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2019-2020年人教版選修3-4第13章第1節(jié) 光的反射和折射 教案 物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面構(gòu)成。 【教學(xué)目標(biāo)】 （一）物理觀念 1、掌握光的反射和折射定律。 2、理解折射率的定義及其與光速的關(guān)系 3、能用光的折射定律解決相關(guān)問題 （二）科學(xué)思維、科學(xué)探究 通過師生互動，生生討論達(dá)到理解模型，聯(lián)系生活實(shí)際問題，理解反射和折射定律。 （三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 苦中求了，循序漸進(jìn)，用于面對困難，克服困難 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn) 掌握反射和折射定律 難點(diǎn) 能用光的折射定律解決相關(guān)問題 【教法】 自主探究、小組合作、討論、展示、師生共研 【教具】 多媒體課件 一．情景切入： 插在水中的筷子，看上去好像在水面處折斷了； 盛了水的碗，看上去好像變淺了，這是什么原因？ 二．自主研習(xí) 1．光射到兩種介質(zhì)的界面上時，一部分返回原來介質(zhì)的現(xiàn)象叫 ，另一部分進(jìn)入另一介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫 ． 2．光的反射和折射遵循的規(guī)律分別叫 ．在反射和折射現(xiàn)象中， 是可逆的． 3．光從 射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的 與折射角θ2的 之比，叫該介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率．用 表示．即：n＝ 教學(xué)過程設(shè)計 三．新知探究 1.光的反射 反射定律：反射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，它與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角． 說明：入射光線、反射光線與法線必共面. 2.光的折射 如圖所示，當(dāng)光線入射到兩種介質(zhì)的分界面上時，一部分光被反射回原來介質(zhì)，即反射線OB.另一部分光進(jìn)入第二種介質(zhì)，并改變了原來的傳播方向，即光線OC，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象，光線OC稱為折射光線． 實(shí)驗證明，折射光線仍在入射面內(nèi)，與入射光線分居法線兩側(cè)，折射光線與法線的夾角稱為折射角(r)． 特別提醒： 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般要發(fā)生變化，但并非一定要變化，當(dāng)光垂直界面入射時光的傳播方向就不變化. 3.折射定律 (1)內(nèi)容：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． (2)折射率：光從真空斜射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率： 特別提醒： ①折射率與光速的關(guān)系：某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n＝ ②折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)． ◆合作討論 如圖所示，一條光線由空氣射到半圓玻璃磚表面的圓心處，玻璃磚的半圓表面上(反射面)鍍有銀，則圖示幾個光路圖中，能正確、完整地表示光線行進(jìn)過程的是（ ） 答案：C 解析：在圓心處發(fā)生折射和反射，進(jìn)入半圓表面后沿原路返回，光從玻璃射向空中時在界面上發(fā)生反射和折射． 5.典題剖析 光的反射 如圖所示，M、N為兩個平面鏡，S點(diǎn)為一發(fā)光點(diǎn)，P和S點(diǎn)均在紙面內(nèi)．由S點(diǎn)發(fā)出的一條光線先經(jīng)平面鏡M反射再射向平面鏡N，經(jīng)平面鏡N反射后通過P點(diǎn)．試畫出這條光線的光路． ◆合作討論 不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越大，其折射率就越大？ 解析：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小. 4.解決光的折射問題的常規(guī)思路和兩類典型問題 (1)常規(guī)思路 ①根據(jù)題意畫出正確的光路圖． ②利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線的夾角． ③利用折射定律、折射率公式列式求解． (2)玻璃磚對光的折射問題 常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長方形玻璃磚．對于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折．對于兩個折射面相互平行的長方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線經(jīng)過兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移． 特別提醒： 畫光路圖時應(yīng)注意的問題 (1)光路是可逆的． (2)垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上． (3)過半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折． 變式1 如圖所示，S為點(diǎn)光源，MN為平面鏡．(1)用作圖法畫出通過P點(diǎn)的反射光線所對應(yīng)的入射光線；(2)確定其成像的觀察范圍． 光的折射 光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.73108m/s，要使光由這種介質(zhì)射入空氣時折射光線與反射光線成90夾角，求入射角． 解析：依題意作光路圖如圖所示，則折射角θ2＝90－θ1，其中，θ1為入射角．這種介質(zhì)的折射率n＝＝＝，由折射定律知n＝，即nsinθ1＝cosθ1，故入射角為30. 變式2 (xx遼師大附中高二檢測) 一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成．現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示．已知入射光線與桌面的距離為R/2.求出射角θ. 解析：設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即入射點(diǎn)的法線．因此，圖中的角α為入射角．過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B. 依題意，∠OCB＝α.又由△OBC知sinα＝① 設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為β，由折射定律得＝② 由①②式得β＝30③ 由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ為30. 由折射定律得＝④ 因此sinθ＝，解得：θ＝60