3-全反射2(探究式)

1、光的折射與全反射的單元復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)一、教材分析：該單元的知識(shí)是兒何光學(xué)的乂一重點(diǎn)，是理解后面內(nèi)容棱鏡、透鏡的知識(shí)依據(jù)，光的折射與全 反射現(xiàn)象在日常生活屮經(jīng)常遇到。通過(guò)該單元復(fù)習(xí)，突出知識(shí)（折射率、頻率、速度、波長(zhǎng)等）間 的聯(lián)系，加強(qiáng)遷移應(yīng)用，探究知識(shí)脈絡(luò)，探究錯(cuò)誤的原因，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)測(cè)定水的折射率的實(shí) 驗(yàn)方案。對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)具有一定的作用。二、教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)h標(biāo)：1、學(xué)握光的折射定律和折射率的概念。2、理解光的全反射現(xiàn)彖。3、了解光的色散現(xiàn)象。4、掌握用插針法測(cè)玻璃的折射率。能力目標(biāo)：1、通過(guò)探究知識(shí)間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。2、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。3、培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。情

2、感冃標(biāo)：通過(guò)對(duì)聯(lián)系實(shí)際的折射和全反射分析，體現(xiàn)學(xué)以致川，激發(fā)學(xué)生的興趣。三、設(shè)計(jì)思路:1、教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn):重點(diǎn)：（1）、折射率 （2）、全反射的條件 （3）、玻璃磚對(duì)光路的控制作用難點(diǎn)：理解折射率的概念反映介質(zhì)使光偏折木領(lǐng)的物理量。2、吋間安排及教學(xué)流程:3、教學(xué)方法：在教師的指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性教學(xué)，突出知識(shí)間的聯(lián)系，探究錯(cuò)課的原因，探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 過(guò)程，加強(qiáng)遷移應(yīng)用能力。避免復(fù)習(xí)就是簡(jiǎn)單地重復(fù)以前學(xué)過(guò)的內(nèi)容，從1何提高復(fù)習(xí)效率。四、教學(xué)準(zhǔn)備：第2課時(shí)學(xué)生分成8組，每組6人，投影儀，準(zhǔn)備8組器材。器材：水槽，燒杯，刻度尺，圓形小 木板，綠豆，針，線，釘子，水等。五、教學(xué)過(guò)程：（一）、引

3、入課題：以列舉日常生活中折射、全反射現(xiàn)彖作為引入。如插入水中的筷子好彖變彎；看見水中的魚的位置是否就是魚的真實(shí)位置；光導(dǎo)纖維等。（二）、正課教學(xué):1、折射定律內(nèi)容（學(xué)生回答）教師突出其中的sini/sinr=常數(shù)，指出光從真空（或空氣）射入某種介質(zhì)，常數(shù)就是該介質(zhì) 的折射率。2、折射率 n=sini/sinr（1）折射率與介質(zhì)有關(guān)空氣介質(zhì)對(duì)照（圖1）學(xué)生冋答：度） 例1：光路如圖所示，問：（1）山、n2s n3的大小關(guān)系如何？（2）v|、v2、v3的人小關(guān)系如何？（目的是：應(yīng)用折射率的定義式及公式n=c/v）引申：1、若i、iii為同一介質(zhì)時(shí)，則介質(zhì)1中的光線與介質(zhì)iii中的光線冇什么特點(diǎn)？問

4、：這個(gè)光路圖與我們學(xué)過(guò)光經(jīng)過(guò)什么器件后的光路圖類似？光線經(jīng)平行玻璃磚后有什么特點(diǎn)？ 隔著玻璃磚看物體有什么區(qū)別？引巾2、（20（）1高考理科綜合）如圖所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡abc,兩者的ac而是平行放置 的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)，一單色細(xì)光束o垂肓于ab而入射，在圖示的出射光 線中：b c aa、1、2、3 （彼此平行）中的任一條都有可能。b、4、5、6 （彼此平行）中的任一條都有可能。c、7、8、9 （彼此平行）中的任一條都有可能。d、只能是4、6中的某一條。學(xué)牛答：認(rèn)為a正確，因?yàn)楣饩€經(jīng)右方三棱鏡后會(huì)向底邊方向偏折。學(xué)生答：認(rèn)為c正確，因?yàn)楣饩€經(jīng)左方三棱鏡后會(huì)向底邊方向偏

5、折。這樣就都冇可能。教教師引導(dǎo)全體學(xué)生答：該兩位同學(xué)沒冇真止理解光線經(jīng)三棱鏡后會(huì)向底邊方向 偏折這一句話，應(yīng)是世射方i業(yè)匕射方回更偏向底邊，正因?yàn)楣饩€經(jīng)三棱鏡 后會(huì)向底邊方向偏折，先經(jīng)左方三棱鏡abc后，還要再經(jīng)右方三棱鏡abc,師指岀該問題實(shí)質(zhì)上考杳我們平行玻璃磚的知識(shí)，光線經(jīng)平行玻璃磚示，出射方向仍與原來(lái)方向平 行，但側(cè)移了一段距離。而該題中的未知透明介質(zhì)可能是玻璃，故正確答案為b。（2）、折射率跟光的頻率有關(guān)（同一介質(zhì)對(duì)頻率大的光的折射率大）例2： 束由a、b兩種顏色組成的光從介質(zhì)ii傳向介質(zhì)iii,如圖所示，則以下說(shuō)法正確的是：（a）a光的頻率大于b光的頻率。（b）a光光了能量小于b光

