公开课：《光的全反射》教学设计

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1、公开课：光的全反射教学设计2019.4.19 钟良发【教学目标】：1、知识目标：（1）正确理解光密介质和光疏介质；理解光的全反射现象（2）掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射现象的应用，能够应用全反射的知识来解释相关的自然现象2、学习体验过程：通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维中的波澜，培养透过现象分析本质的方法、能力3、学生学科素养培养：渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品.【教学重难点】： 掌握临界角

2、的概念和发生全反射的条件，折射角等于90时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象全反射的应用，对全反射现象的解释光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象【教学器材】：全反射现象演示仪，半圆柱透明玻璃；烧杯，水，硬币，试管夹、铁架台【教法学法】： 演示实验，观察分析，概括总结【教学过程】：（一）引入新课1、多媒体PPT课件展示：海边的海市蜃楼、沙漠的海市蜃楼为什么蓝色的海水浪花是白色的？让学生带着疑问开始学习新的知识全反射现象2、复习启发：光的折射，一束单色光从空

3、气进入玻璃中会发生什么现象？反问：一束单色光从玻璃进入空气中会发生什么现象？A.反射和折射 B.只发生折射 C.只发生反射 看过实验之后再选择（二）新课教学1. 实验与探究演示：让光从玻璃斜射到空气中时，增大入射角，让学生注意观察有什么现象发生结论：当入射角比较小时，发生反射和折射；随着入射角的增大，反射光 变强 ，折射光 变弱 .当入射角大于或等于某个值 时，只发生反射现象。当入射角增大到一定值时，折射光消失，只剩下反射光，光全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象2.【板书】：全反射现象提问：为什么会发生这样的现象呢？3. 全反射现象的形成：当光从玻璃斜射到空气中的时候，光线要向偏离法线的

4、一侧偏折，这就使得折射角大于入射角，而随着入射角的增大，折射角也跟着增大，同时伴随着折射光能量的减小，结果入射角还没有增大到900，折射角已经增大到900了，折射的能量也接近于零。此后就没有折射光了。即所有的入射能量全部被反射回介质中。这是一个量变到质变的过程。那么，从这个现象形成的原因中我们可以判断一下，到底全反射会发生在什么情况下呢？也就是全发射的条件是什么？学生讨论：一是入射角要大于某个值，二是折射角要大于入射角。教师继续引导：为什么折射角要大于入射角？如果折射角小于入射角会不会产生全反射呢？学生分析：当折射角小于入射角时，入射角就是增大到900，折射角也还没增大到900，还是可以有折射

5、光线的。（教师实验演示加以证实）继续分析：入射角和折射角谁大谁小是由什么因素来决定的呢？学生讨论：根据斯涅耳定律，是由光在界面两侧的介质来决定的，当光从光速大的介质进入光速小的介质时，折射角小于入射角，当光从光速小的进入光速大的介质时，折射角大于入射角。所以从玻璃进入空气（或真空）时才可能发生全反射；从真空到玻璃怎么增大入射角都不行。教师继续设置问题：那么是不是一定要光从介质进入空气才会全反射？学生分析：只要光从折射率大（也就是波速小）的介质进入折射率小（波速大）的介质，且入射角要足够大，就可以了，比如从玻璃到水也可能发生全反射。那么，入射角到底增大到多少，才会发生全反射呢？我们把刚好发生全反

6、射的角叫做临界角。4. 【板书】：临界角：刚好发生全反射时的入射角。 我们看一种简单的全反射情形某介质（折射率为n）到真空（或空气）。大家能求出临界角的大小吗？学生讨论：刚好发生全反射（即折射角变为90 ）教师：应用已经学过的折射定律，我们先看它的光路图然后，不难得出r = 90，为了显示这个入射角的特殊意义，我们给它一个特定的字母C ，并将它称为临界角。 即 得 即 C = arcsin学生练习:1、某介质的折射率为，一束光由介质射入空气，当入射角为30时，折射角多大？当入射角为60时，折射角多大？那么，临界角的物理意义又是什么呢？当光线以相同的入射角从不同的介质射入真空（或空气），临界角大

7、的介质容易发生全反射还是临界角小的介质容易发生全反射？临界角小的。介质空气水酒精 玻璃水晶金刚石折射率1.00028 1.331.361.5-1.91.552.42临界角48.847.3342-3240.1724.40那么，请同学们查一查“几种介质的折射率”表格，当光线从这些介质中射入真空（或空气），最容易发生全反射的介质是什么？ 学生：金刚石。事实上，钻石的璀璨、神秘的光芒正是由于光线在其中发生多次全反射的结果。此外，玻璃中的气泡显得特别明亮、露珠显得幽暗，这些都是全反射造成的。5.光疏介质和光密介质教师：非常好，看来大家的确已经抓住了全反射的根本条件了。为了方便表达全反射的规律，这里先介绍

