教
案
教学基本信息
课题
光的反射和折射
学科
物理
学段：高中
年级
高二
教材
书名：普通高中课程标准实验教科书选修3-4
出版社：人民教育出版社和教育科学出版社
出版日期：2007年
4月
教学目标及教学重点、难点
教学目标：
1.
复习初中关于光的反射的相关知识。
2.
通过实验分析折射现象，理解折射定律的确切含义，并能用来解释一些光现象和计算相关的问题。
3.通过实验测定材料的折射率，理解折射率（指绝对折射率）的定义，并理解折射率是反映介质光学性质的物理量。
4.知道折射率与光速的关系，并能用来进行计算。
5.
通过认识折射定律的发现过程，使学生认识到科学上的发现是要经过曲折过程的，培养学生勇于不断探索现象背后的规律的精神。
教学重点、难点：
1.教学重点：探究光的折射规律
2.教学难点：应用光的折射规律解释自然界和生活中的一些现象。
教学过程
教学环节
主要教学活动
设置意图
知识回顾
【建立光线模型】
为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线，表示光传播的径迹和方向。这样的直线叫做光线。光线是光束的抽象化处理，它是我们为了研究几何光学而建立的理想模型。
回顾光的直线传播的知识。
在同种不均匀介质中，光线发生了弯折。
光从一种介质斜射入另一种介质时，反射和折射同时发生。
光的反射定律
反射成像：平面镜成像
7．区分实像与虚像
小孔成像是实像，平面镜成像是虚像。首先它们的成像原理不同，实像是实际光线会聚而成，而虚像是实际光线反向延长线相交而成。实像和虚像都能用眼睛直接观察到，但实像能够呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上。
温故知新，巩固旧知识，对新知识引发对思考。
利用实验，逐条证明
光的折射概念
1、折射定律
2、【模型】建立光的折射模型，明确探究内容
利用实验，逐条证明
体会在科学探究方法的迁移运用，并尝试运用建立模型法研究问题
光的折射规律
探究：折射角与入射角的关系
1．光从空气斜射入水
实验操作：光从空气斜射入水中的情况，多次改变入射角，
记录下相应的折射角，分析数据、寻找两者关系，总结实验结论。
（初中的探究）折射角随着入射角的增大而增大。
（猜想1）偏折角会不会是个定值呢？验证一下i-r到底是不是个定值。猜想错误！
（猜想2）入射角和折射角会不会成正比？验证i比r是不是个定值，猜想错误。
（猜想3）入射角和折射角的正弦值是否有关系？
物理学史
光的折射实验
最早可以追溯到古希腊，早在公元140年，天文学家托勒密专门做了光从空气到水中发生偏折的实验。通过实验，托勒密得到的结论是：入射角与折射角成正比！
1611年德国天文学家开普勒经过实验研究，断定托勒密关于折射的结论是不正确的，但很遗憾他也没能找到正确的折射规律。
直到1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，入射角的正弦与折射角的正弦成正比！即sini比sinr是一个常数。
经历了近1500年，我们终于得到了折射定律也称斯涅耳定律。可见每一个物理定律的得出都要经过一个漫长而曲折的过程。这背后是科学家们坚韧不拔的精神和不懈努力的结果。?
