高二物理 選擇性必修一 全反射 《光的全反射》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第四章 光第2節(jié) 全反射一、教材分析本節(jié)課程是高中物理光學(xué)部分的一個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，學(xué)習(xí)全反射的內(nèi)容涉及直線傳播、反射、折射的知識(shí)，從本質(zhì)上進(jìn)一步理解和應(yīng)用折射定律和折射率，讓學(xué)生有效體會(huì)和熟練應(yīng)用光路可逆知識(shí)解決光的傳播問(wèn)題。所以全反射既是新知識(shí)的學(xué)習(xí)，又是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的鞏固和深化。二、教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)【物理觀念】知道全反射現(xiàn)象揭示了光路的可逆性，本質(zhì)是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于等于90的一種物理現(xiàn)象。【科學(xué)思維】了解全反射現(xiàn)象的本質(zhì)，知道發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件，并能夠?qū)ο鄳?yīng)物理問(wèn)題進(jìn)行定性分析與定量運(yùn)算?！究茖W(xué)探究】通過(guò)觀看演示視頻，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中探索事物的本質(zhì)，學(xué)生分

2、組對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，得出發(fā)生全反射的條件，知道臨界角的概念及物理意義。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】讓學(xué)生發(fā)掘大自然中的物理現(xiàn)象，領(lǐng)略物理之美；體會(huì)生活中處處蘊(yùn)含物理知識(shí)，物理就在身邊，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。三、教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】臨界角的概念及表達(dá)式、全反射的條件、全反射的應(yīng)用；【教學(xué)難點(diǎn)】全反射的條件、全反射的應(yīng)用。四、教學(xué)過(guò)程1）【引入新課】全反射現(xiàn)象想一想：水中和玻璃中的氣泡，還有葉子上的露珠看起來(lái)特別明亮，這是為什么？晶瑩剔透的露珠晶瑩剔透的露珠水中的氣泡看上去特別明亮2）【進(jìn)行新課】探究點(diǎn)一、全反射1、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì):兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì).光密介質(zhì):兩

3、種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì).幾種常見(jiàn)物質(zhì)的折射率酒精相對(duì)于水是光密介質(zhì)酒精相對(duì)于玻璃是光疏介質(zhì)注意： “光密介質(zhì)”和“光疏介質(zhì)” 是相對(duì)而言的，對(duì)其界定是以折射率為依據(jù)的。 【討論與思考】既然光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度，但還沒(méi)有達(dá)到900時(shí)，折射角就會(huì)增大到900。如果入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2、全反射【實(shí)驗(yàn)探究：觀察全反射現(xiàn)象】如圖，讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直邊上，觀察平直邊與空氣界面發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。逐漸增大入射角，觀察反射光線和折射光線的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射，如果

4、入射角逐漸增大，折射光離法線越來(lái)越遠(yuǎn)，而且越來(lái)越弱，反射光卻越來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到900時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光。全反射的定義全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角逐漸增大到某一角度，光線全部被反射回原光密介質(zhì)的現(xiàn)象。 臨界角：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900角時(shí)的入射角叫做臨界角。用C表示。發(fā)生全反射的條件（1）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；（2）入射角等于或大于臨界角；臨界角的計(jì)算 生活中的全反射現(xiàn)象（1）水中或玻璃中的氣泡，看起來(lái)特別明亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故。水中的氣泡看上去特別明亮水中的氣泡

5、看上去特別明亮（2）【水下的燈】水中的燈只能照亮水面上一塊圓面，為什么？ 從水射到空氣時(shí)，當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，所以只能照亮水面上的一塊圓面從水射到空氣時(shí)，當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，所以只能照亮水面上的一塊圓面。（3）在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角多大？探究點(diǎn)二、全反射棱鏡玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形，當(dāng)光從圖中所示的方向射入玻璃時(shí)，由于光的方向與玻璃面垂直，光線不發(fā)生偏折。但在玻璃內(nèi)部，光射向玻璃與空氣的界面時(shí)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射。與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達(dá) 100%。這種棱鏡在光學(xué)儀器中可用來(lái)改變光的

6、方向。優(yōu)點(diǎn)：（1）反射率高，幾乎可達(dá)100%；（2）因反射面不必涂敷任何反射物質(zhì)，故反射時(shí)失真小。全反射棱鏡的應(yīng)用探究點(diǎn)三、全反射的應(yīng)用實(shí)例1光導(dǎo)纖維【觀察與思考】演示：激光筆發(fā)出的光射入一根彎曲的有機(jī)玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點(diǎn)?，F(xiàn)象：光沿著彎曲的玻璃棒轉(zhuǎn)彎原因：當(dāng)光在玻璃棒內(nèi)傳播時(shí)，如果從玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會(huì)發(fā)生全反射，于是光在玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。這就是光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到幾百微米之間，由內(nèi)芯與外套兩層組成內(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。把光導(dǎo)纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對(duì)位置相同，圖像就可以從一端傳到另一端了。載有聲音、圖像以及各種數(shù)字信號(hào)的激光從光纖的一端輸入，就可以傳到千里以