1.2 全反射 光导纤维 教案
文档属性
| 名称 | 1.2 全反射 光导纤维 教案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 150.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-12 18:09:10 | ||
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文档简介
教学设计
课题：人教2003课标版 选修2-3 第一章光的折射 第二节《全反射 光导纤维》
【教学目标】
．知识与技能
使学生理解光的全反射现象；掌握临界角的概念和发生全反射的条件；了解全反射现象的应用；通过实验，培养学生的鉴别能力、观察能力、分析推理能力及创新思维能力。
．过程与方法
通过演示实验，学习探究科学的方法──比较法；通过实验设计和动手实验，经历探究科学的过程，体验成功的喜悦。
．情感态度与价值观
通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯，了解物理知识与现代科技的密切关系。
【教学重点】形成全反射的概念、条件、临界角的概念及计算
【教学难点】处理生活中的全反射现象，解释光纤原理
【教学方法】自主学习、小组合作探究、多媒体辅助、启发诱导
【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→经过分析、比较、抽象、形成假说→验证得到证实→通过概括形成概念→巩固深化。二是思路是以实验为主线。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。最后通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。
【教学过程】
教学 内容 教学活动 学生活动 教学意图
导 入
新
课 上课伊始,教师播放自制魔术视频两个。第一个是硬币消失魔术
第二个是图形变变变魔术 教师并未解释原因，为魔术揭秘埋下伏笔
接下来进行上一节课知识点的复习，包括折射现象、折射定律、折射率等，把学生的注意力快速转移到探究知识的方向上
学生观看
思考、回答 创设情境，通过两个小魔术，激发学生学习的兴趣，提高主动学习的能力
一、 全
反
射 1、光疏介质和光密介质
通过表格可以看出，不同介质的折射率不同，科学家把折射率较小的介质定义为光疏介质，折射率较大的介质定义为光疏介质，接下来强调关键词“较小”、“较大”的区分，提问学生，玻璃相对于水是光疏介质，相对于金刚石却是光密介质，强调其相对性。
2、全反射
接下来让学生在黑板上画出两种情况下完整的光路图，分别是光由光疏介质射入光密介质，和光由光密介质射向光疏介质，引导学生注意折射角和入射角的大小比较。
设疑：在两种情况下都增大入射角会有什么现象产生呢？先分组实验第二种情况（突出重点）第一种情况等分析全反射条件是再进行对比，水到渠成的引出全反射条件
先介绍清楚实验器材，激光先由空气沿半径射入玻璃，但是 由于入射光垂直于界面，所以折射光线不偏折，仍沿半径射向圆心，直接研究从玻璃射向空气即可
实验（1）分组实验，回答课件中问题
观察现象后回答：
随着入射角的逐渐增大的过程中
折射角逐渐________________;
折射光线亮度逐渐 ；
反射角逐渐 ；
反射光线亮度逐渐 ；
当入射角增大到某一角度时，折射光线 ，所有光线全部反射。
通过实验很自然的得出全反射的概念，将实验过程用光路图的形式再次细致展现，由动手实验转换成感官刺激，加强理解全反射的方方面面。
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射 光全部消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射
再强调这里面的特殊角得出临界角的概念：我们把折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示。
提问：在实验过程中想得到全反射现象的条件是什么？
如果是从玻璃射向空气，会怎么样呢？
实验 (2)如图，入射角逐渐增大,请判断分析将会发生什么结果?
学生实验后,得出结论，这种情况下没有全反射现象产生。老师用玻璃砖将两种情况再次演示一遍，归纳出发生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质，且当入射角大于等于临界角时
教师再设置问题:“若光从某介质射向真空,已知介质的折射率，如何求解临界角?”学生充分讨论推导后,教师板书归纳,得到全反射临界角的计算公式
以展示解决全反射问题的一种思路方法.
