全反射【人教版】

1、物理物理选修选修3-4 第十三章第十三章 光光第二节第二节 全反射全反射普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书人民教育出版社一、教学指导思想一、教学指导思想二、教学背景分析二、教学背景分析三、教和学的方法三、教和学的方法四、教学过程建议四、教学过程建议二、教学背景分析二、教学背景分析三、教和学的方法三、教和学的方法四、教学过程建议四、教学过程建议一、教学指导思想一、教学指导思想1、顺应时代发展，、顺应时代发展，培养学生的科学素养培养学生的科学素养2、改变学习方式，、改变学习方式，培养自主学习的能力培养自主学习的能力 在科学技术普及的今天，科学素养已成为新世纪每个社会成员必备的基本

2、生存能力。在这种时代背景下，教师如何以课堂教学为载体，培养学生的科学素养，是当前学科教学面临的一个问题。 要改变以教师讲授、课堂灌输为基础，劳动强度大、效率低的传统教学模式，向素质教育、创新教育转变，其关键就是要改变学生的学习方式，由过去的“教”为中心，向“学”为中心转变，培养学生自我建构新知识的能力、自主学习的能力。一、教学指导思想一、教学指导思想三、教和学的方法三、教和学的方法四、教学过程建议四、教学过程建议二、教学背景分析二、教学背景分析1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）2、教学重、难点、教学重、难点3、教学对象分析、教学对象分析4、教学目标确立、教学目标确立二、教学背景

3、分析二、教学背景分析1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）2、教学重、难点、教学重、难点3、教学对象分析、教学对象分析4、教学目标确立、教学目标确立1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）（1）知识特点）知识特点：第一二节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射。相对于学生初中知识增加了对折射的定量研究，引入了折射率，其中本节的全反射和临界角是全新的知识。光疏介质、光密介质光疏介质、光密介质半圆形玻璃砖反射和折射实验半圆形玻璃砖反射和折射实验全反射的条件全反射的条件光导纤维的原理及在技术上的应用光导纤维的原理及在技术上的应用全反射的现象全反射的现象生活现

4、象生活现象科学解释科学解释得到理解掌握1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）（2）知识地位）知识地位：教材变化教材变化第十三章第十三章 光光 1 1 光的折射光的折射 2 2 光的干涉光的干涉 3 3 实验：用双缝干涉测实验：用双缝干涉测量光的波长量光的波长 4 4 光的颜色光的颜色 色散色散 5 5 光的衍射光的衍射 6 6 光的偏振光的偏振 7 7 全反射全反射 8 8 激光激光 新新第十三章第十三章 1 1 光的反射和折射光的反射和折射 2 2 全反射全反射3 3 光的干涉光的干涉 4 4 实验：用双缝干涉测量光实验：用双缝干涉测量光的波长的波长5 5 光的衍射光的衍射 6

5、6 光的偏振光的偏振7 7 光的颜色光的颜色 色散色散 8 8 激光激光教材变化教材变化折射折射时的时的色散色散1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）（2）知识地位）知识地位：本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究。“全反射”是光传播的进一步拓展和讨论，使学生对光达到两种介质界面的传播规律和现象有更加深入、全面的了解，同时，光纤通信的介绍，使学生认识到光学对社会的巨大推动作用。所以在学习时要注意对基本概念的理解，把握好对规律的准确认识。全反射光的直线传播、反射、光的直线传播、反射、折射、光路可逆折射、光路可逆折射定律、折射率折射定律、折射率反射和

6、折射反射和折射知识的深化知识的深化日常生活、现代日常生活、现代科学技术的发展科学技术的发展紧密相关紧密相关现实意义现实意义（3 3）编写特点）编写特点思考与讨论思考与讨论演示演示例题例题做一做做一做编写特点编写特点引发思考，交流互助引发思考，交流互助生动形象，激发兴趣生动形象，激发兴趣当堂演练，活跃思维当堂演练，活跃思维多样教学，培养能力多样教学，培养能力加强学生生活与现加强学生生活与现代科技发展的联系代科技发展的联系有助于学生继续有助于学生继续学习物理知识与学习物理知识与技能；体验科学技能；体验科学探究过程，了解探究过程，了解科学研究方法；科学研究方法；增强创新意识和增强创新意识和实践能力，

