《光的折射定律》教学设计

淮安市车桥中学 赵国亚 （223221）

一、教材分析

1、 教材的地位和作用

本课时是高中物理选修3-4光学部分第一节，是建立在初中基础上的。光的折射是重要的光学现象，同时又是解决日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象学生比较熟悉，也比较感兴趣，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力，更重要是利用已有的初中知识的基础上，探究折射定律的定量关系的方法，更是激发学生学习兴趣，提高科学素质，让学生掌握了科学研究的一般性方法。

2、 教学目标

根据全面提高学生素质的总体目标与教学大纲的要求和本节教材内容及学生已有的认识基础，我确定本节的学习目标如下：

（1）知识目标：

a、知道光的折射现象及折射光线和折射角；

b、探究出光的折射规律中的入射角和折射角的定量关系

c、能够用光的折射解释生活中的一些简单现象以及一些定量的计算。

（2）能力目标：

通过演示实验，指导学生观察现象，引导学生自己分析、归纳规律，培养学生的观察、分析、归纳能力。引导学生动手做实验，培养学生的动手能力及通过实验研究问题的习惯。

（3）情感目标：

培养学生学习物理的兴趣和探究科学问题的一般性的方法。

（4）德育目标：

通过对日常光现象的分析，破除迷信，热爱科学，进行唯物主义教育。

3、 难点和重点

根据新修订的教学大纲的要求，及教材内容和学生学习的实际确定：

（1）重点：光的折射规律的定量关系探究；光路可逆。

（2）难点：光线进入不同介质中，折射角和入射角的的定量关系；用光的折射解释自然现象。

（3）关键：对入射角和折射角的确定。

二、选用的教具及设备

1、 选择教具依据

丰富的教学用具及设备，提高了训练密度及广度，使教学过程从枯燥到有趣，从抽象到形象。进行课堂演示实验并利用计算机多媒体辅助教学，不仅提供了大量的教学信息，使学生在生动形象的环境中，得以迅速理解和掌握物理规律。激发学生们的学习兴趣，调动他们的主动性、积极性、创造性，从而达到提高课堂教学效率的目地。

2、 教具：光的折射演示仪；碗；适量的水；筷子；office办公软件，多媒体课件；录像剪辑。

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三、教材处理

对日常光的折射现象学生有丰富的感性认识，以现象引入新课，学生学习目标明确，兴趣浓厚。光的折射规律的认识，宜先提出问题及研究方法，通过学生猜想，对照演示实验的观察，辅以多媒体模拟演示，学生思维清晰、准确，有利于规律的总结归纳，并注意理论联系实际，重视知识的应用，让学生遵循认识的规律：从实践到理论，又从理论到实践。达到掌握知识、提高能力，从而提高课堂效率。

四、教法、学法

1、 教法

根据教学内容的上下承接关系，学生已有的初中基础知识，对光的现象已有一些简单的认识，对光学研究中的一些物理量已有初步的了解，如入射角、法线等。针对素质教育对学生能力的要求，本节采用观察分析、启发式教学法。体现“学生为主体，教师为主导”的教学思想。通过实验演示、观察分析、启发对比、总结归纳得出规律。在课堂上通过教师的引导，让学生进行演示实验和计算机的模拟实验的观察，使学生在头脑中有清晰的表象，以具体生动的感性认识为基础掌握知识，而不是生硬地死记硬背，同时在观察中培养能力，开展思维训练重视知识的应用，理论紧密联系实际。

2、 学法

学生是教学活动主体，要使学生从“学会”转化成“会学”，教师在教学中要注意学生学法的指导，根据本节的内容特征，教师在做好演示实验时，引导学生如何去观察实验？并由他们总结和发现规律，同时注意学生的非智力因素：自信心、毅力、兴趣、动机等培养，通过手势、眼神、表情等形体语言来激发学生的积极性。使学生通过观察总结规律，联系实际、运用规律解决问题。

本节采用观察、对比、分析的学习方法，引导学生获取知识，通过思考讨论，总结归纳出光的折射规律，应用折射规律解释一些自然现象，培养学生爱科学、用科学，提高学生的学习兴趣。

五、教学过程

【课堂教学】

一、复习提问：

光在均匀介质中如何传播？

什么是光的反射定律？

二、新课引入：

【演示一】：

在碗中放入硬币，放在一定的高度让学生刚好看不到碗底的硬币，再倒入适量的水，请同学观察实验现象。（录像重放）

【演示二】：

在碗中倒入适量的水，斜插入一根直筷子，让学生侧面斜视观察现象。 请学生思考这是为什么？

三、新课教学：

1、光的折射现象

【演示三】：

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光的折射，让一束光线从空气中斜射入玻璃中。（录像演示）

学生可观察到进入玻璃中的光线在界面处改变原来的传播方向，这种现象叫光的折射。

特别强调：折射光线和折射角。

2、研究光从空气进入水中的物理规律

〖提出问题〗：

① 折射光线、入射光线和法线三者之间有什么关系？

② 折射角和入射角的大小关系如何？

③ 随着入射角的变化，折射角如何变化？

④ 当入射光线垂直于水面入射时，折射光线的方向如何？

让学生带着问题观察演示实验。

【演示四】：

利用光的折射仪演示：

① 光线斜射入水中；

② 让入射角先发生变化；

③ 光线垂直射水中

教师引导学生观察实验，并思考规律，得出结论。

① 折射光线、入射光线和法线在同一平面上（三线共面）；

② 折射光线与入射光线分居法线两侧；

③ （光线从空气斜射水中）折射角小于入射角，折射光线向法线偏折。 ④ 光线垂直射入水面时，传播方向不改变。

[教师补充]：如果光从空气进入玻璃、水晶等透明物质时，折射情况与上述相同。 提出问题：折射现象中，折射角和入射角有什么定量关系？

【学生探究】

（1）让学生作出猜想：

学生一：入射角和折射角成正比

学生二：入射角和折射角的平方成正比

提示学生，角度之间还会有什么关系呢？

学生三：入射角的正切和折射角的正切成正比

学生四：入射角的正弦和折射角的正弦成正比

（2）引导学生设计实验方案

A、引导三个学生实验做演示实验：一个学生利用利用光的折射仪演示入射角（采用特殊角），另一个学生读出折射角，第三个学生在设计好的电子表格中输入相应的数据。（如表格所示）