举例三种介质的临界角
水的临界角为48.8°， 各种玻璃的临界角为32°~42°， 金刚石的临界角为24.4°
引导学生回答哪种介质最容易发生全反射，金刚石作为钻石的原石全反射能力极强，从而引出钻石中的全反射现象，通过一个小故事，提高学生的注意力和学习兴趣。
活动1：分组探究实验
光从玻璃射向空气时的现象
活动2：分组探究实验
光从空气射向玻璃时的现象
在实验中探索全反射现象，找出规律
通过讨论、探究等活动
增强实验设计能力。
激发学生兴趣
二 光
导
纤
维 钻石如此璀璨夺目，还有一种灯也很璀璨，叫做光纤灯，光源发出的光在塑料丝中传播，没有侧漏，由端点射出。塑料丝像一根根传光的纤维，叫做光导纤维，简称光纤。将塑料丝伸直和弯曲效果是一样的，这和我们曾经学过的光在同种均匀介质中沿直线传播是否相违背呢？（设疑，让学生很想继续探究下去）
播放一段水流传光的视频，清晰的看到，光并没有弯曲，而是在界面上不断的全反射。
实用光纤是由纯度极高的玻璃等透明材料拉制成的极细的纤维，由内芯和外套组成，内芯的折射率大于外套的折射率，一束光由一段射入，在内芯中不断被全反射，再从另一端射出。
联系实际，光纤可以应用到通讯和医疗等领域。
光纤通信：载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传输到千里以外的另一端，实现光纤通信。
医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体肠、胃、气管等内脏的内部。实际的内窥镜装有两组光纤，一组用来把光传到人体内部用于照明，另一组用来观察。
之后进行魔术揭秘：
随堂练习
练习.某介质的折射率为√2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?[ ]
查找资料 生活中还有哪些全反射现象呢，发给每组学生一个ipad，在浏览器中搜索。
其中全反射棱镜是下节课主要内容。
讲述水或玻璃中的气泡很明亮、海市蜃楼、沙漠蜃景等
光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界面上发生了全反射
大气中的光现象——海市蜃楼（海面）
解释：海面上下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射会地面，观察者感觉这光线来自空中。
大气中的光现象——沙漠蜃景（沙漠或马路）
解释：贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
演示实验
光纤灯
观看视频
解释开始的魔术
随堂练习
用iPad搜集资料
播放视频
清晰的看到光在水流中的多次全反射
感官刺激
学以致用
学以致用
提高收集信息的能力
培养学生分析资料、讨论、交流的能力
感官刺激
小结 光密介质和光疏介质
全反射定义。
发生全反射的条件：
光由光密介质射向光疏介质
入射角大于或等于临界角
临界角：
新内容梳理 归纳总结
课后 作业 ?查资料，生活中还有那些现象属于全反射
?全反射棱镜的原理
查找资料 加深巩固
板书设计
全反射 光导纤维
全反射 ③ 条件
光疏介质 光密介质 ④计算
全反射
定义 二、光导纤维
临界角
六个小组评定给分
二组 一组
四组 三组
六组 五组
课题：人教2003课标版 选修2-3 第一章光的折射 第二节《全反射 光导纤维》
【教学目标】
．知识与技能
使学生理解光的全反射现象；掌握临界角的概念和发生全反射的条件；了解全反射现象的应用；通过实验，培养学生的鉴别能力、观察能力、分析推理能力及创新思维能力。
．过程与方法
通过演示实验，学习探究科学的方法──比较法；通过实验设计和动手实验，经历探究科学的过程，体验成功的喜悦。
．情感态度与价值观
通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯，了解物理知识与现代科技的密切关系。
【教学重点】形成全反射的概念、条件、临界角的概念及计算
【教学难点】处理生活中的全反射现象，解释光纤原理
【教学方法】自主学习、小组合作探究、多媒体辅助、启发诱导
【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→经过分析、比较、抽象、形成假说→验证得到证实→通过概括形成概念→巩固深化。二是思路是以实验为主线。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。最后通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。
【教学过程】
教学 内容 教学活动 学生活动 教学意图
导 入
新
课 上课伊始,教师播放自制魔术视频两个。第一个是硬币消失魔术
第二个是图形变变变魔术 教师并未解释原因，为魔术揭秘埋下伏笔
接下来进行上一节课知识点的复习，包括折射现象、折射定律、折射率等，把学生的注意力快速转移到探究知识的方向上
学生观看
思考、回答 创设情境，通过两个小魔术，激发学生学习的兴趣，提高主动学习的能力
一、 全
反
射 1、光疏介质和光密介质
通过表格可以看出，不同介质的折射率不同，科学家把折射率较小的介质定义为光疏介质，折射率较大的介质定义为光疏介质，接下来强调关键词“较小”、“较大”的区分，提问学生，玻璃相对于水是光疏介质，相对于金刚石却是光密介质，强调其相对性。
2、全反射
接下来让学生在黑板上画出两种情况下完整的光路图，分别是光由光疏介质射入光密介质，和光由光密介质射向光疏介质，引导学生注意折射角和入射角的大小比较。
设疑：在两种情况下都增大入射角会有什么现象产生呢？先分组实验第二种情况（突出重点）第一种情况等分析全反射条件是再进行对比，水到渠成的引出全反射条件
先介绍清楚实验器材，激光先由空气沿半径射入玻璃，但是 由于入射光垂直于界面，所以折射光线不偏折，仍沿半径射向圆心，直接研究从玻璃射向空气即可
实验（1）分组实验，回答课件中问题
观察现象后回答：
随着入射角的逐渐增大的过程中
折射角逐渐________________;
折射光线亮度逐渐 ；
反射角逐渐 ；
反射光线亮度逐渐 ；
当入射角增大到某一角度时，折射光线 ，所有光线全部反射。
通过实验很自然的得出全反射的概念，将实验过程用光路图的形式再次细致展现，由动手实验转换成感官刺激，加强理解全反射的方方面面。
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射 光全部消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射
再强调这里面的特殊角得出临界角的概念：我们把折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示。
提问：在实验过程中想得到全反射现象的条件是什么？
如果是从玻璃射向空气，会怎么样呢？
实验 (2)如图，入射角逐渐增大,请判断分析将会发生什么结果?
