13、1光的反射和折射的教學設計教學目標一、知識目標1.曉得反射定理的準確涵義，并能拿來解釋有關現象.2.曉得反射現象中光路是可逆的，并能拿來處理有關問題.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，并能拿來解釋有關的光現象和估算有關的問題.[5.曉得折射光路是可逆的，并能拿來處理有關的問題.6.曉得折射率的定義及其與光速的關系，并能拿來進行有關的估算.二、能力目標1.會用反射定理解釋有關現象和處理有關問題.2.會用折射定理估算有關的問題，能理解折射率與光速的關系，并能拿來進行有關的估算.三、德育目標1.通過觀察演示實驗，培養中學生的觀察、概括能力，通過相關數學量變化規律的教學，培養中學生剖析、推理能力.2.滲透化學研究和學習的科學心態教育.教學重點光的折射定理.折射率概念.教學難點光的折射定理和折射率的應用.教學方式本節課成功的關鍵在于做好實驗.通過實驗先定性觀察再定量檢測，引導中學生對檢測數據進行剖析、歸納.再來展現前人所做的思索因而領會數據剖析的幾種常用方式——比值法、乘積法、加加法、圖象法等，為中學生今后對實驗數據的處理打開思路.最后通過例題練習鞏固所學內容.教學過程一、引入新課我們早已曉得了，光在同一均勻介質中是順著直線傳播的，這么，當介質不均勻或當光從一小學數學必修3-4種介質步入另一種介質中時，會發生哪些現象呢？［中學生］反射，折射［班主任］對，這一節課，我們先簡略地備考光的反射，再深入地研究光的折射現象.二、新課教學（一）光的反射現象反射定理1.介紹光學演示儀，指明觀察對象——光在從一種介質（空氣）步入另一種介質（玻璃）時發生的現象（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傳播，但傳播方向發生了改變.3.中學生邊觀察邊追憶反射定理：轉動光具盤以改變入射角，讓后排中學生讀出幾組入射角和反射角數據.二者相等.同時提醒中學生注意.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.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.讓中學生追憶平面鏡成像的特征：正立、等大、異側、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，人眼依據光沿直線傳播的經驗，覺得反射光都是從S′發出的.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.聯接A、B點即可.（三）折射定律師：光從空氣射入玻璃這一介質時，傳播方向發生了改變，我們把這些光從一種介質步入另小學數學必修3-4一種介質時，傳播方向發生改變的現象，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。班主任引導中學生備考中學學過的光的折射定理。[多媒體輔助]折射光線跟入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分高踞法線的左側。師：并且，入射角跟折射角之間到底有哪些關系呢？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，讓激光器發出的一束激光照在半方形透明玻璃磚的直面上，改變入射角，讓中學生觀察折射角、入射角的變化情況以及在兩種介質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、由中學生小結]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，還是其他關系，折射角與入射角之間準確的定量關系到底是如何的呢？下邊我們看一組實驗數據。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據，θ間具有如何的定量關系？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，則有sinθ12中學數學必修3-4師：這就是光的折射定理。對于折射現象，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系。可見，發覺或總結一個數學規律須要堅強的毅力和持之以恒的科學精神。為此，折射定理又叫斯涅爾定理。朋友們曉得：“反射現象中光路是可逆的”，折射現象光路也可逆嗎？[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生折射。即：折射現象中光路是可逆的。（講義演示：折射現象光路可逆）（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1.50，這么，當光從空氣射入其他介質如水底時，這個比列常數還是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，記錄幾組數據并處理。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，但對水來說，這個常數不1.50而是1.33。倘若換用金鋼石，這個常數則為2.42。由此可見，這個常數是一個與介質有關的量，介質不同這個常數不同。我們從比較表一、表一中的數據來看，在入射角相同的情況下，常數大的折射角小，說明常數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較大的這些介質對光線的偏折能力較大。
而常數較小的，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，說明介質對光線的偏折能力也小，因而，這個常數反映了介質對光線的偏折能力，我們把這個常數定義為介質的折射率。（真空射入其它介質）數學意義：折射率是反映介質對光的偏折能力大小的數學量，是介質的光學性質，由介質本身決定，與θ無關。中學數學必修3-4研究表明，光在不同介質中的傳播速率不同。在介質中傳播速率v與折射率的關系為[自學討論]中學生教材52頁有關內容，討論并回答如下問題：［多媒體投影］1、為什么任何介質的折射率都小于1？2、光在同一均勻介質中傳播時，介質對光所呈現下來的折射率n是多少?3、光由其他介質射入空氣時，n=sinθ[中學生回答]1、光在真空中的傳播速率為c，而在其它介質中，光的傳播速率vc，介質的折射率也就小于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、同一均勻介質中光速相同，n=v/v=13、適用。θ為介質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，發覺問題并及時糾正。［討論］實驗中應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。中學數學必修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]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、點評通過明天的學習，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的定量關系，得出了折射定理，但是我們還定義了介質的折射率，它反映了介質的光學特點。我們還學習了用插針法測定玻璃折射率的方式。（四）閑暇作業完成P54“問題與練習”的題目。附：課后訓練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，不能確定中學數學必修3-4[答案]（B）2、光從空氣射入折射率為的介質中，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，而后再讓中學生做題）（[答案]60）