高中物理教师教学用书 3

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1、第二十章 光的反射和折射 第二十章 光的反射和折射 概述 本章和下一章讲述几何光学的基础知识这一章主要讲光的反射、光的折射、全反射和光的色散 光的直进和光的反射是初中已经学习过的， 可在复习初中内容的基础上，进一步提高 光的折射定律是在初中认识折射现象的基础上进行的定量研究， 并且引入了折射率的概念 这部分内容涉及定量的问题多一些， 教学中应注意结合有关的数学知识进行学习全反射现象及其邻界角则是全新的知识光的色散在初中是选学的知识，本章的讨论与初中相应内容比较，增加了光的频率与折射率的定性关系 本章内容是学习下一章内容的基础，从原则上讲知道了光在同一种均匀介质中和在两种介质分界面处传播的规律，

2、就可以说知道了光在介质中的传播规律因此，在学习光的传播规律时， 一定要注意使学生搞清楚基本概念的含义， 抓住主要内容 教材为了突出这一点，在旁批、花边等栏目中特意对一些概念作了进一步的说明，教学中还应补充，如何谓“看到物体”，何谓“虚像”等 单元划分本章可分为三个单元： 第一单元：第一、二节，讲光的直进和光的反射 第二单元：第三、四节，讲光的折射和全反射 第三单元：讲棱镜和光的色散 （一）光的直线传播光速 教学要求： 1知道什么是光源，什么是点光源，知道光束射入人眼，才能引起人的视觉 2知道在同一均匀介质中光是沿直线传播的，并能用来解释一些光现象 3知道光线的概念并会画出光线 4知道人眼根据什

3、么判断物体的位置 5知道光在真空中的传播速度 说明： 1发光的物体是光源，但是在实际问题中，例如研究成像问题时，反射光的物体也可以作为光源处理 2光现象是人的眼睛观察到的，解释光现象往往不能脱离开人眼在什么情况下能看到物体，以及人眼根据什么来判断物体的位置因此教材中特意指出：“光射入了人的眼睛，使人眼产生视党反应”又指出：“人眼在观察物体时，是根据射入眼睛那部分光线的方向和光沿直线传播的经验， 来判断物体位置的 ”人眼看见物体的详细过程以及判断物体位置的详情，比较复杂，虽不作详细考察，知道上述两个基本之点，对于解释像的位置和观察范围之类的问题都是必需的 3本节的“思考与讨论”，目的在于扩展学生

4、的思维，培养他们运用知识解决问题的能力，并不要求每位同学都能设计，也不要求完善接触一下这类问题就会有收益 4光线又是一个理想化模型，用来代表光的传播方向为了使学生对光线的概念理解得更深入一些， 教材特意用花框的形式对光线的概念作了进一步的说明， 教学中可根据实际情况作不同的处理（如讨论、讲解） （二）光的反射平面镜 教学要求： 1理解反射定律的确切含义，并能用来解释光现象和计算有关的问题 2知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关的问题 3知道平面镜是怎样成像的，会画成像的光路图，知道像的特点，能够证明物和像是镜面对称的。理解什么是虚像。 说明： 1初中已经学过光的反射定律，这里可以只用较

5、少的时间进行复习不要求学生解决有关反射定律的繁难习题 2光路的可逆性是光的传播的规律，在解决几何光学问题中很有用本章在课文的叙述中、在练习和习题中，都涉及光路的可逆性，在教学中希望引导学生理解和运用 3正确地画出光路图，是解决几何光学问题的重要方法和手段这一节教学中应注意在画平面镜的光路图方面对学生进行训练，为以后的教学打下基础 （三）光的折射 教学要求： 1理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题 2知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题 3知道折射率的定义，及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算 说明： 1相对光的反射定律而言，光的折射定律要难一些，特别是初

6、中没有学过另外，折射定律的教学， 也是一个可以充分体现物理学研究方法的地方 如果可能， 可采用“发现法”的教学形式来学习这部分内容或由学生自己实验取得数据，或由老师给出一组数据，然后由学生通过作图线的方法来发现折射定律 2考虑到学生对概念理解的需要，教材讲了相对折射率及其与绝对折射率的关系的内容，作为选学（小体字印刷）我们以为，这种扩展，对理解折射率这个概念会有好处对知识的讲解， 不宜限定过死限定过死， 不利于学生理解知识， 也可能限制钻研的积极性适当“开放”，不但有利于加深理解，还可以开阔思路为了不致增加负担，本书不要求做有关相对折射率的题目 （四）全反射 教学要求： 1知道什么是光疏介质，

