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视频课题：高中物理鲁科版选修3-4第四章第三节光导纤维及其应用-辽宁省 - 大连
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高中物理鲁科版 选修3-4 第四章 光的折射与全反射
第三节 光导纤维及其应用 第一学时
【课程要求】
初步了解光导纤维的原理和光纤在生产和生活中的应用。认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。
【教学目标】
（一）基本思想和方法（物理观念与科学思维） 1、巩固关于全反射的条件和现象等知识。
2、了解光导纤维的结构，能够用全反射的知识解释光导纤维的原理和应用。 （二）基本活动经验（实验探究）
1、通过观察演示实验激起思维的波澜，引起学生的好奇心，激发学生的学习兴趣，
2、通过动手实验合作探究，培养学生的观察、概括能力、推理能力。培养学生透过现象看本质分析本质的能力。
3、通过自主设计与合作探究，了解光导纤维的工作原理，培养学生理论联系实际的应用能力。
（三）基本价值观（科学态度与责任感）
1、通过这部分知识的学习，使学生对自然界中许多美好的现象进行充分的认识，学会用科学知识来解释自然现象，渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，达到爱科学，爱生活的目标。
2、了解我国光纤技术的进展以及光导纤维在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度。
3、通过对光纤的了解，使学生爱护和自觉保护光纤通信设备，培养学生的责任感。
【教材分析】
选修3-4模块以物理学的核心内容为载体，侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容，进一步了解物理学的思想和方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。
《光导纤维及其应用》这一节课在内容上承接前一节《光的全反射》的基础上进一步探究所生成的新的知识。而光导纤维是光的全反射理论的典型应用，一是根据全反射的条件要分析光导纤维的结构，二要通过实验让学生观察光导纤维传输图像和声音信息的特点。从而更好地理解在生产、生活中广泛应用，尤其在光纤通信方面的伟大成就。
根据课程标准的要求，结合本节课的教学内容，确定本节课教学重点是光导纤维以及光纤通信的原理，难点是光纤通信的原理。本节课在课堂教学中以观察水中的蜡熏金属小球的颜色变化引课，用水流导光实验模拟光导纤维的传输原理，运用了教师演示实验，学生自主探究与小组合作探究、理论探究，阅读教材和相关资料，学生小组展示等教学活动方式，以问题为主线，层层递进，通过多种方式光导纤维的应用，即在内窥镜、光纤通信、光纤照明等各个领域的实际应用。本节课大大提高了学生的主体地位，调动了学生的学习热情，达到很好的课堂教学效果。
【学情分析】
学生通过初中的学习对几何光学的内容已经有了初步的了解，本章教材的第二节《光的全反射》又学习了全反射现象，这些内容的学习，为学生进一步学习光导纤维以及应用奠定了知识和心理基础。
通过全反射现象的学习，学生了解了全反射的条件，可以定量给出临界角的公式关系，这就为学生探究光在光导纤维中发生全反射提供了切入点，同时为本节课提供了知识基础。
同时，高二年级的学生具有一定的概括和分析问题的能力，这为本节课的学习奠定了能力的基础。 而《光的全反射》一节中探究全反射现象实验基本方法为本节课的实验探究奠定经验基础。
综上所述，在前面学习的基础上，学生可以根据已有的对光的全反射的认知，进一步来探究光导纤维传输光、图像、声音等信息，能运用所学知识理解光导纤维的原理和在生产生活中的应用，进而了解光纤通信以及光缆、光线照明等应用前景。
【重点难点】
重点：光导纤维以及光纤通信的原理 难点：光纤通信的原理
【信息技术及学习资源的应用】
多媒体：ppt课件 视频
实验器材：水、烧杯、金属球、蜡烛、激光笔、下端带小孔的塑料桶、白纸、模板、玩具满天星、光导纤维演示器、S型有机玻璃棒、带遥控器电风扇
【教学设计理念】
【板书设计】
【教学过程】
教学过程
活动
问题
设计意图
1
教师演示实验——放入水中
的蜡熏小球变亮，引入新课。 为什么小球有些地方看起来很
亮，有些地方不亮？
激发学生兴趣，调动学生学习热情， 通过实验现象的细致观察引起学生对全反射条件的深度思考。
2
复习全反射的条件：引出临界角公式的意义。
临界角与折射率的关系式是否适用于光从任意光密介质进入光疏介质的情况？
复习旧知，对后续运用全反射研究光导纤维的内芯和外套的折射率关系以及内芯折射率的要求做好铺垫。
3
通过对比玻璃和水两种典型介质的折射率，利用临界角的定义，分析光分别从水和玻璃射向空气的临界角的特点以及大小关系。
