人教版（2019）选修第一册 4.2 全反射 教学设计
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选修第一册 4.2 全反射 教学设计 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 6.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-19 13:59:00 | ||
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文档简介
教学设计
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高二 学期 秋季
课题 全反射
教学目标
1.知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象。 2.理解全反射现象产生的条件。 3.知道全反射棱镜及其应用。 4.初步了解光导纤维的工作原理及其光纤技术对社会经济生活的重大影响。
教学内容
教学重点： 1.通过演示实验认识光的全反射现象，知道临界角的概念，理解全反射产生的条件。 2.能够用全反射规律分析解决有关的问题。 教学难点： 1.理解全反射产生的条件。 2.了解全反射在技术上的应用。
教学过程
一、认识全反射现象 播放网上下载的一段关于水流导光的视频（视频1），看完视频后学生分组讨论，判断视频中实验的真实性并结合所学物理知识说说自己的理由。 (
表格
1
) (
视频
1
) 对照表格1，向学生阐明光密介质与光疏介质的概念。以水晶为例，其对水而言是光密介质，对金刚石而言是光疏介质，说明光密介质与光疏介质的界定具有相对性。再以酒精为例，其对水而言是光密介质，但密度比水小，说明光密介质、光疏介质的概念不等同于密度的概念。 利用如图1所示半圆形玻璃砖和激光光源，学生分组进行实验探究。观察当光由光密介质射入光疏介质时，入射光与折射光、反射光之间存在的关系。逐渐增大入射光，观察当折射角增大到90°时，出现的情况。 (
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a
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c
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b
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图
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) (
图
1
) 实验结果如图2所示。当入射角比较小时（a），同时发生折射和反射。逐渐增大入射角（b），折射光越来越弱，反射光越来越强。当入射角增大到某一值时（c），折射角增至90°，折射光消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。恰好发生全反射时的入射角叫作临界角。 二、发生全反射现象的条件 随着角度的增大，折射角应先于入射角达到90°，即折射角应大于入射角，故只有当光从光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射现象。此外发生全反射时折射角增大至90°，此时入射角应大于或等于临界角。因此要发生全反射现象应同时满足以下两个条件：（1）光从光密介质射入光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角。 介质的折射率n与光从这种介质射向真空发生全反射时的临界角C之间存在怎样的关系？当恰好发生全反射现象时，入射角即为临界角C，折射角为90°，根据光路可逆原理及折射定律，得到，因此发生全反射时临界角C与折射率n之间的关系为。从中可以看出，某种介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。在科研和技术中，可以通过测量临界角来测定材料的折射率。 三、应用（1）——全反射棱镜 生活中的很多现象都与全反射有关，学生分组讨论，说说生活、科技中有哪些现象与全反射有关并尝试用全反射原理加以解释。 (
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b
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图
4
（
a
）
)图3（a）所示为一块截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，光从其中一条邻边垂直射入，在斜边处光由玻璃射向空气，此时入射角为45°，大于临界角，发生全反射，从另一条邻边垂直射出。图3（b）所示为光垂直斜边射入，经过两次全反射后又垂直斜边射出（以上两个为演示实验）。这种玻璃棱镜称为全反射棱镜，它能够改变光的方向，与平面镜相比反射率更高，失真小，几乎可以达到100％，且不必涂刷反光材料，被广泛应用于生活中及光学仪器的制造中。 (
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图
3
) (
图
5
)自行车尾灯如图4（a）所示，其自身并不发光，但夜晚被光照到时显得特别明亮。尾灯中的光路图如图4（b）所示，当后方车灯发出的光射向尾灯时，光线进入塑料后在塑料和空气的分界面上发生全反射，出射光线平行于入射光线反向折回，最终使绝大多数的光线射回发光物体所在的位置，提醒后面的车辆注意安全。 再比如图5所示的某些双筒望远镜，光先后在两个全反射棱镜上发生全反射后进入人眼，相同的光程却大大缩短了目镜与物镜之间的距离，使望远镜变得更加小巧。利用类似原理的光学仪器还有单反相机、显微镜等。 四、应用（2）——光导纤维 (
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e
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图
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a
）
) 如图6（a）所示，当光进入光密介质后若入射角大于临界角，光会在介质内多次发生全反射从而沿着锯齿形路线传播，图（b）所示为光在有机玻璃棒中的路径（演示实验）。前面视频中光沿着水柱传播在理论上是可行的（课堂演示视频2中的实验）。 (