7、什么是光密介质 2理解光的全反射 3理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题 4知道光导纤维及其应用 说明： 1关于光疏介质和光密介质，要强调它们的相对性 2初中没有学过全反射，它对学生是一种新现象建议作好演示实验，使学生清楚地认识全反射现象，知道在什么条件下发生全反射要求学生能够较快地判断，光在经过两种介质的界面时，折射线靠近法线还是远离法线 3讲过全反射之后，建议小结一下，说明光射到透明介质界面上时，一般来说，同时发生反射和折射，只有发生全反射时没有折射光线 4随着科学技术的发展，光导纤维的应用越来越广泛教学中要注意在讲清光导纤维的原理的基础上，介绍它的应用教材在这方面提

8、供了较多的材料，教学中应合理利用 （五）棱镜 教学要求： 1理解棱镜能使射向棱镜侧面的光线向底面偏折的道理 2理解全反射棱镜产生全反射的原理，知道全反射棱镜的应用 3知道光的色散现象 说明： 1棱镜的教学主要应使学生理解通过棱镜侧面的光线向底面偏折的道理，这一点在实际应用中很有用 2全反射棱镜在实际中应用很广应用广的原因，一个是如课本所说，克服了平面成多个像的问题，另外它还有使入射光平行返回的特点 3光的色散的知识并不难，有条件的学校可在课下让学生用分光镜观察钠光谱、气体光谱和连续光谱 4衍射时也会产生色散，教师举例时要注意，不可弄错 第二十一章 透镜成像及其应用 第二十一章 透镜成像及其应用

9、 概述概述 这一章是在上一章所学知识基础上进一步学习光学应用方面的知识透镜成像的问题是几何光学中非常重要的内容之一， 学好这部分知识可使学生掌握单一透镜成像的基本规律， 为以后的进一步学习打下基础， 同时也可以使学生基本上了解生活中大多数助视仪器的原理 从知识结构看，第一节介绍透镜的基本知识、成像规律，第二节、第三节讲述用不同的方法来描述、表示这种规律，后面三节介绍眼睛、显微镜以及望远镜等多个透镜的成像问题本章在编写上力求讲清基本概念，使学生从根本上理解透镜的成像规律 做好有关的演示及学生实验是理解透镜成像规律的基础，也是关键教学中应充分注意这一点，以免学生在学习时只是机械地套用公式或死记一些

10、结论 这一章的重点是透镜的成像规律，包括透镜成像作图法和成像公式的理解和应用通过本章的学习应使学生对透镜控制光线的作用及其成像规律有比较深刻的理解 正确地画出光路图，是解决几何光学问题的重要方法和手段光路图体现了光的传播和成像的过程，过程清楚，才能作出正确的光路图因而能不能正确地作出光路图，反映出学生对基本知识的理解和运用的情况 会画光路图是解决几何光学问题的一种基本技能， 本书加强了这方面的训练一般来说，作图可以把情景和过程具体化、形象化，有助于想像和表达问题的物理情景，有助于理解和运用知识解决物理问题因此，在几何光学的教学中加强光路图的基本训练，对以后学习其他知识会有好处 单元划分本章可分

11、为两个单元 第一单元：第一节至第三节主要学习透镜对光线的作用和透镜成像规律，这是本章的重点 第二单元：第四节至第五节学习较复杂的光学仪器的原理 一、透镜一、透镜 教学要求： 1知道什么是凸透镜、什么是四透镜，懂得凸透镜和凹透镜对光线的会聚作用和发散作用的道理 2知道透镜的主轴、光心、焦点和焦距等概念的含义 3了解透镜成像的各种情况，会应用这些知识解释简单的透镜成像问题 说明： 1由于学生在初中时就学过一些几何光学的基本知识，因此如果上来就按步就班地讲什么是透镜的光心、焦点等知识，往往会使学生感到乏味，引不起兴趣，因此对这些基本知识的理解、掌握也就不能更深入一步为了引起学生的兴趣，可利用实验和提

