《全反射》是高中物理選修3-4的必修內(nèi)容,這一節(jié)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了光的反射、光的折射之后編寫的,是反射和折射的交匯點(diǎn)。本節(jié)就從光的折射入手,探討了光發(fā)生全反射的條件,以及相關(guān)應(yīng)用。全反射現(xiàn)象與人們的日常生活以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān),所以,學(xué)習(xí)這部分知識(shí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、目標(biāo)
1.知識(shí)目標(biāo):
(1)理解光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)的概念及全反射現(xiàn)象;掌握臨界角的概念和全反射條件;了解全反射的應(yīng)用。
(2)培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決問題的能力。
2.能力目標(biāo):
(1)用實(shí)驗(yàn)的方法,通過討論、分析過程,用準(zhǔn)確的語言歸納全反射現(xiàn)象;培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
(2)啟發(fā)學(xué)生積極思維,鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。
3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo):
(1)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,進(jìn)行科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法教育。
(2)感悟物理學(xué)研究中理論與實(shí)踐的辨證關(guān)系。
三、重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn):臨界角的概念及全反射條件
難點(diǎn):全反射現(xiàn)象的應(yīng)用
四、學(xué)情分析
學(xué)生是教學(xué)過程中的主體,這個(gè)時(shí)期的學(xué)生學(xué)習(xí)了物理一、二冊(cè)的教材,已經(jīng)逐步體會(huì)出教材的思想,但是大多數(shù)學(xué)生的抽象思維和空間想象能力還比較低,對(duì)物理現(xiàn)象和知識(shí)的理解、判斷、分析、和推理常常表現(xiàn)出一定的主觀性、片面性、和表面性,這就要求在教學(xué)過程中合理安排、指導(dǎo)和引導(dǎo)學(xué)生突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn),提高學(xué)生分析、歸納、及抽象思維能力。
五、教學(xué)方法
1、教學(xué)方法采用直觀、感性的實(shí)驗(yàn)和視頻,將演示實(shí)驗(yàn)與多媒體的模擬分析有機(jī)的結(jié)合起來。課堂上,盡可能多的留給學(xué)生參與教學(xué)的思維空間。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)疑,引導(dǎo)學(xué)生猜想,再通過演示和多媒體分析,最后得出結(jié)論。學(xué)生既實(shí)現(xiàn)了從感性知識(shí)到理性知識(shí)的飛躍,又體會(huì)到了“設(shè)疑----猜想----實(shí)驗(yàn)----分析----結(jié)論”的研究方法
2、學(xué)案導(dǎo)學(xué):見后面的學(xué)案
3、新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié):預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)
六、課前準(zhǔn)備
1.學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備:結(jié)合學(xué)案預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。了解基本概念,初步認(rèn)識(shí)全反射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
2.教師的教學(xué)準(zhǔn)備:教具的準(zhǔn)備,學(xué)案的準(zhǔn)備
七、課時(shí)安排:1課時(shí)
八、教學(xué)過程
1、預(yù)習(xí)檢查
檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑,使教學(xué)具有了針對(duì)性。
2、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景,導(dǎo)入課題
演示:將光亮鐵球出示給學(xué)生看,在陽光下很刺眼,將光亮鐵球夾在試管夾上,放在點(diǎn)燃蠟燭上熏黑,將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制,一定要全部熏黑,再讓學(xué)生觀察.然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中,現(xiàn)象發(fā)生了,放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮.好奇的學(xué)生誤認(rèn)為是水泡掉了鐵球上黑色物,當(dāng)老師把試管夾從水中取出時(shí),發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故,再將其再放入水中時(shí),出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣,學(xué)生大惑不解,讓學(xué)生帶著這個(gè)疑問開始學(xué)習(xí)新的知識(shí)??全反射現(xiàn)象
3、合作探究,精講點(diǎn)撥
(1)光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)
任意兩種介質(zhì)相比較,我們把折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì),折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)。
舉例說明光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的。
(2)全反射現(xiàn)象
演示實(shí)驗(yàn):激光束射向半玻璃磚,觀察反射、折射現(xiàn)象。
設(shè)疑:如果入射角變大,反射光線和折射光線可能怎么變化呢?
