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高中物理人教大纲版第三册:19.2 光的折射1.doc

上传人:无敌 文档编号:314766 上传时间:2018-03-27 格式:DOC 页数:7 大小:392KB
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资源描述

1、第二节 光的折射本节教材分析新教材将光的反射、平面镜一节删除,只在光的折射中简要回顾了光的反射定律及反射中光路可逆,但在章末的练习中给出了“人在镜中能看到自己的全身像所需平面镜的最短长度及悬挂方法”这样的题,所以平面镜成像特点及作图法依然要作必要的复习和补充.折射定律在初中是作为实验的结论提出来的.没有讲入射角的正弦与折射角的正弦成正比,只是说入射角与折射角哪个大.高中教材中简要地介绍了折射定律发现的过程,通过史料的学习可以使学生认识到科学上的发现,是经过曲折的艰辛过程的,培养学生为科学献身的精神.同时,也可以启发学生遵循人类认识发展的规律去学习物理定律.折射率是掌握折射定律的关键,也是难点,

2、学生感到难,是因为没有弄清掌握折射率的几个层次,即(1)当光由真空射入水中时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但是正弦值之比却是个常数.(2)对不同的介质具有不同的常数,说明常数反映着介质的光学特性.(3)介质的折射率跟光在其中的传播速度 v 有关.n = .课本为了让学生理解这一c点,特别在后面设置了一个课外小实验.如果能让学生亲自动手做一做,对学生理解这一知识点应该是有很大帮助的.阅读材料相对折射率和绝对折射率可以开阔学生的视野.对折射定律有更完善的认识.学生情况较好的学校可以指导学生阅读,做一些小练习.教学目标一、知识目标1.知道反射定律的确切含义,并能用来解释有关现象.2.

3、知道反射现象中光路是可逆的,并能用来处理有关问题.3.知道平面镜成像特点及作图方法.4.理解折射定律的确切含义,并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.5.知道折射光路是可逆的,并能用来处理有关的问题.6.知道折射率的定义及其与光速的关系,并能用来进行有关的计算.二、能力目标1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.2.会用折射定律计算有关的问题,能理解折射率与光速的关系,并能用来进行有关的计算.三、德育目标1.通过观察演示实验,培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律的教学,培养学生分析、推理能力.2.渗透物理研究和学习的科学态度教育.教学重点光的折射定律.折射率概念.教学难点光

4、的折射定律和折射率的应用.教学方法本节课成功的关键在于做好实验.通过实验先定性观察再定量测量,引导学生对测量数据进行分析、归纳.再来领略前人所做的思考从而领会数据分析的几种常用方法比值法、乘积法、加减法、图象法等,为学生今后对实验数据的处理打开思路.最后通过例题练习巩固所学内容.教学用具带角度的刻度盘.激光发生器、半圆柱透明玻璃砖.课时安排1 课时 教学过程一、引入新课我们已经知道了,光在同一均匀介质中是沿着直线传播的,那么,当介质不均匀或当光从一种介质进入另一种介质中时,会发生什么现象呢?学生反射,折射教师对,这一节课,我们先简要地复习光的反射,再深入地研究光的折射现象.二、新课教学(一)光

5、的反射现象反射定律1.介绍光学演示仪,指明观察对象光在从一种介质(空气)进入另一种介质(玻璃)时发生的现象(半圆柱玻璃砖直面柱心正对入射光)2.演示:光在到达空气和玻璃的交界面处时,一部分光被反射回空气中,另一部分光进入玻璃继续传播,但传播方向发生了改变.3.学生边观察边回忆反射定律:转动光具盘以改变入射角,让前排学生读出几组入射角和反射角数据.两者相等.同时提醒学生注意.光具盘面是竖直的,在这个面上同时能看到反射光线和入射光线.说明两线共面,又因为法线也在这个面内.故三线共面.4.归纳反射定律:三线共面两角相等.5.反射光路可逆(二)平面镜成像及作图1.让学生回忆平面镜成像的特点:正立、等大

6、、异侧、虚像、对称.2.教师简述平面镜成像原理、作图方法并予以示范.a.平面镜成像原理:如图 199,光点 S 入射到平面镜的光线,其反射光线的反向延长线的交点即为 S 的像,人眼根据光沿直线传播的经验,感觉反射光都是从 S发出的.b.平面镜成像作图.教师边讲述边示范如图 1910图 199图 1910讲:两条光线即可确定像点的位置.所以无需多画.步骤是:(1)由对称性确定像点的位置;(2 )任意画两条入射光线;( 3)过像点作出对应的两条反射光线;( 4)若是作物体AB 的成像光路图,则只需作出 A、B 点的成像光路图.连接 A、B 点即可.(三)光的折射折射定律1.实验观察变为看折射光和入