视频
3
) (
视频
2
) 这就是光导纤维导光的原理。（c）中所示为一根细小的光纤，其具有一定的韧性，能够弯折成任何想要的形状，光在其内部经多次全反射后，将沿弯曲的玻璃棒传播。如果把大量光纤聚集成束，并使两端排列的相对位置一样，就可以把图像从一端传到另一端，如图（d）所示，这就是内窥镜成像的原理。图（e）为老师在网上买了一根内窥镜，当堂展示一下它的成像效果（课堂演示视频3中的实验）。内窥镜在医学、工业上都有非常广泛的用途。 请学生说说光纤通信的原理。 五、总结学习成果 请一位同学总结这堂课学习的内容，另请几位同学加以点评或补充。
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高二 学期 秋季
课题 全反射
教学目标
1.知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象。 2.理解全反射现象产生的条件。 3.知道全反射棱镜及其应用。 4.初步了解光导纤维的工作原理及其光纤技术对社会经济生活的重大影响。
教学内容
教学重点： 1.通过演示实验认识光的全反射现象，知道临界角的概念，理解全反射产生的条件。 2.能够用全反射规律分析解决有关的问题。 教学难点： 1.理解全反射产生的条件。 2.了解全反射在技术上的应用。
教学过程
一、认识全反射现象 播放网上下载的一段关于水流导光的视频（视频1），看完视频后学生分组讨论，判断视频中实验的真实性并结合所学物理知识说说自己的理由。 (
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) 对照表格1，向学生阐明光密介质与光疏介质的概念。以水晶为例，其对水而言是光密介质，对金刚石而言是光疏介质，说明光密介质与光疏介质的界定具有相对性。再以酒精为例，其对水而言是光密介质，但密度比水小，说明光密介质、光疏介质的概念不等同于密度的概念。 利用如图1所示半圆形玻璃砖和激光光源，学生分组进行实验探究。观察当光由光密介质射入光疏介质时，入射光与折射光、反射光之间存在的关系。逐渐增大入射光，观察当折射角增大到90°时，出现的情况。 (
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) 实验结果如图2所示。当入射角比较小时（a），同时发生折射和反射。逐渐增大入射角（b），折射光越来越弱，反射光越来越强。当入射角增大到某一值时（c），折射角增至90°，折射光消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。恰好发生全反射时的入射角叫作临界角。 二、发生全反射现象的条件 随着角度的增大，折射角应先于入射角达到90°，即折射角应大于入射角，故只有当光从光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射现象。此外发生全反射时折射角增大至90°，此时入射角应大于或等于临界角。因此要发生全反射现象应同时满足以下两个条件：（1）光从光密介质射入光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角。 介质的折射率n与光从这种介质射向真空发生全反射时的临界角C之间存在怎样的关系？当恰好发生全反射现象时，入射角即为临界角C，折射角为90°，根据光路可逆原理及折射定律，得到，因此发生全反射时临界角C与折射率n之间的关系为。从中可以看出，某种介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。在科研和技术中，可以通过测量临界角来测定材料的折射率。 三、应用（1）——全反射棱镜 生活中的很多现象都与全反射有关，学生分组讨论，说说生活、科技中有哪些现象与全反射有关并尝试用全反射原理加以解释。 (
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)图3（a）所示为一块截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，光从其中一条邻边垂直射入，在斜边处光由玻璃射向空气，此时入射角为45°，大于临界角，发生全反射，从另一条邻边垂直射出。图3（b）所示为光垂直斜边射入，经过两次全反射后又垂直斜边射出（以上两个为演示实验）。这种玻璃棱镜称为全反射棱镜，它能够改变光的方向，与平面镜相比反射率更高，失真小，几乎可以达到100％，且不必涂刷反光材料，被广泛应用于生活中及光学仪器的制造中。 (
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)自行车尾灯如图4（a）所示，其自身并不发光，但夜晚被光照到时显得特别明亮。尾灯中的光路图如图4（b）所示，当后方车灯发出的光射向尾灯时，光线进入塑料后在塑料和空气的分界面上发生全反射，出射光线平行于入射光线反向折回，最终使绝大多数的光线射回发光物体所在的位置，提醒后面的车辆注意安全。 再比如图5所示的某些双筒望远镜，光先后在两个全反射棱镜上发生全反射后进入人眼，相同的光程却大大缩短了目镜与物镜之间的距离，使望远镜变得更加小巧。利用类似原理的光学仪器还有单反相机、显微镜等。 四、应用（2）——光导纤维 (
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) 如图6（a）所示，当光进入光密介质后若入射角大于临界角，光会在介质内多次发生全反射从而沿着锯齿形路线传播，图（b）所示为光在有机玻璃棒中的路径（演示实验）。前面视频中光沿着水柱传播在理论上是可行的（课堂演示视频2中的实验）。 (
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) 这就是光导纤维导光的原理。（c）中所示为一根细小的光纤，其具有一定的韧性，能够弯折成任何想要的形状，光在其内部经多次全反射后，将沿弯曲的玻璃棒传播。如果把大量光纤聚集成束，并使两端排列的相对位置一样，就可以把图像从一端传到另一端，如图（d）所示，这就是内窥镜成像的原理。图（e）为老师在网上买了一根内窥镜，当堂展示一下它的成像效果（课堂演示视频3中的实验）。内窥镜在医学、工业上都有非常广泛的用途。 请学生说说光纤通信的原理。 五、总结学习成果 请一位同学总结这堂课学习的内容，另请几位同学加以点评或补充。