3. 光的全反射优秀公开课教案

《光的全反射》教案

成都市第四十九中学

郑锦燕

【教学目标】

1、知识与技能

①知道光疏介质和光密介质，认识光的全反射现象。

②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，并能用来解释生活中的全反射现象。

③知道全反射棱镜及应用。

2、过程与方法

①通过实验演示、讨论、分析过程，让学生掌握物理规律的探究过程，加深对物理规律的理解。

②启发学生积极思考，培养学生的归纳和语言表达能力。

3、情感态度与价值观

①让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系，养成良好的科学态度。

②培养学生观察、分析、解决问题的能力

【教学重点】理解全反射现象；掌握临界角的概念和发生全反射的条件.

【教学难点】

①掌握临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角. ②理解全反射现象的应用。

【学情分析】

学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

【教学方法】情景激学法、实验探究法、学案导学

【课前准备】

1．学生的学习准备：结合学案预习本节内容。了解基本概念，初步认识全反射的实验现象。

2．教师的教学准备：教具的准备，教案、学案的准备

【教 具】

烧杯(外面用黑色胶布围住)、硬币(1枚)、水、光导纤维、激光笔，激光演示仪(1台)、半圆形玻璃砖（1块）. 【课 时】１课时

【教学过程】

一、创设情景，导入新课（引发学生的好奇心，让学生参与讨论，激发他们学习的兴趣）

①演示实验——消失的硬币

烧杯(外面用黑色胶布围住)，底下放一枚硬币，倒入水，水面漂浮的泡沫恰好挡住硬币的折射光区域，让学生观察并猜下面有没有东西

②问题：烧杯底下到底有没有东西呢，经过本节课的学***家就知道为什么了。

今天我们就来学习与这些问题有关的现象——光的全反射。

二、探究规律，把握真理

(一)、实验探究全反射现象及其产生条件

实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的平侧面并指向圆心O。

1

实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的圆侧面并指向圆心O。

两个实验的入射角都从0°增大到90°的过程中，观察两个实验并比较两个实验现象的相同点和不同点。

提示学生观察: ①反射角、折射角随入射角的变化情况；②随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱变化情况；③圆侧界面和平侧界面的现象等。（教师演示后，让学生讨论并回答）

相同点：①随入射角增大，反射角、折射角都增大；②随入射角增大，反射光增强，折射光减弱；③在圆侧界面，入射角皆为0°（即为垂直入射），光不偏离直线传播；而在平侧界面（直径AB的分界面），入射角不为0°，光偏离原直线传播（即发生了折射）。

由于在圆侧界面，光不发生偏折，沿原方向直线传播，故可以不考虑，而主要考虑平侧界面上光的传播规律，即比较平侧界面的两个实验：

实验1：光从空气射入玻璃

实验2：光从玻璃射入空气

不同点：①光从空气射入玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃射入空气，入射角＜折射角；②光从空气射入玻璃，总是同时存在反射光线和折射光线；光从玻璃射入空气，当入射角增大到某一角度时折射角达到90°，折射光线消失，就只有反射光线了，此后入射角继续增大，也只有反射光线而无折射光线。

引导学生归纳：①光从玻璃射入空气时，当入射角i大于或等于某一个角度时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象，称为光的全反射现象。②光从玻璃射入空气时，折射角总大于入射角，当入射角增大到某个角度时折射角先达到90°（此时入射角还小于90°），这时恰好发生全反射。

引导学生思考：从实验中可以总结出发生全反射需要哪些条件？(设计几个“台阶”式问题，引导学生逐步深入地探讨出全反射条件。) ①两个实验现象不同的原因是什么？（实验1是光从空气射入玻璃，实验2是光从玻璃射入空气。）

②两种介质有什么不同？（空气的折射率小，玻璃的折射率大。）

③是不是只有光从玻璃射入空气才会产生这种全反射现象呢？

N 通过大量实验研究证明，凡是光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质（如水射入空气，酒精射入空气等）都有可能发生全反射现象。

④入射角要增大到某个角度才发生全反射，这个值多大，跟什么因素有O 空气

关？(教师可由此问题引出临界角的概念) 介质

(二)、引导学生总结以下几个概念规律

1、全反射现象:光从玻璃射入空气时，折射光完全消失，只剩下反射光C

C

的现象称为全反射现象。

A C 2、光疏介质和光密介质

N' ppt展示几种常见的介质的折射率

（1）定义：任意两种介质相比较，我们把折射率较小的介质叫光疏介质，折射率较大的介质叫光密介质。

（2）举例说明光密介质和光疏介质是相对的。

（3）同一种光在光疏介质中传播速度较大,在光密介质中传播速度较小

2

（4）光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的,与介质的其它属性(如密度等)无关

。

3、临界角（C）：

（1）定义：光从光密介质射入光疏介质时，折射角r =90°时的入射角。

强调：临界角是发生全反射的最小入射角（只有i≥C，才能发生全反射）。

随入射角增大引起全反射的过程，是一个由量变到质变的过程，而临界角是发生质变的临界点。

（2）如何确定临界角？

①实验法：让光从光密介质射入光疏介质，调节入射角i的大小，使折射角r

=90°，此时的入射角即为介质的临界角。

②计算法：据介质的折射率n求临界角C。(学生自己推导，师生共同总结得出) 根据临界角定义可知：某介质射入空气时，折射角r′=90°时，入射角i′=C。据光路可逆性，空气→某介质时，入射角i =90°时，折射角r =C。