6、光了能量。（c）在同介質(zhì)中，a光光速小。（d）a、b兩光照射同種金屬，a光能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則b光一定會(huì)產(chǎn) 生光電效應(yīng)。學(xué)牛答：認(rèn)為a、c正確。因?yàn)閟ini/sinr=n, a光線的折射角小，故折射率大，頻率大。教師引導(dǎo)學(xué)生答：sini/sinr=n,適用于光從真空射向介質(zhì)，（這里也沒有必耍引出相對(duì)折射率）指出折 射率是反映介質(zhì)使光偏折程度的物理量，b光比a光偏折丿萬(wàn)害，所以b的折射率大于氛再根據(jù)e=h v : n=c/v；光電效應(yīng)規(guī)律i知正確答案為b、d接例2, （e）以相同入射角從介質(zhì)ii射向iii,增大入射角，a光先發(fā)生全反射。要求學(xué)生回憶發(fā)生全反射的條件，從而引出3、全反射條件：（1）光

7、從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)（2） i>c學(xué)生甲答：這句話錯(cuò)誤，因?yàn)閟inc=l/n, a的臨界角大于b,所以b先符合條件。學(xué)生乙答：這句話錯(cuò)謀，圖屮a札i當(dāng)于紅光，b相當(dāng)于紫光，我們知道紫光先全反射，所以b先全反 射。（該同學(xué)的思維靈活）教師引導(dǎo)答：還可直接觀察光路圖，增大入射角，a、b的折射角都隨z增大，這樣不難發(fā)現(xiàn)b光線 先消失，所以這句話錯(cuò)誤。接例2, （f）在同一介質(zhì)中，b光的波長(zhǎng)人。（g）用a、b分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，得到干涉條紋間距da>dbo（h）a、b通過(guò)同一凸透鏡，a光通過(guò)時(shí)，透鏡的焦距較人。（i）在水中同一深度有a顏色、b顏色的兩個(gè)點(diǎn)光源，則從水面上看"顏色

8、光源較深，"顏色光 的水面透光面積大。（以上這4點(diǎn)的目的是進(jìn)一步探究知識(shí)間的聯(lián)系，已知頻率、折射率間的關(guān)系，結(jié)合公式v= x f,雙縫 干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，不難得出f、g、h都正確，對(duì)于i引導(dǎo)學(xué)生畫出以下二圖：不難得岀i也正確。）接例2, （j） a. b通過(guò)三棱鏡，則時(shí)間ta>tbo當(dāng)入射介減小到零的過(guò)程中，光屏上的光帶會(huì)消失，貝山 顏色光先消失。從而引出光的色散。4、光的色散。教師引導(dǎo)學(xué)生：前曲已得出a、b的頻率、折射率、傳播速度以及全反射 的條件，對(duì)照?qǐng)D不難判斷這句話是正確的。問：由例1、例2看出上述知識(shí)的脈絡(luò)是怎樣？（這樣學(xué)生會(huì)重新思考剛 才的探究過(guò)程，

9、明白上述知識(shí)間的聯(lián)系）教師引導(dǎo)學(xué)牛歸納：5、折射率的測(cè)定（設(shè)計(jì)測(cè)定水的折射率）要求學(xué)生在給定的器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并具體操作測(cè)定水的折射率。 教師引導(dǎo)學(xué)生回憶復(fù)習(xí)測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)原理：n二sini/sinr,實(shí)驗(yàn)時(shí)只需測(cè)岀入射角i和折射角r, 但折射角位于玻璃屮很難測(cè)出，實(shí)驗(yàn)中利用插針法找出出射點(diǎn)，進(jìn)而知道折射光線，然后拿去玻璃磚畫 出折射光線,即可測(cè)出折射角。接著啟發(fā)學(xué)生先確定實(shí)驗(yàn)原理，再選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，制定?shí)驗(yàn)方案。而實(shí)驗(yàn)原理又是如何確定呢？啟發(fā)學(xué)牛積極思考曾在哪些公式屮岀現(xiàn)折射率n, （n=sini/sinr, n=c/v,視深/實(shí)際深度，n=l/sinc ）,先進(jìn)行

10、分組討論，然后每組選代表講述設(shè)計(jì)方案（或在投影儀上展出），最后 教師引導(dǎo)加以完善，接著各組對(duì)照自己的方案具體操作。參考方案：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)折射現(xiàn)象，根據(jù)n=sini/sinr。例1：如圖所示，在長(zhǎng)方形水槽的底部平放著一把刻度尺，眼睛在oa延長(zhǎng)線 上的e點(diǎn)觀察，視線沿著ea斜向下看恰能看到尺的左端零刻度，現(xiàn)保持眼 睛的位置不變，向水槽內(nèi)倒入水至槽口，這時(shí)眼睛仍沿ea方向觀察，恰能看 到尺上的某一刻度b,則水的折射率就可求出。例2：見人教社高中物理笫二冊(cè)p189小實(shí)驗(yàn)。（2）n=c/v,很難測(cè)出光在水中的速度，故該方案很難具體操作。（3）n二視深/實(shí)際深度。例3：如圖所示，在燒杯中倒入水，燒杯底放

