线传播形成的，故A错误；山在水中形成“倒影”，是由光发生反射形成的，故B错误；光从水中射向空气时，在水面发生折射，使光的传播方向发生偏折，故C正确；太阳光在树荫下形成的光斑是由太阳光透过缝隙而形成的太阳的像，是小孔成像现象，这是光沿直线传播形成的，故D错误。 2.如图是光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图。O点是半圆形玻璃砖的圆心，可能发生的光路是(　　) A．乙、丙 B．甲、丁 C．甲、丙 D．乙、丁 答案　A 解析　光线从O点上方射入玻璃砖时，在空气中的入射角大于玻璃砖中的折射角，则甲错误，乙正确；光线从下方射入玻璃砖时，在玻璃砖上表面的入射角小于射到空气中的折射角，则丙正确，丁错误。故选A。 3．(多选)如图所示，渔民在清澈的河水中用鱼叉叉鱼，可改用激光束捕鱼，关于两种捕鱼方法下列说法正确的有(　　) A．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的位置 B．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 C．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼 D．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 答案　BC 解析　用鱼叉叉鱼时，从鱼身上发出的光，经水面出射到空气后会发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，看到鱼的位置比实际位置高，则应该瞄准人所看到鱼的下方，故A错误，B正确；用激光捕鱼时，因为光路是可逆的，将激光沿人看到鱼的光路射入水中，激光在水面同样会发生折射，从而正好射中鱼，故用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼，故C正确，D错误。 4.(多选)如图所示，是光在真空和某介质的界面MN上发生偏折的现象，光在真空中的传播速度是3×108 m/s，下列说法正确的是(　　) A．介质的折射率约为1.73 B．光是从真空射入介质 C．光在介质中的传播速度约为1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线的夹角是90° 答案　ACD 解析　由题图可知，入射角小于折射角，则光是从介质射入真空，由折射定律和几何关系可得，介质的折射率是n＝≈1.73，故A正确，B错误；由n＝可得，光在介质中的传播速度为v＝ m/s≈1.73×108 m/s，故C正确；画出反射光线，光路图如图所示，由几何关系可知，反射光线与折射光线的夹角是90°，故D正确。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $