4.2 全反射 教学设计 （表格式）高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章第二节《全反射》教学设计
教材分析
本节内容选自人教版高中物理选择性必修第一册第四章第二节，《全反射》是高中物理的几何光学部分，在这之前学生已经学习了光的反射和折射，全反射安排在这些知识之后，是对光的折射和反射知识的补充、巩固与加深。本节内容分为两个课时，一个课时为新授课，讲解知识点；一个课时为习题课，进行相关题型练习，加强学生对全反射知识的理解掌握。本节主要从实验现象来展现相关知识。根据教材内容及教学目标，本节大多采用实验的形式进行生动形象的讲解，使学生理解全反射现象并能够学会探究全反射现象的条件。全反射现象与人们的日常生活及现代科技发展紧密相连，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。所以学习这部分知识有着重要的现实意义。①本节课主要讲述全反射的概念、条件及其在现代科技领域中的应用，是光学知识中的重要部分，具有很强的实际应用价值。②通过对全反射现象的详细分析，本节课可以引导学生深入理解光的折射现象及其规律，进一步巩固学生对光的折射知识的掌握。③教材内容紧密结合实际生活中的全反射应用，如光纤通信、棱镜等，有利于培养学生的实际应用能力和创新能力，激发学生对全反射的兴趣，培养学生的科学素养和探究能力。④本节课的教学重点是全反射的条件和应用，难点是全反射现象的理解和计算，需要通过多种教学方法进行教学。【设计思路】本节课的重点是形成全反射的概念、掌握全反射现象的产生条件，因此这节课的设计思路有两个，一是按照物理概念的形成过程进行教学：直观实验→引导学生探索→验证得到证实→通过概括形成概念→巩固深化。二是以实验为主线。通过两个演示实验的观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手
及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。。
教学目标与核心素养
1、物理观念：知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。
2、科学思维：理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象。
3、科学探究：通过半圆形玻璃砖实验总结全反射的定义和临界角的条件。
4、科学态度与责任：了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用。
重点
1、掌握临界角的概念
2、发生全反射的条件
难点
1、对全反射概念的解释
2、全反射的应用
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 通过播放柯南破案（水下隐身）视频，激发学生的学习兴趣，引入新课 观看视频思考为什么看不见水槽中的高木警官？ 从视频中的实际现象出发，引导学生思考，从而引出新课。
讲授新课 知识回顾：光的折射及光的折射率 回顾上节课学习的折射率的定义。 温故知新，便于更好的学习新课内容。
演示实验 学生自学课本第一节，得出： 1.光疏介质：折射率较小的介质 2.光密介质：折射率较大的介质 （1）光疏介质与光密介质是相对的。（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。 一、全反射 思考与讨论：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到 90°时，折射角就会增大到 90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？ 【全反射、临界角定义】光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大 学习光疏介质和光密介质的概念。 对比光疏介质和光密介质，进一步理解介质的相对性。 观察实验现象，思考所给出的问题。 这部分概念容易理解，让学生自主学习，培养学生自学能力通过对折射率的复习，总结出光疏介质和光密介质的概念。 让学生更好的理解新知识。 通过实验观察现象，先让学生在脑海中建立全反射的现象的认知，再用简洁的语言总结全反射的定义。
分组实验 反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到 90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。此时的入射角就叫做临界角 思考讨论：全反射产生的条件是什么？分组实验，光从光密介质进入光疏介质，让学生探究得出全反射发生条件设置问题：随着入射角从 0到 90°逐渐增大的过程中，观察讨论： （1）折射角逐渐（） （2）折射光线亮度逐渐（） （3）反射角逐渐（） （4）反射光线亮度逐渐（） （5）入射角增大到某一角度时，折射光线（） （6）入射角继续增加，（）得出结论：全反射条件： (1)光从光密介质射入光疏介质； (2)入射角等于或大于临界角。 学生主动参与课堂，真正成为学习的主体，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面 培养学生的科学探究的兴趣、合作精神和积极参与的意识。让学生利用前面学习的折射知识自己推导出临界角公式。培养学生利用已学知识独立解决问题的能力。
