高教版中職物理（類）電子教案601第一節(jié) 光的折射和全反射

主題六光現(xiàn)象及其應(yīng)用

第一節(jié)光的折射和全反射教學(xué)設(shè)計(jì)案例

課程內(nèi)容第一節(jié)光的折射和全反射

課程類型啟發(fā)講授課課時(shí)2學(xué)時(shí)

本節(jié)主要讓學(xué)生學(xué)習(xí)光線物理模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)介質(zhì)

教材內(nèi)容的折射率概念，理解光的折射定律，了解光的全反射現(xiàn)象及其

分析產(chǎn)生的條件，能計(jì)算臨界角的大小，能解釋生活中常見(jiàn)的全反

射現(xiàn)象。

學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過(guò)光的直線傳播、反射和折射現(xiàn)象等，但

學(xué)情分析都是定性了解。中職物理中，我們要更深入地定量了解光的折

射規(guī)律，了解全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件等。

1.建構(gòu)折射率、光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)、臨界角等概念，形

成光是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)、光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)

會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象、光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時(shí)可能會(huì)發(fā)生

全反射現(xiàn)象等物理觀念，并能應(yīng)用其解釋海市蜃樓等光學(xué)現(xiàn)象。

2.了解光線這一物理模型的建構(gòu)方法，了解用光線研究光

的折射定律、全反射規(guī)律的方法，了解探究光的折射規(guī)律時(shí)使

用的觀察、分析、歸納、數(shù)學(xué)等方法。

教學(xué)目標(biāo)

3.通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，增加對(duì)相關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，

增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)觀察等核心素養(yǎng)。通過(guò)進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，體

會(huì)科學(xué)探索的艱辛，增強(qiáng)操作技能以及技術(shù)運(yùn)用、探究設(shè)計(jì)等

核心素養(yǎng)。

4.通過(guò)課堂交流、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等方式，增強(qiáng)工匠精神與合作

交流能力。了解科學(xué)家追求真理的科學(xué)精神，增強(qiáng)科技傳承的

責(zé)任感。

讓學(xué)生建構(gòu)光線模型，了解光的折射規(guī)律，了解全反射現(xiàn)

教學(xué)重點(diǎn)

象產(chǎn)生的條件。

教學(xué)難點(diǎn)歸納光的折射規(guī)律，了解全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件。

讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)了解新知識(shí)，

教學(xué)策略

形成新觀念，提高實(shí)驗(yàn)觀察能力，受到科學(xué)方法熏陶。

主要教法啟發(fā)式講授、演示實(shí)驗(yàn)、組織合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)

主要學(xué)法自主學(xué)習(xí)、觀察實(shí)驗(yàn)、思考討論、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)

多媒體課件展示系統(tǒng)、寬約5cm的玻璃磚1塊、半圓柱形

玻璃磚1塊、小激光燈1個(gè)、白紙1張、標(biāo)有圓心角度數(shù)的白

教學(xué)資源紙1張、刻度尺1把、量角器1個(gè)、鉛筆1根、盛水的燒杯1

只、直徑1cm的鋼球1個(gè)、蠟燭1根、攝子1把、打火機(jī)1個(gè)

等。

課堂實(shí)施

教學(xué)設(shè)計(jì)意

教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

環(huán)節(jié)圖

1.光是一種什么物質(zhì)？1.安排學(xué)對(duì)教材和讓學(xué)生

2.光線是什么？生進(jìn)行預(yù)教學(xué)視頻通過(guò)課

3.什么是光的折射？習(xí)（閱讀教進(jìn)行學(xué)習(xí)前自主

4.光的折射角與入射角之間可材、觀看老和思考，學(xué)習(xí)，發(fā)

能存在什么關(guān)系？師提供的并與同學(xué)現(xiàn)自己

課前5.什么是自然觀察法？微課視討論其中不理解

準(zhǔn)備6.介質(zhì)的折射率是什么？頻）。發(fā)現(xiàn)的問(wèn)的問(wèn)題，

7.光的折射定律用公式如何表2.就學(xué)生題，將疑準(zhǔn)備到

示？提出的問(wèn)問(wèn)反饋給課堂上

8.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)分別是題進(jìn)行有老師。與同學(xué)

什么？針對(duì)性地討論，與

9.什么是光的全反射現(xiàn)象？備課，準(zhǔn)備老師交

10.什么是臨界角？產(chǎn)生全反在課堂上流，解決

射現(xiàn)象的條件是什么？學(xué)生討論疑問(wèn)。

時(shí)給予指

導(dǎo)。

新創(chuàng)設(shè)情境：展小圖片、觀看、思激發(fā)學(xué)

