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高中物理:
《光的折射定律》
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高中物理《光的折射定律》課堂教學(xué)設(shè)計
【教學(xué)課題】 <光的折射定律>(第一課時)
【教材分析】
本節(jié)課是光的折射的第一節(jié),計劃兩課時。這是第一課時,主要學(xué)習(xí)光的折射定律和折射率。第二課時是練習(xí)鞏固課。光的折射是波的反射和折射的在光波傳播中的具體體現(xiàn),研究的是一種獨特的光學(xué)現(xiàn)象,與全反射和色散聯(lián)系的非常緊密。 光的折射定律是幾何光學(xué)的三大基本規(guī)律之一(另外兩個規(guī)律是光的直線傳播規(guī)律和光的反射定律)
2、,是研究幾何光學(xué)的重要法寶,是幾何光學(xué)的核心知識之一,是本章的一個教學(xué)重點。那么這節(jié)課的重點應(yīng)該是折射定律的得出過程和折射定律的理解及其應(yīng)用,而折射率的理解既是重點也是難點。高中階段只研究在兩種介質(zhì)中,并且其中一種介質(zhì)是空氣的兩界面間的折射情況及所遵循的規(guī)律。在應(yīng)用時,一定要注意作圖.突出幾何的特點。
【學(xué)生分析】
按新《課標(biāo)》的要求,物理的知識、方法、能力、科學(xué)態(tài)度等有機地聯(lián)系起來,達到共同促進的作用,則物理教學(xué)的效果會更好,更有利于提高學(xué)生的素質(zhì)。新《課標(biāo)》
3、中強調(diào)探究式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的作用,對于折射角與入射角的定量關(guān)系,教材中特意設(shè)計了探究實驗,以便學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律的同時,經(jīng)歷探究的過程,了解科學(xué)研究的方法。
學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過光的反射和折射,但沒有深入學(xué)習(xí)過光的折射所遵循的定量關(guān)系。學(xué)生已具備一定的實驗操作技能,對物理學(xué)的研究方法已有一定的了解,在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的能力有了一定提高。本節(jié)可按照學(xué)生的認識規(guī)律,由淺入深進行教學(xué),首先讓學(xué)生認識光的折射現(xiàn)象,然后探究光的折射規(guī)律,最后解釋生活中的折射現(xiàn)象。其中探究光的折射規(guī)律是本節(jié)教學(xué)的重點,組織學(xué)生做好實驗,是本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵。對于折射率的理解和應(yīng)用是本節(jié)的難點,及n>1學(xué)生可能會出現(xiàn)
4、的思維障礙與困惑。
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識與技能:
(1)知道光在兩種介質(zhì)界面會發(fā)生反射和折射;
(2)掌握光的折射及折射定律;
(3)掌握介質(zhì)的折射率的概念,了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系。
2、過程與方法:通過觀察演示實驗,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力,通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生分析、推理能力。
3、情感、態(tài)度與價值觀:滲透物理研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度的教育。
【教學(xué)重點】
光的折射定律、折射率
【教學(xué)難點】
1.解釋有關(guān)光的折射現(xiàn)象
2.折射率的理解和應(yīng)用
【教學(xué)準(zhǔn)備】
實驗器材、ppt課件
【教學(xué)流程設(shè)計】
復(fù)習(xí)引入
復(fù)習(xí)光的反射定律
復(fù)習(xí)光
5、的折射定律
實驗演示
入射角隨折射角變化而發(fā)生變化
提出問題
折射角和入射角之間到底有什么定量關(guān)系呢?
實驗探究
分析實驗時需要測量哪些物理量?怎樣測得?實驗步驟的確定;數(shù)據(jù)表格的設(shè)計。
組織學(xué)生實驗;數(shù)據(jù)測量、記錄、處理
實驗結(jié)論
討論引申
光的折射定律
提出問題
入射角與折射角正弦之比跟哪些因素有關(guān)
提出概念
光的折射率
折射率的理解、決定式
知識鞏固
光的折射定律及折射率的應(yīng)用
【教學(xué)過程】
一、復(fù)習(xí)引入新課
1、光在同種均勻介質(zhì)中沿 傳播。當(dāng)光斜射向兩種介質(zhì)的界面時,會發(fā)生什么現(xiàn)象?
2、光的反射定律
學(xué)生回憶光的反射現(xiàn)
6、象和光的反射定律:反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。反射時光路可逆。
二、 光的折射
1、觀察兩個實驗現(xiàn)象:(播放視頻)
(1)放在碗底的硬幣移到剛看不到的位置,然后在碗中注入水后----
(2)將鉛筆插入裝滿水的玻璃杯中,看到------
思考:為什么會發(fā)生這些現(xiàn)象?
2、回憶光的折射現(xiàn)象:
(1)什么是光的折射?
(2)折射規(guī)律:折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi);
折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。
3、播放光的折射演示實驗,定性演示折射角和入射角的關(guān)系:
①入射角增大,折射角增大;
② 入射角減小,
7、折射角減小。
4、折射角和入射角之間到底有什么定量關(guān)系呢?我們又怎樣找到這些物理量呢?