分组小魔术 思考讨论：由于不同的介质的折射率不同，在光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角是不一样的。怎样计算光从折射率为 n的某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角 C？ 注意问题：临界角的正弦值与介质的折射率成反比，即介质的折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射 设计小魔术（消失的硬币） ，让学生亲身体验全反射释疑：课前视频（水下隐身），为什么看不见水槽中的高木警官？答案：光从水射向空气时，光在分界面上发生了全反射 结合所学习的全反射的概念，解释课前提出的问题。1-学生思考回答问题2-教师根据学生分析画出相应光路图，让学生分析看到硬币和看不见硬币的区别学生谈论回答，解释原因完成课 回扣课前思考题，让课堂内容相呼应，结构更完整。 培养学生勇于提出不同观点进行科学探究。 进一步理解掌握全反射现象
全反射应用 当光从两面平行的玻璃砖入射时，在两个界面会不会发生全反射？ 某种介质相对空气的折射率是 ,一束光从该介质射向空气,入射角是 60°,则下列光路图正确的是(图中I为空气,II为介质)( ) 解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由 ,得 C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故选项 D正确。答案：D 一、全反射棱镜 全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）全反射棱镜作用：改变光的方向全反射的应用：潜望镜，望远镜，自行车尾灯等 完成课堂练习，总结发生全反射时入射角所满足的条件。阅读教材和相关资料，了解全反射在现代科技生活中的应用。讨论举例，全反射在生活中的应用观看视频，观察光在水流中和有机玻璃中的路径。 引导学生感受物理来源于生活，又服务于生活，与生活息息相关。简单介绍 2009年诺贝尔物理学奖得主高锟及他的得奖理由，培养学生关注科技前沿信息的习惯。通过介绍我国现阶段光导纤维技术，增强学生的民族自豪感和
演示实验 二、光导纤维介绍光导纤维的发展 1、水流导光 2、光在有机玻璃棒中的传播 3、光导纤维 三、生活中的全反射现象 例如：海市蜃楼、清晨的露珠、钻石等 光纤灯 播放海市蜃楼视频 爱国主义热情、社会责任感。让学生意识到生活中处处都有物理。实现物理知识走向生活，让学生体会物理之美 让学生及时巩固知识并对存在的问题讨论解决
当堂检测 1、关于光纤的下列说法正确的是() A.光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B.光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小 C.光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D.在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的 答案：C 2（高考模拟训练） 如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（　　） A．假若三条光线中只有一条在 O点发生了全反射，那一定是 aO光线 B．假若光线 bO能发生全反射，那么光线 cO一定能发生全反射 C．假若光线 bO能发生全反射，那么光线 aO一定不能发生全反射 D．假若光线 aO恰能发生全反射，那么光线 bO的反射光线比光线 cO的反射光线的亮度小 答案：A 通过完成拓展提高练习题，巩固基础知识。设计的当堂检测有一个高考模拟题，让学生感受高考。
课堂小结 一、光疏介质与光密介质 二、全反射现象，临界角 三、全反射的条件 四、全反射的应用 总结本节课所学知识。 帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。
《全反射》课后反思 本节课由于学生已学习了反射及反射率公式，在预设的问题引导下很顺利地完成了实验探究，由旧知识生成新知识水到渠成。从课堂生成来看，学生的表现大大地超出了课前的预想，说明本节课的学习效果非常好。本节课的学习目标和习题的设计都是基于实际情景的实际应用题，旨在培养学生从实践情景中发现并建立物理模型，并运用模型解决问题的能力，由于习题设计的难度适宜，学生基本能够自主完成，达到了预设的目标。反思这节课的得失，实验对于学生的学习帮助很大。本节课对我最大的触动是学生的表现，学生在课堂上表现非常棒，无论是动手实验还是小组讨论、交流都表现出了很高的学科素养。特别是本节课学生分组实验进行的非常流利，学生的实验动手能力很强，对实验方案的设计和实验结论的分析也很精彩，大大出乎了课前的预想，这说明学生有很强的实验能力。这说明平时教学应该放手让学生参与，充分调动学生自主性完成相关的学习，这样更有利于学生的发展。本节课的学生的表现说明学生的潜力是无穷的，只要老师敢于放手，就能激发出学生的巨大的能量，本节课缺点还是教师讲解有点多，应该要以学生自主练习为主，老师对学生学习效果应该进行有效点评。这也是我需要反思的地方。