一位野外攝影師拍攝提問(wèn)：考生學(xué)習(xí)

課

的一張照片中，有一個(gè)不這是…種動(dòng)力，明

引明生物的身體上“長(zhǎng)”了4什么生物確學(xué)習(xí)

入只腳。呢？它是目標(biāo)

怎么拍攝

出來(lái)的

呢？

新光是一種特殊形態(tài)的講述傾聽(tīng)、記讓學(xué)生

物質(zhì)，其本質(zhì)是波長(zhǎng)不同憶了解光

課

的電磁波。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的本質(zhì)。

教約在400?770nm之間。

課堂

學(xué)我們已經(jīng)知道，光在展不圖片、觀看、傾幫學(xué)生

實(shí)施

同種均勻介質(zhì)中是沿直線講解聽(tīng)、理解建構(gòu)光

傳播的。為了便于研究光線模型，

的傳播規(guī)律，物理學(xué)中常并了解

用一條帶箭頭的直線來(lái)表其應(yīng)用。

示光的傳播方向，這條直

線稱為光線。它也是人們

為了研究方便建構(gòu)的一種

物理模型。

人眼在觀察物體時(shí)，

往往根據(jù)射入眼睛的光線

的方向和光沿直線傳播的

經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷物體位置，認(rèn)

為光是從射入眼睛的光線

的反向延長(zhǎng)線處發(fā)出的。

將一根筷子斜插入水展示圖片、觀看、傾讓學(xué)生

中時(shí)，可觀察到筷子在水講述、提聽(tīng)、思考回顧初

面處發(fā)生彎折的現(xiàn)象，如問(wèn)：中所學(xué)，

圖所示。這種光從一種介光的折射做好知

質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，光角與入射識(shí)銜接，

線的方向發(fā)生改變的現(xiàn)角之間存引出新

象，稱為光的折射。在什么關(guān)課。

系呢？

探究實(shí)驗(yàn)：用玻璃磚探究組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)探引導(dǎo)學(xué)

光的折射規(guī)律進(jìn)行探究究、合作生通過(guò)

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：當(dāng)光從空氣射實(shí)驗(yàn)，提學(xué)習(xí)、回現(xiàn)象歸

入玻璃時(shí)，入射角和反射問(wèn)：答：納光的

角之間有什么規(guī)律呢？光的折射光的折射折射規(guī)

提出假設(shè)：折射角一般隨角與入射角與入射律。

著入射角的增大而增大，角之間存角之間不

可能與入射角成正比。在什么關(guān)成正比。

設(shè)計(jì)方案：將一塊矩形玻系？

璃磚放在白紙上，用激光

燈以一定的入射角從空氣

射向玻璃，測(cè)量激光進(jìn)入

玻璃后的折射角，嘗試歸

納折射規(guī)律。

收集證據(jù)：使入射角從0°

-80°之間，每隔10°測(cè)量

一個(gè)折射角，記錄到表中。

結(jié)果驗(yàn)證：與本學(xué)習(xí)小組

的同學(xué)一起分析以上實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)，嘗試歸納折射規(guī)律。

反思改進(jìn)：與其他組的同

學(xué)交流，最終可以得出什

么結(jié)論？

古人在公元2世紀(jì)測(cè)講述傾聽(tīng)讓學(xué)生

定了光從空氣向水中折射了解科

時(shí)入射角與折射角的對(duì)應(yīng)學(xué)史中

關(guān)系，并認(rèn)為折射角與入折射定

射角成正比。近千年后被律的發(fā)

人證實(shí)是錯(cuò)誤的。后來(lái)有現(xiàn)過(guò)程。

人猜測(cè)折射角與入射角之

間的關(guān)系與它們的密度有

關(guān)，又被實(shí)驗(yàn)證偽。直到

1621年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅

耳才發(fā)現(xiàn)了入射角和折射

角之間存在的準(zhǔn)確關(guān)系，

但是不能解釋其產(chǎn)生的原

因。

【思維與方法】自然觀講述傾聽(tīng)讓學(xué)生

察法了解科

自然觀察法是人們有學(xué)方法。

目的、有計(jì)劃地通過(guò)感覺(jué)

器官或借助科學(xué)儀器對(duì)自

然現(xiàn)象在自然發(fā)生的條件

下進(jìn)行資料搜集的一種方

法，是最基本、最古老、最

直接的科學(xué)方法。

后來(lái)在法國(guó)科學(xué)家斐講解傾聽(tīng)、理幫助學(xué)

索和傅科通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了解生建構(gòu)

