視頻標(biāo)簽：光的全反射

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視頻課題：高中物理人教版選修3-4第十三章《光的全反射》甘肅省優(yōu)課

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高中物理人教版選修3-4第十三章《光的全反射》甘肅省優(yōu)課

《全反射》教學(xué)設(shè)計(jì) 
【教學(xué)目標(biāo)】 
      知識(shí)與技能 
1、理解光的全反射現(xiàn)象； 2、掌握發(fā)生全反射的條件； 3、會(huì)推導(dǎo)臨界角的表達(dá)式。       過程與方法 
1、通過演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)探究科學(xué)的方法──比較法； 
2、通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，體驗(yàn)成功的喜悅. 
      情感態(tài)度與價(jià)值觀 
1、通過互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)知識(shí)的興趣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度； 
2、通過全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論觀察分析周圍事物的習(xí)慣，了解物理知識(shí)與現(xiàn)代科技的密切關(guān)系。 3、通過介紹我國(guó)現(xiàn)階段光導(dǎo)纖維技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛國(guó)主義熱情。 【教學(xué)重點(diǎn)】 
      全反射的概念 
      全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生條件的探究       臨界角表達(dá)式 【教學(xué)難點(diǎn)】 
      全反射的應(yīng)用 【教法學(xué)法】 
      教學(xué)方法： 
1、實(shí)驗(yàn)探究法  通過對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在老師引導(dǎo)下自己去探究全反射產(chǎn)生條件,從而形成自主獲取知識(shí)的過程，達(dá)到動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合。 
2、演示法  通過演示一個(gè)小魔術(shù)及展示眾多來源于生活的圖片為學(xué)生這節(jié)課的學(xué)習(xí)提供必要的感性材料，另外，用Flash模擬光導(dǎo)纖維中的全反射原理，化靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，將抽象問題直觀化。 
3、講授法，通過老師形象生動(dòng)富有引導(dǎo)式的講解，將學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。 
      學(xué)法指導(dǎo)   讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)科學(xué)探究的過程，學(xué)會(huì)探索、分析、歸納的研究方法，并且在這個(gè)過程中貫穿了學(xué)生與學(xué)
 
                    
             
                    
                            生之間的交流合作，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過這樣的教法學(xué)法，來突破這堂課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。 【設(shè)計(jì)思路】 
本節(jié)課的重點(diǎn)是形成全反射的概念、掌握全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，因此這節(jié)課的設(shè)計(jì)思路有兩個(gè)，一是按照物理概念的形成過程進(jìn)行教學(xué)：直觀實(shí)驗(yàn)→引導(dǎo)學(xué)生探索→經(jīng)過分析、比較、抽象、形成假說→驗(yàn)證得到證實(shí)→通過概括形成概念→鞏固深化。二是思路是以實(shí)驗(yàn)為主線。通過兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的觀察、分析，揭示全反射的現(xiàn)象與產(chǎn)生條件，另外增加學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)，通過學(xué)生間的討論、設(shè)計(jì)、動(dòng)手及合作，使學(xué)生對(duì)全反射概念的理解更加準(zhǔn)確、豐富和全面。最后通過全反射的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，開拓學(xué)生的視野。 【教學(xué)用具】 
黑板、粉筆、小鐵球、半圓形玻璃磚、激光筆、圓形水杯、清水、蠟燭 
  
【教學(xué)流程設(shè)計(jì)】   
一 導(dǎo)入新課   
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 
設(shè)計(jì)意義 
  
【實(shí)驗(yàn)演示】將熏黑的鐵球浸入盛了清水的燒杯中，這時(shí)鐵球表面好像鍍了層光亮的膜   
【提問】這是怎么一回事呢？   
【實(shí)驗(yàn)演示】把球從水里取出，它依然是熏黑的     
  
學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考討論現(xiàn)象產(chǎn)生原因。        
可能有學(xué)生會(huì)說，水泡掉了鐵球表面的黑色物質(zhì)    
學(xué)生大惑不解   
  
