【全国百强校】广西桂林中学物理人教版选修3-4《136 全反射》教案

课题：全反射
教学内容 全反射
教学目标 知识与技能 （1）理解光的全反射现象；（2）掌握临界角的概念和发生全反射的条件；（3）了解全反射现象的应用．
过程与方法 通过动手实验和观察老师的演示实验，理解光 ( http: / / www.21cnjy.com )的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生的好奇心，培养学生自我设计和改进实验的意识．
情感、态度、价值观 （1）渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯。（2）生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，达到爱科学，爱生活的目标。（3）学习更多的知识才是摆脱愚昧的有效方法．（4）通过对光纤的了解，使学生爱护和自觉保护光纤通信设备。
教学重点、难点 1．掌握临界角的概念和发生全反射的条件， 2．全反射的应用，对全反射现象的解释（如光导纤维、自行车的尾灯、蜃景等）
教具 1．火机（1个），圆底烧瓶（1个），抽气打 ( http: / / www.21cnjy.com )气两用气筒，香烟两支，液体牛奶一瓶，激光笔（28支），光导纤维（1根），导游小扩音器，自制直观全反射演示仪器（28套）,多媒体电脑，实物投影仪，（VCM）仿真数字物理实验室系统， mp3播放器(1个)，反光平面镜三面。
教学设计思路框图：
教学过程设计
教学环节 教学内容 主要教育目标
引入新课实验2.5′ 利用光波传递信息，第一种方式，原理如图示：比较用反光镜和用光纤通信的优缺点，引出光纤为什么能无损失传播光的问题，进入新课 通过对比实验得出光纤是一种传递信息的良好通道，同时使学生产生了新的问题，激发学生去学习新知来解释这个新问题。
板书 全反射 标题板书
复习折射和折射率知识并开始新内容，用激光笔、装有少量牛奶的水溶液和充了一点烟雾的圆底烧瓶演示光的折射2′ 教师：我们从前面的学习知道，光从一种介质传 ( http: / / www.21cnjy.com )播到另一种介质时，会发生偏折，这就是光的折射，而且我们注意到，光线总是偏向折射率大的那一边。这两种介质折射率不一样，其中折射率小的我们称之为光疏介质，折射率大的称为光密介质，如空气与水相比，空气为光疏介质，水是光密介质，水与水晶相比，水是光疏介质，水晶是光密介质。定义了这两个新的名词后，我们可以这么说：光在发生折射时，总是向光密介质一侧偏折，如图 使学生回忆旧知识，并发展出新知识，得出光密介质和光疏介质定义。
板书20″ 光疏介质：对于两种介质来说 ( http: / / www.21cnjy.com )，光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质。光密介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质；光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。 使学生通过复习生成新的知识
演示30″ 大家注意到光从光疏介质传到光密介质，入 ( http: / / www.21cnjy.com )射角大于折射角，当增大入射角的过程中，入射角先达到90°，这样入射光线超过了法线到了另外一边，还是可以继续发生折射，但是当光从光密介质射到光疏介质时，入射角小于折射角，当入射角不断增大时，折射光线先达到90°与界面已经平行，如果再增加入射角，折射光线该何去何从呢？ 让学生观察教师演示实验，思考由旧知识派生出的新问题
学生回答 全反射 给学生自己提出全反射概念，有一个初步猜想
引导进入实验20″ 要想清楚地得出这个结论，我们该怎么做，简单猜想完就结束了吗？ 使学生思考用什么方法来验证
学生分组探究实验7′ 发给自制全反射演示仪，仪器中已经配好牛奶、烟雾交代学生按数据表格完成实验附：学生实验采集数据表格(仅留格式，详见后面附表)光从水中射向空气问题序号入射角是否看到折射光线是否看到反射光线光路图10°230° 让学生亲身体验实验的乐趣和发现的喜悦，并完成规律提取
学生展示叙述3′ （请一组同学来小结实验结果，得到什 ( http: / / www.21cnjy.com )么规律）当入射角小于某个角度时，有折射光线，也有反射光线，当入射角大于等于某个角度时，就没有了折射光线，只剩下反射光线，这种现象称为“全反射现象” 通过学生实验和自我小结，明晰规律
教师叙述20″ 在上面叙述中，该同学提到的“某个角度”是发生全反射和不发生全反射的一个边界，如果给这个角度一个名称，应叫什么角，用什么符号表示？ 从学生回答中提出新问题
学生回答 临界角C 使学生在学习中生成新知
教师叙述30″ 对于不同的介质，临界角到底是多少呢，如何求出？ 问题层层相扣
仿真演示 通过VCM仿真实验软件演示不同入射角发生的折射情况 使学生有清晰知识结构
回答加引导3′ 折射角等于90°时对应的入射角就是临界角。根据折射定率和光路可逆原理，有，可得，所以 重点内容，强调并清晰推导，使学生掌握
提问10″ 通过做实验和小结实验，大家能否将发生全反射的条件总结出来 促使学生思考
回答1′ 从光密介质射到光疏介质的界面上，②入射角等于或大于临界角．这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件． 使学生自己得出结果
应用解释1，2′ 前面提到的光纤通信是如何达到的，为什么光能自动无损失的传播到另一端？ 回应前面的设疑
如上图示，光缆由内芯光纤（n大）和 ( http: / / www.21cnjy.com )外套（n小）组成，光从光纤一头入射，其入射角很大，已经超过了全反射临界角，所以光就在光纤内经过多次全反射，最后从另外一头射出，携带着信息的光就可顺利送到目的地，经过解码器的解析，就可以知道所发送过来的信息。
