2022年高中物理 第四章4.3 認識光的全反射現(xiàn)象》教案 粵教版選修3-4

認識光的全反射現(xiàn)象 教案一、教學目標1知識與技能：（1）理解光的全反射現(xiàn)象；（2）掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件；（3）了解全反射現(xiàn)象的應用2過程與方法：通過觀察演示實驗，理解光的全反射現(xiàn)象，概括出發(fā)生全反射的條件，培養(yǎng)學生的觀察、概括能力；通過觀察演示實驗引起學生思維海洋中的波瀾，培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象分析本質的方法、能力3情感態(tài)度與價值觀（1）滲透學生愛科學的教育，培養(yǎng)學生學科學、愛科學、用科學的習慣。（2）生活中的物理現(xiàn)象很多，能否用科學的理論來解釋它。（3）更科學的應用生活中常見的儀器、物品二、重點、難點分析1重點是掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件，折射角等于90°時的入射角叫做臨界角，當光線從光密介質射到它與光疏介質的界面上時，如果入射角等于或大于臨界角就發(fā)生全反射現(xiàn)象2全反射的應用，對全反射現(xiàn)象的解釋光導纖維、自行車的尾燈是利用了全反射現(xiàn)象制成的；海市蜃樓、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈現(xiàn)的自然現(xiàn)象三、教具1全反射現(xiàn)象演示儀，接線板，煙霧發(fā)生器，火柴，產生煙霧的煙霧源，半圓柱透明玻璃磚(半圓柱透鏡)，彎曲的細玻璃棒(或光導纖維)2燒杯，水，蠟燭，火柴，試管夾、鍍鉻的光亮鐵球(可夾在試管夾上)3自行車尾燈(破碎且內部較完整)4直尺四、主要教學過程 (一)引入新課演示將光亮鐵球出示給學生看，在陽光下很刺眼，將光亮鐵球夾在試管夾上，放在點燃蠟燭上熏黑，（將試管夾和鐵球置于燭焰的內焰進行熏制，一定要全部熏黑，再讓學生觀察）然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮好奇的學生誤認為是水泡掉了鐵球上黑色物質，當老師把試管夾從水中取出時，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，再將其再放入水中時，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，學生大惑不解，讓學生帶著這個疑問開始學習新的知識全反射現(xiàn)象(二)新課教學1 全反射現(xiàn)象（1）光密介質和光疏介質光密介質：對于兩種介質來說，光在其中傳播速度較小的介質，即絕對折射率較大的介質；光疏介質：對于兩種介質來說，光在其中傳播速度較大的介質，即絕對折射率較小的介質。光疏介質和光密介質是相對的例如：水、空氣和玻璃三種物質相比較，水對空氣來說是光密介質，而水對玻璃來說是光疏介質。思考：光線由光疏介質射入光密介質時(例如由空氣射入水)，折射角-于入射角；光線由光密介質射入光疏介質時(例如由水射入空氣)，折射角-于入射角。（2）全反射現(xiàn)象既然光線由光密介質射入光疏介質時，折射角大于入射角，由此可以預料，當入射角增大到一定程度時，折射角就會增大到90°，如果入射角再增大，會出現(xiàn)什么情況呢？觀察實驗：演示：將半圓柱透明玻璃磚的半圓一側靠近激光光源一側，使直平面垂直光源與半圓柱透明玻璃磚中心的連線，點燃煙霧發(fā)生器中的煙霧源置于激光演示儀中，將接線板接通電源，打開激光器的開關一束激光垂直于半圓柱透明玻璃磚的直平面入射，讓學生觀察我們研究光從半圓柱透鏡射出的光線的偏折情況。此時入射角0°，折射角亦為零度，即沿直線透出；當入射角增大一些時，此時，會有微弱的反射光線和較強的折射光線，同時可觀察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，隨著入射角的逐漸增大，反射光線就越來越強，而折射光線越來越弱，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光線完全消失，只剩下反射光線光傳播到兩種介質的界面上時，通常要同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，若滿足了某種條件，光線不再發(fā)生折射現(xiàn)象，而全部返回到原介質中傳播的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象那么滿足什么條件就可以產生全反射現(xiàn)象呢？