12、问的方法来学习这部分知识可以向学生提问：透镜在控制光的传播中起着很重要的作用，那么它在对入射光线的继续传播中起着怎样的作用呢？学生很可能会回答： 凸透镜对光线起会聚作用， 凹透镜对光线起发散作用 教师进而可提问： 这种会聚或发散的规律是怎样的呢？这样就将学生一步步引到了问题的实质上 2在学生积极参与、思考、回答这些问题的基础上，教师和学生一起通过做实验、复习， 讲解光心、 主轴、 焦点、 焦距等概念 这里光心的概念是比较难理解的， 属新学内容 教学中可像教材那样， 借助光线通过平行玻璃板方向不变的知识说明通过薄透镜光心的光线方向不变的特点 虽然学生在初中学过焦点、焦距的知识，但是他们对这些概念

13、的理解应该说是比较粗浅的， 教师应该运用前一章学过的棱镜对光线的作用的知识帮助学生从道理上分析凸透镜为什么对光线起会聚作用，凹透镜为什么对光线有发散作用；前者的焦点为什么是实的，虚焦点的物理含义又是什么等问题，为后面的学习打下基础可用复习、讨论的方法学习这部分知识例如，可向学生提问：为什么通过光心的光线传播方向不发生改变？凸透镜和凹透镜的焦点有什么不同？焦距反映了透镜的什么光学特性等只有对这些基本概念有正确的理解，才能在后面的学习中少犯错误，或不犯错误 3对于透镜对光线的作用，应使学生明白：凸透镜具有会聚作用，是指它可以使出射光线向主轴偏折，而不是说从凸透镜射出的光线必然是会聚的相应地，凹透镜

14、对光线的作用也并非指经过四透镜的光线必然是发散的可用图 21l 向学生说明此问题 在讲透镜的作用时，可提一下：如果透镜不是由折射率大于空气的玻璃组成，而是由折射率小于空气的材料组成，那么这种透镜对光线的作用同玻璃透镜对光线的作用正好相反这样说明一下，可以防止学生机械地记忆，看问题交全面些但是，是否讲这个知识应当视学生的具体情况而定， 如果学生基础较差， 可能会因为讲这部分知识而影响对课文所讲玻璃透镜对光线的作用的理解 4凹透镜的虚焦点的概念是初学者不易掌握的教学中要注意克服这一难点的教学，速度可放慢一些，让学生多练练，为下一节作图法的教学打下良好的基础 5凸透镜的成像规律实验虽然学生在初中做过

15、，但是初中对这部分知识的要求是比较低的，另外时间也已过了很久因此有必要同学生一起做此演示实验或学生分组实验实验前最好让学生根据日常生活中已有的有关照相的知识或初中学过的知识回答物体在焦距和2 倍焦距两侧不同位置时，像的位置、大小及虚实情况应该是怎样的，然后做实验加以验证通过实验应使学生理解：焦点是像的虚实的分界点，2 倍焦距处是实像大小的分界点 同样，要做好凹透镜成像的演示实验或学生实验凹透镜所成的像均为虚像，虚像的概念本身就比较难理解， 加之学生在初中时又没有做过凹透镜成像的实验， 所以要注意加强凹透镜成像实验的教学 二、透镜成像作图法二、透镜成像作图法 教学要求： 1掌握三条特殊光线的画法 2会根据物与像的关系以及透镜的基本知识，正确地画单个透镜成像的光路图 3能应用作图法的知识解决有关的问题 4不讨论虚物成像的问题 说明： 1从以往的教学来看，由于学生对为什么需要三条特殊光线缺少理解，特别是凸、凹透镜各自的特殊光线有什么特点分不清， 所以常常出现乱用的情况 为了开始就给学生树立一个正确的物、像关系，在介绍特殊光线前，应使学生对透镜成像的概念有正确的理解可结合点光源经凸透镜成实像和虚像的实验进一步说明， 实像是通过透镜的所有折射光线会聚于一点形成的； 虚像是所有折射光线的反向