4.1光的折射 （教学设计）高二上学期物理人教版（2019） 选择性必修第一册

第四章第 1节光的折射教学详案
课标分析
《2022版高中物理新课程标准》指出高中物理课程在义务教育的基础上，帮助学生从物理学的视角认识自然，理解自然，建构关于自然界的物理图景；引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维的习惯，增强实践动手能力；引导学生认识科学的本质，形成科学态度。结合本节的教学内容和学生的实情，我确定了以下三个素养目标：
一、物理观念
1.认识光的反射和折射现象。
2.通过实验探究概括总结得出折射定律。
3.理解折射率的概念，知道折射率与光速、光在介质中传播速度的关系。
二、实验育人
1.在探究折射定律的过程中，培养学生在实验基础上通过推理得到结论的方法。同时学会定性分析物理量的变化，并通过表格数据和函数方法得到物理量的定量关系。
2.从课本结构的设计中受到科学思维与方法的教育，即从现象到实验探究再到实验验证，最后得出结论。
3.通过对生活中折射现象的解释，树立学生从生活走向物理，从物理走向社会的理念。
三、科学态度与责任
1.对学生进行严谨的科学态度的教育，了解人类认识事物的曲折性。
2.通过对光的折射规律和折射率意义的研究，培养学生科学探究精神。
3.通过光学现象的研究，引导学生关注科技发展，增强学生的社会责任感。
学习目标：
1.认识光的反射和折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义；
2.通过实验探究光的折射定律和理解折射率的概念并测定玻璃砖的折射率；
3.能用光的折射定律来解释有关的光现象和计算有关的问题。
教学重难点：
1.理解光的折射现象及其所遵循的规律，帮助学生了解光在两个不同介质之间传播时的变化，提高学生对光学现象的认识。‘
2.通过实验探究，分析实验数据，发现其特点和规律得出定量结论，培养学生的科学思维和科学探究的能力
教学过程
第一部分折射规律
问题导入（通过射水鱼在水中击中空气中的昆虫为问题引发学生对光从不同的介质中发生折射的现象的思考，为后面教学做好铺垫）展示问题：有这么一种射水鱼，它能在水中射中在空气中的昆虫，水和空气是两种不同的介质，射水鱼怎么才能准确的射中昆虫呢？让我们带着这个问题来学习这节课的内容。
教师：首先我们来看这节课的学习目标。
（给学生阅读时间，了解这节课的学习内容）
教师：我们把光从一种介质射入另一种介质传播方向发生变化的现象叫做光的折射。光从空气射入水中和玻璃中发生的折射现象同时发生了光的反射
（展示演示图片），那么我们来回顾一下光的反射和反射所遵循的物理规律？学生回答教师：那么光的折射遵循怎样的规律呢？播放探究实验视频，定性分析入射角与折射角的关系。教师：请回答学案上的问题，光的折射有什么特点？
问题 1.入射光线、折射光线和法线之间的位置关系；
问题 2.光从空气垂直射入玻璃中，光的传播方向是怎样的？
问题 3.光从空气射入玻璃中，折射角与入射角之间的大小关系如何？
学生回答，教师板书
（画光的折射光路图）。
教师追问：光的折射光路是否可逆？
学生回答：是
教师：通过光路可逆强调入射角和折射角的大小关系得视情况而定。
教师：我们在实验中看到光从空气进入玻璃时增大入射角，折射角随之增大，那么折射角是否和入射角成正比呢？展示准备好的光从从其射入水中的入射角与折射角的实验数据，得出入射角和折射角的正弦值是成正比的结论（定量分析），并告诉学生这一结论的得出是荷兰数学学家斯涅耳经过分析大量数据得来的。
教师板书折射定律的内容。并说明 n12下标 12的含义是指从介质 1入射到介质 2
第二部分 折射率
教师：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号 n 表示。（板书：真空→某介质并强调，板书表达式以及 n=c/v）
教师：我们通过前面的光从空气射入水中的数据看出水的折射率为 1.33（空气可做真空的近似处理），那么将水换成玻璃这一比值是否也保持不变？请同学小组交流学案上的问题。
【思考与讨论】
问题 1.当光由空气射入玻璃中时，入射角和折射角是可以改变的，但其正弦值之比却是个常数。将玻璃换成其他介质，正弦之比也保持不变吗？不同介质的这一比值相同吗？（不变,不相同，板书：不同介质 n不同）
问题 2. 这个比值反映了什么？（板书：反映介质的光学性质/介质对光的折射程度）
问题 3. 你觉得这个比值和什么因素有关？
（介质、引导学生说出光的频率）
教师：从折射率的角度说明：光从折射率小（光疏）的介质射入折射率大（光密）的介质中时，入射角大于折射角；光从折射率大（光密）的介质射入折射率小（光疏）的介质中时，入射角小于折射角；
教师：现在我们来测量一下玻璃的折射率，我们用插针法和作图来确定折射光线，通过量角器确定角度。现同大家进行实验，对实验预习不到位的同学，可以看着学案上的实验步骤进行实验。将测量数据填入表格中
（学生展开实验，教师巡查指出学生不规范的地方，学生及时调整）
教师：利用计算器帮助学生计算入射角和折射角的正弦值，手机学生的测量结果，展示优秀小组的实验数据，并对优秀做法进行表扬和指出不规范的地方。
①不能用手触摸玻璃砖的光洁面；
②不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
教师：播放实验操作视频，学生观察与自己的不同之处，错误操作加以改正，学习正确的作光路图顺序。
教师：经过这节课的学习回答课堂最开始提出的“射水鱼”的问题。
学生回答：鱼看到的昆虫在昆虫实际位置的上方。
教师：下面我们应用一下这节课所学的折射率的公式，请同学们完成课本例题。
学生回答小结：强调这节课的重点内容，请同学们完成学案中的当堂检测，进行目标落实
[当堂检测]
1.如图所示是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则在三种介质中光的实验次数入射角传播速度最小的是（　　）
A．介质甲 B．介质乙C．介质丙 D．三种介质均一样
2.为了从坦克内部观察外部目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克的壁厚 20cm，孔的直径为12cm，孔内安装一块折射率 1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同（如俯视图）。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界的角度范围为多大？
课后反思
本节课课堂结构设置比较合理，以问题的形式导入，课堂本着以学生为本的教学思想，设置了演示实验、学生操作实验、讨论交流，与学生的互动性较强，整节课堂气氛较活跃。在概念的理解上以问题链进行串联并引导学生思考，通过类比的思想使学生更好地认识规律。课堂结构紧凑，课堂中以学生对实际问题的解决以及例题的解决作为评测依据，有效得反馈出学生的学习情况，真正从学生核心素养的角度进行教学。
需要改进的地方：
1.教学设计：在课堂引入时应再多加入一些生活中常见的折射现象，可以使学生更好的联系生活实际并解释生活实际。
2.教师自身专业素养：学习一些语言技巧。