實驗探究:
(1)學(xué)生看課本,明確探究的方法
(2)抽幾個學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成實驗,同時用實物展示臺顯示在屏幕上:
(3)記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理:
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
入射角θ1
折射角θ2
θ1/θ2
sinθ1 /sinθ2
(4)在實驗的基礎(chǔ)上,師生共同討論,總結(jié)出結(jié)論:=常數(shù)(記做n)
老師簡單介紹人們對光的折射的認識過程:
這個問
8、題,在很長的時間里一直使人們感到困惑。公元140年,希臘天文學(xué)家托勒密得出實驗結(jié)果后,只是從數(shù)據(jù)的表面簡單尋找比例關(guān)系,因此只能得出:折射角與入射角成正比(事實上,只在小角度情況下成立)。1611年開普勒對折射現(xiàn)象和透鏡的原理作了廣泛的研究,寫成了《折光學(xué)》,正確地指出:只在小角度情況下,入射角與折射角成正比。同時通過光的可逆性,從反面倒推得出結(jié)論,并通過實驗發(fā)現(xiàn)了全反射現(xiàn)象。但是他未能得出更一般的、內(nèi)在的規(guī)律。最終在1621年,由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳采用了與開普勒基本相同的實驗方法。找到了入射角和折射角之間的關(guān)系 由此我們可以看到:一個物理定律的得出往往經(jīng)歷一個漫長、曲折的過程,需要堅韌的創(chuàng)新精
9、神,做前人沒有做過的事。在前輩先哲的探索過程中一定有許多嘗試、失敗、再嘗試。這就是發(fā)現(xiàn)過程,其中充滿著創(chuàng)新思維的火花。
5.光的折射定律:
折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi):折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比, 即。
6.練習(xí):(ppt)
(1)人在岸上看水中的魚,比實際物體位置偏上還是偏下?為什么?
(2)假設(shè)地球表面不存在大氣層,人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比 ( )
A.將提前 B.將延后
C
10、.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后 D.不變
三、折射率
1.向?qū)W生展示不同介質(zhì)的折射率
介質(zhì)
金剛石
二氧化碳
玻璃
水晶
巖鹽
酒精
水
空氣
Sinθ1/sinθ2
2.42
1.63
1.5-1.8
1.55
1.55
1.36
1.33
1.00028
通過數(shù)據(jù)對比,請學(xué)生猜想入射角與折射角正弦之比跟哪些因素有關(guān)。
——跟介質(zhì)有關(guān)。
2.教師總結(jié):光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n,但是對不同的介質(zhì)來說,這個常數(shù)n是不同的。這個常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān),是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量
11、,我們把它叫做介質(zhì)的折射率。
折射率:把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時,入射角的正弦與折射角的正弦之比,叫做這種介質(zhì)的絕對折射率,簡稱折射率。
即。(注意:光從真空射入其他介質(zhì),為入射角、為折射角;>1)
3.提出問題:為什么光進入不同的介質(zhì),折射率就不一樣呢?
學(xué)生作答后老師總結(jié)——光在不同介質(zhì)中的速度不同,這正是發(fā)生折射的原因。
介質(zhì)的折射率n與光在其中傳播速度有關(guān),。(可用惠更斯原理證明)
進一步說明>1,且沒有單位。
4.教師提醒學(xué)生注意以下幾點:
①是比例常數(shù),它是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。對于同一介質(zhì)無論θ1、θ2怎么變化, 是不變的。
②對于不同介
12、質(zhì)的值是不同的。
真空本身的折射率 = 1,通常認為空氣的折射率也為1。
5.練習(xí):(ppt)
(3)光線以30°的入射角從玻璃射向空氣,它的反射光線與折射光線成90 °夾角,則玻璃的折射率為多少?
(4)光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s,當(dāng)光線以30°入射角由該介質(zhì)射入空氣時,折射角為多少?
四、課堂小結(jié)
光的折射------光的折射定律: 三線共面
sinθ1 / sinθ2=常數(shù)
光的折射
1.反映介質(zhì)對光的偏折作用,n越大光線偏折越厲害
2.定義式sinθ1 / sinθ2=n--光從真空中進入介質(zhì)
絕對折
13、射率
(1/n= sinθ1 / sinθ2--光從介質(zhì)進入真空)
3.決定式: n = c/v ( n>1)
五、布置作業(yè):課后練習(xí)與評價1-3題
六、板書設(shè)計
第一節(jié) 光的折射定律
一、光的反射定律:三線同面;兩線分居;兩角相等。光路可逆
二、光的折射定律:三線同面;兩線分居;
入射角的正弦與折射角的正弦成正比。
即 .
三、折射率:光從真空射入某種介質(zhì) 入射角的正弦與折射角的正弦之比
叫這種介質(zhì)的絕對折射率。簡稱折射率。
用n表示
14、,
介質(zhì)的折射率n與光在其中傳播速度有關(guān): .
七、教學(xué)反思
1、我們要學(xué)生科學(xué)探究就要讓學(xué)生自己去思考,自己去參與,通過動手和動腦體驗問題解決的過程,只有這樣才有利于學(xué)生知識的獲得與構(gòu)建。在講課時要突出學(xué)生的主體作用,但是老師主導(dǎo)作用還是不可少的,學(xué)生自己是很難去發(fā)現(xiàn)折射率與入射角折射角之間的關(guān)系,老師的引導(dǎo)作用還是很關(guān)鍵。
2、教師應(yīng)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)每課時可能會出現(xiàn)哪些困難,并積極的思考用何種教學(xué)方法能夠讓學(xué)生輕松的解決這些困難。
3、自然界的折射現(xiàn)象是無法在實驗室或教師內(nèi)進行的,這時借助多媒體將網(wǎng)上資源的圖片融入自制的課件中運用于課堂教學(xué),直觀形象揭示光的折射產(chǎn)生錯覺的原因。把自然界中光的折射的奇妙現(xiàn)象用圖片展示給學(xué)生,使學(xué)生對折射的理解更深刻。
專心---專注---專業(yè)