1、1光的折射定律课题 第一节 光的折射定律 课时 考点、知识点 1. 折射定律 2.折射率学习目标(1)知道以下概念：光的折射现象、折射光线、折射角。(2)理解光的折射规律。(3)理解光路的可逆性在折射现象中也存在。(4)能举例说明生活中的折射现象。重、难点重点 光的折射规律。 难点 用光的折射规律解释有关现象。 学习环节和内容 学生活动建议 教师活动建议 调整记录环节一、实验探究：光的折射规律1引入课题 问题一：展示视频“海市蜃楼”，观察教科书图 4-4-1 。它们是怎样形成的？问题二：放大镜为什么能起放大作用？ 问题三：前面学了平面镜成像的例子，如水中倒影，是由于光从空气射向水面，又反射回到
2、空气中，进入人眼形成的像。但水中倒影比物体本身更暗淡，为什么呢？ 2教师演示图 4-4-2（可往水中加点墨水或牛奶，增强可视性），要求学生填空。课件呈现(1)观察到的现象光的传播方向在水面发生突变。 同时出现反射现象和折射现象。 入射光线分解为反射光线和折射光线（进入人眼的是反射光线，弱于入射光线，故看起来偏暗）。(2)相关名称 3实验探究：光的折射规律 参考教科书（无玻璃砖者可选此)。 (1)器材：小激光光源、半圆形玻璃砖、量角器、直尺。 (2)要求学生带着下列问题去观察： 光的传播方向改变吗（若不改变，光路应为 AOA 方向)？ 与 OA 相比，折射光线是偏离还是靠近法线？ 使入射角增大，
3、则折射角如何变化？入射角减小呢？ (3)由学生上台演示图 4-4-3 实验三次，教师指导学生如何操作，引导台下学生观察、思考，得出结论。 4由教师引导学生仿照光的反射定律，总结出光的折射规律(1)三线关系：折射光线与入射光线、法线在同一平面内（三线共面）；折射光线和入射光线分居法线的两侧（法线居中）。(2)二角关系：光从空气斜射入玻璃或其他介质时，折射光线靠近法线折射，折射角小于入射角（往往不相等)。(3)因果关系：折射角随入射角同方向变化。 情景引入，激发学生思考学生观察，教师引导。学生观察、记忆师生互动，总结归纳35发散、深化提问：上面讲的是光从空气进入玻璃中，是斜射。若直射（垂直入射）呢
4、？ 环节 2、通过体验由折射引起的错觉，认识光路的可逆性在折射现象中的存在1引导学生阅读教科书中图 2出示装有一条小鱼的大烧杯，让学生进行观察与操作。(1)从侧面和上面观察鱼，对比鱼的大小的不同。结论：从侧面看，鱼更大（原因以后再讲）。 (2)让学生用铅笔模仿猫去“刺”鱼。 结论：鱼看起来的位置比实际位置更浅，是虚像（可讨论问题：“眼见”一定“为实”吗）。 提出问题：为什么会出现上述现象？ 3讨论交流：折射现象中光路的可逆性。 (1)讨论导引导引 1：人透过空气看树木，是树木反射的光从树木沿直线进入人眼。 导引 2：人通过水面看岸边树木，光从树木到水面发生反射，进入人眼。但人还是习惯地以为光是
5、从水中树木的倒影处沿直线进入人眼的。 即：我们总是依照光射来的直线方向去判断光源的位置。 (2) 在教科书图中，眼看鱼，光从鱼处出发，进入人眼，即光从水到空气中发生折射（与实验探究的光从空气进入水中的折射的情况相反)。 环节三 、强调光路的可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。当光由空气进入玻璃，发生折射现象时，如图 1 中光路反向，有： risn =n1,故 ir。即当光由真空或空气进入其它媒质时，入射角大于折射率。当一束光沿 CO 入射时，其中一部分光将沿 AO 折射。所以光从某种媒质射入真空或空气时，折射角大于入射角。环节四 介绍视深和视高1、 视深公式:如图 2 所示，一个物点
6、位于折射率为 n 的媒质中 h0深处，当在媒质界面正上方观察时，物体的视深为：h= h0。 略证：根据光路可逆和折射定律：n= risn一 般 瞳 孔 的 线 度 d=2 3毫 米 ， 因 此 i和 r都 非 常 小 ， 则 sinitgi= ha,sinr tgr= 0ha。故有 n= ris= h0可见：视深比实深小。2、 视高公式:如果从折射率为 n 的媒质中，观察正上方距液面 高为 h0的物点，则视高为 h=nh0。略证：如图 3 所示，根据折射定律有 n= risn 图 2i、r 很小，故近似有: sini tgi= 0ha h=h0sinr tgr=可见：视高比实高大。3、视深与视
7、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媒质的折射率，而且还可以很方便地分析和解决与视深 图 3和视高有关的各种问题。环节六 训练强化 如图 4 所示，紧贴矩形玻璃砖右端插一颗大头针，在距左端l1=3 厘米的 O 处观察大头针 D 的像 D。若测出像距右端 l2=4 厘米，玻璃砖厚度L14 厘米。试估算玻璃砖的折射率。解析：根据视深公式 h= nh0。h 0L，h=Ll 2，所以玻璃砖的折射率为 n= 2l 1.4可见视深和视高都与观察点的位置无关（只要垂直观察） ，观察点到界面的距离 l1是多余的无关条件。作业：点睛配套练习学生训练教师组织学生，完成练习，并展示练习结果，总结
8、评价4课题 第二节 测定玻璃砖的折射率 课时 考点、知识点 2. 折射定律 2.折射率学习目标 通过工实验测定玻璃砖的折射率重、难点重点：做好光路图难点：实验误差的分析学习环节和内容 学生活动建议 教师活动建议 调整记录环节一 自主学习一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相对应的玻璃中的折射光线，用量角器测出入射角 i 和折射角 r，根据折射定律计算出玻璃的折射率 nsin i/sin r.三、实验器材两对面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一个，量角器一个环节二 疑难探究突破一、实验步骤1先在白纸上画一条直线 EE，代表两种介质的分界
9、面；再画出一直线段AB 代表入射光线；然后画出分界面上 B 点处的法线 NN，如图 421 所示测定玻璃的折射率图 4212把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与 EE对齐用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线 FF代表玻璃砖的另一边3在直线 AB 上竖直地插上两枚大头针 G1、 G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针 G1、 G2的像，调整视线方向，直到 G1的像被 G2挡住4再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针 G3、 G4，用 G3挡住 G1和 G2的像，用 G4挡住 G3以及 G1、 G2的像5移去大头针和玻璃砖，过 G3、 G4的插