光从空气斜射入玻璃
多次改变入射角，记录下相应的折射角。sini和sinr的比值在1.50左右。可见，介质不同，这个比值就不相同！这说明这个比值常数反应了不同介质本身的光学性质！
折射率
为了描述不同介质的
这种光学性质，在物理学中，我们把光从真空射入
某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与
折射角r的正弦值
的比值，叫做这种介质的
绝对折射率，简称折射率。用n表示。
介绍不同物质的折射率
得到结论：在高中阶段，空气可以作为真空处理。
折射的原因
不同介质中光传播的速度是不一样的！以水为例，光在水中的速度约为真空中的3/4，我们来算算光在真空中和水中速度的比值竟然正是水的折射率1.33！
折射率n是一个大于1的数，
n没有单位。
与光的反射现象一样，在光的折射现象中光路也是可逆的。
折射成像与练习
水中的筷子
射水鱼
例题
一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB
方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距
d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
魔术：碗里的硬币
大气层引起的错觉
相对折射率
如果发生折射的两种介质均不是空气或真空，那么，求出来的折射率称之为相对折射率
通过分析实验收集的数据，得出光从空气斜射入玻璃的折射规律，从而提高学生的分析概括能力
带领学生经历，猜想验证再猜想再验证的认识事物发展的过程。
通过认识折射定律的发现过程，使学生认识到科学上的发现是要经过曲折过程的，培养学生勇于不断探索现象背后的规律的精神
引导学生善于质疑：如果光是从空气进入其他介质呢，这个比值还是1.33吗
更换介质，重做实验，让学生在实验中体会介质不同，比值不同
培养学生提取信息的能力和善于质疑的精神。
本课小结
梳理本节课的知识点和重点体现的物理学科素养
回顾本节课所学习的内容和方法帮助学生构建知识体系
延伸
辨析两个物理概念：密度和折射率
回扣相对折射率(共77张PPT)
光的反射和折射
高二年级
物理
光的传播
理想模型
为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向。这样的直线叫做光线。
光束→光线
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种不均匀介质
同种均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
光沿直线传播
在同种均匀介质中
影子的形成
小孔成像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
？
水槽内装有浓度不均匀的液体，相同深度处的液体浓度基本相同，不同深度处浓度不等；当激光照射到浓度不均匀的液体中，会发生什么现象呢？
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
太阳
地球
大气层
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
同种不均匀介质
光的反射和折射
法线
(Normal)
入射光线
（Incident
Ray）
反射光线（Reflected
Ray）
折射光线（Reflacted
Ray）
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
光的反射定律
“分居两侧”
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
光的反射定律
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射角与入射角
光的反射定律
？
实验探究：
反射角与入射角的关系
入射角i
反射角i
’
10°
10°
20°
20°
30°
30°
40°
40°
50°
50°
60°
60°
70°
70°
80°
80°
多次改变入射角，
记录下相应的反射角。
反射角等于入射角
当光线垂直入射到界面时，传播方向不变。
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
垂直入射时，反射光线、法线、入射光线三线重合
光的反射定律
像与物关于镜面对称
实像与虚像
成像原理
承接方式
实际光线
会聚而成
实际光线反向
延长线相交而成
能够呈现
在光屏上
不能呈现
在光屏上
实像
虚像
测量视力时，要求人距离视力表5米，但如果诊室太小，房间可利用的宽度只有3米，怎么办呢？
视力表
平面镜
3m
1m
3m
5m
视力表的虚像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
反射定律
同种不均匀介质
平面镜成像
虚像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
反射定律
同种不均匀介质
平面镜成像
虚像
折射定律
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
“分居两侧”
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
“分居两侧”
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
空气→水
实验探究：折射角与入射角的关系
多次改变入射角，
记录下相应的折射角。
入射角
i
折射角
r
10°
7.5°
20°
15°
30°
22°
40°
29°
50°
35°
60°
40.5°
70°
45°
80°
48°
折射角随入射角的增大而增大
猜想
偏折角
入射角