空氣和水中的光速后，人介質(zhì)的

們才真正了解折射規(guī)律。折射率

原來(lái)，光在真空中的速度概念，并

最大，約為3x108m/s,在了解其

其他介質(zhì)中的速度都小于特點(diǎn)。

這一數(shù)值。當(dāng)光從真空射

入其他不同的介質(zhì)時(shí)，會(huì)

發(fā)生不同程度的偏折，這

種現(xiàn)象顯示了介質(zhì)對(duì)光作

用的性質(zhì)。為了描述介質(zhì)

的這種性質(zhì)，人們把光在

真空中的速度c和在介質(zhì)

中的速度P的比值，稱為

介質(zhì)的折射率，用"表示：

C

n=—

V

由于光在真空中的速度大

于光在任何介質(zhì)中的速

度，所以，其他介質(zhì)的折射

率都大于1。

【應(yīng)用與拓展】眼鏡片組織學(xué)生自主學(xué)讓學(xué)生

與折射率自主學(xué)習(xí)、習(xí)、閱讀、了解折

眼鏡片的材料一般有巡視、指質(zhì)疑射率概

玻璃和樹(shù)脂兩種。玻璃鏡導(dǎo)、答疑念在生

片表面耐磨，但是重量較活中的

大，并且容易破碎，不安應(yīng)用。

全。樹(shù)脂鏡片較輕，重量只

有玻璃鏡片的一半，抗沖

擊性是玻璃鏡片的數(shù)十

倍，所以很安全。樹(shù)脂鏡片

還可以染色，進(jìn)行多種框

架的特殊加工，但樹(shù)脂鏡

片表面較玻璃鏡片易磨

損，須細(xì)心護(hù)理。

鏡片品質(zhì)的一個(gè)衡量

標(biāo)準(zhǔn)就是折射率。一般來(lái)

說(shuō)，相同的屈光度，折射率

越高，鏡片越薄，品質(zhì)越

好。對(duì)于度數(shù)較深的配鏡

者，應(yīng)該使用高折射率的

鏡片。

假設(shè)光從折射率為由展示圖片、觀看、傾讓學(xué)生

講解聽(tīng)、理解理解折

的介質(zhì)射入折射率為%的

射定律。

介質(zhì)（例如從空氣射入玻

璃）時(shí)，入射角為q,折射

角為02,入射角和折射角

之間的關(guān)系是：

sin%n2

sin/九i

即

sin°]=〃2sin%

人們把這個(gè)規(guī)律稱為光的

折射定律，也稱斯涅耳定

律。

由折射定律可看出，

發(fā)生折射時(shí)，光線在折射

率大的介質(zhì)中與法線的夾

角小，在折射率小的介質(zhì)

中與法線的夾角大。

如果讓光線逆著原來(lái)

的折射光線射到界面上，

光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射

光線發(fā)生折射，即光路是

可逆的。

兩種介質(zhì)相比較，折講解傾聽(tīng)、理幫學(xué)生

射率大的稱為光密介質(zhì)，解、思考建構(gòu)光

折射率小的稱為光疏介密介質(zhì)

質(zhì)。光從光密介質(zhì)射向光和光疏

疏介質(zhì)（例如從玻璃射向介質(zhì)的

空氣）時(shí)，折射角總是大于概念，并

入射角。當(dāng)折射角等于為下面

90°時(shí)，就出現(xiàn)了一種奇的探究

特現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)做

鋪墊。

探究實(shí)驗(yàn)：探究光從光密組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)探引導(dǎo)學(xué)

介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)的規(guī)進(jìn)行探究究、合作生通過(guò)

律實(shí)驗(yàn)，自行學(xué)習(xí)、找實(shí)驗(yàn)發(fā)

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：光從光密介質(zhì)驗(yàn)證假設(shè)，尋答案?，F(xiàn)產(chǎn)生

射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角增加對(duì)全通過(guò)此實(shí)全反射

總是大于入射角。當(dāng)折射反射現(xiàn)象驗(yàn)，可以現(xiàn)象的

角等于90°以后，再增大的感性認(rèn)發(fā)現(xiàn)：在條件。

入射角，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)識(shí)。光從玻璃

象？射向空氣

提出假設(shè)：如果當(dāng)折射角時(shí)，隨著

等于90°以后，再增大入入射角的

射角，折射光線可能會(huì)消增大，折

失。射光線的

設(shè)計(jì)方案：將半圓柱形玻亮度越來(lái)

璃磚放置在的標(biāo)有圓心角越弱，反

度數(shù)的白紙上，讓玻璃磚射光線的

的圓心正對(duì)白紙上的圓亮度越來(lái)

心。讓激光燈發(fā)出的光沿越強(qiáng)。當(dāng)

圓柱形玻璃磚的半徑射向折射角等

圓心，讓入射角從0°開(kāi)于90°

始，逐漸增大。觀察以不同時(shí)，入射

入射角入射的光線產(chǎn)生的角約為

折射現(xiàn)象，探究當(dāng)折射角32°?

