2019-2020年高中物理 4.3 光的全反射教案 教科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 4.3 光的全反射教案 教科版選修3-4 教學目標 一、知識目標 1.知道什么是光疏介質(zhì)，什么是光密介質(zhì). 2.理解光的全反射. 3.理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關的問題. 4.知道光導纖維及其應用. 二、能力目標 1.會定性畫出光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)或從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時的光路圖. 2.會判斷是否發(fā)生全反射并畫出相應的光路圖. 3.會用全反射解釋相關的現(xiàn)象. 4.會計算各種介質(zhì)的臨界角. 三、德育目標 1.體會本節(jié)實驗中“讓入射光正對半圓形玻璃磚中心從曲面入射”是在設計實驗時設計者為突出主要矛盾而控制實驗條件達到略去次要矛盾的高明做法. 2.通過對蜃景現(xiàn)象的學習再次明確一切迷信或神話只不過是在人們未能明了科學真相時才托付于自然力的一種做法. ●教學重點 全反射條件，臨界角概念及應用. ●教學難點 臨界角概念、臨界條件時的光路圖及解題. ●教學方法 本節(jié)課主要采用實驗觀察、猜想、印證、歸納的方法得出全反射現(xiàn)象的發(fā)生條件、臨界角概念等，對閱讀材料“蜃景”補充了錄像資料或CAI課件，使其有更生動的感性認識. ●教學用具 光學演示儀（由激光發(fā)生器、帶量角度的豎直面板、半圓形玻璃磚等組合） ●教學過程 一、引入新課 讓學生甲到黑板前完成圖19—21及圖19—22兩幅光路圖（完整光路圖） 圖19—22 圖19—21 （學生甲畫圖時遺漏了反射光線） ［教師］光在入射到空氣和水的交界面處時，有沒有全部進入水中繼續(xù)傳播呢？ ［學生］有一部分被反射回去. （學生甲補畫上反射光線） ［教師］很好.甲同學正確地畫出了光從空氣進入水中時的折射角… ［學生齊答］小于入射角. ［教師］光從水中進入空氣時，折射角… ［學生齊答］大于入射角. ［教師］對.那么如果兩種介質(zhì)是酒精和水呢？ 二、新課教學 （一）光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 1.給出光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)概念. 2.讓學生指出圖19—21中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)，再指出圖19—23中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì).讓學生自己體會出一種介質(zhì)是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)其實是相對的. 3.光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，折射角________入射角；光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，折射角________入射角. （本題讓學生共同回答） （二）全反射 （設置懸念，誘發(fā)疑問） ［教師］在圖19—22和圖19—23中，折射角都是大于入射角的設想，當入射角慢慢增大時，折射角會先增大到90，如果此時我們再增大入射角，會怎么樣呢？ （這時可以讓學生自發(fā)議論幾分鐘） ［學生甲］對著圖19—22說是折射到水中去嗎？ ［教師］你認為會出現(xiàn)圖19—25這種情況嗎？ 圖19—25 （其余學生有的點頭，有的猶疑） ［學生乙］應該沒有了吧. ［學生丙］最好做實驗看看. ［教師］好，那就讓我們來做實驗看看. 1.出示實驗器材，介紹實驗. ［教師］半圓形玻璃磚可以繞其中心O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動如圖19—26所示，入射光方向不變始終正對O點入射. 圖19—27 圖19—26 繼續(xù)轉(zhuǎn)動玻璃磚，學生看到當折射角趨于90時，折射光線已經(jīng)看不見了，只剩下反射光線.繼續(xù)轉(zhuǎn)動玻璃磚，增大入射角，都只有反射光線. （學生恍然大悟） ［教師］什么結果？ ［學生］折射角達到90時，折射光線沒有了，只剩下反射光線. ［教師］這種現(xiàn)象就叫全反射. （三）發(fā)生全反射的條件 1.