“全反射"教學(xué)案例

劉淑華

課堂教學(xué)是教師引導(dǎo)下的師生雙邊活動(dòng)，教師的作用是導(dǎo)和引，課堂的主體是學(xué)生的學(xué)。教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)注意逐層鋪墊，適時(shí)適度地加以引導(dǎo)和點(diǎn)撥，“給學(xué)生以思維的階梯”，使學(xué)生進(jìn)入教師預(yù)設(shè)的角色之中，以期獲得最佳的教學(xué)效果。

本節(jié)課中全反射的概念、全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生條件是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，因此這節(jié)課的教學(xué)主線有兩個(gè)，一是按照物理概念的形成過程展開教學(xué)：直觀實(shí)驗(yàn)一引導(dǎo)學(xué)生分析推理一經(jīng)過分析、比較、抽象后提出假說一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一通過概括形成概念一鞏固深化；二是以實(shí)驗(yàn)為主線，通過演示實(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，通過學(xué)生間的討論、動(dòng)手操作及合作，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)過程]

一、觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題

演示試驗(yàn)將光亮鐵球出示給學(xué)生看，鐵球在陽光下很刺眼，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)：放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮。好奇的學(xué)生誤認(rèn)為是水泡掉了鐵球上的黑色物，當(dāng)把試管夾從水中取出時(shí)，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，將其再放入水中時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，學(xué)生大惑不解，這時(shí)已經(jīng)吸引了全部學(xué)生的注意力，學(xué)生尋求答案的心情很“迫切”。

學(xué)生試驗(yàn)在一個(gè)盛有清水的燒杯里放人一根里面插有鉛筆的試管，如圖1所示，把燒杯放在明亮的地方，當(dāng)你從適當(dāng)?shù)慕嵌扔^察水中的試管時(shí)，可看到試管壁好像鍍了銀一樣明亮，但試管中的鉛筆卻看不見了。當(dāng)從水中取出試管后，試管又是透明的，又可以看到鉛筆。（雖然老師可以獨(dú)自做演示實(shí)驗(yàn)，但讓學(xué)生親自動(dòng)手做一做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，使他們有親身的體驗(yàn)，能更進(jìn)一步刺激他們的求知欲。）

學(xué)生頭腦中已出現(xiàn)了問題，這里由老師點(diǎn)出問題，引發(fā)學(xué)生思考。

師：剛才同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？它究竟是一種什么現(xiàn)象？ 二、分析推理，提出假設(shè) 1.分析推理 組織學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的光的折射的規(guī)律分析，提出假設(shè)來解釋所觀察到的現(xiàn)象。 分步引導(dǎo)，設(shè)問如下： （1）同學(xué)們可看到試管壁像鍍了銀一樣明亮，那么光線從哪里來的呢？

（光從試管壁射到眼睛）

（2）試管壁不會(huì)自行發(fā)光，那這個(gè)光到底從哪里來呢？

（應(yīng)當(dāng)是四周的光線射到試管壁后，試管將光反射）

（3）這里光從水中射入試管內(nèi)的空氣，是否同時(shí)存在光的反射和折射？

（既然不能看到管內(nèi)的鉛筆，只能看到試管壁像鍍了銀一樣明亮，說明試管壁——水與空氣的界面——上有較強(qiáng)的反射光，折射人管內(nèi)的光可能沒有） 2.提出假設(shè) 讓學(xué)生討論并總結(jié)提出：光從水中射入試管內(nèi)的空氣中時(shí)，只發(fā)生反射，不出現(xiàn)折射。 3.建立概念 這是一種特殊的光學(xué)現(xiàn)象，稱為全反射。請(qǐng)學(xué)生總結(jié)出全反射的定義：全部發(fā)生反射，不出現(xiàn)折射的現(xiàn)象叫做全反射。 三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，歸納概括，知識(shí)發(fā)展 以上僅僅是經(jīng)過分析推理后作出的一種猜測，是否正確，還必須通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。（讓學(xué)生了解科學(xué)研究的基本過程）

1.描述光在兩種介質(zhì)界面的反射與折射現(xiàn)象，并分析推理：

演示實(shí)驗(yàn)（光學(xué)激光演示儀）：讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的平面上，讓光線過圓心入射到玻璃平面上，觀察折射情況，當(dāng)入射角增大，折射角如何變化。 請(qǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)。 Ⅰ.光從玻璃射向空氣，當(dāng)人射角等于某個(gè)角度時(shí)，其折射光的折射角等于90。，當(dāng)入射角繼續(xù)增大時(shí)，折射光消失，出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。

