全反射現(xiàn)象 教學(xué)設(shè)計(jì)

何文勝

教學(xué)課題：

全反射現(xiàn)象.

教學(xué)目標(biāo)：

1.知識(shí)目標(biāo)

①理解全反射現(xiàn)象.

②掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件.

③知道自然界中的一些全反射現(xiàn)象.

④知道光纖是利用全反射現(xiàn)象傳播光信號(hào)的.

2.能力目標(biāo)

①能通過觀察和分析，歸納總結(jié)出什么叫光的全反射現(xiàn)象.

②能通過對光路圖的分析對比，從而得出發(fā)生全反射的條件.

③能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋自然界中的一些全反射現(xiàn)象.

3.情感目標(biāo)

①體驗(yàn)從觀察、分析、比較等獲取知識(shí)的成功喜悅，從而培養(yǎng)學(xué)生熱愛實(shí)驗(yàn)、勤于思考、樂于探究的科學(xué)品質(zhì).

②通過全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，從而養(yǎng)成運(yùn)用科學(xué)理論觀察和分析周圍事物的習(xí)慣，并知道物理知識(shí)與現(xiàn)代科技的密切關(guān)系，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的興趣.

教學(xué)重點(diǎn)：

理解全反射現(xiàn)象；掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件.

教學(xué)難點(diǎn)：

①知道臨界角的概念；知道臨界角是發(fā)生全反射的最小入射角.

②知道發(fā)生全反射的條件.

課時(shí)：

1課時(shí)

教學(xué)過程：

一、設(shè)置疑問，導(dǎo)入新課

問題1：曾有幾個(gè)在沙漠中迷路的人，突然發(fā)現(xiàn)前方不遠(yuǎn)處出現(xiàn)了城堡，于是他們就向城堡走去，但越走離城堡卻越遠(yuǎn)……你們知道這是什么現(xiàn)象造成的嗎？

問題2：你們見過海市蜃樓嗎？在遼闊的海面出現(xiàn)了種種奇觀，忽而是多孔橋般的奇景，忽而顯現(xiàn)出從未見過的島嶼，其間有清晰的高樓大廈，周圍有冒煙的煙囪，在波濤滾滾的海面上展現(xiàn)出一幅多姿多彩的畫卷。古人曾把這種現(xiàn)象認(rèn)為是蜃（蛟龍）吐氣而成的，你們認(rèn)為是嗎？那這種蜃景是怎樣形成的呢？

今天我們就來學(xué)習(xí)與這些問題有關(guān)的現(xiàn)象——全反射現(xiàn)象。

二、新課教學(xué)

（一） 全反射

圖片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。

圖片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)生思考： 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）

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？

通過對大量實(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）。

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。

4.比較幾種介質(zhì)的臨界角的大?。≒145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？