7、发展实践能力，发展探索自然的兴趣探索自然的兴趣与热情与热情认识物理对认识物理对科技进步及科技进步及文化、经济文化、经济和社会发展和社会发展的影响；为的影响；为终身发展，终身发展，形成科学世形成科学世界观和价值界观和价值观打下基础观打下基础实现课程标实现课程标准基本要求准基本要求使学生容易使学生容易 接受新知接受新知1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）（4 4）内容结构）内容结构1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）二、教学背景分析二、教学背景分析1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）2、教学重、难点、教学重、难点3、教学对象分析、教学对象分析4、教学目标确

8、立、教学目标确立2、教学重、难点、教学重、难点（1 1）教学重点）教学重点： 临界角概念 全反射条件（2 2）教学难点）教学难点： 临界条件时的光路图 解释生活中的全反射现象二、教学背景分析二、教学背景分析1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）2、教学重、难点、教学重、难点3、教学对象分析、教学对象分析4、教学目标确立、教学目标确立3、教学对象分析、教学对象分析（1）学生的基本特点）学生的基本特点（2）学生的知识准备）学生的知识准备抽象问题抽象问题理论定性问题理论定性问题单纯的公式推导单纯的公式推导演示演示影像影像声音声音动画动画 学生在上一节课刚刚学习了光的反射、折射定律、折学生

9、在上一节课刚刚学习了光的反射、折射定律、折射率及光路可逆的知识，对光的折射和相关计算问题有一射率及光路可逆的知识，对光的折射和相关计算问题有一定的基础，能较快的做出完整的光路图，初步掌握了实验定的基础，能较快的做出完整的光路图，初步掌握了实验观察要领，并具备了一定的抽象思维能力。而本节内容是观察要领，并具备了一定的抽象思维能力。而本节内容是在对光的折射理解的基础上进行的进一步研究，所以对于在对光的折射理解的基础上进行的进一步研究，所以对于折射率的理解和做光路图要先进行复习。折射率的理解和做光路图要先进行复习。二、教学背景分析二、教学背景分析1、教材分析（地位和作用）、教材分析（地位和作用）2、

10、教学重、难点、教学重、难点3、教学对象分析、教学对象分析4、教学目标确立、教学目标确立4、教学目标确立、教学目标确立4、教学目标确立、教学目标确立4、教学目标确立、教学目标确立4、教学目标确立、教学目标确立（1 1）知识与技能）知识与技能： 1、知道什么是光疏介质和光密介质 2、掌握临界角的概念 掌握临界角的计算方法 3、了解全反射的应用，能解释一些自然现象（2 2）过程与方法）过程与方法： 1、通过演示实验，学习科学探究的一种方法比较法 2、通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程 （3 3）情感态度与价值观）情感态度与价值观： 1、体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣 2、通过对

11、蜃景现象的学习明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法。领略自然界的奇妙，体会生活中处处蕴含物理知识，激发学习物理的兴趣发生全反射的条件发生全反射的条件判断判断实事求是的实事求是的科学态度科学态度运用科学理论观运用科学理论观察分析周围事物察分析周围事物主线主线4、教学目标确立、教学目标确立辅线辅线（1 1）使学生养成规范作图的习惯）使学生养成规范作图的习惯（2 2）训练学生的有序思维（良好）训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤的思维习惯），规范解题步骤（3 3）掌握探究式的学习方法）掌握探究式的学习方法（4 4）激发学习物理的兴趣）激发学习物理的

12、兴趣一、教学指导思想一、教学指导思想二、教学背景分析二、教学背景分析四、教学过程建议四、教学过程建议三、教和学的方法三、教和学的方法（1）教法：本节课主要采用实验观察、猜想、）教法：本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景蜃景”补补充了录像资料和课件上制作的动画，使其有充了录像资料和课件上制作的动画，使其有更生动的感性认识更生动的感性认识（2）学法：在学习中学生要注意全反射现象）学法：在学习中学生要注意全反射现象的观察，并对观察到的现象进行合理的分析，的观察，并对观察

