本課選自現行普通中學課程標準實驗教材《物理（必修3-4）》（人民教育出版社）第13章“光”第1節“光的反射與折射”。 通過探索，找到折射的定性和定量規律，從猜測到用EXCEL處理實驗數據，最后驗證推論。 [關鍵詞] 探索光的折射 數據處理 1.設計思路 (1)設計思路 本節主要講光的折射定理以及折射率的確定，這也是本節的重點和難點。 為了突破重點和難點，我們首先設計中學生分組探索實驗，尋找光折射的定性規律。 在探究過程中引導中學生發現問題，使中學生形成探究的動機，進而提出問題、解決問題，培養中學生的觀察能力和實驗能力，最后班主任利用excel快速處理數據結果并驗證猜測。 在整個教學過程中，班主任是引導者、參與者、組織者和幫助者。 班主任要組織引導中學生進行交流和討論，充分注重中學生在探究過程中情感、態度和價值觀的培養。 培養中學生的科學好奇心和求知欲，同時讓中學生體驗探索自然規律的苦與樂。 在研究光路可逆性時，同時用兩個激光筆進行實驗，比較中更直觀地看出光路是可逆的。 （二）教材分析 教材首先回顧了光的反射定理的內容，然后重點介紹了光的折射。 這一部分書中還有一個測量玻璃磚折射率的實驗，所以這一部分的體積太大了。
為了知識的完整性，第一堂課的內容是給中學生設計一個實驗：用激光儀器和半方形玻璃磚測量玻璃磚的折射率。 (3)光的反射定理及其應用的學術分析中學生在中學時就已經非常熟悉了，所以班主任只需進行簡單的演示，中學生就可以復習光的反射定理和光路的可逆性。 因此，重點是光的折射和折射率的理解。 班主任注重光路可逆原理的綜合應用，靈活掌握折射率的公式。 二、教學目標 （一）知識技能 1、了解光的反射和折射現象，了解法線、入射角、折射角的含義。 2.了解折射定理，并利用折射定理解釋相關的光現象。 3.理解折射率的概念。 （二）過程與方法 本課成功的關鍵是做好實驗。 通過實驗光的折射實驗報告，先定性觀察，后定量檢測，引導中學生正確檢測數據，分析總結，用excel工具推測驗證，最后通過實例練習鞏固所學內容。 （三）情感、態度和價值觀 1． 通過有關化學量變化規律的教學，培養中學生的觀察能力和概括能力，培養中學生的分析推理能力。 2、培養中學生的合作與溝通精神。 3、滲透化學科研學習的科學心態教育。 3.教學重點：光的折射定理和折射率的概念。 4、教學難點：光的折射定理和折射率的應用。 5、教學計劃 激光儀器、大燒瓶、鉛筆、平面鏡、半方形玻璃磚、供學生探索光的折射設備（激光筆、光幕、半方形玻璃磚）、多媒體設備 6、新課教學及新課介紹 今年冬天，北京、山西等地出現了三個太陽，還發現了倒立的彩虹。
這都是新聞。 當時很多人都懷疑星相發生了變化，出現了一些征兆。 其原因何在？ 雖然這是一個簡單的光學現象。 明天我們上去學學光學吧。 我們先來看看這張圖。 是在有3個太陽的時候拍的，拍到了6個太陽。 你能用中學學到的知識解釋一下嗎？ 【設計意圖】利用身邊最近出現的光學現象來吸引中學生，增強他們的學習興趣，讓中學生很好地理解學習化學的重要性，因為化學貼近生活。 它還引入了主題。 （二）探索過程 1、反射定理的論證：當光到達空氣與鏡子的界面時，光被反射回空氣中，傳播方向發生改變。 反射現象：當光從一種介質進入另一種介質時，當光到達兩種介質的界面時，一部分光被反射回原來的介質，這些現象就是光的反射。 中學生回憶并總結反射定理的內容：三條直線共面，兩角相等。 中學生實驗：用兩根激光筆觀察反射現象中的可逆光路。 【設計意圖】這部分比較簡單，可以讓實驗直觀地展示反射現象和光路的可逆性。 2、折射定理演示實驗：當光線從空氣進入玻璃磚表面時，觀察光的反射情況。 折射現象：當光從一種介質進入另一種介質時，傳播方向在兩種介質的界面處發生變化。 這些現象稱為光折射。 演示實驗：接口及正常線路更換； 入射光和折射光更換； 入射角和折射角替換。
光的折射遵循什么定律？ 請一邊實驗一邊思考，類比光的反射定理。 小組實驗：看折射光與入射光的相對位置以及折射光與入射角的關系 【設計意圖】讓中學生帶著問題進行實驗，這樣會更有目的性，更有利于發現折射規律。 3. 中學生總結 3.1 讓中學生觀察折射光、入射光和界面法線也共面； 折射光和入射光在法線的左側分開。 3.2 當光線垂直于玻璃界面入射時，入射角為零光的折射實驗報告，此時折射角也為零。 （垂直入射時間線不偏轉。3.3當光線從空氣斜射入玻璃時，入射角減小，折射角也減小，但入射角總是小于折射角。4.深入探究，折射角和入射角有什么關系？，80），猜猜兩個角度的關系。 中學生測試了數據。 有的朋友猜測是反比關系，有的朋友猜測是函數關系。 班主任使用了一組朋友的數據，并輸入到筆記本的excel表格中：【設計意圖】在使用中學生的數據時發現一個問題，并要求其余中學生強調該問題：檢測折射角度時要注意有效數。 按照最小除法，必須估計到小數點后一位。 借助excel中的函數關系，驗證反比關系的猜測是否正確：入射角θ106.51。 .91..01..81..01..31..81..02.000 【設計意圖】當前三組數據出現時，中學生們很興奮，但看到前面的數據卻否定了反比猜想。