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B、引导学生分析出几个猜想的正误。利用电子表格中和公式计算出i/r、 sini/sinr

C、通过分析表中数据可以得出结论：

入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n来表示这个比例常数，就有

这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律．

【演示五】

如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．(在反射现象中，光路是可逆的)

【学生自学】

引导学生自学折射率，带着以下问题：

（1） 折射定律中的比值n和什么有关系？

（2） 什么是相对折射率，是由什么决定的？

（3） 什么是绝对折射率，是由什么决定的？

（4） 绝对折射率和光速等有什么关系？

引导学生回答并总结：

（1）光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟两种介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的相对折射率．相对折射率在高中不作要求．

（2）光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率。

（3）又因为空气的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算．

（4）折射率的定义式为量度式．折射率无单位，任何介质的折射率不能小于1。

（5）介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比n=c/v．

【解决问题】

问题1：演示一中，原来碗底的硬币看不见，倒入水后却能看到硬币？［学生分小组讨论，代表回答］

问题2：能否利用这个现象测量水的折射率？[学生分小组讨论，代表回答］ 问题3：如果可以测量，需要测哪些量，如何获取这些量？[学生分小组讨论，代表回答］

【小组竞赛】

根据学生的讨论，老师利用多媒体展示出如下习题要求学生准确快速计算，小组进行比赛：

某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的

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法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。

（1）若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的

值 。

（2）图中P3、P4那一处对应的折射率大？

（3）做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为 。

答案：（1）1.73 (2)P4 (3)1

【课堂小结】提问：今天这节课，我们一些学习了什么？[小组代表发言，老师作补充：从知识方面和方法方面总结，详细见板书设计]

【板书设计】

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第二篇：光的折射定律 教案 开课

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第4章 光的折射和全反射

第1节 光的折射定律

1.理解光的折射定律 ，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题。

2.知道折射率的含义及其与光速的关系，并能用来进行计算。

1 【三维目标】【知识与技能】

【过程与方法】

1.利用实验采集数据，从而推出折射定律。

2.通过对自然界中折射现象的分析，培养学生应用已有物理知识分析实际问题的能力。

【情感态度与价值观】

1.通过体验折射定律的发现过程培养学生的探索精神。

2.渗透物理研究和学习的科学态度。

【教学重点】

光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定。

【教学难点】

光的折射定律和折射率的应用．通过实际问题的分析解决加深对折射的理解，学会解决问题的科学方法。

【教具】

光的折射演示器，ppt课件。

【主要教学过程】

(一)引入新课

光从一种介质斜射入另一介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。

在遥远的古代科学家们就开始研究光的折射现象了。公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到：

A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；

B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧；

托勒密关于光的折射的最早的理论我们已经在初中学习过了。

（注意强调光路图的规范画法）

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德国物理学家开普勒在托勒密的基础上继续有关光的折射的研究，可惜没有得到最终的折射定律。

最后在经历了1500年的辛苦探索后，在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了光的折射定律，即入射角和折射角之间的关系．

今天就让我们回到几百年前，通过实验一起去体会斯涅耳科学家是如何找到折射定律的。

(二)教学过程

试验与探究：探究折射角与入射角的关系

要求学生：记录入射光、折射光偏离法线的角度；不断改变入射光的方向，观察折射光的方向如何变化，将相应的角度值填入下表。

光线从空气射入玻璃中

通过分析表中数据可以得出结论：

入射角增大，折射角也在增大，但是折射角个入射角之间的关系不是简单的正比关系。 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．

如果用n来表示这个比例常数，就有

这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。

折射率n．

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光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．

常数n是与介质有关的物理量,反映了介质的光学性质，与 i 和 r 无关，对于确定的介质，n是定值。

物理学把光从真空（空气）射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦比值n,叫做这种介质的折射率。

折射率无单位。

几种常见物质的折射率

酒精 1.36 金刚石 2.42

玻璃 1.5—1.9 二硫化碳 1.63

水晶 1.55 水 1.33

乙醚 1.35 空气 1.00028

折射率的意义

不同介质的折射率不同，介质的折射率反映了介质对光的偏折程度。

折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。

sini

sinr?n

玻璃的折射率较大，入射角一样时，折射角较小，即光偏离原来传播方向的程度较大。 折射的原因：

4

光在不同介质中的传播速度是不同的。

光从真空射入介质中时，由于传播速度减小，传播方向也要发生偏折，光在介质中的传播速度越小，偏折程度越大。

介质的折射率与光速的关系

理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比．

折射的应用

用折射定律解释：为什么从空气中看水中的物体，看到的比实际位置要高？

为什么插入水中的铅笔看起来像被折断？

(三)课堂小结

光的折射光的折射定律Sini/ sin r＝常数1.反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害

光

的

折

射

折射率2.定义式Sini/ sinr（1/n＝Sin i/ sin r

＝n－－光从真空中进入介质n－－光从介质进入真空）3.决定式: n = c/v折射的应用(n>1)

(

四)课堂练习

1、光线从空气中射入折射率为4/3的水中，已知光线与水平面夹角为37度，求光在水中的折射角为多少？速度为多少？

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(五)作业

课后作业P78 1.2.3 6