13、到的现象进行合理的分析，探究物理本质，锻炼自己的抽象思维，通过探究物理本质，锻炼自己的抽象思维，通过学生的参与探究，掌握探究式的学习方法。学生的参与探究，掌握探究式的学习方法。突出学生是学习的主人，体现学生的主体地突出学生是学习的主人，体现学生的主体地位，同时让学生初步建立应用科学知识的意位，同时让学生初步建立应用科学知识的意识，培养学生的分析、综合能力以及探索能识，培养学生的分析、综合能力以及探索能力和科学素养。力和科学素养。三、教和学的方法三、教和学的方法（1）教法：本节课主要采用实验观察、猜想、）教法：本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条印证、归纳的方法得

14、出全反射现象的发生条件、临界角概念等件、临界角概念等（2）学法：）学法：学生在学习过程中必须注意全反学生在学习过程中必须注意全反射现象的观察，探究物理本质，锻炼自己的射现象的观察，探究物理本质，锻炼自己的抽象思维，掌握探究式的学习方法抽象思维，掌握探究式的学习方法对阅读材料对阅读材料“蜃景蜃景”补充了录像资料和课件上制补充了录像资料和课件上制作的动画，使其有更生动的感性认识作的动画，使其有更生动的感性认识1、自学全反射棱镜的构造及工作原理、自学全反射棱镜的构造及工作原理2、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理3、上网查询：试解释海市蜃楼

15、及沙漠蜃景产生的原因、上网查询：试解释海市蜃楼及沙漠蜃景产生的原因4、小制作：自制、小制作：自制“水光纤水光纤”见课本见课本前置性一、教学指导思想一、教学指导思想二、教学背景分析二、教学背景分析三、教和学的方法三、教和学的方法整体教学思路：整体教学思路：学生认知过程：学生认知过程： 提出问题提出问题实验观察实验观察探究本质，发现规律探究本质，发现规律验证规律，解决问题验证规律，解决问题实际应用实际应用明确问题，猜想明确问题，猜想观察实验，获得感性认识观察实验，获得感性认识探究规律，上升为理性认识探究规律，上升为理性认识解决问题，强化认识解决问题，强化认识见证应用，感受知识的无穷魅力见证应用，感

16、受知识的无穷魅力创设情境创设情境好奇，感兴趣好奇，感兴趣四、教学过程建议四、教学过程建议1、创设情境，导入本课内容：通过展示海市蜃楼的、创设情境，导入本课内容：通过展示海市蜃楼的视频资料，引起学生的注意力、激发学生的求知兴趣。视频资料，引起学生的注意力、激发学生的求知兴趣。创设情境创设情境海市蜃楼海市蜃楼（观看视频观看视频）问题：古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你问题：古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你认为是吗？那这种蜃景究竟是怎样形成的呢？认为是吗？那这种蜃景究竟是怎样形成的呢？沙漠蜃景沙漠蜃景四、教学过程建议四、教学过程建议2、进行本课内容、进行本课内容（1）复习准

17、备折射率的概念：目的是让学生注意到介质间的关系光从空气入玻璃和从玻璃入空气的区别：注意折射角和入射角间的关系，为引出光疏介质、光密介质做知识上的准备 练习练习1：完成下列光路图：完成下列光路图两束光以相同的入射角由空气斜射向与水和玻璃的分界面。两束光以相同的入射角由空气斜射向与水和玻璃的分界面。水玻璃 空气空气界面界面 玻璃玻璃一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质水水光疏介质光疏介质: :两种介质中两种介质中折射率较小折射率较小的介质。的介质。光密介质光密介质: :两种介质中两种介质中折射率较大折射率较大的介质。的介质。 练习练习2：完成以下光路图：完成以下光路图一束光由水斜射向玻璃。

18、一束光由水斜射向玻璃。光传播到两种介质光传播到两种介质的界面上时，通常的界面上时，通常要同时发生反射和要同时发生反射和折射现象折射现象注意：注意： “密密”和和“疏疏” 是是相对相对而言的，对其界定是而言的，对其界定是以以折射率折射率为依据的为依据的。提出问题：提出问题：水晶水晶是光密介质还是光疏介质？是光密介质还是光疏介质？四、教学过程建议四、教学过程建议2、进行本课内容、进行本课内容（2）新课教学： 说明光疏介质和光密介质的概念 从光由玻璃进入空气的现象展开讨论，然后通过实验和课件演示全反射现象，最后引导学生分析现象，重点突出临界角的认识。 引导学生讨论分析发生全反射的条件：光从光密介质射