Ⅱ.當(dāng)光以0°角入射時(shí)，無論是從空氣到玻璃還是從玻璃到空氣，其折射光的折射角均等于0°。

Ⅲ.光從空氣射人玻璃時(shí)，無論怎樣都有折射光線存在，故不產(chǎn)生全反射。 從特殊情況推廣到一般情況：（使學(xué)生體會(huì)到引入“光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)”的必要性，繼而介紹這一組概念。）

I.光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，無論怎樣都有折射光線存在，故不產(chǎn)生全反射。

Ⅱ.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角等于某個(gè)角度時(shí)，其折射光的折射等于90°，當(dāng)入射角繼續(xù)增大時(shí)，折射光消失，出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。

Ⅲ.當(dāng)光以0°角入射時(shí)，無論是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，其折射光的折射角均等于0°。 2.全反射的產(chǎn)生條件（這一條件是在實(shí)驗(yàn)過程中歸納概括的，是對(duì)全反射概念的理解的進(jìn)一步深化）：

I.光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；

Ⅱ.入射角必須大于（或等于）臨界角C。

Ⅲ.臨界角

折射角等于90°時(shí)的入射角，叫做臨界角，用C來表示。 四、注重實(shí)踐，發(fā)展能力 1.應(yīng)用全反射知識(shí)解決生活中的實(shí)際問題

（1）解釋學(xué)生實(shí)驗(yàn)“水中試管變明亮”的原因。（請(qǐng)學(xué)生回答，并讓其思考是不是從任何方向看過去都可觀察到這樣的現(xiàn)象，為什么？）

（2）水中的魚看岸上的景物均出現(xiàn)在一個(gè)頂角為97.6。的圓錐范圍內(nèi)，為什么？

（3）海邊、沙漠出現(xiàn)蜃景的成因。

2.全反射棱鏡

在講完全反射棱鏡的知識(shí)后，可讓學(xué)生觀察自行車尾燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)，回想在夜間看到的現(xiàn)象，用燈光來照射尾燈時(shí)，尾燈很亮，這也是利用全反射現(xiàn)象制成的儀器。引導(dǎo)學(xué)生注意生活中的物理現(xiàn)象，用科學(xué)知識(shí)來解釋它，體會(huì)物理與生活的緊密聯(lián)系。

3.光導(dǎo)纖維

（1）利用光纖束傳像制成內(nèi)窺鏡；

（2）利用光纖傳遞信號(hào)——現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊。

演示實(shí)驗(yàn)用光導(dǎo)纖維應(yīng)用演示器（J2516型），演示傳光、傳送圖像的實(shí)際應(yīng)用。

[教后思考]

全反射現(xiàn)象是光學(xué)中的一個(gè)極為重要的現(xiàn)象。雖然教材內(nèi)容簡明扼要，但組織這節(jié)課的教學(xué)卻不能簡單從事，不能僅單純地注重知識(shí)的傳授，應(yīng)當(dāng)充分挖掘本節(jié)知識(shí)的教育教學(xué)功能，以利于學(xué)生的終身發(fā)展。因此，教學(xué)的組織必須從知識(shí)和技能，方法和能力，情感、態(tài)度和價(jià)值觀這樣三個(gè)層次去考慮。

本節(jié)課按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行教學(xué)，通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察全反射現(xiàn)象并分析其產(chǎn)生的條件，并從盡可能多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中，合作歸納出全反射概念，使學(xué)生體會(huì)到人們探索自然規(guī)律的過程：觀察現(xiàn)象一提出假設(shè)一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一得出結(jié)論一應(yīng)用于實(shí)踐。課堂的整個(gè)流程通過觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)疑激趣，培養(yǎng)學(xué)生的好奇心、進(jìn)取心；通過分析推理，提出假設(shè)來培養(yǎng)學(xué)生分析推理、運(yùn)用已知探索未知的能力；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，歸納概括，知識(shí)發(fā)展環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒎治鐾评砟芰?；同時(shí)也注重實(shí)踐，發(fā)展能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，提高實(shí)踐能力。整堂課的教學(xué)應(yīng)用探究式教學(xué)的思想，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，以發(fā)揮學(xué)生個(gè)體的自主能力與合作能力。

教學(xué)表明，這樣做有利于學(xué)生理解全反射概念，獲得概念形成的方法，整個(gè)教學(xué)過程既符合新課程的三維目標(biāo)，也體現(xiàn)了新課程的理念：注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化，突出從生活走向物理，從物理走向社會(huì)。眾多來源于生活的事例、圖片，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為課后的自主性學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；也能促進(jìn)學(xué)生的交流與合作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體協(xié)作精神。