2024-2025學(xué)年高中物理 第四章 光的折射 3 光的全反射教學(xué)實錄 教科版選修3-4

2024-2025學(xué)年高中物理第四章光的折射3光的全反射教學(xué)實錄教科版選修3-4科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第四章光的折射3光的全反射教學(xué)實錄教科版選修3-4設(shè)計意圖本節(jié)課以“2024-2025學(xué)年高中物理第四章光的折射3光的全反射”為主題，旨在幫助學(xué)生掌握光的全反射現(xiàn)象及其條件，并學(xué)會應(yīng)用全反射定律解決實際問題。通過實驗演示和課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生深入理解光的傳播規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新思維。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生通過實驗探究光的折射和全反射現(xiàn)象，提高科學(xué)探究能力；引導(dǎo)學(xué)生運用物理知識解釋生活現(xiàn)象，增強(qiáng)科學(xué)解釋能力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作精神，提升解決實際問題的能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：學(xué)生已具備基礎(chǔ)的物理知識，如光的直線傳播、光的反射、光的折射等，能夠理解光的傳播規(guī)律，并能在一定程度上運用這些知識解釋簡單的光學(xué)現(xiàn)象。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對光學(xué)現(xiàn)象普遍感興趣，但可能對抽象的理論和復(fù)雜的計算感到挑戰(zhàn)。學(xué)生能力上，部分學(xué)生具備較強(qiáng)的實驗操作能力和觀察能力，能夠通過實驗現(xiàn)象理解光學(xué)原理。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生中既有偏好動手實驗的，也有喜歡通過計算理解的，還有傾向于結(jié)合實際應(yīng)用的。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在理解光的全反射現(xiàn)象時可能面臨以下困難：一是全反射條件中臨界角的概念難以把握；二是全反射現(xiàn)象的直觀性和抽象性之間的矛盾；三是將全反射定律應(yīng)用于實際問題時的計算復(fù)雜性。此外，學(xué)生可能對理論知識的運用與實際情境的結(jié)合感到困難。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：結(jié)合經(jīng)典案例，講解光的全反射原理和臨界角的概念，幫助學(xué)生建立清晰的理論框架。

2.實驗法：通過全反射實驗，讓學(xué)生直觀感受全反射現(xiàn)象，加深對理論知識的理解。

3.討論法：組織學(xué)生討論全反射在實際生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用動畫和視頻展示光的全反射過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和直觀感受。

2.互動軟件：使用互動教學(xué)軟件，讓學(xué)生通過模擬實驗操作，加深對全反射現(xiàn)象的理解。

3.教學(xué)板書：結(jié)合板書，清晰地展示關(guān)鍵概念和公式，幫助學(xué)生鞏固知識。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（老師）同學(xué)們，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了光的反射和折射現(xiàn)象，那么，當(dāng)光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，如果入射角大于某個特定的角度，就會發(fā)生一種特殊的現(xiàn)象，這就是我們今天要學(xué)習(xí)的“光的全反射”。今天，我們就來一起探究光的全反射現(xiàn)象及其條件。

（學(xué)生）好的，老師。

二、講解光的全反射原理

（老師）首先，我們來回顧一下光的折射定律。當(dāng)光線從空氣進(jìn)入水中時，會發(fā)生折射現(xiàn)象，而且折射角小于入射角。那么，當(dāng)入射角增大到一定程度時，折射角會達(dá)到90度，這時候，光線不再進(jìn)入水中，而是完全反射回空氣中，這就是全反射現(xiàn)象。

（學(xué)生）哦，我明白了，老師。那這個特定的角度是多少呢？

（老師）這個特定的角度叫做臨界角。當(dāng)入射角等于臨界角時，折射角為90度，這時候光線恰好沿著界面?zhèn)鞑?。如果入射角大于臨界角，就發(fā)生全反射。

（學(xué)生）那臨界角是如何計算的呢？

（老師）臨界角可以通過斯涅爾定律來計算，具體公式是sinC=n2/n1，其中n1是光從的介質(zhì)折射率，n2是光進(jìn)入的介質(zhì)折射率，C是臨界角。

三、實驗演示

（老師）接下來，讓我們通過實驗來驗證全反射現(xiàn)象。首先，我會演示如何使用全反射棱鏡來產(chǎn)生全反射現(xiàn)象。請注意觀察，當(dāng)光線以大于臨界角的角度入射到棱鏡上時，會發(fā)生全反射。