i
折射角
r
10°
7.5°
20°
15°
30°
22°
40°
29°
50°
35°
60°
40.5°
70°
45°
80°
48°
猜想1：偏折角会不会是个定值呢？
i
–
r
=定值？
猜想1：偏折角会不会是个定值呢？
入射角
i
折射角
r
偏折角
i
-
r
10°
7.5°
2.5°
20°
15°
5°
30°
22°
8°
40°
29°
11°
50°
35°
15°
60°
40.5°
19.5°
70°
45°
25°
80°
48°
32°
偏折角
×
i
–
r
=定值？
猜想2：入射角和折射角是否成正比？
入射角
i
折射角
r
10°
7.5°
20°
15°
30°
22°
40°
29°
50°
35°
60°
40.5°
70°
45°
80°
48°
入射角
i
折射角
r
i
/
r
10°
7.5°
1.33
20°
15°
1.33
30°
22°
1.36
40°
29°
1.37
50°
35°
1.42
60°
40.5°
1.48
70°
45°
1.55
80°
48°
1.66
×
猜想2：入射角和折射角是否成正比？
探究：入射角和折射角的正弦值是否有关系？
入射角
i
折射角
r
sin
i
sin
r
10°
7.5°
0.174
0.131
20°
15°
0.342
0.259
30°
22°
0.5
0.375
40°
29°
0.643
0.485
50°
35°
0.766
0.574
60°
40.5°
0.866
0.649
70°
45°
0.939
0.707
80°
48°
0.985
0.743
入射角
i
折射角
r
sin
i
sin
r
sin
i
/
sin
r
10°
7.5°
0.174
0.131
1.33
20°
15°
0.342
0.259
1.32
30°
22°
0.5
0.375
1.33
40°
29°
0.643
0.485
1.33
50°
35°
0.766
0.574
1.33
60°
40.5°
0.866
0.649
1.33
70°
45°
0.939
0.707
1.33
80°
48°
0.985
0.743
1.33
光的折射实验最早可以追溯到古希腊，早在公元140年，天文学家托勒密专门做了光从空气到水中发生偏折的实验。
托勒密得到的结论是：
折射角与入射角成正比。
1611年，德国天文学家开普勒经过实验研究，断定托勒密关于折射的结论是不正确的，但很遗憾他也没能找到正确的折射规律。
直到1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，发现入射角的正弦与折射角的正弦成正比！
折射定律（斯涅耳定律）
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
空气→水
其他介质
？
光从空气射入玻璃
入射光线
反射光线
折射光线
O
？
多次改变入射角，
记录下相应的折射角。
光从空气射入玻璃
入射角
i
折射角
r
sin
i
sin
r
sin
i
/
sin
r
10°
6.7°
0.174
0.117
1.49
20°
13.3°
0.342
0.230
1.49
30°
19.6°
0.5
0.336
1.49
40°
25.2°
0.643
0.426
1.51
50°
30.7°
0.766
0.511
1.50
60°
35.1°
0.866
0.575
1.51
70°
38.6°
0.939
0.624
1.50
80°
40.6°
0.985
0.651
1.51
实验：光从空气射入玻璃
介质不同，比值不同
这说明这个比值常数反应了不同介质本身的光学性质！
为了描述不同介质的这种光学性质，在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用表示。
真空
介质
家里的透光介质
几种介质的折射率
几种介质的折射率
几种介质的折射率
几种介质的折射率
空气可以作为真空处理
几种介质的折射率
空气可以作为真空处理
折射率的不同反映了光在不同介质中的传播情况不同
光传播的速度
光在真空中的传播速度约是
c
=3×108m/s
光在介质中的传播速度又是多少呢？
介质
光速
空气
稍小于真空中的速度
水
约为真空中的3/4
玻璃
约为真空中的2/3
1.33
当光从真空（空气）射入某种介质发生折射时：
大于1
没有单位！
真空（空气）→介质
光在不同介质中的速度不同，
这才是光发生折射的真正原因！
光路可逆
光的反射
光的折射
介质→真空（空气）
真空（空气）→介质
光路可逆
生活中的折射现象
折射成像光路图
生活中的折射现象
动物界的“物理达人”
射水鱼
一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，B、C两点相距
d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
（1）求油的折射率
（2）求光在油中传播的速度
《康熙几暇格物编·蒙气》中记载:“正如置钱碗底,远视若无,及盛满水时,则钱随水光而显现矣。”
太阳的实际位置
A
太阳的视位置
地平线
介质1→介质2
如果发生折射的两种介质均不是空气或真空，那么，求出来的折射率称之为相对折射率
请大家思考这样一个问题：光从介质1射入介质2（两者都不是真空）可能有几种折射的情况呢？
？
v1大于v2：
v1等于v2：
v1小于v2：
几何光学三大基本规律
折射定律
光的直线传播
反射定律
折射率
折射现象
折射本质
相对折射率
前面我们举过大气层的例子，越接近地面大气的浓度越高，其折射率也越大，有同学会认为折射率和密度是一回事，是这样的吗？
折射率
密度
ρ
辨析概念
将一根玻璃棒放入水中
将一根玻璃棒放入油中
如果我们先把油和水混合在一起，再把玻璃棒放入，又会发生什么现象呢？
密度
ρ玻璃
＞
油
折射率
实验：将玻璃杯浸入油中
