《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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