鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册 4.3 全反射 教学设计（表格式）

课 题 4.2 全反射
教材分析 课标分析： 通过实验，理解光的折射定律。会测量材料的折射率。
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2节的内容。本节光学知识中的重要部分，也是进一步对光的折射和反射知识的深入理解。
学情分析 学生已经学习了光的反射和折射定律、三角函数及其运算，具备了学习全反射的基本知识储备，也具有一定的动手操作能力和分析推理能力。但是学生对生活中的物理现象缺乏深入的思考，不能对全反射现象进行准确解释，因此教师需要创设合适的情境，引导学生在实践中透过现象分析本质。
教学目标 物理观念 通过实验、观察生活现象等方式认识全反射现象，并能解释生活中全反射现象，深化学生对光的认识。
科学思维 通过对光的传播路径的研究，进一步深化学生对光线模型的认识。
科学探究 通过分析、实验验证的方式使学生理解全反射现象的产生条件，增强学生的证据意识。
科学态度与责任 通过生活实例使学生了解光导纤维和全反射棱镜在生产、生活中的应用，认识科学、技术、生活、社会环境间的联系，培养学生的社会责任感。
教学重难点 重点：发生全反射现象的条件，临界角的计算 难点：应用全反射解释现象
教学方法 启发法、讲授法、演示法、分组实验法
教学用具 水流导光实验装置、光的折射全反射仪、光纤传声实验装置、多媒体课件
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
教师活动 学生活动
新课导入 演示实验“水流导光” 把塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水从小孔流出，用激光水平照射塑料瓶小孔 观察光的传播路径 通过小实验引发学生思考，创设问 题情境，激发学生 学习兴趣
新知讲解 一、 光疏介质和光密介质 1. 回顾折射定律的内容，折射率等于光从真空射入介质时入射角的正弦值比折射角的正弦值 。展示常见介质的折射率， 引出光疏介质和光密介质的定义。 2. 定义： 折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。 3. 引导学生思考：水是光疏介质还是光密介质，得出光疏介质和光密介质是相对的。 二、 全反射 1.实验探究：介绍光的折射全反射仪器 , 分别让光从空气射入水中和光从水射入空气中，不断增大入射角，观察反射光线和折射光线是否始终存在 2.再次观察实验，光从水射入空气中时 , 增大入射角，折射角与折射光线亮度以及反射角和反射光线亮度的变化情况。 3. 引出全反射现象定义 当光从光密介质射入光疏介质时， 同时发生折射和反射 。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强 。 当入射角增大到某一角度，使折射角达到90。时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射，这时的入射角叫作临界角。 4. 引导学生根据全反射定义总结发生全反射的条件 5.分组实验：利用光的折射全反射仪，测水、食用油和玻璃砖三种介质的全反射临界角， 比较得出哪种介质更容易发生全反射 。将全发射临界角测量值填入表格中 。实验过程中注意操作 回忆上节课所学 的折射定律相关知识 , 为本节课 的学 习做好准备。 学生回答： 无法确定水是光疏介质还是光密介质 学生回答： 光从 空气射入水 中时 随着入射角的增大 ， 折射角逐渐增大 ， 折射光线 的亮度逐渐减弱 ， 反射角逐渐增大 ， 反射光线 的亮度逐渐增强 ， 当入射角增大到某一角度 时 ， 折射角达到90 度 ， 折射光线消失 ， 只剩下反射光线。 学生回答： 一是光从光密介质射入光疏介质 ， 二是入射角等于或大于临界角 根据全发射 临界角的概念进行测量并填写学案 通过知识回顾， 引出光疏介质和光密介质的概念 通过观察实验现象 , 让学生直观认识到全反射现象，对全反射和临界角有了更初步的了解，并引导学生总结出发生全发射的条件 通过分组探究实 验，加深学生对全发射和临界角的理解，培养学生动手操作能力和团队协作能力
