全反射教案設(shè)計(jì)

〖教學(xué)目標(biāo)〗

1．知識(shí)目標(biāo)

理解光的全反射現(xiàn)象，掌握發(fā)生全反射的條件。理解臨界角的物理意義，會(huì)根據(jù)公式確定光從介質(zhì)射入真空（空氣）時(shí)的臨界角。

2．能力目標(biāo)

能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)問題，能運(yùn)用全反射知識(shí)分析和解釋一些簡單的現(xiàn)象，了解光的全反射在光導(dǎo)纖維中的應(yīng)用。

3．德育目標(biāo)

通過對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)自然界中發(fā)生的一些現(xiàn)象有更深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)用科學(xué)知識(shí)來解釋自然現(xiàn)象。了解我國光纖技術(shù)的進(jìn)展，以及光導(dǎo)纖維在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)愛國主義熱情和科學(xué)態(tài)度。

〖重點(diǎn)、難點(diǎn)分析〗

1．教學(xué)重點(diǎn)

理解全反射現(xiàn)象和臨界角的意義。

2．教學(xué)難點(diǎn)

能利用全反射規(guī)律去解決實(shí)際問題。

3．教學(xué)方法

啟發(fā)探究式教學(xué)方法。

〖教學(xué)過程與內(nèi)容〗

1．由實(shí)驗(yàn)引入新課課題

演示I：將光亮鐵球出示給學(xué)生看，在陽光下很刺眼，將光亮鐵球夾在試管夾上，放在點(diǎn)燃蠟燭上熏黑，將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制，一定要全部熏黑，再讓學(xué)生觀察。然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，現(xiàn)象出現(xiàn)了，放入水中的鐵球變得比在陽光下更亮，呈現(xiàn)了銀白色。好奇的學(xué)生誤以為是水泡掉了鐵球上的黑色物，我就用夾子把鐵球從水中取出，讓學(xué)生看到鐵球還是黑色，我再次將鐵球放入水中，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前面一樣，鐵球仍然是銀白色，學(xué)生又好奇，又疑惑不解，這時(shí)我說：要想把這個(gè)問題弄明白，通過我們今天對(duì)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你就會(huì)明白其中的道理，讓學(xué)生帶著疑問來學(xué)習(xí)新的知識(shí)——全反射現(xiàn)象。通過這樣的引入，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣很高，引入的效果很好。

接著，我介紹了本節(jié)課學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生有意注意。

復(fù)習(xí)提問：折射率的概念。

由提問介紹光疏和光密介質(zhì)，并強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)注意的問題。

光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：

不同折射率的介質(zhì)相比較，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)。

（1）光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的。

（2）介質(zhì)的疏密與介質(zhì)的密度的區(qū)別：

不能認(rèn)為光密介質(zhì)的密度一定大于光疏介質(zhì)的密度。

例如：酒精的折射率是1.36，水的折射率是1.33。

酒精對(duì)水來說是光密介質(zhì)，但酒精的密度比水小。

2．引導(dǎo)學(xué)生分析光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角與入射角的關(guān)系，分析得出全反射現(xiàn)象，并通過實(shí)驗(yàn)給出全反射概念。

師生一起分析：當(dāng)一束光從光密介質(zhì)射向空氣時(shí)，折射角大于入射角，當(dāng)入射角逐漸增大時(shí)，折射角會(huì)隨之增大，當(dāng)入射角增大到一定角度時(shí)，折射角會(huì)先增大到接近90ordm;，當(dāng)入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

演示II：將半圓柱透鏡的半圓一側(cè)靠近激光光源一側(cè)，使直平面垂直光源與圓柱透鏡中心的連線，打開激光器的開關(guān)，一束激光垂直于半圓柱透鏡的直平面入射，讓學(xué)生觀察光從半圓柱透鏡射出時(shí)的光線的偏折情況。此時(shí)入射角為0ordm;，折射角亦為0ordm;，即沿直線透出，當(dāng)入射角增大一些時(shí)，此時(shí)，會(huì)有微弱的反射光線和較強(qiáng)的折射光線，同時(shí)可觀察到反射角等于入射角，折射角大于入射角，隨著入射角的逐漸增大，反射光線就越來越強(qiáng)，而折射光線越來越弱，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90ordm;時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象就叫做全反射現(xiàn)象。

光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來越強(qiáng)，折射光線越來越弱，當(dāng)折射角增大到90ordm;時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。

3．給出臨界角的概念，并讓學(xué)生推出光由介質(zhì)n進(jìn)入真空時(shí)的臨界角公式。

臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角叫做臨界角，用符號(hào)C表示。

4．由學(xué)生總結(jié)出全反射的條件

（1）光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。

（2）入射角等于或大于臨界角。

5．全反射現(xiàn)象的解釋及全反射的應(yīng)用

（1）對(duì)課前小實(shí)驗(yàn)的解釋。

（2）光導(dǎo)纖維

1870年，英國科學(xué)家丁達(dá)爾做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，讓一股水流從玻璃器的側(cè)壁細(xì)口自由流出，以一束細(xì)光束沿水平方向從開口處的正對(duì)面射入中。丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，細(xì)水流不是穿出這股水流射向空氣，而是順從地沿著水彎彎曲曲地傳播。

演示實(shí)驗(yàn)說明：

1）定義：是利用全反射規(guī)律而使光沿著彎曲途徑傳播的光學(xué)元件。

2）原理：全反射的原理。

3）原料：直徑只有幾微米到一百微米的特制玻璃絲。

4）結(jié)構(gòu)：由內(nèi)芯和外套兩層組成。

5）解釋：內(nèi)芯的折射率比外套大光傳播時(shí)在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。

6．資 料

（1）世界上第一條光纜是1997年由美國MCI公司實(shí)現(xiàn)的，1998年中國就做出來了。

（2）中國的光纖之父是趙梓森院士。

（3）中國的光通信是與世界差距最小的領(lǐng)域之一，也是最有希望的一個(gè)領(lǐng)域。

（4）中國最大的優(yōu)勢是具有全球最大的光通信市場。

7．例 題

在水中的魚看來，水面上和岸上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角約97.6°的倒立圓錐里，為什么？

8．課堂練習(xí)

（1）光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，以下說法正確的是（C）。

A、入射角大于折射角。

B、光線一定要發(fā)生偏折。

C、光線由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，光的速度要減少。

D、光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介 質(zhì)，入射角大于折射角。

（2）關(guān)于全反射，下列說法正確的是（C）。

A、發(fā)生全反射時(shí)仍有折射光線，只是折射光線非常弱。

B、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射。

C、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，能不發(fā)生全反射。

D、光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，可能發(fā)生全反射。

（3）光線從折射率為 的介質(zhì)中射向空氣，如果入射角60°，下列各圖光路中可能的是（C）。

（4）某種介質(zhì)對(duì)空氣的臨界角是45°，則光線從空氣進(jìn)入該介質(zhì)時(shí)，入射光線與折射光線的速度之比為（A）。

A、 ∶1B、1∶ C、1∶1D、2∶1

9．課堂小結(jié)

（1）全反射現(xiàn)象是非常重要的光學(xué)現(xiàn)象之一，產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件是：

1）光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)

2）入射角等于或大于臨界角

這兩個(gè)條件都是必要條件，兩個(gè)條件都滿足就組成了發(fā)生全反射的充要條件。

（2）全反射的應(yīng)用在實(shí)際生活中有很多，在解釋時(shí)要注意滿足注意臨界角的概念的條件。

評(píng)：本節(jié)課作為示范課起到了示范的作用，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握比較全面準(zhǔn)確，是一節(jié)比較成功的課。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。