本课选自现行普通中学课程标准实验教材《物理（必修3-4）》（人民教育出版社）第13章“光”第1节“光的反射与折射”。 通过探索，找到折射的定性和定量规律，从猜测到用EXCEL处理实验数据，最后验证推论。 [关键词] 探索光的折射 数据处理 1.设计思路 (1)设计思路 本节主要讲光的折射定理以及折射率的确定，这也是本节的重点和难点。 为了突破重点和难点，我们首先设计中学生分组探索实验，寻找光折射的定性规律。 在探究过程中引导中学生发现问题，使中学生形成探究的动机，进而提出问题、解决问题，培养中学生的观察能力和实验能力，最后班主任利用excel快速处理数据结果并验证猜测。 在整个教学过程中，班主任是引导者、参与者、组织者和帮助者。 班主任要组织引导中学生进行交流和讨论，充分注重中学生在探究过程中情感、态度和价值观的培养。 培养中学生的科学好奇心和求知欲，同时让中学生体验探索自然规律的苦与乐。 在研究光路可逆性时，同时用两个激光笔进行实验，比较中更直观地看出光路是可逆的。 （二）教材分析 教材首先回顾了光的反射定理的内容，然后重点介绍了光的折射。 这一部分书中还有一个测量玻璃砖折射率的实验，所以这一部分的体积太大了。
为了知识的完整性，第一堂课的内容是给中学生设计一个实验：用激光仪器和半方形玻璃砖测量玻璃砖的折射率。 (3)光的反射定理及其应用的学术分析中学生在中学时就已经非常熟悉了，所以班主任只需进行简单的演示，中学生就可以复习光的反射定理和光路的可逆性。 因此，重点是光的折射和折射率的理解。 班主任注重光路可逆原理的综合应用，灵活掌握折射率的公式。 二、教学目标 （一）知识技能 1、了解光的反射和折射现象，了解法线、入射角、折射角的含义。 2.了解折射定理，并利用折射定理解释相关的光现象。 3.理解折射率的概念。 （二）过程与方法 本课成功的关键是做好实验。 通过实验光的折射实验报告，先定性观察，后定量检测，引导中学生正确检测数据，分析总结，用excel工具推测验证，最后通过实例练习巩固所学内容。 （三）情感、态度和价值观 1． 通过有关化学量变化规律的教学，培养中学生的观察能力和概括能力，培养中学生的分析推理能力。 2、培养中学生的合作与沟通精神。 3、渗透化学科研学习的科学心态教育。 3.教学重点：光的折射定理和折射率的概念。 4、教学难点：光的折射定理和折射率的应用。 5、教学计划 激光仪器、大烧瓶、铅笔、平面镜、半方形玻璃砖、供学生探索光的折射设备（激光笔、光幕、半方形玻璃砖）、多媒体设备 6、新课教学及新课介绍 今年冬天，北京、山西等地出现了三个太阳，还发现了倒立的彩虹。
这都是新闻。 当时很多人都怀疑星相发生了变化，出现了一些征兆。 其原因何在？ 虽然这是一个简单的光学现象。 明天我们上去学学光学吧。 我们先来看看这张图。 是在有3个太阳的时候拍的，拍到了6个太阳。 你能用中学学到的知识解释一下吗？ 【设计意图】利用身边最近出现的光学现象来吸引中学生，增强他们的学习兴趣，让中学生很好地理解学习化学的重要性，因为化学贴近生活。 它还引入了主题。 （二）探索过程 1、反射定理的论证：当光到达空气与镜子的界面时，光被反射回空气中，传播方向发生改变。 反射现象：当光从一种介质进入另一种介质时，当光到达两种介质的界面时，一部分光被反射回原来的介质，这些现象就是光的反射。 中学生回忆并总结反射定理的内容：三条直线共面，两角相等。 中学生实验：用两根激光笔观察反射现象中的可逆光路。 【设计意图】这部分比较简单，可以让实验直观地展示反射现象和光路的可逆性。 2、折射定理演示实验：当光线从空气进入玻璃砖表面时，观察光的反射情况。 折射现象：当光从一种介质进入另一种介质时，传播方向在两种介质的界面处发生变化。 这些现象称为光折射。 演示实验：接口及正常线路更换； 入射光和折射光更换； 入射角和折射角替换。
光的折射遵循什么定律？ 请一边实验一边思考，类比光的反射定理。 小组实验：看折射光与入射光的相对位置以及折射光与入射角的关系 【设计意图】让中学生带着问题进行实验，这样会更有目的性，更有利于发现折射规律。 3. 中学生总结 3.1 让中学生观察折射光、入射光和界面法线也共面； 折射光和入射光在法线的左侧分开。 3.2 当光线垂直于玻璃界面入射时，入射角为零光的折射实验报告，此时折射角也为零。 （垂直入射时间线不偏转。3.3当光线从空气斜射入玻璃时，入射角减小，折射角也减小，但入射角总是小于折射角。4.深入探究，折射角和入射角有什么关系？，80），猜猜两个角度的关系。 中学生测试了数据。 有的朋友猜测是反比关系，有的朋友猜测是函数关系。 班主任使用了一组朋友的数据，并输入到笔记本的excel表格中：【设计意图】在使用中学生的数据时发现一个问题，并要求其余中学生强调该问题：检测折射角度时要注意有效数。 按照最小除法，必须估计到小数点后一位。 借助excel中的函数关系，验证反比关系的猜测是否正确：入射角θ106.51。 .91..01..81..01..31..81..02.000 【设计意图】当前三组数据出现时，中学生们很兴奋，但看到前面的数据却否定了反比猜想。