臨界角C ［要求學生根據(jù)看到的現(xiàn)象歸納］ （學生討論思考） ［學生甲］入射角要大于某一個值. ［教師］對，我們把這“某一值”稱為臨界角，用字母C表示. 重復實驗至折射角恰等于90時停止轉(zhuǎn)動玻璃磚.讓前面的學生讀出此時的入射角即臨界角C約為42左右. ［教師］后面的學生看不見讀數(shù)，那我現(xiàn)在告訴你們這種玻璃的折射率n=1.5，請你們算出這種玻璃的臨界角.（學生覺得無從下手） ［教師啟發(fā)］想想當入射角等于臨界角C時，折射角多大？ 學生領會，列出算式：=n ［教師］這樣對嗎？錯在哪兒？ ［學生甲］光不是從空氣進入玻璃. ［教師］對了.你們自己改正過來. 學生列出正確計算式：=sinC= 代入n算得結果與實驗基本相符. 教師點明臨界角的計算公式：sinC= 2.發(fā)生全反射的條件 ［教師］毫無疑問，入射角大于等于臨界角是條件之一，還有其他條件嗎？ ［學生乙］光從玻璃進入空氣. ［教師］可以概括為… ［學生］光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì). ［教師］很好，記住，是兩個條件，缺一不可. 3.鞏固練習 （四）全反射的應用——光導纖維 1.學生閱讀課本有關內(nèi)容. 2.教師補充介紹有關光纖通信的現(xiàn)狀和前景（附后）. 3.演示課本光纖實驗，不過改用前面實驗中的激光束來做，效果很好. 4.輔助練習［投影片］ 如圖19—32表示光在光導纖維中的傳播情況，纖維為圓柱形，由內(nèi)芯和涂層兩部分構成.內(nèi)芯為玻璃，折射率為n0;涂層為塑料，折射率為n1，且n1＜n0.光從空氣射入纖維與軸線成θ角.光線在內(nèi)芯側(cè)壁上發(fā)生多次全反射后至纖維的另一端射出.若內(nèi)芯的折射率n0=1.5，涂層的折射率n1=1.2，求入射角θ最大不超過多少度光線 圖19—32 才能在內(nèi)芯壁上發(fā)生全反射. 參考答案：64.16 （五）自然界中的全反射現(xiàn)象 1.水或玻璃中的氣泡看起來特別的明亮,圖解如圖19—33. 圖19—33 2.大氣中的光現(xiàn)象 (1)海市蜃樓 (2)沙漠蜃景 （學生閱讀課本上的相關內(nèi)容） （六）延伸拓展 1.在全反射現(xiàn)象演示實驗中，入射光為什么要正對O點入射？若不這樣會怎樣？ （先讓學生自己猜想、議論） ［演示］學生將看到圖19—34所示的情況（圖中未畫完所有的光路）. 圖19—34 ［教師］看到了吧，這樣我們將眼花繚亂看得頭暈.體會到設計者構思的巧妙了嗎？這種做法就叫控制實驗條件.是為了突出所要研究的問題.這是實驗研究中常用的一種方法.想想你們以前做的實驗中有哪些是控制實驗條件的？ ［學生］驗證牛頓第二定律實驗讓木板傾斜以平衡摩擦力. ［學生］驗證a~F關系時讓m不變. ［教師］你們體會的很好.希望你們能學以致用. 2.［投影］在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮杯側(cè).從水面上觀察水中的試管.在試管內(nèi)裝上水，再觀察記錄你看到的現(xiàn)象，并作出解釋（圖19—35）. 圖19—35 （學生課后到實驗室做） 三、小結 本節(jié)課我們學習的知識主要有 1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 2.光的全反射 ［CAI課件］動態(tài)展示加文字說明： （1）光在入射到兩種介質(zhì)的交界面處時，通常一部分光被反射回原來的介質(zhì)，另一部分光進入第 Ⅱ種介質(zhì)并改變了傳播方向. （2）當光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，當入射角等于或大于臨界角時，光全部被反射回原介質(zhì)中去，稱做全反射現(xiàn)象. （3）當折射角增大到90時的入射角稱為臨界角C（參考圖19—36）. 圖19—36 3.光導纖維的原理及它廣闊的應用前景. 4.自然界中的全反射現(xiàn)象 水中的氣泡，陽光照射下的露珠特別明亮.炎熱夏天的馬路有時看上去特別明亮等. 四、布置作業(yè) 課本P18練習四（3）（4）（5）. 五、板書設計 全反射 光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 全反射現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，當入射角大于或等于臨界角時，光全部被反射回原介質(zhì)中去的現(xiàn)象 臨界角C：折射角等于90時的入射角sinC= 原理 應用 光導纖維