10、点画直线 CD，与 FF相交于 C 点，直线 CD 就表示沿直线 AB 入射的光线透过玻璃砖后的光线连接 BC， BC 就是玻璃砖内折射光线的路径6用量角器测出入射角 i 和折射角 r，从三角函数表中查出它们的正弦值7通过上面的步骤分别测出入射角为 15、30、45、60、75时的折射角，并查出它们相应的正弦值二、数据处理及误差分析此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入 n 中求玻璃的折射率除运用此方法之外，还有以下处sin isin r理数据的方法1处理方法一在找到入射光线和折射光线以后，以入射点 O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与 AO 交于
11、 C 点，与 OO(或 OO的延长线)交于 D 点，过 C、 D 两点分别向NN作垂线，交 NN于 C、 D，用直尺量出 CC和 DD的长如图 422 所示学生阅读教材观察、思考5图 422由于 sin i ，sin r ，CCCO DDDO而 CO DO，所以折射率： n1 .sin isin r CCDD重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值2处理方法二根据折射定律可得n .sin isin r因此有 sin r sin i.1n根据所量得的角度的正弦值作出 sin rsin i 图像，如图 423 所示，则图线的斜率的倒数即为折射率这样也可以减小误差图
12、 423设斜率为 k，则 k ，所以 n .1n 1k三、注意事项1实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些2入射角应适当大些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大，入射角太大，在玻璃砖的另一侧会看不清大头针的像3操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线4在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变5玻璃砖应选择宽度较大的，一般要求在 5 cm 以上，若宽度太小，则测量误差较大6入射点应尽量靠近玻璃砖上界面的左侧，使之在玻璃砖的另一侧能够找到对应的出射光线环节三 精析 典型例题感悟实验探究 1 实验原理及数据处理用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实
13、验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P1、 P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使 P1的像被 P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和 P4，使 P3挡住 P1和 P2的像， P4挡住 P3以及 P1和 P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图 424 甲所示( O 为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、 P2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路；(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的 AB 分界面上画出这两个角；(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图 4
14、24 乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n_.图 424【解析】 (1)连接 P3、 P4与 CD 交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，又由于 P1、 P2的连线与 AB 的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两点即可作出玻璃砖中的光线，如图所示(2)连接 O 点与光线在 AB 上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中理解领悟理解记忆训练、思考5i、 r 所示(3)图像的斜率 k n，由题意乙可知斜率为 1.5，即玻璃的折射率为sin isinr1.5.【答案】 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)1.5某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以 O 点为圆心，10.00
15、cm 长为半径画圆，分别交线段 OA 于 A 点，交 O 和 O连线延长线于 C 点，过 A 点作法线 NN的垂线 AB 交 NN于 B 点，过 C 点作法线 NN的垂线 CD 交NN于 D 点，如图 425 所示，用刻度尺量得 OB8.00 cm， CD4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率 n_.图 425【解析】 sin 1 AB/AO，sin 2 CD/OC，而 nsin 1/sin 2 ，因为 AO OC，所以 n AB/CD /41.5.ABAO OCCD 102 82【答案】 1.5实验探究 2 实验误差的分析在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的
16、两个界面 aa和 bb后，不小心碰了玻璃砖使它向 aa方向平移了少许，如图 426 所示则他测出的折射率将_(填“偏大” “偏小”或“不变”)；(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面 aa、 bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图 426 乙所示，则他测得的折射率_(填“偏大” “偏小”或“不变”)图 426【解析】 (1)如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变(2)如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小【答案】 (1)不变 (2)偏小环节四 作业布置点睛配套训练教师组织学生，完成练习，并展示练习结果，总结评价
