13、1光的反射和折射的教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標一、知識目標1.曉得反射定理的準確涵義，并能拿來解釋有關(guān)現(xiàn)象.2.曉得反射現(xiàn)象中光路是可逆的，并能拿來處理有關(guān)問題.3.曉得平面鏡成像特性及畫圖方式.4.理解折射定理的準確涵義，并能拿來解釋有關(guān)的光現(xiàn)象和估算有關(guān)的問題.[5.曉得折射光路是可逆的，并能拿來處理有關(guān)的問題.6.曉得折射率的定義及其與光速的關(guān)系，并能拿來進行有關(guān)的估算.二、能力目標1.會用反射定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問題.2.會用折射定理估算有關(guān)的問題，能理解折射率與光速的關(guān)系，并能拿來進行有關(guān)的估算.三、德育目標1.通過觀察演示實驗，培養(yǎng)中學(xué)生的觀察、概括能力，通過相關(guān)數(shù)學(xué)量變化規(guī)律的教學(xué)，培養(yǎng)中學(xué)生剖析、推理能力.2.滲透化學(xué)研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)心態(tài)教育.教學(xué)重點光的折射定理.折射率概念.教學(xué)難點光的折射定理和折射率的應(yīng)用.教學(xué)方式本節(jié)課成功的關(guān)鍵在于做好實驗.通過實驗先定性觀察再定量檢測，引導(dǎo)中學(xué)生對檢測數(shù)據(jù)進行剖析、歸納.再來展現(xiàn)前人所做的思索因而領(lǐng)會數(shù)據(jù)剖析的幾種常用方式——比值法、乘積法、加加法、圖象法等，為中學(xué)生今后對實驗數(shù)據(jù)的處理打開思路.最后通過例題練習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容.教學(xué)過程一、引入新課我們早已曉得了，光在同一均勻介質(zhì)中是順著直線傳播的，這么，當介質(zhì)不均勻或當光從一小學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4種介質(zhì)步入另一種介質(zhì)中時，會發(fā)生哪些現(xiàn)象呢？［中學(xué)生］反射，折射［班主任］對，這一節(jié)課，我們先簡略地備考光的反射，再深入地研究光的折射現(xiàn)象.二、新課教學(xué)（一）光的反射現(xiàn)象反射定理1.介紹光學(xué)演示儀，指明觀察對象——光在從一種介質(zhì)（空氣）步入另一種介質(zhì)（玻璃）時發(fā)生的現(xiàn)象（半圓錐玻璃磚直面柱心正對入射光）2.演示：光在抵達空氣和玻璃的交界面處時，一部份光被反射回空氣中，另一部份光步入玻璃繼續(xù)傳播，但傳播方向發(fā)生了改變.3.中學(xué)生邊觀察邊追憶反射定理：轉(zhuǎn)動光具盤以改變?nèi)肷浣牵尯笈胖袑W(xué)生讀出幾組入射角和反射角數(shù)據(jù).二者相等.同時提醒中學(xué)生注意.光具大盤是豎直的光折射實驗玻璃磚要厚的，在這個面上同時能看見反射光線和入射光線.說明兩線共面，又由于法線也在這個面內(nèi).故三線共面.4.歸納反射定理：三線共面兩角相等.5.反射光路可逆（二）平面鏡成像及畫圖1.讓中學(xué)生追憶平面鏡成像的特征：正立、等大、異側(cè)、虛像、對稱.2.班主任闡述平面鏡成像原理、作圖方式并給以示范.a.平面鏡成像原理：如圖，光點S入射到平面鏡的光線，其反射光線的反向延長線的交點即的像，人眼依據(jù)光沿直線傳播的經(jīng)驗，覺得反射光都是從S′發(fā)出的.b.平面鏡成像畫圖.講：兩條光線即可確定像點的位置.所以無需多畫.步驟是：（1）由對稱性確定像點的位置；（2）任意畫兩條入射光線；（3）過像點做出對應(yīng)的兩條反射光線；（4）若是作物體AB成像光路圖，則只需做出A、B點的成像光路圖.聯(lián)接A、B點即可.（三）折射定律師：光從空氣射入玻璃這一介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生了改變，我們把這些光從一種介質(zhì)步入另小學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱作光的折射。
[講義演示：光的折射]入射光線與法線間的傾角θ1叫入射角，折射光線與法相間的傾角θ2稱作折射角。班主任引導(dǎo)中學(xué)生備考中學(xué)學(xué)過的光的折射定理。[多媒體輔助]折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分高踞法線的左側(cè)。師：并且，入射角跟折射角之間到底有哪些關(guān)系呢？如今我們做實驗瞧瞧。[多媒體輔助]介紹儀器非常是半方形玻璃磚的直面是沿刻度盤的90——90刻度線放置的，當激光器發(fā)出的一束水平細光束有空氣步入半方形玻璃磚的直面，即界面時，垂直直面的0——0刻度線為兩者界面的法線。[演示一]將半方形玻璃磚放到適當位置，打開激光演示儀，讓激光器發(fā)出的一束激光照在半方形透明玻璃磚的直面上，改變?nèi)肷浣牵屩袑W(xué)生觀察折射角、入射角的變化情況以及在兩種介質(zhì)的分解面上反射光線、折射光線的能量改變情況。[多媒體輔助、由中學(xué)生小結(jié)]隨入射角的減小，折射角也減小，且反射光線的能量比列逐步減小，折射光線的能量比列日漸減少。師：這么折射角是隨入射角成正比列的降低，還是成平方、成平方根的降低，還是其他關(guān)系，折射角與入射角之間準確的定量關(guān)系到底是如何的呢？下邊我們看一組實驗數(shù)據(jù)。入射角θ106.71.501..31.501..61.531..21.591..71.631..11.671..61.811..61.971.51師：請朋友們剖析一下表中數(shù)據(jù)，θ間具有如何的定量關(guān)系？推論：入射角的余弦跟折射角的余弦成反比。
