4.1 光的折射定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“光的折射定律”，通过射水鱼击中昆虫的情境视频导入，引导学生从观察折射现象到实验探究，测量不同入射角下的折射角并分析数据，结合渔民叉鱼、铅笔弯折等生活实例及应用例题，形成完整知识脉络，提供实验数据表格、光路图分析等学习支架。 其亮点是以科学探究为核心，通过情境问题驱动、实验数据论证培养科学思维，结合生活现象深化物理观念。例如实验中对比玻璃、水、金刚石的折射率数据，帮助学生理解介质光学性质，既提升学生的探究能力和应用意识，也为教师提供结构化的探究式教学资源。

第四章 光 4.1 光的折射定律 射水鱼为什么能击中昆虫？ 视频 情境：射水鱼在水中能准确射中水面上方的小昆虫。 观察任务：鱼看到的小昆虫在真实位置的上方还是下方？ 核心问题：光从水进入空气时，传播方向怎样改变？ 鱼看到的是昆虫经折射形成的虚像位置；要确定偏移方向，需要先研究折射规律。 一、认识折射现象 观察：一束光照到空气和玻璃的分界面时，一部分返回原介质，一部分进入另一种介质。 思考：反射和折射中，光分别在几种介质中传播？ 反射中光仍在一种介质中传播；折射中光进入另一种介质传播。 一、认识折射现象 1. 折射光路中的角和线 观察任务：在图中找出入射光线、反射光线、折射光线、法线、入射角和折射角。 思考：描述折射时，角度为什么要从法线开始量？ N N′ 空气 玻璃 i r O A B 界面 法线 入射光线 折射光线 入射角 折射角 ( ( 反射光线 入射角和折射角都定义为光线与法线的夹角，这样才能比较光线相对界面的偏折。 二、探究折射定律 实验任务：让光从空气斜射入玻璃，逐次改变入射角 i，测量折射角 r。 预测：i/r 会怎样变化？如果不是，应继续比较什么量？ 入射角 i 折射角 r i/r sin i/sin r 10 6.6 1.51 1.51 30 19.5 1.54 1.50 40 25.4 1.57 1.50 50 30.7 1.63 1.50 70 38.8 1.80 1.50 i/r 不是常数，sin i/sin r 近似保持不变。 二、探究折射定律 观察任务：比较玻璃、水、金刚石三种介质的数据。 思考1：同一种介质中 sin i/sin r 是否稳定？ 思考2：不同介质对应的常数是否相同？ 介质 入射角 i 折射角 r sin i/sin r 玻璃 50 30.7 1.50 水 50 35.2 1.33 金刚石 50 18.5 2.42 同一种介质中该比值近似稳定； 不同介质对应的常数不同，说明它反映介质的光学性质。 二、探究折射定律 斯涅耳 归纳：折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧。 入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 注意：比例常数 n₁₂ 只与两种介质有关。 二、探究折射定律 思考1：光从一种介质进入另一种介质，传播方向一定改变吗？ 思考2：从低折射率介质进入高折射率介质时，光线偏向哪里？ 垂直入射时方向不变；从低折射率介质进入高折射率介质时，折射光线向法线偏折。 三、认识折射率 从实验看，同一介质对应的 sin i/sin r 近似为常数。这个常数反映介质对光的偏折作用。 定义：光从真空射入某种介质时，入射角正弦与折射角正弦之比，叫这种介质的绝对折射率。 其中 θ₁ 为真空中的光线与法线的夹角，θ₂ 为介质中的光线与法线的夹角。 三、认识折射率 光在不同介质中的传播速度不同，而且都小于光在真空中的传播速度。折射率还可以用光速表示： c：光在真空中的传播速度；v：光在介质中的传播速度。 思考：折射率越大，光在该介质中的速度怎样变化？ 折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。 三、生活中的折射现象 1. 渔民叉鱼 情境：水中物体的位置看起来比实际位置高。 思考：渔民叉鱼时，应叉向看到位置的上方、下方，还是正对看到的位置？ 应叉向看到位置的下方，因为眼睛沿折射后的光线反向延长，看到的是偏高的虚像。 三、生活中的折射现象 2. 铅笔弯折 观察：铅笔插入水中，看上去浸在水中的部分发生侧移。 思考：这种弯折是铅笔真实弯曲了吗？ 说明理由。 空气 水 A A´ 界面 不是。水中铅笔反射的光从水进入空气时发生折射，人眼反向延长光线，形成偏移的像。 四、折射定律的应用 例题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。求玻璃的折射率。 解题过程： 反射角 θ′=60°，折射光线与反射光线垂直， 所以折射角 θ₂=180°-60°-90°=30°。 例题2：一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，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d/4 。求油的折射率和光在油中传播的速度。 四、折射定律的应用 例题2解析：由几何关系求油的折射率 （1）由图中几何关系可知： 因此油的折射率： （2）由折射率与光速关系： 误区1：把 θ₁ 一定看成入射角。 辨析：定义绝对折射率时，θ₁ 是真空中的光线与法线的夹角，θ₂ 是介质中的光线与法线的夹角。 误区2：认为密度越大折射率越大。 辨析：折射率和密度没有必然对应关系。 判断折射率时，应回到介质、频率和光速关系，不能只看角度名称或物质密度。 1. 如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则( ) A. 折射角越大，偏离原方向程度越大 B. 折射角越大，偏离原方向程度越小 C. 折射角越小，偏离原方向程度越大 D. 折射角越小，偏离原方向程度越小 C 2. 两束细平行光 a 和 b 相距为 d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖上表面。若玻璃对 a 的折射率大于对 b 的折射率，当它们从玻璃砖下表面射出后，有( ) A. 两束光仍平行，间距等于 d B. 两束光仍平行，间距大于 d C. 两束光仍平行，间距小于 d D. 两束光不再相互平行 C 3. 光从空气斜射入水中，下列说法正确的是( ) A. 光的传播方向一定改变 B. 光的传播速度一定改变 C. 折射角一定大于入射角 D. 折射光线一定偏离法线 B 4. 井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井，两井底部各有一只青蛙。关于井底青蛙看到井口和星空的说法，正确的是( ) A. 水井中的青蛙觉得井口大些 B. 枯井中的青蛙觉得井口大些，水井中的青蛙能看到更多星星 C. 两只青蛙觉得井口一样大 D. 枯井中的青蛙能看到更多星星 B 1.光的折射现象 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变。 2.光的折射定律 三线共面、两线分居；入射角正弦与折射角正弦成正比。 3.折射率 反映介质光学性质；n 越大，光线偏折越明显。 方法：先画法线、定角度，再用折射定律或 n=c/v 分析。 $