中學生親身體會，實驗數據要全面，不宜過于集中； 借助excel處理推斷結果，省時又方便。 朋友們經歷了類似的學習計算機復用的方法，發現首要的功能關系并不正確。 會是一種什么樣的關系呢？ 4.2 促進尋找 中學生找不到更好的關系。 班主任提醒：我們在分析數據時，通常都是從最簡單的反比和正比開始。 其實更復雜的一點是N次方的函數。 即使我們經過前人的研究猜不出來，也不代表我們不聰明，因為我們花了1500年才得出這個推論（中學生欣喜若狂）。 事實上，在公元1400年，托勒密也感覺到入射角和折射角之間存在簡單的反比關系，但只有相對較小的入射角是大致一致的，正如我們在剛才的估計中發現的那樣。 還是直到1621年，瑞典物理學家斯內爾在分析大量數據后終于發現了兩者之間的關系，余弦值成反比。 【設計意圖】讓中學生了解科研的難度。 同時，班主任抓住教育契機，勉勵中學生：在我們的學習中，要有不屈不撓的精神，要有堅持就是勝利的毅力。 尤其是科學研究，有時需要幾代人的共同努力才能得到正確的結果。 4.3 驗證演示 使用余弦值處理數據。 演示時，班主任在使用三角函數時，首先直接使用sin()函數，但當計算到30時，中學生發現它的sin值不是0.5，這肯定是錯誤的。
有理由推測，在excel中，計算機默認使用弧度而不是角度，因此使用函數sin(())來代替。 【設計意圖】中學生使用三角函數處理實驗數據有些困難，所以采用班主任直接演示的形式。 但班主任可以故意在這里犯錯誤，讓中學生發現問題，培養發現問題的能力。 另一方面，也讓中學生感受到學好法語的重要性。 表：使用余弦值處理數據入射角θ sin θ1/sin θ 106.51.5380.1740.1131..91.5500.3420.2231..01.5790.5000.3261..81.6130.6430.4 191. .01.6670.7660.5001..31.7490.8660.5641..81.8520.9400.6131..02.0000.9850.6431.5324.4 推斷在允許范圍內實驗偏差。 感覺入射角的余弦和折射角的余弦為正=常數，對于實驗中使用的玻璃磚來說，這個比值約為1.53。
結合剛才的實驗推導，得到光的折射定理（1）折射光線與入射光線和法線在同一平面； (2)折射光線和入射光線位于法線的右側； (3) 入射角的余弦與折射角的余弦成反比，即 = 常數。 游戲：“找相同”（前面的介質與空氣相同，入射角相同）“找不同”（下面的介質不同，折射角度不同 【設計意圖】用游戲形式牽動大腦，充分調動中學生的積極性。主動發現：不同介質的折射率不同。關于折射率的幾個解釋 a.指出：光從真空進入介質，如果光從介質進入真空會發生什么？問a朋友去黑板前完成光從玻璃進入光線后的折射，這位中學生猶豫了一會兒，最后班主任讓他解釋一下原因：當光從空氣進入介質時，折射角大于入射角；當光從玻璃進入空氣時，應該相反，所以折射角小于入射角。 【設計意圖】光路可逆。 表揚中學生，使中學生的自信心得以提高。 中學生實驗：激光儀與激光筆（或兩個激光筆）的對比實驗：在光的折射中，光路也是可逆的。 對入射角余弦之比的研究表明，光在不同介質中的速度不同，這就是折射的原因。 介質的折射率等于真空中的光速C和介質中的光速v課堂鞏固視頻：隱藏在碗底的硬幣隨著水的注入逐漸“顯露出來”實驗：裝滿水的燒瓶中牙簽“折斷”筷子的現象請課后思考。 是漁夫叉魚，該怎么叉呢？ 同樣，日出時，當我們看到太陽升起時，即使太陽在地平線以下，這也是同樣的原理，都是折射。
【設計意圖】老師整理了一系列例子，讓中學生更容易理解。 牙簽現象讓中學生課后思考，激發他們的學習熱情。 天空中有三個太陽，稱為陽傘，一個是真正的太陽，另外兩個是通過天空中冰晶的折射出現的（天氣很冷的時候）。 有時天空中的彩虹或懸掛的彩虹也是由光的折射造成的。 【設計意圖】呼應本課的介紹，指出三個太陽的真正來源。 課堂小結 1.反射現象、反射定理 2.折射現象、折射定理 （1）折射光線、入射光線與法線在同一平面內； (2)折射光線和入射光線位于法線的右側； (3) 入射角的余弦與折射角的余弦成反比，即 = 常數 3. 折射率： (1) 定義：n=，反應介質光學性質的數學量。 指出解釋：適合光從真空進入介質（θ介質的折射率越大，光的偏轉程度越大；介質的折射率小于1（真空的折射率為1，空氣中的折射率約為1）（2）確定公式：n=，光在介質中的傳播速度越大，折射率越小。