安全，不要用激光直射眼睛，操作也要规范，不要用手碰玻璃砖的光学面 。 6.理论推导全反射临界角与折射率关系 7.学以致用1： 在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么呢？这个圆锥的顶角是多少？ 三、 全反射的应用 1.光导纤维 （1）介绍光导纤维的构造和原理 （2）学以致用2： 光纤作为宽带接入一种主流的方式，有着通信容量大、 中继距离长、保密性能好、适应能力强、体积小重量轻 、原材料来源广、价格低廉等的优点 , 在宽带互联网接入的应用非常广泛 。如图为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝） 的示意图，现一束细光束从右端面中点以θ=60。的入射角射入，光线恰好能无损耗地从左端射出。 求 ： 玻 璃 的 折 射 率 n 。 （3）演示实验：“光纤传声”实验 用激光直接照射太阳能电池板，听到音乐声； 加上障碍物后，听不到音乐声 。 引导学生思考： 结合本节所学知识，如何让光线绕过障碍物继续传播 （4）介绍华裔科学家高琨研究光导纤维的事例，光纤通信的优点以及我国在光纤通信方面的发展 2.全反射棱镜 （1）全发射棱镜的结构和原理 （2）潜望镜、双筒望远镜和自行车尾灯应用全反射棱镜的工作原理 3.生活中的全反射现象 引导学生解释生活现象： 水中的气泡 知道 了全反射 临界角与折射率 的关系 , 根据实验数据验证二者的关系。 通过练 习 ， 加深对全反射的理解 学生将解题 思路与步骤写在学案上并投屏展示讲解 学生回答： 用光导纤维连接激光和太阳能电池板 分析潜望镜 的工作原理 学生回答： 光从水 中射 向 空气 先理论推导，学生再根据探究实验数据验证，加深对公式的理解 设定生活情境，学以致用 通过练习，加深对光导纤维的理解，应用全反射与临界角的知识解决问题 通过趣味小实验，展示光纤导光的作用，激发学生好奇心 通过介绍华裔科学家的事例和我国光缆通信的发展，培养学生的社会责任感和民族自豪感 通过分析全反射棱镜及其在实际生活中的应用，深化学生对全反射的理解
看上去特别明亮 4. 引导学生思考课前引入实验的问题：为什么水会沿着水流弯曲？ 5.巩固提升：如图所示，等腰三角形玻璃ABD 的 底 边BD 长 为 2L ， ∠ B= ∠ D=30。。一细束入射光线垂直AB面入射，恰好在底边中点E处发生全反射。不考虑光在玻璃里面传播时在AB和AD面的反射。 已知光在真空中的速度为c , 求： （1）该玻璃对这种光的折射率n； （2）光在玻璃里面传播的时间t。 时 ， 一部分光在分界面上发生 了全反射 ， 有更多 的光反射到人的眼睛中 学生回答： 光 照到水和 空气分界面 时发生 了全反射 学生将解题 思路与步骤写在学案上并投屏展示讲解 引导学生利用全反射知识解释生活现象，从而突破本节重难点。 回扣引入实验 通过练习，巩固本节所学知识，应用全反射与临界角的知识解决问题
课堂小结 一、课堂小结 引导学生总结今天都学到了哪些内容 , 有什么样的感悟？ 二、巩固练习 1.一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号， 当激光光束与水面的夹角为α 时，如图所示，岸上救援人员刚好接收不到他发出的激光光束，则水的折射率为 ( ) A．sinαB． C．cosα D． 2.如图所示，半径为R的圆形水池，池底正中央有一霓虹灯，该霓虹灯可以向各个方向发射单色光 。当注入池水的深度为h时，恰好使整个水面各处都能有霓虹灯光射出， 已知真空中的光速为c 。求： （1）池水对霓虹灯光的折射率n； （2）霓虹灯直接照射到水面的最长时间（不考虑多次反射）。 学生 回答感悟和 收获 学生课下巩固练习 总结归纳，建立本节 课的知识框架 加深对本节课知识的理解和应用
三、拓展任务 自制液体折射率粗测仪 材料： 待测液体、 圆形器皿、激光笔 、刻度纸 任务： 制作液体折射率粗测仪，撰写使用说明书 通过课后拓展延 伸，进一步了解全发射现象，培养学生的创新意识和创新能力
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