2發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件（1） 臨界角C折射角等于90°時的入射角叫做臨界角，用符號C表示光從折射率為n的某種介質射到空氣(或真空)時的臨界角C就是折射角等于90°時的入射角，根據(jù)折射定律可得：（2）發(fā)生全反射的條件光從光密介質進入光疏介質；入射角等于或大于臨界角思考：一束光線射到兩種介質界面時，是否一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象？（學生回答）3對全反射現(xiàn)象的解釋(1)引入新課的演示實驗被蠟燭熏黑的光亮鐵球外表面附著一層未燃燒完全的碳蠟混和物，對水來說是不浸潤的，當該球從空氣進入水中時，在其外表面上會形成一層很薄的空氣膜，當有光線透過水照射到水和空氣界面上時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，而正對小球看過去會出現(xiàn)一些較暗的區(qū)域，這是入射角小于臨界角的區(qū)域，明白了這個道理再來看這個實驗，學生會有另一番感受(2)讓學生觀察自行車尾燈用燈光來照射尾燈時，尾燈很亮，也是利用全反射現(xiàn)象制成的儀器在講完全反射棱鏡再來體會它的原理就更清楚了可先讓學生觀察自行車尾燈內部的結構，回想在夜間看到的現(xiàn)象引導學生注意生活中的物理現(xiàn)象，用科學知識來解釋它，從而更好的利用它們?yōu)槿祟惙?3)用激光演示儀的激光光源演示光導纖維傳播光的現(xiàn)象，或用彎曲的細玻璃棒進行演示，配合作圖來解釋現(xiàn)象：從細玻璃棒一端射進棒內的光線，在棒的內壁多次發(fā)生全反射，沿著鋸齒形路線由棒的另一端傳了出來，玻璃棒就像一個能傳光的管子一樣實際用的光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直徑只有幾m到100m左右，而且是由內心和外套兩層組成的，光線在內心外套的界面上發(fā)生全反射，如果把光導纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對位置相同，這樣的纖維就可以傳遞圖像(4)向學生出示有關材料，讓學生閱讀大氣中的光現(xiàn)象蒙氣差，海市蜃樓，沙漠里的蜃景例一已知如圖1所示，介質為空氣，介質的折射率為，下列說法中正確的是 A光線a、b都不能發(fā)生全反射B光線a、b都能發(fā)生全反射C光線a發(fā)生全反射，光線b不發(fā)生全反射D光線a不發(fā)生全反射，光線b發(fā)生全反射解析：根據(jù)發(fā)生全反射的條件，光從光密介質射到光疏介質中時，介質對空氣來說是光密介質，所以光線a可能發(fā)生全反射，介質的臨界角為：注意圖中光線a給的是與界面的夾角30°，而此時的入射角為60°45°，故光線a能發(fā)生全反射，故正確選擇答案為(C)例2  如圖2所示，一束光線從空氣射入某介質，入射光線與反射光線夾角為90°，折射光線與入射光線延長線間夾角為15°，求：(1)該介質的折射率；(2)光在該介質中傳播的速度；(3)當光從介質射入空氣時的臨界角解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為90°，又根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即=45°2022年高中物理 第四章4.3 認識光的全反射現(xiàn)象教案 粵教版選修3-4所以（1）（2） （3） C=45(三)課堂小結1全反射現(xiàn)象是非常重要的光學現(xiàn)象之一，產生全反射現(xiàn)象的條件是：光從光密介質射到它與光疏介質的界面上，入射角等于或大于臨界角這兩個條件都是必要條件，兩個條件都滿足就組成了發(fā)生全反射的充要條件2全反射的應用在實際生活中是非常多的在用全反射的知識解釋時，特別要注意是否滿足兩個條件回答這類問題要注意邏輯推理，一般是依據(jù)條件要敘述清楚，根據(jù)要給充分，結論要簡明3臨界角是幾何光學中一個非常重要的概念，但在高中階段不宜深入討論臨界角的情況五、教學說明1注意講清垂直入射到半圓柱透鏡的圓弧面上的光線不研究，只研究光線從半圓柱透鏡直平面上發(fā)生的反射、折射現(xiàn)象，這個演示實驗的現(xiàn)象應讓學生做記錄，從而驗證在折射定律一節(jié)中提到的反射光線、折射光線隨入射角變化而變化的結論2本節(jié)習題與問題解釋不要涉及具體的技術問題，也不要討論偏題、難題，只要達到讓學生理解臨界角和全反射現(xiàn)象就夠了小制作：能夠導光的水流（全反射原理）(讓學生課后討論并制作)把小燈泡裝在試管里密封起來，下面系個鐵塊，然后放進大塑料瓶中。塑料瓶的瓶壁開一個直徑約2mm的小孔，用紙把塑料瓶包好，除了開孔處外，不使里面的光透出來。瓶中灌水，水從孔中流出，同時點亮燈泡，可以看到水流落地點比別處亮得多，如何解釋這個現(xiàn)象？解答：光線從水中進入水流，可以將水流看成是一條水光纜，而外面的空氣相對于水流就成了光疏介質，光線在里面發(fā)生全反射，出不來，因此光線就沿著水流傳播，所以水流落地點比別處亮得多。