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在物理教学中,有些原理十分复杂和抽象,例如折射规律、折射成像的原理和像的位置变化等。借助简单直观的原理图,有助于降低思维的坡度,帮助学生理解;也有利于学生建立正确完整的物理图景,纠正前概念,启迪思维;更有利于激发学生的兴趣,立志学习物理。总之,千言万语说不清,实验一做就分明,图像一看更分清。
演示折射光线
在初中物理中,折射定律被定性地分为两部分来叙述:一部分是光由空气斜射入水(玻璃)中时偏折的情况,另一部分是光由水(玻璃)中斜射入空气中偏折的情况。学生脑海中一直存在着两个彼此独立的折射图景,这两个折射图景不时会纠缠不清,导致学生不能正确认识折射现象。笔者一直试图将这两部分折射现象归纳在一个物理原理图里面,方便学生对这两种情况进行比较,全面而深刻地掌握折射规律。
计算折射角和折射光线方程 如图1所示,横轴为两均匀介质空气和水的分界面位置,纵轴为法线位置,A点为光源,AO为入射光线,入射角为α,OB为折射光线,折射角为γ,O为入射点,空气的折射率n1=1,水的折射率为n2=1.3,由折射定律可知
折射角的大小为
若原点与入射点位置重合,则折射光线的方程为
即
利用GeoGebra演示折射光线 GeoGebra是自由且跨平台的动态数学软件,包含了几何、代数、表格、图形、统计和微积分,集中在一起使用的软件。由于其简洁、可深入交互,被越来越广泛地应用于物理日常教学中。
一是建立入射光线、入射点和入射角。如图2所示,在GeoGebra的绘图区横轴下绘制矩形表示介质水,向原点作线段AO表示入射光线,在纵轴上取点N,ON表示法线位置,度量∠NOA,GeoGebra默认该角用α表示。
二是绘制折射光线。在GeoGebra界面下方输入框中输入“Function[-tan(π/2-asin(sin(α)/1.3))x,0, ∞]”,这句命令的意思是在[0, ∞]内绘制的图像,即绘制出折射光线,如图3所示。如图4所示,在代数区中选择折射光线方程,右键单击选择”属性”菜单。如图5所示,在“高级”选项卡的“显示条件”下输入框中输入“0°
演示折射光线
在初中物理中,折射定律被定性地分为两部分来叙述:一部分是光由空气斜射入水(玻璃)中时偏折的情况,另一部分是光由水(玻璃)中斜射入空气中偏折的情况。学生脑海中一直存在着两个彼此独立的折射图景,这两个折射图景不时会纠缠不清,导致学生不能正确认识折射现象。笔者一直试图将这两部分折射现象归纳在一个物理原理图里面,方便学生对这两种情况进行比较,全面而深刻地掌握折射规律。
计算折射角和折射光线方程 如图1所示,横轴为两均匀介质空气和水的分界面位置,纵轴为法线位置,A点为光源,AO为入射光线,入射角为α,OB为折射光线,折射角为γ,O为入射点,空气的折射率n1=1,水的折射率为n2=1.3,由折射定律可知
折射角的大小为
若原点与入射点位置重合,则折射光线的方程为
即
利用GeoGebra演示折射光线 GeoGebra是自由且跨平台的动态数学软件,包含了几何、代数、表格、图形、统计和微积分,集中在一起使用的软件。由于其简洁、可深入交互,被越来越广泛地应用于物理日常教学中。
一是建立入射光线、入射点和入射角。如图2所示,在GeoGebra的绘图区横轴下绘制矩形表示介质水,向原点作线段AO表示入射光线,在纵轴上取点N,ON表示法线位置,度量∠NOA,GeoGebra默认该角用α表示。
二是绘制折射光线。在GeoGebra界面下方输入框中输入“Function[-tan(π/2-asin(sin(α)/1.3))x,0, ∞]”,这句命令的意思是在[0, ∞]内绘制的图像,即绘制出折射光线,如图3所示。如图4所示,在代数区中选择折射光线方程,右键单击选择”属性”菜单。如图5所示,在“高级”选项卡的“显示条件”下输入框中输入“0°