19、入光疏介质；入射角大于或等于临界角 学生推导运算临界角的计算公式： 进行一个小练习：光通过平行玻璃砖时的光路分析；有没有发生全反射的可能性 知识应用：利用课件来演示。 解释现象：海市蜃楼的形成原因 光导纤维的原理和应用既要使学生养成规范作图的习惯，又要训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤强化对全反射现象的认识激发学习兴趣练习练习3：请画出一束光由玻璃斜射入空气的光路图：请画出一束光由玻璃斜射入空气的光路图玻璃玻璃空气空气请画出一束光分别以不同的入射角由玻璃斜射入空气的光路图请画出一束光分别以不同的入射角由玻璃斜射入空气的光路图玻璃玻璃=CC空气空气提出问题，创设实验情景，新课教学

20、提出问题，创设实验情景，新课教学理论分析理论分析设计教学环节的另一目标：（1）使学生养成规范作图的习惯演示实验：一束激光束射向半圆形玻璃砖，入射角从演示实验：一束激光束射向半圆形玻璃砖，入射角从0增大的过程中观察光的反射、折射现象增大的过程中观察光的反射、折射现象:提示学生观察实验中：提示学生观察实验中：反射角、折射角随入射角的增大如何变化？反射角、折射角随入射角的增大如何变化？随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱如何变化？随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱如何变化？二、光的全反射二、光的全反射观察实验观察实验全反射现象实验探究全反射现象实验探究空气空气视频 探究结果：探究结果：光从玻璃

21、光从玻璃空气时，随入射角的增大反射角和折射角都增空气时，随入射角的增大反射角和折射角都增大，折射角总大于入射角，折射角先达到大，折射角总大于入射角，折射角先达到90（此时入射角（此时入射角还小于还小于90）随入射角的增大反射光线增强，折射光线减弱，当入射角随入射角的增大反射光线增强，折射光线减弱，当入射角达到某一个角度时，折射角达到达到某一个角度时，折射角达到90会出现折射光线消失，会出现折射光线消失，只剩下反射光线的现象。只剩下反射光线的现象。全反射现象实验探究全反射现象实验探究1、全反射现象：、全反射现象： 当光从当光从光密介质光密介质射入射入光疏介质光疏介质时，当入射角时，当入射角增增大

22、到某一角度大到某一角度，使折射角达到，使折射角达到900时，折射光线完时，折射光线完全消失，只剩反射光线，这种现象叫做全反射。全消失，只剩反射光线，这种现象叫做全反射。探究本质，发现规律探究本质，发现规律 解决问题解决问题理论分析理论分析结合结合实验验证实验验证 演示实验：观察光从空气射向玻璃能否发生全反射？演示实验：观察光从空气射向玻璃能否发生全反射？提出问题提出问题1：光从光疏介质（空气）射向光密介质：光从光疏介质（空气）射向光密介质（玻璃）会不会发生全反射？（玻璃）会不会发生全反射？发生全反射条件：发生全反射条件：光从光密介质射向光疏介质；光从光密介质射向光疏介质；验证规律，解决问题验证

23、规律，解决问题（1）定义：）定义：光从光密介质射向光疏介质折射角达到光从光密介质射向光疏介质折射角达到90时的入时的入射角叫做临界角射角叫做临界角.强调：临界角是发生全反射的最小入射角强调：临界角是发生全反射的最小入射角 （只有（只有iC，才能发生全反射），才能发生全反射）2.临界角临界角C界面界面真空真空 介质介质法线法线C提出问题提出问题2：“入射角增大到入射角增大到某一角度某一角度时时”是怎样的角度是怎样的角度？全反射的条件：全反射的条件：入射角必须大于或等于临界角入射角必须大于或等于临界角；1sinCn12sinsin901sinsinsinnCC2.临界角临界角C（2）折射率）折射率

