人教版(新教材)高中物理選擇性必修1教學(xué)設(shè)計(jì)7：4 2 全反射教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE14.2全反射教學(xué)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，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.4.知道光纖是利用全反射現(xiàn)象傳播光信號(hào)的.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.教學(xué)過程一、知識(shí)回顧，導(dǎo)入新課回顧反射和折射定律以及幾種介質(zhì)的折射率。通過光的折射引導(dǎo)出光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的定義，通過例子引導(dǎo)學(xué)生會(huì)通過折射率判斷，兩種介質(zhì)之間誰是光疏介質(zhì)，誰是光密介質(zhì)？知道光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的不是絕對(duì)的。二、新課教學(xué)（一）全反射動(dòng)手畫圖：讓光線從折射率為1.7的介質(zhì)射入到空氣當(dāng)中，入射角為30°，由學(xué)生畫出光路圖，并投影展示。猜想：由于光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以折射角大于入射角。當(dāng)增大入射角時(shí)，折射角也隨之增大，且折射角最先達(dá)到90°。設(shè)疑：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線如何？實(shí)驗(yàn)：1.首先介紹半圓形玻璃磚的特點(diǎn)。2.讓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。入射角都從0°增大到90°的過程中，觀察折射光線，反射光線。〖提示〗學(xué)生觀察：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。觀察到的現(xiàn)象：①光從玻璃→空氣，入射角＜折射角；②光從玻璃→空氣，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)折射角達(dá)到90°，折射光線消失，就只有反射光線了，此后入射角繼續(xù)增大，也只有反射光線而無折射光線。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。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）。教師強(qiáng)調(diào)：光從玻璃→空氣，隨入射角增大（但小于臨界角），反射角和折射角都增大，反射光增強(qiáng)，折射光減弱，這是一個(gè)量變過程；當(dāng)入射角達(dá)到或大于臨界角時(shí)，就發(fā)生了質(zhì)變，折射光消失，發(fā)生了全反射現(xiàn)象。3.臨界角（C）：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）。據(jù)介質(zhì)的折射率n求臨界角C。sinC=由此可見，可據(jù)介質(zhì)的折射率n計(jì)算臨界角C；且n越大，sinC越小，則C越小。臨界角越小，越容易發(fā)生全反射現(xiàn)象，如金剛石（鉆石）等。三、學(xué)以致用1.課堂探究生活中發(fā)現(xiàn)，在浴缸的側(cè)面觀看，可以在水面處看到水中的物體的倒影，用我們剛剛學(xué)習(xí)的知識(shí)解釋。圖析：2.實(shí)例分析①魚眼里的世界在水中的魚看來，水面上和岸上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角約為97.6°的倒立圓錐里，為什么？圖析：②全反射棱鏡的應(yīng)用③光導(dǎo)纖維的應(yīng)用：利用全反射現(xiàn)象傳播光信號(hào)構(gòu)造特點(diǎn)：雙層，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大④海市和沙漠地區(qū)的蜃景區(qū)別。一個(gè)是正立的虛像，一個(gè)是倒立的虛像。四、課堂練習(xí)1.(多選)下列說法正確的是()A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏龋运枪饷芙橘|(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來說是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小〖解析〗當(dāng)折射率越大時(shí)，則為光密介質(zhì)，而折射率越小時(shí)，即為光疏介質(zhì)，卻與密度大小無關(guān)．所以水對(duì)酒精來說是光疏介質(zhì)；由v＝c/n可知，光在光密介質(zhì)中的速度較?。蔅D兩項(xiàng)正確．〖答案〗BD2．(多選)已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則()A．該介質(zhì)對(duì)單色光的折射率等于eq\f(1,sinC)B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csinC(c是光在真空中的傳播速度)C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長是在真空中波長的sinC倍D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的eq\f(1,sinC)倍〖解析〗由臨界角的計(jì)算式sinC＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(1,sinC)，A項(xiàng)正確；將n＝eq\f(c,v)代入sinC＝eq\f(1,n)得sinC＝eq\f(v,c)，v＝csinC，B項(xiàng)正確；設(shè)該單色光的頻率為f，在真空中的波長為λ0，在介質(zhì)中的波長為λ，由波長、頻率、光速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，故sinC＝eq\f(v,c)＝eq\f(λ,λ0)，λ＝λ0sinC，C項(xiàng)正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時(shí)，頻率不發(fā)生變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤．〖答案〗ABC3．很多公園的水池底都裝有彩燈，若已知n藍(lán)＞n紅，當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色光組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí)，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖正確的是()〖解析〗紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，藍(lán)光的折射率較大，所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較紅光小，藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí)，紅光不一定發(fā)生，故只有C項(xiàng)正確．〖答案〗C4．華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”．光纖通訊中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播．下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法中正確的是()A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．波長越短的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大〖解析〗光纖內(nèi)芯比外套折射率大，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；頻率大的光波長短，折射率大，在光纖中傳播速度小，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．〖答案〗A5．如圖所示，ABC是一個(gè)用折射率n>eq\r(2)的透明介質(zhì)做成的棱鏡，其截面為等腰直角三角形，現(xiàn)有一束光從圖示位置垂直入射到棱鏡的AB面上，則該光束()A．能從AB面射出B．能從BC面射出C．進(jìn)入棱鏡后速度不變D．進(jìn)入棱鏡后波長變長〖解析〗設(shè)棱鏡的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)<eq\f(1,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)，