中学生亲身体会，实验数据要全面，不宜过于集中； 借助excel处理推断结果，省时又方便。 朋友们经历了类似的学习计算机复用的方法，发现首要的功能关系并不正确。 会是一种什么样的关系呢？ 4.2 促进寻找 中学生找不到更好的关系。 班主任提醒：我们在分析数据时，通常都是从最简单的反比和正比开始。 其实更复杂的一点是N次方的函数。 即使我们经过前人的研究猜不出来，也不代表我们不聪明，因为我们花了1500年才得出这个推论（中学生欣喜若狂）。 事实上，在公元1400年，托勒密也感觉到入射角和折射角之间存在简单的反比关系，但只有相对较小的入射角是大致一致的，正如我们在刚才的估计中发现的那样。 还是直到1621年，瑞典物理学家斯内尔在分析大量数据后终于发现了两者之间的关系，余弦值成反比。 【设计意图】让中学生了解科研的难度。 同时，班主任抓住教育契机，勉励中学生：在我们的学习中，要有不屈不挠的精神，要有坚持就是胜利的毅力。 尤其是科学研究，有时需要几代人的共同努力才能得到正确的结果。 4.3 验证演示 使用余弦值处理数据。 演示时，班主任在使用三角函数时，首先直接使用sin()函数，但当计算到30时，中学生发现它的sin值不是0.5，这肯定是错误的。
有理由推测，在excel中，计算机默认使用弧度而不是角度，因此使用函数sin(())来代替。 【设计意图】中学生使用三角函数处理实验数据有些困难，所以采用班主任直接演示的形式。 但班主任可以故意在这里犯错误，让中学生发现问题，培养发现问题的能力。 另一方面，也让中学生感受到学好法语的重要性。 表：使用余弦值处理数据入射角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 推断在允许范围内实验偏差。 感觉入射角的余弦和折射角的余弦为正=常数，对于实验中使用的玻璃砖来说，这个比值约为1.53。
结合刚才的实验推导，得到光的折射定理（1）折射光线与入射光线和法线在同一平面； (2)折射光线和入射光线位于法线的右侧； (3) 入射角的余弦与折射角的余弦成反比，即 = 常数。 游戏：“找相同”（前面的介质与空气相同，入射角相同）“找不同”（下面的介质不同，折射角度不同 【设计意图】用游戏形式牵动大脑，充分调动中学生的积极性。主动发现：不同介质的折射率不同。关于折射率的几个解释 a.指出：光从真空进入介质，如果光从介质进入真空会发生什么？问a朋友去黑板前完成光从玻璃进入光线后的折射，这位中学生犹豫了一会儿，最后班主任让他解释一下原因：当光从空气进入介质时，折射角大于入射角；当光从玻璃进入空气时，应该相反，所以折射角小于入射角。 【设计意图】光路可逆。 表扬中学生，使中学生的自信心得以提高。 中学生实验：激光仪与激光笔（或两个激光笔）的对比实验：在光的折射中，光路也是可逆的。 对入射角余弦之比的研究表明，光在不同介质中的速度不同，这就是折射的原因。 介质的折射率等于真空中的光速C和介质中的光速v课堂巩固视频：隐藏在碗底的硬币随着水的注入逐渐“显露出来”实验：装满水的烧瓶中牙签“折断”筷子的现象请课后思考。 是渔夫叉鱼，该怎么叉呢？ 同样，日出时，当我们看到太阳升起时，即使太阳在地平线以下，这也是同样的原理，都是折射。
【设计意图】老师整理了一系列例子，让中学生更容易理解。 牙签现象让中学生课后思考，激发他们的学习热情。 天空中有三个太阳，称为阳伞，一个是真正的太阳，另外两个是通过天空中冰晶的折射出现的（天气很冷的时候）。 有时天空中的彩虹或悬挂的彩虹也是由光的折射造成的。 【设计意图】呼应本课的介绍，指出三个太阳的真正来源。 课堂小结 1.反射现象、反射定理 2.折射现象、折射定理 （1）折射光线、入射光线与法线在同一平面内； (2)折射光线和入射光线位于法线的右侧； (3) 入射角的余弦与折射角的余弦成反比，即 = 常数 3. 折射率： (1) 定义：n=，反应介质光学性质的数学量。 指出解释：适合光从真空进入介质（θ介质的折射率越大，光的偏转程度越大；介质的折射率小于1（真空的折射率为1，空气中的折射率约为1）（2）确定公式：n=，光在介质中的传播速度越大，折射率越小。