高三物理二輪復(fù)習(xí)人教版選修34光的反射和折射導(dǎo)學(xué)案

1、2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)人教版選修3-4光的反射和折射導(dǎo)學(xué)案教學(xué)目標(biāo)1使學(xué)生掌握三個概念折射率、全反射臨界角和光的色散：兩個規(guī)律反射定律、折射定律：兩個作圖法反射、折射光路圖和成像作圖：一個思想光路可逆思想2加強學(xué)生對概念、作圖、規(guī)律的分析應(yīng)用能力和在光線的動態(tài)中分析、推理解決幾何光學(xué)問題的綜合能力教學(xué)重點、難點分析1重點：反射定律，平面鏡成像作圖法：折射定律，折射率，全反射和臨界角2難點：折射定律，全反射和臨界角：光的色散教學(xué)過程設(shè)計教師活動我們復(fù)習(xí)幾何光學(xué)，關(guān)于光的反射和折射部分1平面鏡對光線的控制作用結(jié)論：平面鏡對光線的作用是：只改變光束的傳播方向，不改變光束的散聚性質(zhì)兩個平面鏡對光線

2、的控制作用如何呢？學(xué)生活動學(xué)生討論：一個平面鏡對光線的控制作用（1）平面鏡對光線有反射作用，反射光與入射光遵循反射定律（2）一束平行光的情況：入射光方向不變，平面鏡轉(zhuǎn)動角，反射光轉(zhuǎn)動2角（3）一束發(fā)散光的情況：經(jīng)平面鏡反射后，仍是發(fā)散光，且發(fā)散程度不變例1若使一束光先后經(jīng)兩平面鏡反射后，反射光線與入射光線垂直，這兩平面鏡應(yīng)如何放置？我們先討論一般情況：如圖4-1-1所示，兩平面鏡的夾角為，光線經(jīng)兩平面鏡反射后，反射光線與入射光線的夾角為，討論與的關(guān)系學(xué)生解答，作出兩平面鏡的法線，可以證明：=180°-2討論：（1）一般情況<90°， =180°-2，若=45

3、°，則=90°，（反射光與入射光垂直）若=90°，則=0°（反射光與入射光平行）若>90°，則=2-180°（2）兩平面鏡的夾角決定反射光與入射光的夾角，與這兩平面鏡的放置位置（這兩平面鏡是否接觸和如何放置）和是否轉(zhuǎn)動無關(guān)結(jié)論：兩平面鏡的夾角決定了對光線方向的控制一個重要的應(yīng)用：直角鏡使光線按原路返回2平面鏡的成像特點作平面鏡成像光路圖的技巧借助平面鏡成像的特點完成光路討論：平面鏡成等大、正立的虛像，像與物關(guān)于鏡面對稱先根據(jù)平面鏡成像有對稱性的特點，確定像的位置，再補畫入射線和反射線實際光線畫實線并加箭頭，鏡后的反向延長線要畫虛

4、線，虛線不加箭頭如圖4-1-2所示，兩平面鏡夾一定角度，光線a、b是一點光源發(fā)出經(jīng)兩平面鏡反射后的兩條光線在圖中確定點光源的位置討論并敘述作圖的過程，如圖4-1-3所示a、b光線的反向延長線交于一點，這一點為點光源在平面鏡N中的像S，根據(jù)平面鏡的成像特點，延長鏡N，找到S的對稱點S，S是S的物，是點光源S在平面鏡M中的像，再找到S對平面鏡M的對稱點S，從而確定了點光源S的位置完成光路上面的問題是兩個平面鏡的二次成像問題，S是物S在鏡M中的虛像，S是虛像S在鏡N中再次成的虛像根據(jù)光路可逆原理，如果光線a、b的方向反過來，那么會如何呢？S為經(jīng)過兩次反射后形成的實像還有一種類型的題，是討論通過平面鏡

5、看到的范圍討論，根據(jù)光的可逆性，經(jīng)兩次反射兩束光會聚到一點S，由實像定義，S應(yīng)為實像例2如圖4-1-3所示，AB表示一直立的平面鏡，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝著平面鏡），MN是屏，三者互相平行，屏MN上的ab表示一條豎直的縫（即a、b之間是透光的）某人眼睛緊貼米尺上的小孔S（其位置見圖），可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位，并依次寫出作圖步驟討論并作圖作圖步驟可如下：（圖4-1-5所示）分別作米尺P1P2、屏Ma、bN對于平面鏡AB的對稱線（即它們對于平面鏡AB的像）P1P2、 Ma、bN連接S、 a并延長交P1P2于某一點，作這一點對于A

6、B在P1P2上的對稱點，即為通過平面鏡看到米尺刻度的左端連接S、b并延長交P1P2于某一點，作這一點對于AB在P1P2上的對稱點，即為通過平面鏡看到米尺刻度的右端討論：（1）還可以用更簡單的辦法，即作出眼睛S的像S，再由S來確定看到的范圍（2）作出屏和尺的像，人眼看到像的范圍即為人眼看到尺的范圍本題的解題思路是什么？邊界光線如何確定？兩種思路：正向思維，尺發(fā)光經(jīng)平面鏡反射進入眼睛的范圍即為眼睛所能看到的范圍：逆向思維，眼睛相當(dāng)于發(fā)光點，其光照射到尺上的范圍即為能看到的范圍確定邊界光線的基本思想是：兩點確定一條直線在均勻介質(zhì)中光是沿直線傳播的，在非均勻介質(zhì)中，光線發(fā)生彎曲，但人眼的感覺光仍是沿直