光纤应用介绍 光缆通信在我国已有30年的发展历史，起步较早 ( http: / / www.21cnjy.com )，光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受各界青睐，发展非常迅速，目前在各大、中、小城市的主要街道基本覆盖，这也是我们每个家庭能快速上网的原因，它造福了人类。而发达国家对光纤的应用更是普及。虽然其作用巨大，但材料并不昂贵，不像铜铝电缆，所以也请大家自觉宣传光缆的材料组成，保护光缆不被盗窃变卖。（举个例子说明） 通过补充介绍光纤应用，达到情感态度价值观目标
应用例题 在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里如图，为什么？解：由临界公式和水的折射率n=1.33，可求出临界角C:,设圆锥角顶角为θ，则θ=2C=97.6° 通过作图和计算，提升能力，靠近高考要求
小结1′ 全反射的条件是什么？从光密介质射到光疏介质的界面上，②入射角等于或大于临界角．这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件．2．全反射的应用在实际生活 ( http: / / www.21cnjy.com )中是非常多的．在用全反射的知识解释时，特别要注意是否满足两个条件．回答这类问题要注意逻辑推理，一般是依据条件,要叙述清楚，根据要给充分，结论要简明．3．临界角是几何光学中一个非常重要的概念，但在高中阶段不深入讨论临界角的情况． 给学生一个完整的知识结构，以便解释一些常见现象
应用解释2， 炎热的夏天，有时候发现柏油马路上好像有积水，可以反射马路上方的物体，但车驶过，却发现车轮没有留下任何水的痕迹，这是怎么回事解释：柏油马路因路面颜色 ( http: / / www.21cnjy.com )深，夏天在灼热的阳光下吸收能力强，所以在路面上空形成上层的空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征。当远处物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射。这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到蜃景。 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) 明显区别于例1，用一样的知识解决不一样的现象
应用解释3 海市蜃楼 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )假使在我们的东方 ( http: / / www.21cnjy.com )地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。 应用全反射知识，解释另一类很神奇的现象，达到情感态度价值观目标
板书设计（此处内容较全，较细，在ppt和黑板板书中精简，详见ppt） §19.3 全反射一、两种介质光疏介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质。光密介质：对于两种介质来说，光在其中传 ( http: / / www.21cnjy.com )播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质；光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。二、全反射1、临界角：当光从光密介质射向光疏介质时，折射角达到90°，折射光完全消失，此时的入射角称为临界角。2、全反射：光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，折射角大于等于90，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射。3. 全反射的条件：从光密介质射向光疏介质②入射角大于或等于临界角，两个条件缺一不可三、应用举例1、2. 3.、 通过板书，让学生可以有清晰的知识轮廓和结构，可以让学生有充分时间作笔记。
作业 完成附表剩下的练习
学生实验附表及练习
光从水中射向空气, 半圆容器内装水，上方为空气，入射光线、法线、界面已作出，请将折射光线和反射光线作出。
小结实验：通过完成实验，得出什么结论
实验序号 入射角 是否看到折射光线 是否看到反射光线 光路图
1 0°
2 30°
3 40°
4 45°
5 50°
6 60°
7 70°
课堂练习
利用全反射知识，通过作光路图，解释光纤通信原理。
2.在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里如图，为什么？
炎热的夏天，有时候发现马路上好像有水，可以反射马路上方的物体，但车驶过，却发现车轮没有留下任何水的痕迹，这是怎么回事？
请用全反射知识，解释海市蜃楼奇观是如何形成的？
全反射说课稿
一、说教材 “全反射”是人教版全日制普通高级中 ( http: / / www.21cnjy.com )学物理第三册“光的传播”一章的第三节内容. “全反射”是全章重点,具有承上启下的作用.承上——通过本节内容总结性的应用直线传播、反射、折射知识,进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率,有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题;启下——可指导性地研究和学习“棱镜”、“测玻璃砖折射率”等内容.同时,本节内容与生产和科技应用联系紧密,是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容.高考对光的传播的考查也主要体现在本节,以全面考查光传播中的临界、范围、光路作图等问题.
