《全反射》教学设计 附学案.docx

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《全反射》教学设计附学案

《全反射》教学设计

教学分析

1、“全反射”一节在教材中的地位和作用

“全反射”是人教版高中物理新课标教材·选修3-4第十三章“光”第七节的内容。

“全反射”现象在生活中常会遇到，本节从光的折射入手，在直线传播、反射、折射知识的基础上，进一步理解和应用折射定律和折射率，探讨了光发生全反射的条件以及相应的应用。

全反射及发生全反射的条件是本章的重点。

本节内容与生产和科技应用联系紧密，体现了课堂知识与生产、科技的紧密联系。

所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

2、教学对象分析

我班是学校的重点班级，大部分学生基础相对较好，素质相对其他班级较高、理解能力较强，在教师的引导下敢于探索。

但部分学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观、片面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

教学目标

1、知识与技能目标

1）、知道光疏介质和光密介质

2）、理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象

3）、知道全反射棱镜及应用，初步了解光导纤维的工作原理，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响。

2、过程与方法

1）通过实验演示、讨论、分析过程，使学生能用准确的语言归纳全反射现象，培养学生创新精神和实践能力。

2）启发学生积极思维，培养学生的归纳和语言表达能力。

3、情感态度与价值观

1）激发学生学习物理的兴趣，养成良好的科学态度。

2）让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系。

3）培养学生观察、分析、解决问题的能力

三、教学重点

教学重点：

全反射条件、临界角的概念及其应用

四、教学难点

1、临界角概念

2、临界条件时的光路图及应用

五、教学媒体，方法

教学方法采用直观、感性的演示实验和多媒体视频辅助教学，将演示实验与多媒体的模拟分析有机结合起来。

课堂上，恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。

学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑----猜想----实验----分析----结论----应用”的研究方法

教学仪器

激光发生器、半圆玻璃砖、光纤通信演示仪、多媒体

教学教程设计

一、教学流程图

二、教学过程

一）、创设实验情景，导入新课

用多媒体播放医生利用光导纤维制成的内窥镜检测病人身体的视频（如图）。

（让学生知道物理与生活联系很紧密，激发学生学习的兴趣）

光导纤维是利用什么原理工作的？

（停顿）想知道吗，同学们？

要想知道答案咱们得先学习第七节“全反射”

二）、新课学习（释疑）

（一）、检查学生预习完成学案情况，给以肯定

（二）、收集学生在学案“我要提问”栏记录的问题，板书在黑板上（教师在备课时要充分准备，以防学生提不出有价值的问题）譬如：

1、光疏介质和光密介质的相对性

2、如何计算临界角

3、如何理解发生全反射的条件

4、全反射棱镜光路图

5、光纤通信的原理

……

（三）、互动讨论答疑（对应二的相应题）

1、学生回答（折射率大的介质叫光密介质，折射率小的介质叫做光疏介质，光密介质和光疏介质是相对的，如水对空气是光密介质，但对玻璃是光疏介质……）

教师：

对学生的回答给予明确肯定。

2、演示（如图）

介绍器材：

出示光的全反射演示仪

学生操作：

（按右图演示观察）同学们，有什么发现？

思考6：

恰好发生全反射时，折射角多少度？

满足什么规律？

教师点拨并板书：

光路可疑，

3、入射角大于或等于C

4、（对应预习二）全反射棱镜对光的作用：

（作图并总结）将光路改变90度或180度（如图所示）

同学们，全反射棱镜有哪些应用？

4）光导纤维

出示光导纤维，观察光导纤维的结构，请学生叙述

①、光纤是光导纤维的简称，它是一种非常细的玻璃丝，直径只有_____到______，而且分为______和薄薄的_____两部分，内芯的折射率比外套_______。

演示实验：

观察光导纤维对光的作用，回顾课前视频。

②、原理：

光的全反射

③、演示光纤的应用

思考6、同学们，从上面的两个实验你有何发现？

（总结：

光纤象无线电波那样也能用来传递信息。

载有话音、图像及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿光纤传到千里以外的另一端，实现光纤通信。

）

光纤通信的主要优点是_________、___________、___________。

多媒体课件：

介绍光纤通讯，进行爱国主义教育。

5）全反射的应用

思考7、关于全反射，你还知道哪些？

请同学举例：

（除光导纤维外，还有海市蜃楼、沙漠中的蜃景、自行车尾灯、水中和玻璃中的气泡看起来比较明亮等）

投影模拟动画“海市蜃楼”，请同学们讨论、解释

（四）、课堂小结

通过本节课的学习，我们有哪些收获？

1、光疏介质和光密介质，知道二者具有相对性

2、学习了全反射现象及产生全反射的条件，知道临界角的计算及其应用

3、了解光导纤维，掌握了它的原理、应用及其广阔的前景，

4、全反射棱镜

5、光导纤维

除光导纤维外，还有海市蜃楼、沙漠中的蜃景、自行车尾灯、水中和玻璃中的气泡看起来比较明亮等

（五）、练习巩固

1、光从介质a射向介质b如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（）

A、a是光密介质，b是光疏介质

B、光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度

C、光的入射角必须大于或等于临界角

D、必须是单色光

2、光从折射率为

的介质中以400的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？

3、图13.7.11中的S是一个水下的点光源，借助量角器和三角函数表，画出图中各条光线的折射光线和反射光线。

4、图13.7.13是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A＝∠C＝900

，∠B＝600，现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图，确定射出光线。

注意：

每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

（六）、课外作业（打*的为选作题）

1、光由折射率为1.5的玻璃和2.42的金钢石进入空气时的临界角各是多大？

2、为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个长方形孔。

假定坦克壁厚20cm，孔的左右两

边距离12cm，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同（图13.7.12，俯视图）。

坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大？

3、如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90°，折射光线与入射光线延长线间夹角为15°，求：

1）该介质的折射率；

（2）光在该介质中传播的速度；

3）当光从介质射入空气时的临界角．

*4、半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图3所示，O为圆心，光线a沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，已知∠aOM=45°，求：

①计算玻璃砖的折射率n；

②另一条与a平行的光线b。

从最高点入射玻璃砖后，折射到MN上的d点，则这根光线能否从MN射出?

