2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光7全反射教案1新人教版選修3-4

PAGE1-光的全反射一、教學(xué)目標(biāo)1．學(xué)問(wèn)目標(biāo)：（1）知道什么是光疏介質(zhì)，什么是光密介質(zhì).（2）理解光的全反射.（3）理解臨界角的概念，能推斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)的問(wèn)題.（4）知道光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用.2．實(shí)力目標(biāo)：（1）會(huì)定性畫(huà)出光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)或從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)的光路圖.（2）會(huì)推斷是否發(fā)生全反射并畫(huà)出相應(yīng)的光路圖.（3）會(huì)用全反射說(shuō)明相關(guān)的現(xiàn)象.（4）會(huì)計(jì)算各種介質(zhì)的臨界角.3．德育目標(biāo)：（1）體會(huì)本節(jié)試驗(yàn)中“讓入射光正對(duì)半圓形玻璃磚中心從曲面入射”是在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)者為突出主要沖突而限制試驗(yàn)條件達(dá)到略去次要沖突的高超做法.（2）通過(guò)對(duì)蜃景現(xiàn)象的學(xué)習(xí)再次明確一切迷信或神話只不過(guò)是在人們未能明白科學(xué)真相時(shí)才托付于自然力的一種做法.二、教學(xué)重點(diǎn)全反射條件，臨界角概念及應(yīng)用.三、教學(xué)難點(diǎn)臨界角概念、臨界條件時(shí)的光路圖及解題.四、教學(xué)方法本節(jié)課主要采納試驗(yàn)視察、猜想、印證、歸納的方法得出全反射現(xiàn)象的發(fā)生條件、臨界角概念等，對(duì)閱讀材料“蜃景”補(bǔ)充了錄像資料或CAI課件，使其有更生動(dòng)的感性相識(shí).五、教學(xué)用具光學(xué)演示儀（由激光發(fā)生器、帶量角度的豎直面板、半圓形玻璃磚等組合）六、課時(shí)支配1課時(shí)七、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課讓學(xué)生甲到黑板前完成圖19—21及圖19—22兩幅光路圖（完整光路圖）圖19—圖19—22圖19—21（學(xué)生甲畫(huà)圖時(shí)遺漏了反射光線）［老師］光在入射到空氣和水的交界面處時(shí)，有沒(méi)有全部進(jìn)入水中接著傳播呢？［學(xué)生］有一部分被反射回去.（學(xué)生甲補(bǔ)畫(huà)上反射光線）［老師］很好.甲同學(xué)正確地畫(huà)出了光從空氣進(jìn)入水中時(shí)的折射角…［學(xué)生齊答］小于入射角.［老師］光從水中進(jìn)入空氣時(shí)，折射角…［學(xué)生齊答］大于入射角.［老師］對(duì).那么假如兩種介質(zhì)是酒精和水呢？請(qǐng)乙同學(xué)到前面來(lái)完成光路圖.圖19—24圖19—圖19—24圖19—23學(xué)生乙順當(dāng)完成兩圖.（二）進(jìn)行新課1．光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)1.1給出光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)概念.1.2讓學(xué)生指出圖19—21中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)，再指出圖19—23中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì).讓學(xué)生自己體會(huì)出一種介質(zhì)是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)其實(shí)是相對(duì)的.1.3（投影片出示填空題）光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，折射角________入射角；光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角________入射角.（本題讓學(xué)生共同回答）2．全反射（設(shè)置懸念，誘發(fā)疑問(wèn)）［老師］在圖19—22和圖19—23中，折射角都是大于入射角的設(shè)想，當(dāng)入射角漸漸增大時(shí)，折射角會(huì)先增大到90°，假如此時(shí)我們?cè)僭龃笕肷浣?