用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)物理情境, 這一情境的創(chuàng)設(shè)從學(xué)生直接生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，奇妙的現(xiàn)象激起了學(xué)生的濃厚的認(rèn)識(shí)興趣和強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從內(nèi)心激發(fā)起學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)             
 
                    
             
                    
                              
【教師】其實(shí)，它是由一個(gè)叫作“全反射”的光學(xué)現(xiàn)象造成的。究竟什么是全反射？全反射又是怎么產(chǎn)生的呢？這就是我們今天要研究的課題。下面就讓我們一起走進(jìn)全反射的世界。       
認(rèn)真聽講 
  
在學(xué)生的疑惑中引出今天的課題，讓學(xué)生帶著實(shí)驗(yàn)中的疑問開始新課學(xué)習(xí)。 
    
 二新課教學(xué) （一）全反射 
實(shí)驗(yàn)1：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的平側(cè)面并指向圓心O。 
實(shí)驗(yàn)2：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的圓側(cè)面并指向圓心O。 
兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的入射角都從0°增大到90°的過程中，觀察兩個(gè)實(shí)驗(yàn)并比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。 
提示學(xué)生觀察: ①反射角、折射角隨入射角的變化情況；②隨入射角增大，反射光線、折射光線的強(qiáng)弱變化情況；③圓側(cè)界面和平側(cè)界面的現(xiàn)象等。（教師演示兩遍后，讓學(xué)生分組討論并回答） 相同點(diǎn)：①隨入射角增大，反射角、折射角都增大；②隨入射角增大，反射光增強(qiáng)，折射光減弱；③在圓側(cè)界面，入射角皆為0°（即為垂直入射），光不偏離直線傳播；而在平側(cè)界面（直徑AB的分界面），入射角不為0°，光偏離原直線傳播（即發(fā)生了折射）。 
 
                    
             
                    
                            由于在圓側(cè)界面，光不發(fā)生偏折，沿原方向直線傳播，故可以不考慮，而主要考慮平側(cè)界面上光的傳播規(guī)律，即比較平側(cè)界面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)： 
實(shí)驗(yàn)1：空氣射向玻璃實(shí)驗(yàn)2： 光從玻璃射向 空氣 
不同點(diǎn)：①光從空氣→玻璃，入射角＞折射角；光從玻璃→空氣，入射角＜折射角；②光從空氣→玻璃，總是同時(shí)存在反射光線和折射光線；光從玻璃→空氣，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)折射角達(dá)到90°，折射光線消失，就只有反射光線了，此后入射角繼續(xù)增大，也只有反射光線而無折射光線。 
引導(dǎo)學(xué)生歸納：①光從玻璃→空氣時(shí)，當(dāng)入射角i大于或等于某一個(gè)角度時(shí)，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象，稱為光的全反射現(xiàn)象。②光從玻璃→空氣時(shí)，折射角總大于入射角，折射角先達(dá)到90°（此時(shí)入射角還小于90°），當(dāng)折射角達(dá)到90°時(shí)的入射角稱為臨界角。 
引思：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同的原因是什么？（實(shí)驗(yàn)1是光從空氣→玻璃，實(shí)驗(yàn)2是光從玻璃→空氣。） 
兩種介質(zhì)有什么不同？（空氣的折射率小，玻璃的折射率大，二者相對(duì)來說，空氣是光疏介質(zhì)，而玻璃是光密介質(zhì)。） 是不是只有光從玻璃射入空氣才會(huì)產(chǎn)生這種全反射現(xiàn)象呢？ 通過大量實(shí)驗(yàn)研究證明，凡是光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)（如水→空氣，酒精→空氣等）都有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)什么叫全反射現(xiàn)象？ 
1.全反射現(xiàn)象:光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)時(shí)，折射光消失，只有反射光的現(xiàn)象。 
引思：在什么情況下能產(chǎn)生全反射？ 
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答：光從玻璃（光密介質(zhì)）→空氣（光疏介質(zhì)），且入射角大于或等于某個(gè)臨界角時(shí)，能產(chǎn)生全反射。 2. 全反射的條件： 
①光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)； ②入射角≥臨界角（i≥C）。 
 