假如用n來表示這個比列常數(shù)，則有sinθ12中學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4師：這就是光的折射定理。對于折射現(xiàn)象，人類早在公元140年就進行了檢測，直至1621年才有斯涅爾找到了折射角與入射角之間的這些定量關(guān)系。可見，發(fā)覺或總結(jié)一個數(shù)學(xué)規(guī)律須要堅強的毅力和持之以恒的科學(xué)精神。為此，折射定理又叫斯涅爾定理。朋友們曉得：“反射現(xiàn)象中光路是可逆的”，折射現(xiàn)象光路也可逆嗎？[演示二]讓光線逆著原先的折射光線射到界面上，光都會逆著原先的入射光線發(fā)生折射。即：折射現(xiàn)象中光路是可逆的。（講義演示：折射現(xiàn)象光路可逆）（四）折射率師：光從空氣射入玻璃中，入射角的余弦與折射角的余弦之比是一個常數(shù)1.50，這么，當光從空氣射入其他介質(zhì)如水底時，這個比列常數(shù)還是1.50嗎？下邊我們用實驗求證一下。[演示三]將刻度盤裝入水槽中，加鹽正好至90線。入射光線要正好通過中點O，記錄幾組數(shù)據(jù)并處理。入射角θ1030師：可見，入射角的余弦與折射角的余弦之比仍是一個常數(shù)，但對水來說，這個常數(shù)不1.50而是1.33。倘若換用金鋼石，這個常數(shù)則為2.42。由此可見，這個常數(shù)是一個與介質(zhì)有關(guān)的量，介質(zhì)不同這個常數(shù)不同。我們從比較表一、表一中的數(shù)據(jù)來看，在入射角相同的情況下，常數(shù)大的折射角小，說明常數(shù)大的折射光線偏離原先入射光線的方向較大，我們也就可以說常數(shù)較大的這些介質(zhì)對光線的偏折能力較大。
而常數(shù)較小的，折射角反倒大，折射光線偏離原先入射光線的方向也就較小，說明介質(zhì)對光線的偏折能力也小，因而，這個常數(shù)反映了介質(zhì)對光線的偏折能力，我們把這個常數(shù)定義為介質(zhì)的折射率。（真空射入其它介質(zhì)）數(shù)學(xué)意義：折射率是反映介質(zhì)對光的偏折能力大小的數(shù)學(xué)量，是介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，由介質(zhì)本身決定，與θ無關(guān)。中學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4研究表明，光在不同介質(zhì)中的傳播速率不同。在介質(zhì)中傳播速率v與折射率的關(guān)系為[自學(xué)討論]中學(xué)生教材52頁有關(guān)內(nèi)容，討論并回答如下問題：［多媒體投影］1、為什么任何介質(zhì)的折射率都小于1？2、光在同一均勻介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)對光所呈現(xiàn)下來的折射率n是多少?3、光由其他介質(zhì)射入空氣時，n=sinθ[中學(xué)生回答]1、光在真空中的傳播速率為c，而在其它介質(zhì)中，光的傳播速率vc，介質(zhì)的折射率也就小于1。（老師補充）因而，當光線由空氣射入介質(zhì)時，如由空氣射入玻璃、水中（班主任形象示范出），折射角大于入射角，叫近法線折射；當光線由介質(zhì)射入空氣時，如由玻璃或水射入空氣中，折射角小于入射角，叫遠法線折射。2、同一均勻介質(zhì)中光速相同，n=v/v=13、適用。θ為介質(zhì)中的光線與法線的傾角。［實驗］測定玻璃的折射率每四個中學(xué)生一組，借助插針法，把握測定玻璃折射率的原理和技巧。
班主任巡回指導(dǎo)，發(fā)覺問題并及時糾正。［討論］實驗中應(yīng)當采取什么舉措以減少偏差？如：入射角適當大一些；大頭針的距離適當遠一些等。［借助講義投影例題］如圖恰能看見桶底邊沿上的某點B。當桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，由點A向AB看去，看見桶底上的點C，兩點C、B相距d/4。求油的折射率和光在油中的傳播速率。中學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4解：如圖2所示，因底面半徑于桶高相等，由此可知A=ABG=45；由OD=2CD可知COD的余弦=ODCDCD油的折射率n=/=10光在油中的傳播速率v=c/n=1.910[小結(jié)]耳朵在A點見到C點的實際上是步入耳朵的折射光線OA反向延長線上的C點的點的正上方。故裝入水底的硬幣看起來似乎變淺了，水底的牙簽向下折了。（三）課堂總結(jié)、點評通過明天的學(xué)習(xí)，我們除了確定了入射角的余弦與折射角的余弦之比是一個常數(shù)的定量關(guān)系，得出了折射定理，但是我們還定義了介質(zhì)的折射率，它反映了介質(zhì)的光學(xué)特點。我們還學(xué)習(xí)了用插針法測定玻璃折射率的方式。（四）閑暇作業(yè)完成P54“問題與練習(xí)”的題目。附：課后訓(xùn)練1、斜插入水底的牙簽與豎直方向成45角，由空氣中向上觀察看，看見牙簽牙簽在水中的部份與豎直方向所成的角為θ光折射實驗玻璃磚要厚的，則（）θ=45（D）條件不足，不能確定中學(xué)數(shù)學(xué)必修3-4[答案]（B）2、光從空氣射入折射率為的介質(zhì)中，反射光線恰垂直于折射光線，求入射角為多大？（該題班主任要先畫出光路圖，而后再讓中學(xué)生做題）（[答案]60）