等于90°以后，會(huì)發(fā)生什42°,發(fā)

么現(xiàn)象。生了折射

收集證據(jù)：使入射角從0°光線消失

開(kāi)始逐漸增大，每隔5°記的現(xiàn)象。

錄一次數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再繼續(xù)增

記錄在表格中。大入射

結(jié)果驗(yàn)證：通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，可角，發(fā)生

以發(fā)現(xiàn)：在光從玻璃射向了折射光

空氣時(shí)，隨著入射角的增線消失的

大，折射光線的亮度越來(lái)現(xiàn)象。

越―，反射光線的亮度

越來(lái)越—。當(dāng)折射角等

于90°時(shí)，入射角約

為_(kāi)_____，發(fā)生了什么現(xiàn)

象？再繼續(xù)增大入射角，

發(fā)生了什么現(xiàn)象？

反思改進(jìn)：與其他同學(xué)交

流，本實(shí)驗(yàn)若要測(cè)量得更

加精確，需要采取什么措

施？

當(dāng)光從光密介質(zhì)射向展示圖片、觀看、傾讓學(xué)生

光疏介質(zhì)，并且當(dāng)入射角講解聽(tīng)、理解、建構(gòu)全

大于某一角度時(shí)，折射光記憶反射、臨

完全消失，只剩下反射光，界角的

這種現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)概念，了

象。解全反

在全反射現(xiàn)象中，剛射現(xiàn)象

好發(fā)生全反射，即折射角產(chǎn)生的

等于90°時(shí)的入射角稱為條件及

臨界角，用C表示，如圖其應(yīng)用。

所示。當(dāng)光從光密介質(zhì)射

向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射

角大于臨界角，就發(fā)生全

反射現(xiàn)象。

不同的介質(zhì)，由于折

射率不同，在空氣中發(fā)生

全反射現(xiàn)象的臨界角也不

一樣。根據(jù)折射定律可得

/IsinC=1Xsin90°

1

sinC=—

n

知道介質(zhì)的折射率，

就可以用上式求出光從這

種介質(zhì)射到空氣（或真空）

界面時(shí)的臨界角。水的臨

界角為48.8°,各種玻璃

的臨界角為32°?42。，

金剛石的臨界角最小，為

24.5°o

金剛石經(jīng)過(guò)一定方式

的切割，往往使進(jìn)入其中

的白光經(jīng)過(guò)多次全反射后

才從某個(gè)表面射出。由于

光的色散現(xiàn)象，因此金剛

石總會(huì)呈現(xiàn)出五彩斑瀾的

色彩。

演示實(shí)驗(yàn)：觀察水中的小進(jìn)行演示觀察演示增加學(xué)

球?qū)嶒?yàn)，提實(shí)驗(yàn)，思生對(duì)全

用攝子將一個(gè)鋼球夾問(wèn)：考、回答：反射現(xiàn)

住，放在火柴、蠟燭等火焰黑色的鋼黑色的鋼象的感

上薰烤，使其表面全部被球放入水球放入水性認(rèn)識(shí)，

薰黑。等鋼球冷卻后，將它中后，其部中后,其增強(qiáng)科

放入一個(gè)盛水的玻璃杯分表面呈部分表面學(xué)論證

中，觀察其表面的顏色?，F(xiàn)出什么呈現(xiàn)出銀的核心

顏色？為白色。光素養(yǎng)。

什么會(huì)產(chǎn)在包圍鋼

生這一現(xiàn)球的水表

象？面發(fā)生了

全反射。

在本節(jié)前面的照片回應(yīng)“情境傾聽(tīng)、理讓學(xué)生

中，那個(gè)不明生物其實(shí)是與問(wèn)題”中解了解用

一只漂浮在平靜水面上的的問(wèn)題。全反射

水鳥(niǎo)。攝影師在水面下用規(guī)律解

照相機(jī)以較大角度向水鳥(niǎo)釋現(xiàn)象。

拍攝，由于發(fā)生了全反射

現(xiàn)象，所以我們看到的僅

是水鳥(niǎo)在水面下的身體及

其在水面上反射的倒影。

【應(yīng)用與拓展】海市蜃組織學(xué)生閱讀、質(zhì)讓學(xué)生

樓自主學(xué)習(xí)、疑了解生

夏天，在平靜無(wú)風(fēng)的巡視、指活中的

海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)導(dǎo)、答疑海市蜃

能看到山峰、船舶、樓臺(tái)、樓現(xiàn)象。

亭閣、集市、