，?huì)怎么樣呢？（這時(shí)可以讓學(xué)生自發(fā)爭(zhēng)論幾分鐘）［學(xué)生甲］對(duì)著圖19—22說(shuō)是折射到水中去嗎？［老師］你認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)圖19—25這種狀況嗎？圖19—圖19—25（其余學(xué)生有的點(diǎn)頭，有的猶疑）［學(xué)生乙］應(yīng)當(dāng)沒(méi)有了吧.［學(xué)生丙］最好做試驗(yàn)看看.［老師］好，那就讓我們來(lái)做試驗(yàn)看看.2.1出示試驗(yàn)器材，介紹試驗(yàn).［老師］半圓形玻璃磚可以繞其中心O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)如圖19—26所示，入射光方向不變始終正對(duì)O點(diǎn)入射.圖19—28圖19—28圖19—27圖19—262.2請(qǐng)學(xué)生畫(huà)出圖19—27中光線到達(dá)界面Ⅰ時(shí)的反射和折射光路.學(xué)生丙畫(huà)出了圖19—28中的光路圖.［老師點(diǎn)撥］入射點(diǎn)A處曲面的法線是怎樣的？想一想法線的性質(zhì)是什么？［學(xué)生］和界面垂直.［老師］假如界面是曲面呢？應(yīng)和該處曲面的切面垂直，再啟發(fā)學(xué)生想想圓上每一點(diǎn)的切線和該點(diǎn)半徑的關(guān)系，學(xué)生悟出A處的法線就是OA.進(jìn)而畫(huà)出正確的光路圖如圖19—29.圖19—30圖19—圖19—30圖19—292.3讓學(xué)生畫(huà)出光線入射到界面Ⅱ時(shí)的反射光路和折射光路.（學(xué)生順當(dāng)完成圖19—30）2.4視察試驗(yàn)［老師］現(xiàn)在我們來(lái)探討光入射到界面Ⅱ時(shí)所發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象.轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，讓光線在界面Ⅱ處的入射角漸增.［問(wèn)］你們看到了什么現(xiàn)象？［學(xué)生甲］入射角增大，反射角和折射角都增大.［學(xué)生乙］反射光越來(lái)越亮，折射光越來(lái)越暗.接著轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，學(xué)生看到當(dāng)折射角趨于90°時(shí)，折射光線已經(jīng)看不見(jiàn)了，只剩下反射光線.接著轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，增大入射角，都只有反射光線.（學(xué)生茅塞頓開(kāi)）［老師］什么結(jié)果？［學(xué)生］折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線沒(méi)有了，只剩下反射光線.［老師］這種現(xiàn)象就叫全反射.3．發(fā)生全反射的條件3.1臨界角C［要求學(xué)生依據(jù)看到的現(xiàn)象歸納］（學(xué)生探討思索）［學(xué)生甲］入射角要大于某一個(gè)值.［老師］對(duì)，我們把這“某一值”稱為臨界角，用字母C表示.重復(fù)試驗(yàn)至折射角恰等于90°時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚.讓前面的學(xué)生讀出此時(shí)的入射角即臨界角C約為42°左右.［老師］后面的學(xué)生看不見(jiàn)讀數(shù)，那我現(xiàn)在告知你們這種玻璃的折射率n=1.5，請(qǐng)你們算出這種玻璃的臨界角.（學(xué)生覺(jué)得無(wú)從下手）［老師啟發(fā)］想想當(dāng)入射角等于臨界角C時(shí)，折射角多大？學(xué)生領(lǐng)悟，列出算式：=n［老師］這樣對(duì)嗎？錯(cuò)在哪兒？［學(xué)生甲］光不是從空氣進(jìn)入玻璃.［老師］對(duì)了.你們自己改正過(guò)來(lái).學(xué)生列出正確計(jì)算式：=sinC=代入n算得結(jié)果與試驗(yàn)基本相符.老師點(diǎn)明臨界角的計(jì)算公式：sinC=3.2發(fā)生全反射的條件［老師］毫無(wú)疑問(wèn)，入射角大于等于臨界角是條件之一，還有其他條件嗎？［學(xué)生乙］光從玻璃進(jìn)入空氣.［老師］可以概括為…［學(xué)生］光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).［老師］很好，記住，是兩個(gè)條件，缺一不行.3.3鞏固練習(xí)［投影幻燈片］如圖19—31為兩面平行的玻璃磚，一束光從AA′面入射.