8、两个新的名词光疏介质和光密介质光疏介质：两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质。光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。很显然，这是一个通过相互比较得出的概念，所以没有绝对的光疏介质和绝对的光密介质。示例：水和空气比较水是光疏介质；水和金刚石比较则是光密介质。提问3：光密介质的密度是不是一定比光疏介质大？查“几种介质的折射率”表格，再做结论。很显然，光疏和光密是相对光的传播而言，而与物质的密度没有必然联系。但对于空气来说有密度大的相对密度小的空气为光密介质。因此，当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消失，入射光全

9、部反回原来的介质中，这种现象叫做全反射。6. 【板书】：发生全反射的条件：有了临界角C ，现在我们可以准确的总结出全反射的条件光从光密介质进入光疏介质且入射角大于等于临界角。这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件教师：那么从光疏介质到光密介质就不会发生全反射，这是否违背了光路可逆的规律呢？学生讨论：不违背，当光从光疏介质进入光密介质时，无论入射角怎么增大，折射角都不会超过临界角，这就是光路可逆的证明。（三）【板书】：全反射现象1、引入新课的PPT：海市蜃楼 和沙漠里的蜃景形成原因现象1.水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮原因是： 光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界

10、面上发生了全反射。学生练习：2、有时候在海面上空可以看到蜃景海市蜃楼，请作出光路图。3、炎热的夏天，远处的公路面好象用水淋湿一样，请作出光路图。2、生活中的全反射演示： “消失”的硬币让学生分析它们的原因。（四）科学应用全反射棱镜全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜） 例1：已知如图所示，介质2为空气，介质1折射率为，下列说法中正确的是（ ）（A）光线a、b都不能发生全反射（B）光线a、b都能发生全反射（C）光线a发生全反射，光线 b不发生全反射（D）光线a不发生全反射，光线b发生全反射解析：根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质对空气来说是光密介质，所以光线a可能发生全

11、反射，介质的临界角为：注意图中光线a给的是与界面的夹角30，而此时的入射角为6045，故光线a能发生全反射，故正确选择答案为（C）例2 如图所示，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解：根据题意入射光线与反射光线的夹角为90，又根据光的反射定律，反射角等于入射角，即 =45-1530例3：在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6的倒立锥面里（如图所示），为什么？分析：本题是一个全反射的逆向应用。根据水的折射率，不难求出光线从

12、水射入空气的临界角，而这个临界光路的可逆光路事实上函盖了水面上所有可能入射到水中的光线，所以解：水的临界角 C = arcsin= arcsin= 48.8当光线以90的最大入射角射入水中时，折射角为C ，故所有射入水中的光线的折射角均小于C ，根据空间旋转对称，水面上所有的景物都落在顶角为2C = 97.6的锥面内。（五）小结：一、光疏介质与光密介质二、全反射1、 发生全反射的条件：2、 临界角：3、 临界角的计算：三、应用：全反射棱镜【布置作业】：1、课课练4.22、观察自行车尾灯表面的形状，并说明为什么自行车的尾灯在夜晚被灯照射时特别明亮？教学反思：1、本节课采用了探究建构式教学模式设计

13、，旨在以学生为主体，引领学生探究学习。课题的引入展示“海市蜃楼”图片，使学生在现实生活的情景中，形成认知冲突，产生学习动机。教学设计要分析学生的具体情况，包括学生的前认知和学生可能遇到的困难，精心设计问题情境和问题的梯度，引起学生的兴趣，引导学生通过自己的思考和探究来解决问题。2、本教学设计尽可能把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，尽可能通过学生自己的研究、观察、讨论，去发现规律、体验规律，以创设交往互动的教学氛围。3、教学设计是预设的，教学活动过程是动态变化的，是动态生成的，教师的主导作用依然非常重要。学生的主动活动并不能自发地推进教学过程，如果没有教师主导作用的有效发挥，就不能开展有效的教学互动，教学也失去了它应有的意义。教师要及时扑捉有效信息，对学生的行为、方法和思维进行适当的点拨和引导，促使学生去分析、认识和解决在探究过程中出现的一些实际问题，确保探究过程顺利进行，达到预期的教学目的。因此，教师要在课前、课堂和课后，都应把自己的关注点不仅放在教材、教参和教案上，而是努力放在研究学生、倾听学生、发现学生上，才会有较高的目标达成度和有效的教学效果。 引导学生确定焦点问题、实验探究活动、分析现象、推导公式、分析归纳发生全反射的条件、解释自然现象，解题指导、认识全反射棱镜。