《全反射及光导纤维》教学设计
《全反射及光导纤维》教学设计 摘要:从教材出发,对教学《全反射与光导纤维》内容进 行设计。 关键词:全反射与光导纤维;教学设计;教材 中图分类号:G633. 7文献标志码:A文章编号: 1674-9324 (2012) 12-0188-02 【教材分析】 《全反射与光导纤维》是上海科技教育出版社普通高中 课程标准实验教科书物理选修3-4第四章第六节。“全反 射”是学生在学习光的反射和光的折射定律的基础上研究 的一种重要的光的现象。它在日常生活和科学研究方面都有 广泛的应用。 【教学目标】 1. 知识与技能:认识光的全反射现象,掌握临界角的计 算公式,能够解释由于全反射而产生的一些现象。 2. 过程与方法:观察光的全反射现象,分析产生全反射 现象的条件,从理论上推导临界角的计算公式,并且能够用 它解决一些问题。 3. 情感态度与价值观:进一步体会科学理论与社会、生 产、生活的联系。 【教学重点】掌握临界角的概念和发生全反射的条件。 【教学难点】解释生活中的全反射现象,处理与全反射 现象有关的物理问题。 【教学方法】实验探究法启发诱导法 【教学过程】 一、引入新课 同学们见过海市蜃楼吗?海市蜃楼是怎样形成的?(播 放海市蜃楼的视频) 再请同学们看一个奇怪的现象,实验演示:拿一个底部 带有小孔的盛水玻璃杯,让激光笔在底部小孔处发出光,可 看见光居然沿着弯曲的水柱传出。 这两种现象都与全反射现象有关。我们今天就来学习第 四章第六节全反射与光导纤维。 二、新课教学 (一)研究光的全反射现象 1. 实验探究:探究光的全反射现象。 器材:装一半水的圆底玻璃烧瓶,烧瓶内水面上方充满 烟雾,用木塞封住烧瓶口,激光笔若干。 进行实验:用激光笔发出的光从烧瓶底部照射进去,让 光由水射向空气,注意要让光线沿着圆的半径方向射入。请 仔细观察: (1)当入射角增大时,折射角如何变化? (2)反射光和折射光的强度如何变化? (3)有没有看到折射光线紧贴水面(沿玻璃砖直边传 播),即折射角等于90°的情况?此时,再增大入射角,你 看到什么现象? (拉上窗帘,安排lOmin左右的时间,学生进行探究, 教师巡回指导) 2. 交流。先让学生交流一下,再以小组为单位汇报观察 情况。学生汇报,教师要引导并帮助归纳,达到共识:(1) 光在水和空气(玻璃)界面先是既有反射又有折射。(2)入 射角增加时折射角随着增加,这个过程中反射光强度增大而 折射光变暗。(3)出现折射角为90°的情况但不明显,再增 加入射角时,就只有反射光了。 各位同学,你们刚才看到的折射光完全消失,只剩反射 光,这叫做全反射。 3. 继续探究,了解产生全反射现象的条件。请思考一个 问题:根据在刚才的探究过程中观察到的情况,你认为全反 射现象的产生有什么条件?假如光从空气射入水,会不会发 生全反射现象?用实验来验证你的结论。(给学生5min时间 进行讨论和实验探究) 师生一起归纳、小结,达到一下共识:(1)必须是光从 光密介质射向光疏介质。(2)入射角要大于某一个数值。 入射角要大于某个值,这是个什么概念呢?原来,从我 们做的探究中可以看出,当入射角增大到一定程度时,折射 角就会增大到90。,这时的入射角叫做临界角。 现在,我们就将光产生全反射现象的条件完整地叙述 为:当光线从光密介质射入光疏介质时,如果入射角大于临 界角,就会发生全反射现象。(板书) 4. 分析论证:得出临界角的计算公式。要讨论全反射现 象,知道临界角的数值显然很重要,怎样确定临界角呢?我 们来论证一个简单的情况——光从折射率为n的光密介质进 入■折射率为1的空气(或真空),请根据光的折射定律, 推导临界角的计算公式。 学生独立推导,教师巡回指导。 通过汇报,得到临界角的计算公式:C=arcsin (二)全反射现象的应用 1. 水或玻璃中的气泡,从侧面看起来为何特别明亮? (投影题目,让学生讨论,回答结果) 强调要阐述清楚两点:(1)光的全反射发生在什么地 方?光线的走向如何? (2)因为是全反射,光的能量几乎 没有损失。 2. 假如有光线射入石英玻璃做的直角三棱镜(叫做全反 射棱镜),光路的进行情况如何? (投影题目,学生讨论,汇报结果) 每个实验桌上都有直角三棱镜和激光笔,同学们可以通 过实验验证一下上述结论是否正确。(学生做实验验证) 全反射现象在实际生活中有不少应用。大家有没有注意 到如自行车的尾灯,当晚上有光线照射上去时,它变得十分 明亮醒目。它的剖面图如图所示,它其实就是一组角锥棱镜, 由于全反射,它能够把入射光线充分反射回来。 3. 海市蜃楼的解释(答略)。 4. 已知石英玻璃的折射率是1.46,光从它射入空气时的 临界角是多少? (投影题目,学生用计算器计算,得出结果是43° ) 三、家庭作业与活动 1. 完成本节课学案。 2. 教材97页“家庭作业与活动” 1, 2, 3题。 3. 留心观察周围生活中的情况,收集1-2个应用全反射 棱镜和光导纤维的事例,下节课大家来交流。 四、教学反思 新课的关键在于实验探究,教师事先要强调使用小激光 灯的安全问题,以免照射伤害到学生的眼睛。通过“全反射 的探究实验”,使学生了解:全反射现象,全反射条件。学 生的观察、分析、讨论和解决问题能力得到了锻炼和提高。