现行教材对本章内容的处理较简洁,主要是基于初中已较系统地学习过,而现在的学习对象又是高三学生。
二、说学法 针对高三学生心理特点、学习习惯以及教材处 ( http: / / www.21cnjy.com )理方式，在本节课中，充分尊重人的认知心理发展特征，采用激趣、产生目标和动力、主动探究、获知的基本过程，使学生轻松接受知识，应用知识。所设定的实验趣味性强，台阶低，适于不同层次学生，通过引导，可以层层拔高学生的认知水平，
三、说教法及教学过程 鉴于上述教材特点和学生特点，笔者认为 ( http: / / www.21cnjy.com ),在教学中不能简单地处理“全反射”,必须通过扎实的教学手段和环节,但也不能让学生过多去探究和查阅资料，所以在实验器材准备上，我做了较多工作，力求能在前面的折射定律基础上，用显而易见的自制实验器材和简单的操作方法，产生出新的问题，生成新的知识，解决学生认知难点，所以设计了如下教学过程.
我的教学设计思路框图已经在教学设计上打出，为方便浏览，附上了本节课上课思路设计框图：课堂开始，用一光纤通信实验引入新课，引出第一个问题：光为什么能在玻璃纤维中无损失、准确传播。树立靶子，使学生产生学习兴趣和动力。进而用圆底烧瓶进行演示实验（这个烧瓶装 ( http: / / www.21cnjy.com )有少量牛奶和烟雾的溶液，其光路非常明显）温习折射知识，得出光密介质和光疏介质定义，并引出第二个问题：光从光密介质射向光疏介质时不断增大入射角会产生什么现象？本实验直观，不用借助黑暗环境便可清晰观察，有观赏性和知识性，将学生引入探索之路。发给学生自制实验器材，通过实验 ( http: / / www.21cnjy.com )得出上面现象，并记录实验数据，总结规律并请部分小组进行实验结果的汇报，达到学生会想、会学、会说的效果，真正在学生头脑中生成新知，沉淀知识。本学生实验环节是本节课的重点，让学生亲身体验，得出规律，并表达出来，达到尊重学生认知规律的目标。由于学生的总结可能还是不够清晰和全面，教师师通过仿真实验软件，再次系统地给全体学生理清思路，达到“学必清”，“学必精”的效果。最后通过几道练习，达到学以致用的效果
( http: / / www.21cnjy.com )第一题：解释光纤通信问题，准确找出光密介质和光疏介质，作光路图，深人理解全反射，本题回应上课之初的设疑。
第二题：完成课本上的“鱼看岸景”例题，准确画出光路图，并进行分析、计算，靠近 、高考要求的能力。
第三题：（备用）完成“马路反光”问题，画出光路图。
第四题：（备用）解释海市蜃楼和沙漠蜃景问题小结本节内容。使学生构建起完整的知识结构。
五、说板书 板书在这里分两部分，一部分是ppt展示部分 ( http: / / www.21cnjy.com )，这部分在展示一些辅助图片后给出，较详细，另一部分是黑板上的板书，是真正的板书，将最主要的定义、概念、叙述写出，本节课板书主要是下面这些：三 全反射一、两种介质光疏介质：相对而言， v较大的介质，即绝对n较小的介质。光密介质：相对而言，v较小的介质，即绝对n较大的介质；具有相对性：光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较， 而水对玻璃来说是光疏介质。二、全反射1、临界角：当光从光密介质射向光疏介质时，折射角达到90°，折射光完全消失，此时的入射角称为临界角。2、全反射：光从光密介质射向 ( http: / / www.21cnjy.com )光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，折射角大于等于90°，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射。3. 全反射的条件：从光密介质射向光疏介质②入射角大于或等于临界角三、应用举例1、2、3、4、
单 位：桂林中学
设计者： 黎建吾
Email：lijianwu1118@
复习折射定律，得出光密介质和光疏介质
全反射现象和条件
现象解释
进一步理解全反射
全反射
由一个光纤传声实验引入新课
学生分组探究实验
教师vcm仿真演示
由mp3音乐播放器或话筒音量控制的光源
太阳能电池板
反光镜
2
反光镜
1
光密介质（水）
光疏介质（空气）
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
界面
法线
半圆柱水柱
复习折射定律，得出光密介质和光疏介质定义
全反射现象和条件
现象解释
进一步理解全反射
全反射
由一个光纤传声实验引入新课
学生分组探究实验
教师定量演示
水：光疏介质
玻璃：光密介质
水：光密介质
空气：光疏介质
两个条件缺一不可