7、射光的相对位置及折射角和入射角关系的观察:a.让学生观察折射光. 入射光及界面的法线也是共面的 .b.光从空气进入玻璃时,入射角增大.折射角也增大,但入射角始终大于折射角.2.定量测量 5 组数据,仿照课本列出原始数据表(可让前排的学生读取数据.但要先明确法线)3.分析测量数据:(建议入射角分别取 10,20,30,40,50)教师 故意自言自语地入射角增大,折射角也增大,两者的差是不是定值呢?(有学生开始计算)学生甲不是,差值是越来越大的.师是不是有规律地增大,比如入射角增大 10,折射角一定增大某一个数值?生不是,前两组差不多,后两组又不同了. 师那么,会不会两角的比值不变呢,大家算算看.

8、(学生计算,有学生算了两组数据说好像是相等的)师能不能从两组数据下结论?生不能.师对,那样太轻率了点.把 5 组数据都算出来看看.学生继续计算.发现比值也是不相等的师看来我们碰到麻烦了,如果让你来猜的话,你还能猜想它们之间可能是什么关系?生沉默师其实不是你们不够聪明,实在是因为入射角和折射角之间的关系太出乎人意料了.人类从积累入射角与折射角的数据到找出两者之间的定量关系,经历了近 1500 年的时间有学生惊叹.教师抓住机会教育科学研究是一件很艰苦的工作,需要有持之以恒的毅力和必胜的信念. 有时需要几代人的努力.我们要学好物理也需要这样一种恒心和解决困难的勇气.希望大家不畏难,不怕苦,勇于探索,

9、在科学学习之路上能走得很远很远.教师继续实际上在公元 1400 年,托勒密也曾经认为,入射角与折射角存在着简单的正比关系,但只有对比较小的入射角才大致相符,就像我们刚刚在计算中发现的那样.直到1621 年,才由斯涅耳找到了这个关系.这个谜终于被解开了,谜底是入射角的正弦和折射角的正弦成正比. 即 =常数.请大家看课本的实验数据及分析 .2sin学生看书 30 秒4.师生一起归纳总结折射定律的内容.5.折射现象中光路可逆直接给出即可,学生能领会.(四)折射率 n1.折射率的定义教师刚才我们已经知道了.光从空气进入玻璃时,入射角的正弦与折射角的正弦成正比.比值约为 1.50.进一步的实验发现.若光

10、从空气进入另一种介质.比如进入水中时,尽管入射角的正弦与折射角的正弦之比仍为常数.但这个常数却不是 1.50.而是约 1.33,可见这个常数跟介质有关系.它反映了介质的光学性质.我们设想光从空气进入玻璃和光从空气进入水中的入射角都是 30,则有:空气玻璃: =1.502sin30空气水: =1.332i显然 2 2,我们画出光路图如图 1911 甲、乙.可以看到,光从空气进入玻璃时.折射光偏离原来的传播方向更厉害.也就是说,这个比值的大小能反映介质对光的偏折程度,比值越大.表明介质对光的偏折作用越大.我们把这个比值叫做折射率,用 n 表示.定义折射率n= .21si2.对折射率的几点说明a.引

11、导学生看课本加点字对折射率定义的叙述,强调:光从真空进入介质,若光从介质进入真空.则入射角正弦与折射角正弦之比 =21sinb.光从空气进入介质近似于光从真空进入介质c.介质对真空的折射率也叫绝对折射率,简称折射率.若光从水中进入玻璃中,则入射角正弦与折射角正弦之比叫玻璃对水的折射率.也叫相对折射率.若水为介质,玻璃为介质,则写作 n21= 21si3.折射率的决定因素a.光折射的原因是:光在不同介质中的速度不同.做课本后的“做一做”小实验,帮助学生理解这一点b.折射率 n 的决定式: n= vcc.n1图 1911d.仿照 n= 可写出相对折射率 n21= = =vc21vc12n(五)课堂

12、巩固训练1.指导学生看课本例题,注意提示学生:当桶内放油时,人眼在 A 处看到的是 C 点的像成在 B 点.C 点成像的原理是:由 C 点入射到油面的光线折射后进入空气是发散的 .但它们的反向延长线交于一点,这一点就是 C 点的像.像为虚像.C 点入射光的折射光反向延长必过C 点的像.人眼在 A 处能看到 C 点像.说明有折射光线到达人眼.根据光线直线传播的经验,人眼感觉光是从像点即 B 点沿直线传播过来的.这样就确定了进入人眼的折射光 OA 在界面上的出射点 O,进而再画出入射光 CO,即完成光路图.再利用几何知识即可求解.2.如图 1912,有一长方形容器,高 30 cm,宽为 40 cm

