人教版(新教材)高中物理选择性必修1教学设计3：4 2 全反射教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE14.2全反射教学目标一、知识目标1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质.2.理解光的全反射.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题.4.知道光导纤维及其应用.二、能力目标1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图.2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图.3.会用全反射解释相关的现象.4.会计算各种介质的临界角.三、德育目标1.体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法.2.通过对蜃景现象的学习再次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.●教学重点全反射条件，临界角概念及应用.●教学难点临界角概念、临界条件时的光路图及解题.●教学方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件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI课件，使其有更生动的感性认识.●教学用具光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合）●教学过程复习提问：折射定律的内容是什么？折射率是如何定义的？海市蜃楼大家都听说过吧！见过吗？没有。下面请大家看一段视频：海面上的海市蜃楼。大家知道，在什么地方还容易发生海市蜃楼呢？沙漠中，见过吗？没有，请大家看一段图像新闻：沙漠中的海市蜃楼。看完这段视频和这则新闻后，大家有什么疑问吗？提出问题：形成海市蜃楼现象的原因是什么？为什么在海面和沙漠中容易出现海市蜃楼现象呢？本节课我们就来研究这两个问题，第三节：全反射。新课教学：演示实验：光由玻璃砖入射到空气中，发生全反射。仪器：激光笔、光学演示仪观察：（1）射到玻璃砖上的光线，它的反射光线、折射光线在什么位置？哪一个是入射角？哪一个是反射角？（2）当入射角增大时，折射角如何变化？折射光线的强弱如何变化？现象：光由玻璃砖入射到空气中，入射角小于折射角，入射角逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线逐渐变弱，反射光线逐渐变强，当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。过渡：如何定义全反射现象呢？直接用这个现象来定义全反射现象，可以吗？不行。这只是光从玻璃砖入射到空气中发生的全反射现象。玻璃砖与空气比较折射率不同，玻璃的折射率大，空气的折射率小，为了建立全反射现象的概念我们需要引入光密介质和光疏介质的概念。玻璃砖和空气比较，玻璃砖就是光密介质，空气就是光疏介质。光密介质和光疏介质概念：两种介质比较，折射率大的介质是光密介质，折射率较小的介质是光疏介质。观察下表中给出的8中不同的介质，请大家思考，哪一种是光疏介质？哪一种是光密介质？你判断光疏介质与光密介质的依据是什么？8中不同介质的折射率金刚石2.42二硫化碳1.63玻璃1.5～1.9水晶1.55岩盐1.55酒精1.36水1.33空气1.000282.理解（1）光密介质与光疏介质是相对而言的；（2）判断光密介质与光疏介质的依据是介质的折射率与其他因素无关；设问：我们知道介质的折射率反映了光在介质中运动速度的快慢，请问大家光在光密介质中运动的快，还是在光疏介质中运动的快？，小，大；大，小。（3）折射率的大小反映了光在介质中传播的速度大小。折射率大的介质就是光在其中传播速度小的介质，折射率小的介质就是光在其中传播速度大的介质。设问：有了光密介质和光疏介质的概念，我们如何定义全反射呢？全反射1.概念：当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度时，折射角等于90°，此时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。设问：光从光密介质中入射到光疏介质中就能发生全反射现象吗？不能，入射角还必须大于或等于临界角。临界角是什么呢？临界角：光从光密介质中入射到光疏介质中，折射角等于90°时的入射角叫做临界角，常用字母C来表示。提出问题：已知某种介质的折射率，求光由这种介质入射到空气或真空中时的临界角是多少？分析：，，临界角的计算方法：光从介质中入射到空气或真空中时，临界角。设问：发生全反射的条件是什么呢？发生全反射的条件：（1）光从光密介质入射到光疏介质；（2）入射角大于等于临界角。过渡：我们已经把全反射现象研究清楚了，请问大家：学习物理的目的是什么？追求真理，为人类造福。我们追求到真理了吗？应用海市蜃楼（1）海面上发生海市蜃楼的原因夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小，从而形成一具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图所示，设一束从远处景物发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层。由折射定律有：nsini=n1sinr1……(1)n1sinr1=n2sinr2…….(2)联立（1）、（2）式可得：nsini=n2sinr2依此类推：nsini=ncsinC，sinC=sini。可见，当n、i一定时，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角时，就会全反射。人在C处逆着光线看，可看到经全反射形成的倒立的虚像（发生全反射处的空气层就好象一面平面镜）；在B处逆着光线看，也可看到经折射形成的正立虚像。总之。若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像。沙漠中发生海市蜃楼的原因夏天，气压恒定的沙漠中，太阳着在沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，从而形成蜃景。在炎热夏天的柏油马路上，也有类似这样的蜃景出现，从远处看，路面显得格外明亮光滑，就象用水淋过一样。光导纤维——光纤通讯一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有几微米到100微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率，当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸，故光能损耗极小。如果把光导纤维聚集成束使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维束就可以传送图像，如图1所示。图图1利用光导纤维可以弯曲传光、传像，可制作各种潜望镜，医用内窥镜等。练习1：如图2所示透明塑料棒的折射率为n，光线由棒的一端面射入，试讨论当入射角I满足什么条件时，光将全部从另一端面射出。〖解析〗当入射角为i时，光在棒的内侧面恰好发生全反射。由图可知，光在左端面折射时的折射角.由折射定律得：。故有：，。所以只要，光将全部从右端面射出。练习2：如图3所示，一个横截面为矩形、折射率为n=1.5的玻璃条被弯成半圆形，一束平行光由A端面射入。试证明：若矩形边长为d，则只要曲率半径R≥2d，光均