全反射+教學設(shè)計 高二下學期物理人教版選修3-4

高二物理選修3-4第十三章光第二節(jié)全反射教學目標：1.知道什么是光疏介質(zhì)，什么是光密介質(zhì).理解光的全反射。2.理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)的問題。3.知道光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用。教學重點：光的全反射教學難點：臨界角判斷能否發(fā)生全反射教學過程：一、導(dǎo)入新課、板書課題回顧：光發(fā)生折射的條件，光路可逆導(dǎo)入：上節(jié)我們學習了光的反射與折射，3.如果由光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)一直增大入射角，會發(fā)生什么情況？二、出示目標、明確任務(wù)1.熟記光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)的概念.理解光的全反射。2.理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)的問題。清楚光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用。三、學生自學、獨立思考閱讀課本48-52頁內(nèi)容，找到書中的知識點、重點、困惑點四、自學指導(dǎo)、緊扣教材1.閱讀課本48-50頁全反射部分①通過閱讀前兩段，找到光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的定義，根據(jù)折射定律判斷角度關(guān)系。②閱讀思考與討論和實驗，嘗試解決其中的問題③閱讀34段，找到全反射的定義和臨界角。發(fā)生全反射的條件④閱讀思考與討論和最后三段，找到光從介質(zhì)射入空氣中時，發(fā)生全反射的臨界角和介質(zhì)折射率的關(guān)系式，判斷它們的大小關(guān)系，清楚知道一般物質(zhì)的臨界角。并舉例生活中的全反射現(xiàn)象。⑤閱讀例題，體會運用C與n的關(guān)系式解決問題。2.閱讀課本50-52頁全反射棱鏡部分和光導(dǎo)纖維部分①通過閱讀第一段，找到全反射棱鏡的特征。②通過閱讀2段，找到光導(dǎo)纖維的定義③通過閱讀3段，找到光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理④通過閱讀4段，找到光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)⑤通過閱讀5。6.7.8段，找到光導(dǎo)纖維通信的特點五、自學展示、精講點撥1.①不同介質(zhì)的折射率不同，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)。光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對的根據(jù)折射定律，光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)（例如由空氣射入水）時，折射角小于入射角；光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)（例如由水射入空氣）時，折射角大于入射角。②當光從水斜射入空氣中，入射角繼續(xù)增大，大于臨界角時，便沒有折射，只有反射了。③當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射，這時的入射角叫做臨界角當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，如果入射角等于或大于臨界角，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象。④發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。水的臨界角為48.8°，各種玻璃的臨界角為32°～42°，金剛石的臨界角為24.4°。全反射是自然界里常見的現(xiàn)象。例如，水中或玻璃中的氣泡，看起來特別明亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故。⑤2.①棱鏡的截面為等腰直角三角形。當光以圖甲或圖乙所示的方向射入玻璃時，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，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100%；由于反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，所以反射時失真小。②我們常常聽到的“光纖通信”，就是利用了全反射的原理。這里說的光纖，就是光導(dǎo)纖維的簡稱。③當光在玻璃棒內(nèi)傳播時，如果從玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會發(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④它由內(nèi)芯和外套兩層組成。⑤優(yōu)點是容量大、有衰減小、抗干擾性強精講對全反射的理解：①全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解．當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射．②發(fā)生全反射的條件：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角．③全反射遵循的規(guī)律：光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時，仍然遵守反射定律．有關(guān)計算仍依據(jù)反射定律進行．應(yīng)用全反射解決實際問題的基本方法：（1）確定光是由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)．（2）若光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，則根據(jù)確定臨界角，看是否發(fā)生全反射．（3）根據(jù)題設(shè)條件，畫出入射角等于臨界角的“臨界光路”．（4）運用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進行判斷推理，運算及變換進行動態(tài)分析或定量計算．應(yīng)用全反射解釋自然現(xiàn)象：（1）對“海市蜃樓”的解釋：由于光在空氣中的折射和全反射，會在空中出現(xiàn)“海市蜃樓”．在海面平靜的日子，站在海濱，有時可以看到遠處的空中出現(xiàn)了高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象．這種景象的出現(xiàn)是有原因的．當大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上空的空氣溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大．我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖所示，下層的折射率較大．遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當光線的入射角大到臨界角時，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象．光線就會從高空的空氣層中通過空氣的折射逐漸返回折射率較低的下一層．在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來的光線形成的虛像．這就是海市蜃樓的景象．如圖所示．（2）對沙漠上、柏油路上的蜃景的解釋：在沙漠里也會看到蜃景，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也?。畯倪h處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射．人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒景（如圖），仿佛是從水面反射出來的一樣．沙漠里的行人常被這種景象所迷惑，以為前方有水源而奔向前去，但總是可望而不可即．在炎熱夏天的柏油馬路上，有時也能看到上述現(xiàn)象．貼近熱路面附近的空氣層同熱沙面附近的空氣層一樣，比上層空氣的折射率小．從遠處物體射向路面的光線，也可能發(fā)生全反射，從遠處看去，路面顯得格外明亮光滑，就像