4.1 第1课时光的折射-【成才之路·学案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

●109 第四章光 1.光的折射 第1课时 光的折射 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)知道什么是光的折射。 物理观念 (2)掌握折射率的概念，了解折射率的影响因素。 (3)知道光速与折射率的关系。 (1)折射定律 (1)深入理解折射定律，会利用折射定律解释相关光现 (2)折射率 科学思维 象和计算有关问题。 (2)能够根据实际问题规范画出光路图。 探究点1折射定律 ●新知导学 情境：如图所示为探究光从空气斜射入某种透明介质发生折射的实验装置，得到的实验数据如 下表。请分析表格中的数据并思考以下问题： 入射角 折射角 8 sin 0 0,1(°) 02() sin 02 10 6.7 1.49 1.49 圆形 20 13.3 1.50 1.49 量角器← 0 激光发射器 30 19.6 1.53 1.49 铁夹 40 25.2 1.59 1.51 90° 铁架台 玻璃水缸 50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.71 1.51 70 38.6 1.81 1.51 80 40.6 1.97 1.51 110 探究：通过分析表格中的数据可知： (1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？ [提示] (2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量（误差允许范围 (1)折射角增大 (2)入射角的正弦值 内)？ P[提示] 和折射角的正弦值之 ●要点归纳 比保持不变 [思考] 1.光的反射及反射定律 在岸上往平静的水面 (1)光的反射：光从第1种介质射到该介质与第 介质1N 观察，我们既可以看 93 2种介质的分界面时，一部分光会 到第1种入射光线 反射光线 见水中的鱼，又可以 介质的现象。如图所示。 折射光线 看见岸上树的倒影。 这两种现象产生的原 (2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在 介质2 因相同吗？ 内，反射光线与入射光线分别位于法线的 ；反射角 提示：不相同。看见 入射角。 水中的鱼是光的折射 现象，看见岸上树的 2.光的折射 倒影是光的反射 (1)定义：光从第1种介质斜射到该介质与第2种介质的分界面时，一部现象。 分光会进入第2种介质的现象。 [思考] (2)入射角和折射角 ①入射角：入射光线与 线的夹角61； ②折射角：折射光线与 线的夹角02。 (3)折射定律 ①内容：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 与折射角的 成 正比。 2表达式品 =n12o (4)在光的折射现象中，光路是可逆的。 [判断正误] (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化。 (2)折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍。 (3)光在同一种均匀介质中传播时，也可以发生折射现象。 例1：如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反 /B 30 射和折射时的光路图，下列判断正确的是 30P A.A0为入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线 B.B0为入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线 C.B0为入射光线，OA为反射光线，OC为折射光线 D.C0为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线 探究点2折射率 [拓展] “相对折射率”与“绝 ●要点归纳 对折射率” 光从介质1射入介质 1.折射率 2时，入射角日1与折 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射光线法线 射角日，的正弦之比 与 之比，叫作这种介质 、0 叫作介质2对介质1 的绝对折射率，简称折射率。 介质 的相对折射奉，通常 02 (2)定义式：n= 用n2表示。若介质 :折射光线 1是真空，则介质2 》特别提醒 相对真空的折射奉叫 折射率的定义式n= m8中的&为真空中光线与法线的夹角，不一定 作该介质的绝对折射 sin 02 奉，通常用n表示。 是入射角，日2也不一定是折射角，产生这种现象的原因是光路的可逆性。 设介质1的绝对折射 奉为几1，介质2的绝 [拓展] 对折射奉为n2,则几2 (3)物理意义：反映介质的光学性质的物理量，常数越大，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。 = (4)决定因素：折射率n的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射 sin 02 V2 2 c 角、折射角的大小无关，与介质的密度也没有必然联系。 P[举例] 1 2.折射率与光速的关系 n1几2 (1)某种介质的折射率，等于光在 中的传播速度c与光在这种 n2 介质中的传播速度v之比，即n= [举例] 0 (2)由于c>v,故任何介质的折射率n都 (填“大于”“小于”或 一些介质的折射率 “等于”)1。 二硫 玻 钻石 水晶 质 化碳 璃 》特别提醒 1.5 (1)当光垂直界面入射时，光的传播方向不变。 射2.4191.63 1.54 (2)入射角与折射角的大小关系：当光从真空斜射入介质时，入射角大于 奉 1.9 折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。 介 乙醇 空气 3.光通过两面平行玻璃砖时的折射 化钠 两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图所示， 1.541.361.3331.0003 光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了 奉 侧移。 [判断正误] (1)入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角。 (2)入射角变化，折射角随之变化，折射率也随之变化。 (3)介质的折射率越大，其密度就越大。 ( (4)光从一种介质进入另一种介质时发生了折射现象，光的传播速度也发生 了改变。 ) 112 例2：如图所示，光线以入射角B,从空气射向折射率=迈 的玻璃表面。 (1)当入射角0=45°时，反射光线与折射光线的夹 角a为多大？ [规律方法]用光的 (2)当入射角日，为多大时，反射光线和折射光线垂 直？ 折射定律解题的一 由=sn日求出日，由反射定律可知日，'=0，所以a=180-6,-8, 般步骤 sin2 (1)根据入射角、折 =ng而日，=8'，即日+6=90由此可知tan6,=n=2 射角及反射角之间的 sine, 关系，作出比较完整 ●[规律方法] 的光路图。 (2)充分利用光路图 中的几何关系，确定 各角之间的联系，根 据折射定律求解相关 的物理量（折射角、 折射奉等)。 (3)注意在折射现象 中，光路是可逆的。 跟踪训练1：(2026·武威高二检测)某光学仪器 的横截面为半圆，如图所示，其圆心为O,半径为R,ABA 0 是直径且水平，C为半径A0的中点。一单色光线沿与 AB夹角0=37°的方向从C点射入，折射光线从半圆的 最低点D射出。取sin37°=0.6，c0s37°=0.8，真空中 的光速为c。下列说法正确的是 () A.光从C点入人射时的折射角为37° B光学仪器对该光的折射率为 C谈光在光学仪器中的传播速度大小为 D.若不考虑光线在光学仪器中的反射，则该光在光学仪器中的传播时间 2 为c ●113 跟踪训练2：(2026·广东新高考适应性测试)如图所示，救生员坐朵 1.2m 在泳池旁边凳子上，其眼晴到地面的高度ho为1.2m,到池边的水平距 离L为1.6m,池深H为1.6m,池底有一育区。设池水的折射率为手。 1.6m 当池中注水深度h为1.2m和1.6m时，池底盲区的宽度分别是多少？ 盲区 (取sin37°=0.6，cos37°=0.8) 思维引导：根据题意，正确作出光路图，明确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题的 关键。 素养能力提升 拓展整合·启智培优 “视深”和“视高' 1.视深 如图所示，一个物，点位于折射率为n的媒质中h。深处，当在媒质界面正上方观瞳孔宽度 察时，物体的视深为：h=”。 略证：根据光路可逆和折射定律：n=sind sin r 液体 一般瞳孔的线度d=2~3毫米，因此i和r都非常小，则 sin i=tan i=%,sin r=tan r=。故有n=sinE=ho sin r h 可见：视深比实深小。 2.视高 如果从折射率为n的媒质中，观察正上方距液面高为。的物点，则视高为h= nhos 液体 略证：如图所示，根据折射定律有n三，、r很小，故近似有 sini≈tani=a] 瞳孔宽度 三h=nho sinr≈tani= 可见：视高比实高大。 114 3.视深与视高公式的应用 利用视深与视高公式，不仅可以极为简捷地测定介质的折射率，而且还可以很方便地分析和解 决与视深和视高有关的各种问题。 例3：（多选）一小球掉入一水池中，小球所受重力恰与其所受阻力和浮力的合力相等，使小球匀速 下落，若从水面到池底深h=1.5m,小球3s到达水底，那么，在下落处正上方观察时（) A.小球的位移等于1.5m B.小球的位移小于1.5m C.小球的运动速度小于0.5m/s D.小球的运动速度仍等于0.5m/s 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[24] 第2课时实验：测量玻璃的折射率 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)通过此实验加深对折射定律、折射率的理解。 