学生实验后,得出结论，这种情况下没有全反射现象产生。老师用玻璃砖将两种情况再次演示一遍，归纳出发生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质，且当入射角大于等于临界角时
教师再设置问题:“若光从某介质射向真空,已知介质的折射率，如何求解临界角?”学生充分讨论推导后,教师板书归纳,得到全反射临界角的计算公式
以展示解决全反射问题的一种思路方法.
举例三种介质的临界角
水的临界角为48.8°， 各种玻璃的临界角为32°~42°， 金刚石的临界角为24.4°
引导学生回答哪种介质最容易发生全反射，金刚石作为钻石的原石全反射能力极强，从而引出钻石中的全反射现象，通过一个小故事，提高学生的注意力和学习兴趣。
活动1：分组探究实验
光从玻璃射向空气时的现象
活动2：分组探究实验
光从空气射向玻璃时的现象
在实验中探索全反射现象，找出规律
通过讨论、探究等活动
增强实验设计能力。
激发学生兴趣
二 光
导
纤
维 钻石如此璀璨夺目，还有一种灯也很璀璨，叫做光纤灯，光源发出的光在塑料丝中传播，没有侧漏，由端点射出。塑料丝像一根根传光的纤维，叫做光导纤维，简称光纤。将塑料丝伸直和弯曲效果是一样的，这和我们曾经学过的光在同种均匀介质中沿直线传播是否相违背呢？（设疑，让学生很想继续探究下去）
播放一段水流传光的视频，清晰的看到，光并没有弯曲，而是在界面上不断的全反射。
实用光纤是由纯度极高的玻璃等透明材料拉制成的极细的纤维，由内芯和外套组成，内芯的折射率大于外套的折射率，一束光由一段射入，在内芯中不断被全反射，再从另一端射出。
联系实际，光纤可以应用到通讯和医疗等领域。
光纤通信：载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传输到千里以外的另一端，实现光纤通信。
医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体肠、胃、气管等内脏的内部。实际的内窥镜装有两组光纤，一组用来把光传到人体内部用于照明，另一组用来观察。
之后进行魔术揭秘：
随堂练习
练习.某介质的折射率为√2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?[ ]
查找资料 生活中还有哪些全反射现象呢，发给每组学生一个ipad，在浏览器中搜索。
其中全反射棱镜是下节课主要内容。
讲述水或玻璃中的气泡很明亮、海市蜃楼、沙漠蜃景等
光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界面上发生了全反射
大气中的光现象——海市蜃楼（海面）
解释：海面上下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射会地面，观察者感觉这光线来自空中。
大气中的光现象——沙漠蜃景（沙漠或马路）
解释：贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
演示实验
光纤灯
观看视频
解释开始的魔术
随堂练习
用iPad搜集资料
播放视频
清晰的看到光在水流中的多次全反射
感官刺激
学以致用
学以致用
提高收集信息的能力
培养学生分析资料、讨论、交流的能力
感官刺激
小结 光密介质和光疏介质
全反射定义。
发生全反射的条件：
光由光密介质射向光疏介质
入射角大于或等于临界角
临界角：
新内容梳理 归纳总结
课后 作业 ?查资料，生活中还有那些现象属于全反射
?全反射棱镜的原理
查找资料 加深巩固
板书设计
全反射 光导纤维
全反射 ③ 条件
光疏介质 光密介质 ④计算
全反射
定义 二、光导纤维
临界角
六个小组评定给分
二组 一组
四组 三组
六组 五组