（學(xué)生）老師，我們能不能也自己動手做一下實驗？

（老師）當(dāng)然可以，下面我會分步驟指導(dǎo)你們進(jìn)行實驗。

四、小組討論

（老師）同學(xué)們，剛才我們通過實驗驗證了全反射現(xiàn)象?，F(xiàn)在，我們來討論一下全反射的條件。請你們小組討論以下問題：1）全反射必須滿足哪些條件？2）全反射只發(fā)生在哪些介質(zhì)之間？3）全反射與普通反射有什么區(qū)別？

（學(xué)生）我們小組討論了一下，得出以下結(jié)論：1）全反射需要滿足兩個條件，一是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，二是入射角大于臨界角。2）全反射可以發(fā)生在任何兩種介質(zhì)之間，只要滿足上述條件。3）全反射與普通反射的主要區(qū)別在于，全反射只發(fā)生在入射角大于臨界角的情況下，而普通反射則不受這個限制。

五、應(yīng)用全反射定律

（老師）現(xiàn)在，我們來應(yīng)用全反射定律解決一個實際問題。假設(shè)有一根光纖，光在光纖中的傳播速度為2×10^8m/s，而光纖的折射率為1.5，求光纖的臨界角。

（學(xué)生）根據(jù)斯涅爾定律，sinC=n2/n1，我們可以計算出臨界角C為sin^(-1)(1/1.5)≈41.8度。

（老師）很好，你們已經(jīng)成功應(yīng)用全反射定律解決了這個問題。接下來，我們可以思考一下，全反射在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用有哪些？

（學(xué)生）老師，全反射在光纖通信、望遠(yuǎn)鏡中的反射鏡等方面有廣泛的應(yīng)用。

六、課堂小結(jié)

（老師）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了光的全反射現(xiàn)象及其條件，掌握了臨界角的概念和計算方法，并學(xué)會了如何應(yīng)用全反射定律解決實際問題。希望大家課后能夠繼續(xù)復(fù)習(xí)鞏固，加深對這一知識點的理解。

（學(xué)生）謝謝老師，我們明白了。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《光的折射與全反射》科普文章，介紹光的折射和全反射的基本原理，以及它們在自然界和科技中的應(yīng)用。

-《光纖通信技術(shù)》科普書籍，探討光纖通信的原理、發(fā)展歷程以及在現(xiàn)代社會中的重要作用。

-《光學(xué)原理》教材，深入探討光學(xué)的基本概念、定律和光學(xué)儀器的原理。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以閱讀上述拓展閱讀材料，加深對光的折射和全反射現(xiàn)象的理解。

-鼓勵學(xué)生探究光的全反射在實際應(yīng)用中的具體案例，如光纖通信、光纖傳感器、全息技術(shù)等。

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計簡單的光學(xué)實驗，驗證全反射現(xiàn)象，并測量臨界角。

-通過互聯(lián)網(wǎng)資源，學(xué)生可以查找有關(guān)全反射的最新研究進(jìn)展，了解光學(xué)領(lǐng)域的前沿動態(tài)。

-學(xué)生可以參與小組討論，分享自己的學(xué)習(xí)和探究成果，促進(jìn)知識的交流和深化。

-針對全反射在生活中的應(yīng)用，學(xué)生可以觀察并記錄日常生活中的光學(xué)現(xiàn)象，如雨后彩虹、潛望鏡等，并嘗試用所學(xué)知識解釋這些現(xiàn)象。

-學(xué)生可以嘗試解決一些與全反射相關(guān)的實際問題，如設(shè)計一個利用全反射原理的光學(xué)儀器，或者分析全反射在特定場景下的應(yīng)用效果。板書設(shè)計①光的全反射原理

-斯涅爾定律：sinC=n2/n1

-臨界角：當(dāng)入射角等于臨界角時，折射角為90度

-全反射條件：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角

②臨界角的計算

-公式：sinC=n2/n1

-變形公式：C=sin^(-1)(n2/n1)

③全反射現(xiàn)象的應(yīng)用

-光纖通信：利用全反射傳輸光信號

-光學(xué)儀器：全反射棱鏡、潛望鏡等

-光學(xué)實驗：測量臨界角、驗證全反射現(xiàn)象

④全反射與普通反射的區(qū)別

-發(fā)生條件不同：全反射發(fā)生在光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角

-折射角與入射角關(guān)系不同：全反射時，折射角為90度，普通反射時，折射角小于入射角作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.完成課本第X頁的習(xí)題，包括光的折射和全反射的基本概念理解題、計算題和實際應(yīng)用題。