24、n与临界角与临界角C的关系的关系界面界面真空真空 介质介质法线法线C3.全反射的条件：全反射的条件： 光从光密介质射向光疏介质；光从光密介质射向光疏介质； 入射角必须大于或等于临界角；入射角必须大于或等于临界角；课堂习题课堂习题1.1. 已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为别为1.331.33、1.551.55、1.601.60和和1.631.63，如果光按下面，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是几种方式传播，可能发生全反射的是( )( ) A A从水晶射入玻璃从水晶射入玻璃 B B从水射入二硫化碳从水射入二硫化碳 C C从玻璃射入水中从玻

25、璃射入水中 D D从水射入水晶从水射入水晶课堂习题课堂习题2 2： 光从折射率为光从折射率为 的介质的介质中以中以42420 0的入射角射到介质的入射角射到介质与空气的界面上，能发生与空气的界面上，能发生全反射吗？全反射吗？2 思考：在水中的鱼看来，水面上和岸思考：在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为上的所有景物，都出现在顶角约为97.697.6的倒立圆锥里，为什么？的倒立圆锥里，为什么？课堂习题课堂习题3： 例题例题全反射的应用？全反射的应用？设计教学环节的另一目标：（2）训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤三、全反射的应用前置性学习前置性学习1、自学全反射

26、棱镜的构造及工作原理、自学全反射棱镜的构造及工作原理2、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理3、上网查询：试解释海市蜃楼及沙漠蜃景产生的原因、上网查询：试解释海市蜃楼及沙漠蜃景产生的原因4、小制作：自制、小制作：自制“水光纤水光纤”见课本见课本 布置自学任务，通过阅读教材和查阅可利用资源，解决目标问题：为什么全反射棱镜的切面要制作成等腰直角三角形？当光线由当光线由AB面垂直入射时：面垂直入射时：当光线由当光线由AC面垂直入射时：面垂直入射时：ABCCBA在在AC面发生全反射，面发生全反射，垂直由垂直由BC面出射面出射在在AB、 BC面发

27、生两次全面发生两次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射面出射1、全反射棱镜、全反射棱镜 (1)原理原理三、全反射的应用实验应用实验应用1、全反射棱镜、全反射棱镜(2)应用应用三、全反射的应用 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是但是银面容易脱银面容易脱落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射等，就需要用全反射棱镜代替平面镜与平面镜相比棱镜代替平面镜与平面镜相比,它的它的反反射率高射率高,几乎可达几乎可达100% ，反射面不必凃任何反光物质，所以，反射面不必凃任何反光物质，所以反射

28、时失真小反射时失真小。 1、全反射棱镜、全反射棱镜 (3)优点优点三、全反射的应用实验演示：玩具“满天星”三、全反射的应用2、光导纤维、光导纤维内芯内芯外套外套实验演示：弯曲的玻璃棒能导光三、全反射的应用2、光导纤维、光导纤维内芯内芯外套外套光纤光纤三、全反射的应用2、光导纤维、光导纤维光导纤维视频 结构、折射率特点、产生全反射原因结构、折射率特点、产生全反射原因医用内窥镜医用内窥镜光纤通信光纤通信优点：成本低、容量大、优点：成本低、容量大、抗干扰能力强。抗干扰能力强。三、全反射的应用实例自然界中有哪些全反射现象的例子？自然界中有哪些全反射现象的例子？四、自然界中的全反射现象1.水中或玻璃中的

29、气泡看上去很亮，为什么？水中或玻璃中的气泡看上去很亮，为什么？四、自然界中的全反射现象演示实验：空试管实验演示实验：空试管实验目的：解释气泡格外明亮现象目的：解释气泡格外明亮现象2.海市蜃楼海市蜃楼四、自然界中的全反射现象现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。射率下层比上层大。我们可以粗略地把空气看做是由许多水平我们可以粗略地把空气看做是由许多水平的气层组成的，各层的密度都不相同。的气层组成的，各层的密度都不相同。远处的楼阁、船舶、山远处的楼阁、船舶、山峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层的入射角越来越增大，当光线的入射角增大到临界进入热气层的入射角越来越增大，当光线的入射角增大到临界角