科学思维 (2)体会此实验的方法，并能够利用此方法测量 其他玻璃砖的折射率。 (1)会用“插针法”确定入射光线、折射光线。 (1)实验原理 科学探究 (2)能设计表格，分析数据，会用计算法、图像法 (2)实验操作和数据处理 求折射率。 注意提升实验设计能力、实验测量能力与误差分 科学态度与责任 析能力。 实验要点梳理系统学习·落实新知 ●实验原理 如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。用插针法找出与入射光 线AO对应的出射光线 确定出O'点，画出 ,量出入射 角0，和折射角02，据n= 计算出玻璃的折射率。 台实验器材 玻璃 白纸，图钉， ,直尺，铅笔， ,平木板，长方形玻璃砖。 目实验步骤 1.如图所示，将白纸用图钉钉在木板上。 2.在白纸上画出一条直线aa'作为界面（线）。过aa'上的一点0画出界面的 法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。14.C由振动图像可看出该波的周期是4s,A错误；由于Q、P 两个质点振动反相，则可知两者间距离等于（口+分）A 6m,n=0,1,2,…,根据u= 72n+m/s,n=0,1,2,…,B 错误：由P质点的振动图像可看出，4s时P质，点在平衡位置 向上振动，C正确；由Q质点的振动图像可看出，4s时Q质 点在平衡位置向下振动，D错误。故选C。 第四章光 1.光的折射 第1课时 光的折射 探究点1折射定律 要点归纳 1.(1)返回(2)同一平面两侧等于 2.(2)法法(3)同一平面两侧正弦正弦 判断正误 (1)×(2)×(3)× 例1：D法线与界面垂直，根据反射角等于人射角，折射光线和 入射光线位于法线两侧，可知C0为人射光线，OB为反射光 线，OA为折射光线。 探究点2折射率 要点归纳 1.(1)人射角的正弦折射角的正弦(2)n8 sin 0, 2.(1)真空。(2)大于 判断正误 (1)×(2)×(3)×(4)V 例2：(1)105°(2)arctan2=54.749 解析：设折器角为，由n公得如么如/ 45°-)，所以=30。又反射角=45，则反射光线 与折射光线的夹角a=180°-0′-02=105°。 (2)当反射光线和折射光线垂直时，即01'+02=90°，n= s血0_sin8=sn0=tam0,=反，则入射角0，=aetan万 sin 0 cos 0'cos 0 =54.74°。 跟踪训练1：D光路图如图所示，根 据折射定律有品二i=90- A B 0,由几何关系有sinr= 0.5R .5 √R+(0.5R)2 号，可得r≠ 37°，n=45 ,A,B错误；光在光学 仪器中的传播速度大小，=：-9，C错误：根据几何关系有 0=√食+(0.5R,则1=巴，解得1=2迟，D正确。 c 23 跟踪训练2：1.4m1.2m 解析：当池中注水深度h为公 1.2m,光路图如图所示 根据几何关系知 1.6 4 1.6m sin i=- 1.2+1.65 盲区 即i=53°，根据折射定律可求 得mr血-号 n 即r=37o 根据几何关系可知盲区宽度为s=(1.6-1.2)tan53°m+1.2 ×tan37°m≈1.4m 当池中注水深度h为1.6m时，同理可得s'=1.6×tan37°m =1.2m。 素养能力提升 例3：BC任何介质的折射率都大于1，在下落处正上方观察时， 小球的位移即视深'=饣<1.5m,结合速度公式可知小球 的运动速度小于0.5/s,B、C正确。 第2课时实验：测量玻璃的折射率 实验要点梳理 一，0'D折射光线00'sina sin 0, 二、大头针量角器 三、4.竖直P、P,的像P3 四、2.（2)刻度尺 3.斜率 经典题型剖析 :(1)c(21.5(3)品1.5(4)偏小不变 解析：(1)根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射 出，即使P、P2间的距离较大，或者P、P2的连线与法线W 夹角较大，通过玻璃砖仍然可以看到P、P,的像，故A、D错 误；为减少测量误差，入射角应适当大一些，则P、P2的连线 与法线NW'的夹角应尽量大些，故B错误；为了减小作图误 差，P3、P4间的距离应适当大些，故C正确。 (2)由折射率公式n= 8代入数据可得n8315。 sin 02' (3)设圆的半径为r,入射角为a,折射角为B,则有sim&=4C, simB=BD,故可得玻璃的折射率为n=B AC 当测得所需数据分别为1.68cm和1.12cm时，该玻璃砖的折 AC_1.68cm=1.5。 射率数值为n=BD=1.12cm (4)甲同学利用图丁①测定折射率时，作出 的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际 光线，可见折射角偏大，则由折射定律可知，h 51 测得的折射率与真实值相比偏小； 乙同学利用图丁②测折射率时，操作均正确，折射率的大小与 玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 易错分析：玻璃砖的位置移动，不一定产生误差。如图甲所 示，当两界面aa'和bb'间的距离等于玻璃砖的宽度时，入射角 3