13、,在容器的底部平放着一把长40 cm 的刻度尺,眼睛在 OA 延长线上的 E 点观察,视线沿着 EA 斜向下看,恰能看到尺的左端零刻度. 现保持眼睛的位置不变,向容器内倒入某种液体且满至容器口,这时眼睛仍沿 EA方向观察,恰能看到尺上 20 cm 的刻度,则此种液体的折射率为多大?(1 )引导学生依题意画出几何光路图.(2 )学生自己求出折射率 n= =1.441352三、小结1.光的反射定律和折射定律是几何光学的两大基本规律(另外一个是光的直线传播规律).是研究几何光学的重要法宝.在应用时一定要注意作图,突出几何的特点.2.反射成像和折射成像的原理分别是:平面镜成像是反射光线反向延长线的交点

14、.折射成像是同一光点的折射光线或其反向延长线的交点.为该光点的像.应在明确成像原理的基础上正确画出光路图再行求解.3.折射率是几何光学中非常重要的基本概念之一.它反映介质的光学性质,每一种介质在一定条件下有一个确切的折射率,不同种类的介质在相同的条件下,一般具有不同的折射率.例如:玻璃的折射率是 1.50,水的折射率是 1.33.4.通常所说的介质的折射率是指介质的绝对折射率,即光从真空射入某种介质的折射率.若光由介质 1 射入介质 2,这时的折射率确切地说应该叫做介质 2 对介质 1 的相对折射率.通常用 n21 来表示 .四、布置作业1.课本(4) 、 (5) 、 (6 ).2.太阳光从与

15、水平面成 40角射来,为了反射光能照到竖井的底部,那么在井口安置的平面镜跟水平方向的夹角为多大?画出光路图.五、板书设计图 1912六、本节优化训练设计1.如图 1913 所示是俯视图, MN 是一块较大的平面镜,A 、 B 是镜前站着的人,其中 B在平面镜中点的法线上,已知 MN=NE=EA=1 m,当 B 沿垂直镜面方向走向镜子时,至少离镜面_ m,A 和 B 能相互看到对方在镜子中的像.2.光线以入射角 i 从空气射向折射率 n= 的透明介质表面.如图 1914 所示,则2A.无论入射角 i 是多大,折射角 r 都不会超过 45B.欲使折射角 r=30,应以 i=45的角度入射C.当入射

16、角 i=arctan 时,反射光线跟折射光线恰好垂直2D.以上说法都不正确3.如图 1915 是一个截面为等腰直角三角形的透明体,一束光线以 60的入射角从 AB侧面射入,而从 AC 侧面射出时,出射光线偏离入射光线 30,则在 AC 侧面发生光的折射时,折射角等于_,此物质的折射率等于_.折射率 n反映介质对光的偏折作用.n 越大,光线偏折越厉害光的反射 反射定律三线共面 二角相等平面镜成像对称、等大、正立、虚像光的折射 折射定律三线共面 =常数21sin定义 n= 光从真空进入介质21si( = 光从介质进入真空)21i决定式 n= n1vc相对折射率 n21= = )n 22si1n1S

17、X=SX() v1v2SX光的折射图 1913图 19144.光线以入射角 i 从空气射向折射率 n= 的透明介质表面.2(1 )当入射角 i=45时,求反射光线与折射光线间的夹角 .(2 )当入射角 i 为何值时,反射光线与折射光线间的夹角 =90?5.光在某介质中的传播速度是 2.122108 m/s,当光线以 30入射角由该介质射入空气时,折射角为多少?6.光线从空气射入甲介质中时,入射角 i=45,折射角 r=30,光线从空气射入乙介质中时,入射角 i=60 ,折射角 r=30,求光在甲、乙两种介质中的传播速度之比.7.一束宽度为 10 cm 的平行光束,以 60的入射角从空气射入折射率为 的介质中.界3面光滑平整,求反射光束和折射光束的宽度.8.在一个开口的盛有液体的容器内竖直插一直尺,从对面某处观察,可同时看到直尺在液体中部分和露出液面部分在液体中的像.发现直尺在液面下刻度 S1 与露出液面的刻度 S2 的像 S2重合,求解液体的折射率 .参考答案:1.0.5 2.ABC 3.60; 4.(1 )105(2) i=arctan 5.452626. / 7.10 cm 17.3 cm328.简答:画出光路图如图 1916,据题意作出刻度 S1、S 2 及 S1、S 2 的像 S1、S 2的光路示意图.根据几何关系和光的折射定律,可得 n= 1ad图 1915图 1916

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