學(xué)生猜想:
①反射光,折射光全部消失。
②反射光消失,只有折射光線。
③折射光線消失,只有反射光線。
討論推理:第一種假設(shè)是不合理的,因?yàn)楣鈧鞑サ氖悄芰浚舴瓷涔饩折射光線全部消失顯然違反能量守恒觀點(diǎn)。
第二種假設(shè)也不能成立,在學(xué)習(xí)反射定律時(shí),知道,不論透明還是不透明物體都要反射一部分射到它表面的光,所以必定有反射光線存在。
第三種假設(shè)有可能存在。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:轉(zhuǎn)動(dòng)光具盤,增大入射角,觀察反射光線和折射光線。
分析總結(jié):隨著入射角逐漸增大,折射角也逐漸增大,但折射角總是大于入射角。同時(shí)還觀察到,折射光線越來越暗,越來越接近90o,當(dāng)入射角增大到一定值時(shí)折射光線消失,只剩下入射光線、反射光線。繼續(xù)增大入射角時(shí),仍然觀察不到折射光線。
師生互動(dòng):通過實(shí)驗(yàn)我們觀察到第三種假設(shè)在一個(gè)特定的條件下是可能成立的,象這種只有反射光線而折射光線消失的現(xiàn)象是全反射現(xiàn)象。
(3)臨界角
實(shí)驗(yàn)分析:要發(fā)生全反射現(xiàn)象對(duì)入射角大小有一定的要求,我們把折射角為90°時(shí)的入射角叫做臨界角。
學(xué)生推導(dǎo):設(shè)光從某種折射率為n的介質(zhì)設(shè)向空氣或真空時(shí)的入射角恰好是臨界角C,此時(shí)的折射角r=90°。由折射定律sinC/sinr=1/n,因?yàn)閟in90°=1,則sinC=1/n。
(4)全反射條件
演示實(shí)驗(yàn):觀察光從空氣射向玻璃和光從玻璃射向空氣時(shí)能否發(fā)生全反射,發(fā)生全反射的條件。
分析歸納:光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射,光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),當(dāng)入射角大于或等于臨界角,會(huì)發(fā)生全反射。
得出結(jié)論:全反射的條件:光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),入射角大于或等于臨界角。
師生互動(dòng):全反射現(xiàn)象是在特定條件下光的傳播在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生的特殊現(xiàn)象,在自然界中卻是常見的光學(xué)現(xiàn)象。例如玻璃中的氣泡看起來特別明亮,神秘的海市蜃樓都是由光的全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的。物理學(xué)的研究給予我們解釋自然現(xiàn)象方法,同時(shí)也啟迪人們應(yīng)用物理規(guī)律來改造自然,造福人類。醫(yī)學(xué)上被廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維窺鏡就是用全反射原理制成的。
(5)光導(dǎo)纖維
播放醫(yī)生利用光導(dǎo)纖維檢測(cè)病人身體的視頻。(讓學(xué)生知道物理與生活聯(lián)系很緊密,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣)光導(dǎo)纖維是利用什么原理?
演示實(shí)驗(yàn):觀察光導(dǎo)纖維對(duì)光的作用,結(jié)合所觀看視頻。
學(xué)生介紹:學(xué)生通過課前查閱有關(guān)資料,介紹光導(dǎo)纖維。
多媒體:介紹光纖通訊,進(jìn)行愛國主義教育。
4、反思總結(jié),當(dāng)堂檢測(cè)
教師組織學(xué)生反思本節(jié)課的內(nèi)容,并總結(jié)學(xué)到的知識(shí)。利用學(xué)案進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè),引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架并反饋學(xué)習(xí)情況。
5、發(fā)導(dǎo)學(xué)案,布置預(yù)習(xí)
九、板書設(shè)計(jì)
全反射
一、光密介質(zhì):
光疏介質(zhì):
二、全反射
1、現(xiàn)象
2、臨界角
3、發(fā)生條件
三、光導(dǎo)纖維
十、教學(xué)反思
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