(中職)601第一節(jié)-光的折射和全反射電子教案

（中職）601第一節(jié)光的折射和全反射電子教案（中職）601第一節(jié)光的折射和全反射電子教案（中職）601第一節(jié)光的折射和全反射電子教案主題六光現象及其應用第一節(jié)光的折射和全反射教學設計案例課程內容第一節(jié)光的折射和全反射課程類型啟發(fā)講授課課時2學時教材內容分析本節(jié)主要讓學生學習光線物理模型，通過實驗，建構介質的折射率概念，理解光的折射定律，了解光的全反射現象及其產生的條件，能計算臨界角的大小，能解釋生活中常見的全反射現象。學情分析學生在初中學習過光的直線傳播、反射和折射現象等，但都是定性了解。中職物理中，我們要更深入地定量了解光的折射規(guī)律，了解全反射現象產生的條件等。教學目標1．建構折射率、光密介質、光疏介質、臨界角等概念，形成光是一種特殊形態(tài)的物質、光從一種介質進入另一種介質時會發(fā)生折射現象、光從光密介質向光疏介質傳播時可能會發(fā)生全反射現象等物理觀念，并能應用其解釋海市蜃樓等光學現象。2．了解光線這一物理模型的建構方法，了解用光線研究光的折射定律、全反射規(guī)律的方法，了解探究光的折射規(guī)律時使用的觀察、分析、歸納、數學等方法。3．通過觀察演示實驗，增加對相關光學現象的感性認識，增強實驗觀察等核心素養(yǎng)。通過進行探究實驗和學生實驗，體會科學探索的艱辛，增強操作技能以及技術運用、探究設計等核心素養(yǎng)。4．通過課堂交流、學生實驗等方式，增強工匠精神與合作交流能力。了解科學家追求真理的科學精神，增強科技傳承的責任感。教學重點讓學生建構光線模型，了解光的折射規(guī)律，了解全反射現象產生的條件。教學難點歸納光的折射規(guī)律，了解全反射現象產生的條件。教學策略讓學生通過自主學習、合作學習與探究學習了解新知識，形成新觀念，提高實驗觀察能力，受到科學方法熏陶。主要教法啟發(fā)式講授、演示實驗、組織合作學習與探究學習主要學法自主學習、觀察實驗、思考討論、合作學習與探究學習教學資源多媒體課件展示系統(tǒng)、寬約5cm的玻璃磚1塊、半圓柱形玻璃磚1塊、小激光燈1個、白紙1張、標有圓心角度數的白紙1張、刻度尺1把、量角器1個、鉛筆1根、盛水的燒杯1只、直徑1cm的鋼球1個、蠟燭1根、攝子1把、打火機1個等。課堂實施教學環(huán)節(jié)教學內容教師活動學生活動設計意圖課前準備1.光是一種什么物質？2.光線是什么？3.什么是光的折射？4.光的折射角與入射角之間可能存在什么關系？5.什么是自然觀察法？6.介質的折射率是什么？7.光的折射定律用公式如何表示？8.光密介質和光疏介質分別是什么？9.什么是光的全反射現象？10.什么是臨界角？產生全反射現象的條件是什么？1.安排學生進行預習（閱讀教材、觀看老師提供的微課視頻）。2.就學生提出的問題進行有針對性地備課，準備在課堂上學生討論時給予指導。對教材和教學視頻進行學習和思考，并與同學討論其中發(fā)現的問題，將疑問反饋給老師。讓學生通過課前自主學習，發(fā)現自己不理解的問題，準備到課堂上與同學討論，與老師交流，解決疑問。課堂實施新課引入創(chuàng)設情境：一位野外攝影師拍攝的一張照片中，有一個不明生物的身體上“長”了4只腳。展示圖片、提問：這是一種什么生物呢？它是怎么拍攝出來的呢？觀看、思考激發(fā)學生學習動力，明確學習目標新課教學光是一種特殊形態(tài)的物質，其本質是波長不同的電磁波?？梢姽獾牟ㄩL約在400～770nm之間。講述傾聽、記憶讓學生了解光的本質。我們已經知道，光在同種均勻介質中是沿直線傳播的。為了便于研究光的傳播規(guī)律，物理學中常用一條帶箭頭的直線來表示光的傳播方向，這條直線稱為光線。它也是人們?yōu)榱搜芯糠奖憬嫷囊环N物理模型。人眼在觀察物體時，往往根據射入眼睛的光線的方向和光沿直線傳播的經驗來判斷物體位置，認為光是從射入眼睛的光線的反向延長線處發(fā)出的。展示圖片、講解觀看、傾聽、理解幫學生建構光線模型，并了解其應用。將一根筷子斜插入水中時，可觀察到筷子在水面處發(fā)生彎折的現象，如圖所示。這種光從一種介質射入另一種介質時，光線的方向發(fā)生改變的現象，稱為光的折射。