玻璃的全反射临界角为何小于45°，水的玻璃的全反射临界角是否小于45°？
从定性的分析到定量的计算，强化学生运用临界角公式的运用，为后续引出光导纤维内芯材料折射率打好基础。
4
教师演示：通过分析水流导光的原理，激发学生的迁移能力
光为什么会被束缚在水中？
激发学生的而好奇心，并完成基本分析思路提取，有效的落实了课堂教学的重点。
5
实验探究：组织小组合作实验探究光在弯曲的玻璃中的传输特点？
光能否在玻璃棒中发生全反射现象？
通过学生自行实验设计，提高学生探究和创新思维能力，并引出光导纤维。
6
小制作：为电风扇遥控器安装一个光纤天线，实现竖直状态下红外遥控。
为什么可以传输红外线？ 通过实验设计，让学生提高学生的参与热情和学习的自信心。 7
实验探究：观察光导纤维传
光导纤维能否传输图像信为光纤的应用之一，内窥镜的传
输图像信息，学生展示实验成果。
息？ 传输特点是什么？对光导纤维有何要求？
光、传像的解释提供了实验基础。学生展示实验探究的结论，提高学生小组合作能力。
8
教师演示实验：用光导纤维演示器传输声音信息。
弯曲光导纤维，观察光导纤维是否可以传输声音？声音是否受到影响？ 培养学生表达能力，归纳总结能力，落实教学重点。
9
组织学生看书。
学习光纤通信的原理和应
用，学生看书后自行回答。 比较光纤通信的优点，让学生进一步理解光纤通信对经济社会生活
的巨大影响。
10
小组合作交流。
光纤通信的优点有哪些？
比较光纤通信的优点，让学生进一步理解光纤通信对经济社会生活的巨大影响。
11
课外阅读：光纤技术---光缆。 怎样保护光纤的远距离传
输呢？
通过对光纤的了解，使学生爱护和自觉保护光纤通信设备，培养学生的责任感。
12
分组体验：光纤照明。 学生分组实验，观察满天星的实际效果，阅读教材、资料。
光纤照明的原理和应用有哪些？
让学生进一步理解光纤通信对经济社会生活的巨大影响。
13
1.教师启发学生总结本节课所学到的知识
2.学生总结本节课所学内容（包括知识和方法） 3.教师最后进行总结发言。
本节课学到了什么？你有什么感悟？
这个环节是对一节课学习内容的整理和自我归纳的环节，对于知识点进行升华。
14
课堂练习（2道题）和课后作业（3道题）
1.学生自主完成练习题。 2.学生组内讨论。 3.教师和学生一起探讨总结。
对于课堂内学习的内容进行快速反馈，基础题为主。课后探究主要体现应用性，注重理论联系实际。
附件：随堂练习（2道题）和课后作业（3道题）
随堂练习：
1．(多选)光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A．光纤通信利用光作为载体来传递信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
2． 如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出． (1)求该玻璃棒的折射率；
(2)若将入射光向N端平移，当第一
次射到弧面EF上时_______(填“能”“不能” 或“无法确定能否”)发生全反射．
课后作业：
1．通过书刊及因特网查找内窥镜在医疗以及其他技术领域应用的实例。
2. 到本地通信部门了解本地光缆铺设和维护的情况，了解本地利用光缆开展电信、有线电视和互联网业务的情况。协助本地通信部门搞一次维护光缆安全的宣传活动。 3.如图所示，一玻璃正方体放在空气中，其折射率为1.50，一条光线从立方体的顶部斜射进来，然后投射到它的一侧面．问：
(1)这条光线能否从侧面射出？
(2)如果光线能从上述侧面射出，那么玻璃材料的折射率应满足什么条件？
【教学反思】
本节课在内容上应用性较强，我依据新课改理念，针对学科核心素养，结合学生的实际情况，进行教学活动的设计。通过本节课的学习，学生了解了科学为人类带来的便利，更会关注科学的发展，增强了用科学服务于人类的使命感和责任感受。
在教学设计上，我用有效的问题促进学生的有效思考，不断地渗透学习方法指导和学习能力的提高，帮助学生构建有优化结构的高中物理知识系统，建立物理观念。教学活动层层递进，强调感性到理性的过渡，强化物理知识与实践情境的关联。丰富多样的、真实的伴随思维的活动才可能促成学生真实学习。自主讨论、合作探究等、小组展示等环节，让学生在快乐地享受学习的过程，并从中有所收获。大大提升了学生的协作以及协同解决问题的能力以及创造性思维的能力。让学生体验严谨的方法、科学的逻辑、呈现出可操作、可观察、可运用的规律本质，我运用结构整体化、活动多样化、过程逻辑化的设计理念，帮助学生建立科学思维。
在实验处理上还有一些细节可以改进。如在体验光导纤维传输电磁波的环节，也可以根据教室的硬件条件选择遥控电视机等等，现象的可视性会更好。另外，海航班学生学习基础较差，在习题处理上还可以根据学生的能力调整习题的难度。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