7、線傳播的所以確定尺和屏的像，由兩點一線來確定邊界光線3光的折射定律復(fù)習(xí)折射定律和折射率折射定律：（1）折射光線在入射光線和法線所在的平面上，折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)：（2）入射角的正弦跟折射角的正折射率：（1）光從真空射入某種介質(zhì)時，入射角的正弦跟折射角這種介質(zhì)中的速度v之比，n= c/v討論平行玻璃板的光路：如圖4-1-6所示，平行玻璃板的厚度為d，折射率為n，光線AO以入射角i射到平行玻璃板的一個界面上（1）畫出光路圖，（2）證明出射光線與入射光線平行，（3）計算出射光線相對入射光線的側(cè)移量討論：作光路圖并證明、計算（1）作光路圖，如圖4-1-7（2）證明從略（3）計算側(cè)移量的大

8、?。河蓭缀侮P(guān)系可得=OO·sin（i-r）例3 （2019年全國高考）在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S出發(fā)的光線SA以角度入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后，從下表面射出，如圖4-1-8所示，若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等，點光源S到玻璃板上表面的垂直距離l應(yīng)是多少？討論：（1）經(jīng)平行玻璃板兩次折射后，出射光線與入射光線平行；若是發(fā)光點S發(fā)出的兩束光，經(jīng)平行板折射后，發(fā)散程度不變，反向延長線交于一點，成一正立、等大的虛像也就是說通常我們透過平板玻璃看到的是景物的虛像（2）玻璃板的折射率n和入射角i一定時，側(cè)移量的

9、大小和玻璃板的厚度d成正比當(dāng)厚度不大時，可以忽略側(cè)移量的大?。?）側(cè)移量的大小還和介質(zhì)的折射率n及入射角i有關(guān)計算：首先要畫出光路圖，可由折射定律求出折射角，再結(jié)合n=c/v和幾何關(guān)系即可求解解答：畫出光路圖，設(shè)在玻璃中的折射角為r，光從光源到玻璃板總結(jié)：解幾何光學(xué)問題，首先要正確畫出光路圖，討論由光路圖反映出的線段和角的關(guān)系，結(jié)合概念和規(guī)律求解4全反射問題要明確全反射臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件復(fù)習(xí)討論：全反射臨界角：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)折射角變?yōu)?0°時的入射角叫臨界角；（2）光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時，產(chǎn)生全反射的條件：（1）光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（

10、2）入射角必須等于或大于臨界角例4某三棱鏡的橫截面是一直角三角形，如圖4-1-9所示，A=90°，B=30°，C=60°，棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC面，經(jīng)AB面和AC面折射后出射求（1）出射光線與入射光線延長線間的夾角；（2）為使上述入射光線能從AC面出射，折射率n的最大值為多少？解答：畫出光路圖如圖4-1-10所示（1）因為入射光平行于BC面，i=60°由幾何關(guān)系可得：a+=90°（2）要使有光線從AC面射出，應(yīng)有sinr1：考綱中要求考生掌握“全反射和臨界角”，是B檔要求，但不要求進行臨界角的計算本題第一問主

11、要考查折射定律和運用數(shù)學(xué)手段處理物理問題的能力，要正確作出光路圖和弄清幾何關(guān)系；第二問是考查全反射和臨界角的概念及綜合分析的能力，本題是討論折射角90°，既應(yīng)用了全反射臨界角的概念，又避開了臨界角的計算5光的色散白光通過三棱鏡，要發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大偏折角從小到大的順序是：紅、橙、黃、綠、藍、紫我們總結(jié)一下從紅到紫的順序與哪些物理量變化的順序一致？討論：從紅到紫的方向是：（1）同一介質(zhì)對不同色光的折射率逐漸增大（2）在同一介質(zhì)中不同色光的傳播速度逐漸減?。?）光的頻率逐漸增大（4）在真空中的波長逐漸減?。?）光子的能量逐漸增大例5 已知水對紅光的折射率為4/3，紅

12、光在水中的波長與綠光在真空中的波長相等，求紅光與綠光在真空中的波長比和在水中的頻率比解答：設(shè)光從真空射入水中，在真空中的入射角為i，在水中的折在介質(zhì)中的速率），和光的波長、頻率關(guān)系公式v=f，由于同一種光波長，為光在介質(zhì)中的波長）折射定律是對同一種光來說的，要求兩種不同頻率的光的波長比和頻率比，就需要對折射定律進行擴展，對之賦予新的含義6實驗：測玻璃的折射率討論并設(shè)計實驗?zāi)惩瑢W(xué)的設(shè)計：測量一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率先在一張白紙上作出一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為O，將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合通過玻璃觀察到如圖4-1-11所示的P1、P2、P3、P4四個大頭針恰好在同一直線上，求該圓柱形玻璃的折射率用插針法測透明介質(zhì)的折射率，方法簡單易行，測量結(jié)果準確關(guān)鍵是做好光路圖，確定入射光線和在介質(zhì)中折射光線在進行計算測量入射角和折射角時，可以直接用量角器，也可以將入射角和折射角的正弦值轉(zhuǎn)化成直角三角形中的邊長