展示圖片、講述、提問：光的折射角與入射角之間存在什么關系呢？觀看、傾聽、思考讓學生回顧初中所學，做好知識銜接，引出新課。探究實驗：用玻璃磚探究光的折射規(guī)律發(fā)現問題：當光從空氣射入玻璃時，入射角和反射角之間有什么規(guī)律呢？提出假設：折射角一般隨著入射角的增大而增大，可能與入射角成正比。設計方案：將一塊矩形玻璃磚放在白紙上，用激光燈以一定的入射角從空氣射向玻璃，測量激光進入玻璃后的折射角，嘗試歸納折射規(guī)律。收集證據：使入射角從0°~80°之間，每隔10°測量一個折射角，記錄到表中。結果驗證：與本學習小組的同學一起分析以上實驗數據，嘗試歸納折射規(guī)律。反思改進：與其他組的同學交流，最終可以得出什么結論？組織學生進行探究實驗，提問：光的折射角與入射角之間存在什么關系？實驗探究、合作學習、回答：光的折射角與入射角之間不成正比。引導學生通過現象歸納光的折射規(guī)律。古人在公元2世紀測定了光從空氣向水中折射時入射角與折射角的對應關系，并認為折射角與入射角成正比。近千年后被人證實是錯誤的。后來有人猜測折射角與入射角之間的關系與它們的密度有關，又被實驗證偽。直到1621年，荷蘭數學家斯涅耳才發(fā)現了入射角和折射角之間存在的準確關系，但是不能解釋其產生的原因。講述傾聽讓學生了解科學史中折射定律的發(fā)現過程?！舅季S與方法】自然觀察法自然觀察法是人們有目的、有計劃地通過感覺器官或借助科學儀器對自然現象在自然發(fā)生的條件下進行資料搜集的一種方法，是最基本、最古老、最直接的科學方法。講述傾聽讓學生了解科學方法。后來在法國科學家斐索和傅科通過實驗測定了空氣和水中的光速后，人們才真正了解折射規(guī)律。原來，光在真空中的速度最大，約為3×108m/s，在其他介質中的速度都小于這一數值。當光從真空射入其他不同的介質時，會發(fā)生不同程度的偏折，這種現象顯示了介質對光作用的性質。為了描述介質的這種性質，人們把光在真空中的速度c和在介質中的速度v的比值，稱為介質的折射率，用n表示：nn=由于光在真空中的速度大于光在任何介質中的速度，所以，其他介質的折射率都大于1。講解傾聽、理解幫助學生建構介質的折射率概念，并了解其特點。【應用與拓展】眼鏡片與折射率眼鏡片的材料一般有玻璃和樹脂兩種。玻璃鏡片表面耐磨，但是重量較大，并且容易破碎，不安全。樹脂鏡片較輕，重量只有玻璃鏡片的一半，抗沖擊性是玻璃鏡片的數十倍，所以很安全。樹脂鏡片還可以染色，進行多種框架的特殊加工，但樹脂鏡片表面較玻璃鏡片易磨損，須細心護理。鏡片品質的一個衡量標準就是折射率。一般來說，相同的屈光度，折射率越高，鏡片越薄，品質越好。對于度數較深的配鏡者，應該使用高折射率的鏡片。組織學生自主學習、巡視、指導、答疑自主學習、閱讀、質疑讓學生了解折射率概念在生活中的應用。假設光從折射率為n1的介質射入折射率為n2的介質（例如從空氣射入玻璃）時，入射角為θ1，折射角為θ2，入射角和折射角之間的關系是：sin即n1sinθ1＝n2sinθ2人們把這個規(guī)律稱為光的折射定律，也稱斯涅耳定律。由折射定律可看出，發(fā)生折射時，光線在折射率大的介質中與法線的夾角小，在折射率小的介質中與法線的夾角大。如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射，即光路是可逆的。展示圖片、講解觀看、傾聽、理解讓學生理解折射定律。兩種介質相比較，折射率大的稱為光密介質，折射率小的稱為光疏介質。光從光密介質射向光疏介質（例如從玻璃射向空氣）時，折射角總是大于入射角。當折射角等于90°時，就出現了一種奇特現象。講解傾聽、理解、思考幫學生建構光密介質和光疏介質的概念，并為下面的探究實驗做鋪墊。探究實驗：探究光從光密介質射向光疏介質時的規(guī)律發(fā)現問題：光從光密介質射向光疏介質時，折射角總是大于入射角。當折射角等于90°以后，再增大入射角，會產生什么現象？提出假設：如果當折射角等于90°以后，再增大入射角，折射光線可能會消失。設計方案：將半圓柱形玻璃磚放置在的標有圓心角度數的白紙上，讓玻璃磚的圓心正對白紙上的圓心。讓激光燈發(fā)出的光沿圓柱形玻璃磚的半徑射向圓心，讓入射角從0°開始，逐漸增大。