高教版中职物理（类）电子教案602第二节 光的全反射现象的应用

主题六光现象及其应用

第二节光的全反射现象的应用教学设计案例

课程内容第二节光的全反射现象的应用

课程类型启发讲授课课时1学时

教材内容本节主要让学生学习光线在全反射棱镜、光纤中的传播原

分析理，知道全反射棱镜和光纤在生产生活中的应用。

由于学生以前没有接触过有关全反射棱镜和光纤的内容，

因此会有一定的理解难度。老师教学时，要通过图示、动画，或

学情分析

实物展示等方式，让学生增加相关感性认识，理解其工作原理，

克服这一难点。

1.建构全反射棱镜、光纤等概念，形成全反射棱镜可让光

通过全反射改变方向后射出、光纤可让光通过全反射在内部传

播等物理观念，并能应用其解释潜望镜、望远镜、光纤等光学

仪器的成像原理等。

2.了解建构全反射棱镜、光纤物理模型的方法。练习在生

产生活中运用全反射规律解决实际问题，发展质疑创新等核心

素养。

教学目标

3.通过观察光在玻璃棒中的传播实验，增加对光纤工作原

理的感性认识，增强实验观察等核心素养。通过对全反射实验

的观察与讨论，提高技术运用、探究设计等能力。

4.通过对全反射现象应用实例的讨论，增强合作交流的核

心素养。了解我国“鹊桥号”中继通信卫星、光纤通信网络、海

底光缆建设等方面取得的伟大成就，增强民族自豪感和科技传

承的责任感。

教学重点让学生建构全反射棱镜模型，了解光纤的工作原理。

了解全反射棱镜在生产生活中的应用，了解光纤的工作原

教学难点

理。

让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，

教学策略

提高实验观察能力，受到科学方法熏陶和爱国主义教育。

主要教法启发式讲授、演示实验、组织合作学习

主要学法自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习

多媒体课件展示系统、直径6mm被弯折的玻璃棒（可由

化学实验中常用的搅拌棒制成，通过酒精喷灯加热，弯曲成曲

教学资源

率不同的各种形状）若干根、小激光灯1个、白纸1张、小刀

1把等等。

课堂实施

教学设计意

教学内容教师活动学生活动

环节图

1.什么是全反射棱镜？1.安排学对教材和让学生

2.全反射棱镜的主要优点是什生进行预教学视频通过课

么？习（阅读教进行学习前自主

3.什么是角反射器？其主要特材、观看老和思考,学习，发

点是什么？师提供的并与同学现自己

4.生活中哪些地方利用了角反微课视讨论其中不理解

课前

射器？频）。发现的问的问题，

准备

5.什么是光纤？其主要工作原2.就学生题，将疑准备到

理是什么？提出的问问反馈给课堂上

6.光纤有哪些优点？题进行有老师。与同学

7.光纤主要应用在哪些领域？针对性地讨论，与

备课，准备老师交

在课堂上

学生讨论流，解决

时给予指疑问。

导。

新创设情境：展不图片、观看、思激发学

在夜间公园、广场、夜提问：考生学习

课

市等场所经常可以看到一这种玩具动力，明

引种儿童玩具称为“满天是如何传确学习

入星”，如图所示，它由一个导光的？目标

发光系统和几百根塑料丝

组成。启动开关后，它一面

发出不同色彩的光，一面

不停地旋转，就像满天星

斗一样，令人浮想联翩。

新能够发生全反射的棱展示图片、观看、倾让学生

镜叫全反射棱镜。最常见讲解听、理解建构全

课

课堂的全反射棱镜是横截面为反射棱

教

实施等腰直角三角形的三棱镜模型，

学镜。了解其

等腰直角三角形ABC工作原

表示一个棱镜的横截面，理。

它的两个直角边和BC

分别表示棱镜上两个互相

垂直的侧面。如果光线垂

直地射到AB面上，就会沿

原方向射入棱镜，射到AC

面上。由于入射角(45°)