Od为多少?

（七）、板书设计

全反射

1、光疏介质和光密介质：

2、全反射现象

1）临界角：

折射角等于90°时的入射角叫做临界角。

临界角C（对真空）的计算：

当光线由某种折射率为n的介质射入真空（或空气）时 。

2）产生条件：

①光由光密介质射向光疏介质；②入射角i大于或等于临界角C

3、光导纤维

①结构内芯和外套，内芯的折射率比外套折射率大

②原理全反射

③优点容量大、衰减小、抗干扰性强

4、全反射的应用

除光导纤维外，还有海市蜃楼、沙漠中的蜃景、自行车尾灯、水中和玻璃中的气泡看起来比较明亮等

（八）、课后反思

本节课的教学设计体现了“以生为本”的新课程理念，着重培养和发展学生的能力，教学中以让学生能够掌握物理研究方法和物理思维方法为依据，在完成知识目标的同时，注重了过程与方法的情感、态度与价值观的养成。

本节主要重点内容是全反射现象概念的形成和全反射条件的探究。

我在教学灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在体验知识构建的同时，也获得了掌握这些知识的方法，我认为说这是一节内容丰富的方法教育课也不为过。

在教学中，通过师生互动、生生互动等探究活动，充分调动学生学习的主动性和积极性,形成了一种和谐、有效的课堂教学气氛，真正的让学生主体作用。

附：

全反射导学案

一、学习目标

1、知道光疏介质和光密介质

2、理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象

3、知道全反射棱镜及应用，初步了解光导纤维的工作原理，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响。

二、知识准备光线反射定律折射定律折射率

1、当一束平行光射入两种介质的分界面，能够发生反射和折射，反射光线、折射光线和入射光线各遵循什么规律？

____________和________________

2、完成甲、乙两光路图

思考1：

在第2题中，增大入射角会发生什么现象？

甲图的最大入射角及对应的折射角各是多大？

乙图最大折射角是多大？

同学们想知道吗？

请认真预习全反射一节

三、课前预习【自主学习】

一）、全反射现象

1、光密介质和光疏介质．

光密介质：

_____________,即对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质；光疏介质：

_____________,即对于两种介质来说，光在其中传播速度较大的介质。

2、光疏介质和光密介质是______的．例如：

水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。

思考2：

光线由光疏介质射入光密介质时（例如由空气射入水），折射角______于入射角；光线由光密介质射入光疏介质时（例如由水射入空气），折射角_______于入射角。

（填“大”或“小”）

思考3、既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，那么，当入射角增大，入射角和折射角哪个先增大到90°？

如果入射角再增大，会出现什么情况呢？

_______________________________________________

4、全反射的定义：

_________________________________________________

5、临界角是如何定义的?

符号是什么？

______________________________

思考4：

一束光线射到两种介质界面时，是否一定会发生全反射现象？

_

发生全反射的条件：

①_________________；②_____________．

二）、全反射棱镜

1、认识全反射棱镜（阅读课本P70）

2、画出全反射棱镜光路图

3、全反射棱镜的应用：

______________________________________

三）、光导纤维

1、光导纤维可用来进行光纤通信，光纤是光导纤维的简称，它是一种非常细的玻璃丝，直径只有_____到______，而且分为______和薄薄的_____两部分，内芯的折射率比外套_______。

2、光在光纤中传播时，在哪个界面发生全反射？

___________________

3、光波实际上也是一种电磁波，它象无线电波那样也能用来传递信息。

载有话音、图像及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿光纤传到千里以外的另一端，实现光纤通信。

光纤通信的主要优点是_________、___________、___________。

思考5：

全反射在生活中有哪些常见的应用呢？

_________________

四、我要提问：

（请同学们记录学习中存在的问题）

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

五、学生讨论答疑（对应四中的相应问题）

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例题、在潜水员看，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为什么?

这个圆锥的顶角是多大？

四、知识小结

通过本节课的学习，我们有哪些收获？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

五、练习巩固

1、光从介质a射向介质b如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（）

A、a是光密介质，b是光疏介质

B、光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度

C、光的入射角必须大于或等于临界角D、、必须是单色光

2、光从折射率为

的介质中以40度的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？

3、图13.7.11中的S是一个水下的点光源，借助量角器和三角函数表，画出图中各条光线的折射光线和反射光线。

4、图13.7.13是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A＝∠C＝900

∠B＝600，现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图，确定射出光线。

注意：

每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

六、课外作业（打*的为选作题）

1、光由折射率为1.5的玻璃和2.42的金钢石进入空气时的临界角各是多大？

2、为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个长方形孔。

假定坦克壁厚20cm，孔的左右两边距离12cm，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同（图13.7.12，俯视图）。

坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大？

3、如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90°，折射光线与入射光线延长线间夹角为15°，求：

（1）该介质的折射率；

（2）光在该介质中传播的速度；

（3）当光从介质射入空气时的临界角．

*4、半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图3所示，O为圆心，光线a沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，已知∠aOM=45°，求：

①计算玻璃砖的折射率n；

②另一条与a平行的光线b。

从最高点入射玻璃砖后，折射到MN上的d点，则这根光线能否从MN射出?

Od为多少?

七、学后反思：

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