當(dāng)漸漸增大其入射角θ時(shí)，有沒(méi)有可能在BB′面上發(fā)生全反射？（部分學(xué)生立刻說(shuō)，可能）圖19圖19—31［老師］依據(jù)？［學(xué)生］是從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì).［老師］僅此就夠了嗎？［學(xué)生］入射角大于臨界角.［老師］本題中入射角肯定能大于臨界角嗎？［學(xué)生］可能吧.［老師］再想想，入射到BB′處的光線是第一個(gè)界面處折射過(guò)來(lái)的光，不是光源干脆發(fā)出的.（學(xué)生思索，爭(zhēng)論）［學(xué)生甲］不行能發(fā)生全反射.因?yàn)锳A′∥BB′，所以圖中i=r,由sinr=,θ＜90°,所以sinr＜即sini＜，即i＜C，所以不能發(fā)生全反射.［老師］好極了，留意要同時(shí)滿意兩個(gè)條件.用試驗(yàn)演示上題給學(xué)生看一遍，驗(yàn)證剛才的分析.4．全反射的應(yīng)用——光導(dǎo)纖維4.1學(xué)生閱讀課本有關(guān)內(nèi)容.4.2老師補(bǔ)充介紹有關(guān)光纖通信的現(xiàn)狀和前景（附后）.4.3演示課本光纖試驗(yàn)，不過(guò)改用前面試驗(yàn)中的激光束來(lái)做，效果很好.4.4協(xié)助練習(xí)［投影片］如圖19—32表示光在光導(dǎo)纖維中的傳播狀況，纖維為圓柱形，由內(nèi)芯和涂層兩部分構(gòu)成.內(nèi)芯為玻璃，折射率為n0;涂層為塑料，折射率為n1，且n1＜n0.光從空氣射入纖維與軸線成θ角.光線在內(nèi)芯側(cè)壁上發(fā)生多次全反射后至纖維的另一端射出.若內(nèi)芯的折射率n0=1.5，涂層的折射率n1=1.2，求入射角θ最大不超過(guò)多少度光線圖19—圖19—32才能在內(nèi)芯壁上發(fā)生全反射.參考答案：64.16°5．自然界中的全反射現(xiàn)象5.1.水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特殊的光明,圖解如圖19—33.圖19圖19—335.2大氣中的光現(xiàn)象（錄像或CAI課件）(1)空中樓閣(2)沙漠蜃景（學(xué)生閱讀課本上的相關(guān)內(nèi)容）6．延長(zhǎng)拓展6.1在全反射現(xiàn)象演示試驗(yàn)中，入射光為什么要正對(duì)O點(diǎn)入射？若不這樣會(huì)怎樣？（先讓學(xué)生自己猜想、爭(zhēng)論）［演示］學(xué)生將看到圖19—34所示的狀況（圖中未畫(huà)完全部的光路）.圖19圖19—34［老師］看到了吧，這樣我們將紛繁蕪雜看得頭暈.體會(huì)到設(shè)計(jì)者構(gòu)思的奇妙了嗎？這種做法就叫限制試驗(yàn)條件.是為了突出所要探討的問(wèn)題.這是試驗(yàn)探討中常用的一種方法.想想你們以前做的試驗(yàn)中有哪些是限制試驗(yàn)條件的？［學(xué)生］驗(yàn)證牛頓其次定律試驗(yàn)讓木板傾斜以平衡摩擦力.［學(xué)生］驗(yàn)證a~F關(guān)系時(shí)讓m不變.［老師］你們體會(huì)的很好.希望你們能學(xué)以致用.6.2［投影］在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮杯側(cè).從水面上視察水中的試管.在試管內(nèi)裝上水，再視察記錄你看到的現(xiàn)象，并作出說(shuō)明（圖19—35）.圖19—圖19—35（學(xué)生課后到試驗(yàn)室做）（三）課堂小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的學(xué)問(wèn)主要有1．光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)2．光的全反射［CAI課件］動(dòng)態(tài)展示加文字說(shuō)明：（1）光在入射到兩種介質(zhì)的交界面處時(shí)，通常一部分光被反射回原來(lái)的介質(zhì)，另一部分光進(jìn)入第Ⅱ種介質(zhì)并變更了傳播方向.（2）當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角等于或大于臨界角時(shí)，光全部被反射回原介質(zhì)中去，稱做全反射現(xiàn)象.（3）當(dāng)折射角增大到90°時(shí)的入射角稱為臨界角C（參考圖19—36）.圖19—圖19—363．光導(dǎo)纖維的原理及它廣袤的應(yīng)用前景.4．自然界中的全反射現(xiàn)象水中的氣泡，陽(yáng)光照耀下的露珠特殊光明.燥熱夏天的公路有時(shí)看上去特殊光明等.（四）布置作業(yè)課本P18練習(xí)四（3）（4）（5）（五）板書(shū)