2.設(shè)計一個簡單的實驗方案，用以驗證全反射現(xiàn)象，并記錄實驗步驟、觀察結(jié)果和結(jié)論。

3.閱讀課本中關(guān)于光纖通信的章節(jié)，撰寫一篇簡短的文章，概述光纖通信的原理和其在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用。

作業(yè)反饋：

1.對于習(xí)題部分，將重點檢查學(xué)生對臨界角概念的理解、斯涅爾定律的應(yīng)用以及全反射條件的判斷。對于計算題，確保學(xué)生能夠正確應(yīng)用公式，并理解公式的物理意義。

2.對于實驗方案，評估學(xué)生的設(shè)計是否合理，步驟是否清晰，以及是否能夠有效地驗證全反射現(xiàn)象。同時，關(guān)注學(xué)生是否能夠從實驗中得出正確的結(jié)論。

3.對于光纖通信的文章，檢查學(xué)生是否能夠準(zhǔn)確地描述光纖通信的基本原理，并能夠結(jié)合實際應(yīng)用進(jìn)行討論。

具體反饋內(nèi)容如下：

-對于習(xí)題，如果學(xué)生未能正確理解臨界角的概念或錯誤地應(yīng)用斯涅爾定律，將提供詳細(xì)的解答過程，并解釋錯誤的原因，幫助學(xué)生糾正。

-對于實驗方案，如果學(xué)生的設(shè)計存在缺陷或無法有效驗證全反射，將提供改進(jìn)建議，如調(diào)整實驗步驟、增加控制變量等，并鼓勵學(xué)生重新設(shè)計實驗。

-對于光纖通信的文章，如果學(xué)生的描述不準(zhǔn)確或缺乏深度，將指出具體錯誤，并提供正確的信息來源，同時鼓勵學(xué)生進(jìn)一步研究相關(guān)技術(shù)，以加深理解。

作業(yè)的反饋將在下次課前完成，并將通過以下方式進(jìn)行：

-集體講解：對于共性問題，將在課堂上進(jìn)行集體講解，確保所有學(xué)生都能理解。

-個別輔導(dǎo)：對于個別學(xué)生的問題，將在課后提供個別輔導(dǎo)，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)難點。

-反饋報告：每位學(xué)生將獲得一份詳細(xì)的作業(yè)反饋報告，包括對作業(yè)的整體評價、存在的問題和改進(jìn)建議。課后作業(yè)1.**計算題**：一束光從空氣（n=1）進(jìn)入水中（n=1.33），入射角為30度，求折射角和臨界角。

-解答：根據(jù)斯涅爾定律，sinθ2=n1/n2*sinθ1，代入n1=1,n2=1.33,θ1=30度，得sinθ2=1/1.33*sin30度≈0.424，因此θ2≈25.2度。臨界角C滿足sinC=n2/n1，即sinC=1.33/1，得sinC=1.33，C≈53.1度。

2.**應(yīng)用題**：一束光從水中（n=1.33）射向空氣，入射角為45度，求折射角和反射角。

-解答：由于入射角小于臨界角（53.1度），光會發(fā)生折射。根據(jù)斯涅爾定律，sinθ2=n1/n2*sinθ1，代入n1=1.33,n2=1,θ1=45度，得sinθ2=1/1.33*sin45度≈0.354，因此θ2≈20.8度。反射角等于入射角，即反射角為45度。

3.**實驗題**：設(shè)計一個實驗來驗證全反射現(xiàn)象。描述實驗步驟、所需材料和預(yù)期結(jié)果。

-解答：

-實驗步驟：

1.準(zhǔn)備一個全反射棱鏡、激光筆和一個白屏。

2.將棱鏡放置在激光筆和屏幕之間，確保棱鏡的一個面與激光筆對齊。

3.調(diào)整棱鏡的角度，直到在屏幕上觀察到全反射現(xiàn)象。

4.記錄觀察到的臨界角。

-預(yù)期結(jié)果：當(dāng)入射角逐漸增大時，屏幕上會出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時，光完全反射回空氣中。

4.**計算題**：一束光從水中（n=1.5）射向玻璃（n=1.6），入射角為30度，求折射角和反射角。

-解答：根據(jù)斯涅爾定律，sinθ2=n1/n