sin90sini据折射率的定义：空气射入某介质时，n=sinr

，即：n=sinr 则有： sin C =1/n

由此可见，可据介质的折射率n计算临界角C；且n越大，sin C越小，则C越小。

（3）比较几种介质的临界角的大小（展示表格）。

（4）临界角越小，越容易发生全反射现象，如金刚石（钻石）、玻璃等。

4、全反射的条件：

N 介质

①光从光密介质射入光疏介质；

②入射角≥临界角（i≥C）。

思考:光从玻璃射向水中会发生全反射吗? O 空气

教师强调：在实验1中，光从空气射入玻璃，虽然随入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，但只有量变过程而没有发生质变。而在实验2中，光从玻璃射入空气，随入射角增大（但小于临C

C

界角），反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，这是一个量A C 变过程；当入射角达到或大于临界角时，就发生了质变，折射光消失，发N' 生了全反射现象。

三、课堂练习，加深学生对光的全反射定义及条件的理解

1.判断下列说法的正误．

(1)光发生全反射时，折射光线消失，只剩下反射光线．( ) (2)光从一种介质进入另一种介质时，只要入射角足够大就一定会发生全反射现象．( ) (3)折射率大的介质就是光密介质．( ) (4)光由介质进入空气，介质的折射率越大，临界角越小．( ) (5)光发生全反射时，依然遵守反射定律．( )

2.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一定能发生全反射

D．假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大

3.某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )

3

四、全反射的引用——光导纤维

教师实物展示

并动手演示光导纤维传播光的实验

引导学生总结以下光导纤维的工作原理及应用

（1）、光导纤维的原理

由于光导纤维的内芯的折射率大于外套的折射率，当光在内芯中传播时，在界面上发生全反射现象。

（2）、

光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部

（3）、光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．

光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强、传输速率高．

五、学以致用

拓展认识

（一）课堂练习

4．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是( )

A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射

D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用

5．空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示．方框内有两个折射率n＝1.5的全反射棱镜，下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图中效果的是(

)

4

为了加深学生对全反射棱镜的了解，教师动手演示激光笔照射棱镜的各个面，让学生注意光路改变的情况及条件。

（二）、请你来当设计师

教师ppt展示并介绍公园里的水景灯。

接下来让同学们来当设计师，设计符合要求的水景灯，拓展并加深学生对全反射的了解。

46.某公园要设计夜晚喷泉，要在池水地下安装水景灯，现在请你来当设计师，已知水的折射率为

3，水面要形成半径为r=60cm的圆形光斑，则水景灯要安装在距离水面多深的位置？

7.为了向改革开放四十周年献礼，该公园决定举办庆祝活动，让水面可见光斑的半径在匀速增大,现在工作人员向你请教，应如何设置水景灯的运动情况?(

) A．加速上升 B．加速下降 C．匀速上升 D．匀速下降

（三）、解释演示实验现象

①课前演示：熏黑的铁球放进水里变的更亮(提问学生后教师总结，光路图如图1所示) 教师总结:当被蜡烛熏黑的铁球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，所以外表面看起来很亮。

（四）解释自然界中的全反射现象（以下情况引导学生自己分析）

①水中升起的空气泡看上去很亮。(提问学生后教师总结，光路图如图3所示) 教师说明海浪呈白色，也是因为光照射到海水的气泡上，在气泡表面产生了全反射。

②钻石看起来闪闪发光。(学生阅读信息窗后讨论得出结论) 六、课堂小结

1.

什么叫全反射现象?

2.

产生全反射的条件是什么? 3.

什么是临界角，其大小如何计算？

七、布置作业

1、请分析海市蜃楼、沙漠蜃景及马路蜃景的成因，并画出相应光路图

。

2、步步高配套作业。

【板书设计】

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§4、2光的全反射

一、全反射现象及其条件

1.全反射现象：光密介质→光疏

介质时，折射光全部消失，只剩下反射

光的现象。

2. 全反射的条件：

①光从光密介质→光疏介质

②入射角≥某值

入射角≥临界角（i≥C）

3. 光疏介质：折射率较小的介质

光密介质：折射率较大的介质

4.临界角（C）

（1）定义：光从光密介质→光疏介

质时，折射角r =90°时的入射角。

（2）临界角C的大小

sin C =1/n

二、全反射现象的应用

1.光导纤维

2.全反射棱镜

【教学反思】

1.课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。

2.本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。本节主要知识内容是全反射现象、条件及应用。灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法，可以说这是一节内容丰富的方法教育课。通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、同学进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。

3.本节课按照学生的认知规律进行教学探究性实验的对比反映出全反射现象及其条件，并让学生进行讨论、分析，培养学生自主学习、独立思考、交流协作的能力，使学生体验到学科学的乐趣，体会到探索自然规律的过程：提出假设――实验验证――得出结论――再提出假设。注重科学探究，提倡学习方式多样化；突出从生活走向物理，从物理走向社会。众多生活事例，有利于提高学生的学习兴趣。

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