                    
             
                    
                            教師強(qiáng)調(diào)：在實(shí)驗(yàn)1中，光從空氣→玻璃，雖然隨入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增強(qiáng)，折射光減弱，但只有量變過程而沒有發(fā)生質(zhì)變。而在實(shí)驗(yàn)2中，光從玻璃→空氣，隨入射角增大（但小于臨界角），反射角和折射角都增大，反射光增強(qiáng)，折射光減弱，這是一個(gè)量變過程；當(dāng)入射角達(dá)到或大于臨界角時(shí)，就發(fā)生了質(zhì)變，折射光消失，發(fā)生了全反射現(xiàn)象。 3.臨界角（C）： 
（1）定義：光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)時(shí)，折射角r =90°時(shí)的入射角。 強(qiáng)調(diào)：臨界角是發(fā)生全反射的最小入射角（只有i≥C，才能發(fā)生全反射）。 隨入射角增大引起全反射的過程，是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程，而臨界角是發(fā)生質(zhì)變的關(guān)節(jié)點(diǎn)。 （2）如何確定臨界角？ 
①實(shí)驗(yàn)法：讓光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)，調(diào)節(jié)入射角i的大小，使折射角r =90°，此時(shí)的入射角即為介質(zhì)的臨界角。 ②計(jì)算法：據(jù)介質(zhì)的折射率n求臨界角C。 
根據(jù)臨界角定義可知：某介質(zhì)→空氣時(shí)，折射角r′=90°時(shí)，入射角i′=C。據(jù)光路可逆性，空氣→某介質(zhì)時(shí)，入射角i =90°時(shí)，折射角r =C。 
據(jù)折射率的定義：空氣→某介質(zhì)時(shí)，sini/sinr =n ，即： sin90°/sin C =n 則有： sin C =1/n 
由此可見，可據(jù)介質(zhì)的折射率n計(jì)算臨界角C；且n越大，sin C越小，則C越小。 
4．比較幾種介質(zhì)的臨界角的大小（P145表7-6）。 
臨界角越小，越容易發(fā)生全反射現(xiàn)象，如金剛石（鉆石）、玻璃等。 
自然界中有全反射現(xiàn)象嗎？ （二）自然界中的全反射現(xiàn)象 
①早晨看到植物葉面上的露珠晶瑩明亮。 
 
                    
             
                    
                            引導(dǎo)學(xué)生分析：露珠成橢球形，周圍是空氣，射入露珠的陽光有一部分在下表面（水→空氣）發(fā)生全反射，這部分光很強(qiáng)，從露珠射出進(jìn)入觀察者眼中，因此感覺露珠晶瑩明亮。 （以下情況學(xué)生自己分析） ②水中升起的空氣泡看上去很亮。 ③ 海市和沙漠地區(qū)的蜃景。 (三)全反射的應(yīng)用——光纖 
光纖（用導(dǎo)光性能很好的玻璃纖維制成）：利用全反射現(xiàn)象傳播光信號(hào)。 演示：用光纖傳送文字、圖象或聲音信號(hào)。 
醫(yī)學(xué)用的內(nèi)窺鏡（如胃鏡、場(chǎng)鏡等），也是利用光纖傳送圖像信號(hào)。 光纖還可用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信——光纖通信。光纖代替電纜：成本低、容量大、抗干擾能力強(qiáng)。 
請(qǐng)同學(xué)們課后上網(wǎng)查詢，全反射還有哪些應(yīng)用？ 三、課堂小結(jié) 1. 什么叫全反射現(xiàn)象? 2. 產(chǎn)生全反射的條件? 四、課堂練習(xí) P148：第1、3題 五、布置作業(yè) 
1. 閱讀P162：海市蜃樓 2. 書面作業(yè) 

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