11、一粒綠豆，在水面上吊一根針，調(diào)節(jié)針 的位置，使針尖在水中成的像所看到的綠豆重合，測(cè)出針尖到水面的距離即視深， 再測(cè)出實(shí)際深度。就可以求出水的折射率。（4）設(shè)計(jì)一個(gè)全發(fā)射現(xiàn)象，根據(jù)n=l/sinc。例4：在圓形木板的圓心處釘上釘了，將木板放入水槽屮，如圖所示，調(diào) 節(jié)釘子的長(zhǎng)度，使得水面上任何方向都看不到釘子的末端，量出這時(shí)釘子 的長(zhǎng)度和圓形木板的直徑即可求出水的折射率。最后冇教師組織學(xué)生討論不同實(shí)驗(yàn)方案的旁異，然后講評(píng)。（既發(fā)散性思維乂有集中性思維，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。）6、日常生活中，聯(lián)系實(shí)際的折射和全發(fā)射現(xiàn)彖。學(xué)生個(gè)別冋答，引入課題時(shí)的三個(gè)現(xiàn)象。（給學(xué)生以學(xué)有所獲，有成就感） 子并

12、加以分析，如看星星和f1出，海市蜃樓和沙漠屮的蜃景、霓蟲-現(xiàn)象等。六、評(píng)價(jià)方案:1、要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)表格比較紅光和紫光有何不同？2、要求學(xué)牛撰寫關(guān)于測(cè)定水的折射率的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須完整地反映實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的全過(guò) 程，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及結(jié)果確定與分析都必須有規(guī)范、詳細(xì)的記錄。本案例教學(xué)指導(dǎo)說(shuō)明一、案例設(shè)計(jì)的理論依據(jù)1、心理因索髙中學(xué)綸的思維己經(jīng)山經(jīng)驗(yàn)型向理論型轉(zhuǎn)化，更具獨(dú)立性。他們樂于獨(dú)立提出問題，喜歡探討 問題發(fā)生的原因，解釋和論證事物或現(xiàn)象間較復(fù)雜的因果關(guān)系。高中生這些心理發(fā)展特點(diǎn)為平時(shí)教 學(xué)中給學(xué)生口己設(shè)讓實(shí)驗(yàn)方案并操作進(jìn)行探究提供了依據(jù)。同吋，由于高中生的物理思維存在著明 顯的

13、個(gè)體差界，使得各部分同學(xué)在物理學(xué)習(xí)中有不同的表現(xiàn)。所以在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)牛暴露錯(cuò)誤觀點(diǎn) 并加以探究糾正，加深理解。另外，心理學(xué)研究表明，高中學(xué)生對(duì)事物的分析、判斷能力也還未達(dá) 到成熟階段，需要教師指導(dǎo)、幫助他們克服思維中缺點(diǎn)和偏向，所以教師的啟發(fā)釋疑是必要的。2、物理學(xué)科的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)既是形成物理概念和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的基礎(chǔ)，又是學(xué)習(xí)物理的基木方法。由于實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)、 形象、牛:動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)中學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，極易喚起他們的直觀興趣。另外，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一 種有h的性的操作行為，不僅可以滿足學(xué)生的操作欲望和體會(huì)成功的喜悅，而口可以激發(fā)學(xué)生的學(xué) 習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。3、整體原理提出的教學(xué)原則結(jié)構(gòu)能力

14、原則系統(tǒng)科學(xué)三原理z整體原理告訴我們：任何系統(tǒng)只有通過(guò)相互聯(lián)系形成整體結(jié)構(gòu)才能發(fā) 揮整體功能。所以我們?cè)趥魇谖锢碇R(shí)時(shí)，不僅要重視知識(shí)本身，更要重視知識(shí)間的相互聯(lián)系，使 學(xué)牛所學(xué)知識(shí)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。故平時(shí)教學(xué)屮探究知識(shí)間的聯(lián)系，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)遷移應(yīng)用 就顯得很有必要。二、注意事項(xiàng)1、第一課時(shí)旨在探究知識(shí)間的聯(lián)系，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，探究錯(cuò)誤原因，加強(qiáng)遷移應(yīng)用。由于考慮到 我校學(xué)生的實(shí)際情況，故采用定向探究，問題由教師設(shè)計(jì)（學(xué)生下次模仿），學(xué)生在解決問題 的過(guò)程中探究知識(shí)的聯(lián)系，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。還需教師啟發(fā)、點(diǎn)撥，與學(xué)生一起探究錯(cuò)誤原因。2、笫二課時(shí)主要是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定水的折射率，教師先提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，引