大于光从玻璃射入空气的

临界角(32°-42°),因

此光会在AC面上发生全

反射，沿着垂直于BC的方

向从棱镜射出，如图所示。

如果光垂直地射到AC面

上，射入棱镜后，会先后在

BC面和AB面上发生两次

全反射，最后沿着与入射

时相反的方向从AC面上

射出。

由于经过全反射棱镜展示图片、观看、倾让学生

反射的光几乎没有能量损讲述听了解全

失，因此，在光学仪器（如反射棱

潜望镜、照相机、望远镜镜的实

等）中，常用全反射棱镜来际应用。

代替平面镜，改变光的传

播方向。如图所示是全反

射棱镜应用在潜望镜里的

光路图。

望远镜为了获得较大

的放大倍数，镜筒要很长，

但使用全反射棱镜，就能

够缩短镜筒的长度，如图

所示。

【应用与拓展】角反射展示图片、倾听让学生

器讲述了解角

角反射器是一种由三反射器

个相互垂直的平面组成的及其实

能反射光等电磁波的装际应用。

置。其中一种反射光的角

反射器由石英直角锥棱镜

组成，结构如图所示，其特

点是：无论光从哪一个方

向射入正面圆形通光孔，

都能经两次或三次反射，

逆着原方向反射回去。

我国“鹊桥号”中继通

信卫星、自行车的尾部、轮

条上、道路安全道钉、路障

警示牌、车辆轮廓标志等。

1966年7月，华裔科讲述倾听帮学生

学家高馄首先提出光纤可了解光

以用于通信传输的设想，纤的发

后来因此获得2009年诺贝明和工

尔物理学奖，被誉为“光纤作原理。

之父”。光纤是光导纤维的

简称，其传递信息利用的

就是光的全反射原理。

演示实验：观察光在玻璃进行演示观看实通过模

棒中的传播实验，组织验、记录拟实验，

用激光灯照射弯折成学生合作数据、合让学生

各种形状的玻璃棒（图）的学习。提作学习、增加有

一端，在一张白色纸片上问：回答：关光纤

挖一个圆孔，使其恰好能激光最容从曲率大传光特

套在玻璃棒上。将纸片沿易从玻璃的位置。点的感

着玻璃棒移动，观察激光棒的哪个玻璃棒不性认识。

在玻璃棒的不同位置的泄位置泄漏能有曲率

漏情况。出来？如较大的弯

何防止？折或减小

其直径。

应用最广的光纤是用展不图片、倾听、理让学生

纯度极高的石英拉制成直讲解解了解光

径约10um的纤芯，纤芯纤的结

的外侧包裹着折射率更小构和传

的包层。在纤芯中传播的光原理。

光会在纤芯和包层的界面

上发生全反射，使得光在

光纤中沿纤芯传播，如图

所示。

儿童玩具“满天星”的回应“情境倾听、理让学生

传光原理就跟光纤一样，与问题”中解了解用

不同色彩的光从数百根塑的问题。光纤传

料丝的一端射入，在塑料光原理

丝的内壁发生多次全反解释生

射，沿着锯齿形路线穿过活中的

塑料丝，从另一端射出，形现象。

成数百个明亮的发光点。

载有声音、图像以及展示图片、倾听了解光

各种数字信号的激光从光讲述纤的主

纤的一端输入，就可以沿要优点。

着光纤传输到千里之外的

另一端，实现光纤通信。光

纤通信具有容量大、损耗

低、抗电磁干扰性能强、保

密性强等优点。一根光纤

的传输能力理论值为1000

亿路电话，而一根光缆中

可以包括几十根甚至上千

根光纤，如图所示，其通信

容量之大就更加惊人了。

【行为与责任】讲述倾听、记让学生

通信光缆是国家通信忆增强保

网络的重要组成部分，担卫国防

负着国内、国际通信任务。的责任

光缆主要由玻璃纤维组感。

成，对于个人无任何经济

价值，但通信光缆一旦受

损，修复的成本是很大的，

会给国家带来巨大的社会

影响和经济损失。故意损

害和盗窃通信光缆都是违

法犯罪行为，将会被追究

刑事责任。每位公民都有

责任和义务注意保护通信

光缆。

医学上用光纤制成内讲述倾听让学生

窥镜，如图所示，用来检查了解光

人体胃、肠、气管、肺等器纤在医

官的内部。实际的内窥镜学领域

装有两组光纤：一组用来的应用。

把光传送到人体内，用于

照亮人体组织器官；另一

组用来把光传送出来，可

供医生用眼直接观察，或

把光信号通过摄像机转变

为图像信号，放大呈现到

显示器上，便于医生观察、

抓拍图像和录像等。

进入21世纪后，随着讲述倾听让学生

人工智能、大数据、物联网了解光

等新技术的应用与发展，纤与社

全球进入万物互联的5G会发展

时代，我国对大容量、超高的关系。

速和超长距的通信网络有

了更为迫切的需求，光纤

宽带互联网也已经连接入

我国的大多数家庭。截至

2020年9月末，我国光缆

线路总长度已达5000万

千米，每天9亿多网民产

生的海量数据流动在光纤

宽带网络上。

【技术•中国】我国的海组织学生自主学让学生

底光缆自主学习、习、质疑了解我

目前我国在光缆断点巡视、答疑国近年

查找和机器人海底作业等来在海

方面的技术已经达到世界底光缆

领先水平，为建设21世纪方面的

的数字丝绸之路奠定了坚建设成

实的基础。就，增强

家国情

怀。

本节的主要内容讲完组织学生向老师提通过思

自了，同学还有哪些疑问，自自由提问、出自己的想的碰

由由提问，小组讨论，自由抢讨论，或回疑问、回撞，发展

答。答问题。学生质