觀察以不同入射角入射的光線產生的折射現象，探究當折射角等于90°以后，會發(fā)生什么現象。收集證據：使入射角從0°開始逐漸增大，每隔5°記錄一次數據，將實驗數據記錄在表格中。結果驗證：通過此實驗，可以發(fā)現：在光從玻璃射向空氣時，隨著入射角的增大，折射光線的亮度越來越，反射光線的亮度越來越。當折射角等于90°時，入射角約為，發(fā)生了什么現象？再繼續(xù)增大入射角，發(fā)生了什么現象？反思改進：與其他同學交流，本實驗若要測量得更加精確，需要采取什么措施？組織學生進行探究實驗，自行驗證假設，增加對全反射現象的感性認識。實驗探究、合作學習、找尋答案。通過此實驗，可以發(fā)現：在光從玻璃射向空氣時，隨著入射角的增大，折射光線的亮度越來越弱，反射光線的亮度越來越強。當折射角等于90°時，入射角約為32°～42°，發(fā)生了折射光線消失的現象。再繼續(xù)增大入射角，發(fā)生了折射光線消失的現象。引導學生通過實驗發(fā)現產生全反射現象的條件。當光從光密介質射向光疏介質，并且當入射角大于某一角度時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現象稱為全反射現象。在全反射現象中，剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時的入射角稱為臨界角，用C表示，如圖所示。當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就發(fā)生全反射現象。不同的介質，由于折射率不同，在空氣中發(fā)生全反射現象的臨界角也不一樣。根據折射定律可得nsinC＝1×sin90°sin知道介質的折射率，就可以用上式求出光從這種介質射到空氣（或真空）界面時的臨界角。水的臨界角為48.8°，各種玻璃的臨界角為32°～42°，金剛石的臨界角最小，為24.5°。金剛石經過一定方式的切割，往往使進入其中的白光經過多次全反射后才從某個表面射出。由于光的色散現象，因此金剛石總會呈現出五彩斑瀾的色彩。展示圖片、講解觀看、傾聽、理解、記憶讓學生建構全反射、臨界角的概念，了解全反射現象產生的條件及其應用。演示實驗：觀察水中的小球用攝子將一個鋼球夾住，放在火柴、蠟燭等火焰上薰烤，使其表面全部被薰黑。等鋼球冷卻后，將它放入一個盛水的玻璃杯中，觀察其表面的顏色。進行演示實驗，提問：黑色的鋼球放入水中后，其部分表面呈現出什么顏色？為什么會產生這一現象？觀察演示實驗，思考、回答：黑色的鋼球放入水中后，其部分表面呈現出銀白色。光在包圍鋼球的水表面發(fā)生了全反射。增加學生對全反射現象的感性認識，增強科學論證的核心素養(yǎng)。在本節(jié)前面的照片中，那個不明生物其實是一只漂浮在平靜水面上的水鳥。攝影師在水面下用照相機以較大角度向水鳥拍攝，由于發(fā)生了全反射現象，所以我們看到的僅是水鳥在水面下的身體及其在水面上反射的倒影。回應“情境與問題”中的問題。傾聽、理解讓學生了解用全反射規(guī)律解釋現象。【應用與拓展】海市蜃樓夏天，在平靜無風的海面上，向遠方望去，有時能看到山峰、船舶、樓臺、亭閣、集市、廟宇等出現在遠方的空中。古人不明白產生這種景象的原因，對它作了不科學的解釋，認為是海中蛟龍（即蜃）吐出的氣結成的，因而稱為“海市蜃樓”，也叫蜃景。組織學生自主學習、巡視、指導、答疑閱讀、質疑讓學生了解生活中的海市蜃樓現象。自由討論本節(jié)的主要內容講完了，同學還有哪些疑問，自由提問，小組討論，自由搶答。組織學生自由提問、討論，或回答問題。向老師提出自己的疑問、回答同學的問題。通過思想的碰撞，發(fā)展學生質疑創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。歸納總結本節(jié)學習了光的折射、折射率、光密介質、光疏介質、全反射、臨界角等概念，了解了折射定律、產生全反射現象的條件，也了解了自然觀察法等科學方法等。歸納總結本節(jié)所學內容。傾聽、記憶幫助學生鞏固所學。課后提升書面作業(yè)實踐與探索6—1中第1、3題，與同學討論后，獨立完成。實踐活動實踐與探