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视频标签：光的全反射
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视频课题：高中物理人教版选修3-4第十三章《光的全反射》甘肃省优课
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高中物理人教版选修3-4第十三章《光的全反射》甘肃省优课
《全反射》教学设计
【教学目标】
知识与技能
1、理解光的全反射现象； 2、掌握发生全反射的条件； 3、会推导临界角的表达式。 过程与方法
1、通过演示实验，学习探究科学的方法──比较法；
2、通过实验设计和动手实验，使学生经历科学探究的过程，体验成功的喜悦.
情感态度与价值观
1、通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；
2、通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯，了解物理知识与现代科技的密切关系。 3、通过介绍我国现阶段光导纤维技术，增强学生的民族自豪感和爱国主义热情。 【教学重点】
全反射的概念
全反射现象的产生条件的探究 临界角表达式 【教学难点】
全反射的应用 【教法学法】
教学方法：
1、实验探究法 通过对比演示实验和学生探究实验,让学生在老师引导下自己去探究全反射产生条件,从而形成自主获取知识的过程，达到动手动脑相结合。
2、演示法 通过演示一个小魔术及展示众多来源于生活的图片为学生这节课的学习提供必要的感性材料，另外，用Flash模拟光导纤维中的全反射原理，化静态为动态，将抽象问题直观化。
3、讲授法，通过老师形象生动富有引导式的讲解，将学生的感性认识上升到理性认识。
学法指导 让学生经历一个科学探究的过程，学会探索、分析、归纳的研究方法，并且在这个过程中贯穿了学生与学
生之间的交流合作，培养他们的团队协作能力。通过这样的教法学法，来突破这堂课的教学重点和难点。 【设计思路】
本节课的重点是形成全反射的概念、掌握全反射现象的产生条件，因此这节课的设计思路有两个，一是按照物理概念的形成过程进行教学：直观实验→引导学生探索→经过分析、比较、抽象、形成假说→验证得到证实→通过概括形成概念→巩固深化。二是思路是以实验为主线。通过两个演示实验的观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。 【教学用具】
黑板、粉笔、小铁球、半圆形玻璃砖、激光笔、圆形水杯、清水、蜡烛
【教学流程设计】
一 导入新课
教师活动 学生活动
设计意义
【实验演示】将熏黑的铁球浸入盛了清水的烧杯中，这时铁球表面好像镀了层光亮的膜
【提问】这是怎么一回事呢？
【实验演示】把球从水里取出，它依然是熏黑的
学生观看实验现象，思考讨论现象产生原因。
可能有学生会说，水泡掉了铁球表面的黑色物质
学生大惑不解
用实验创设物理情境, 这一情境的创设从学生直接生活经验出发，以实验为基础，奇妙的现象激起了学生的浓厚的认识兴趣和强烈的学习动机，从内心激发起学生的创新意识
【教师】其实，它是由一个叫作“全反射”的光学现象造成的。究竟什么是全反射？全反射又是怎么产生的呢？这就是我们今天要研究的课题。下面就让我们一起走进全反射的世界。
认真听讲
在学生的疑惑中引出今天的课题，让学生带着实验中的疑问开始新课学习。
二新课教学 （一）全反射
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。
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。（教师演示两遍后，让学生分组讨论并回答） 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：空气射向玻璃实验2： 光从玻璃射向 空气
不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角；②光从空气→玻璃，总是同时存在反射光线和折射光线；光从玻璃→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→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→空气时，折射角总大于入射角，折射角先达到90°（此时入射角还小于90°），当折射角达到90°时的入射角称为临界角。
引思：两个实验现象不同的原因是什么？（实验1是光从空气→玻璃，实验2是光从玻璃→空气。）
两种介质有什么不同？（空气的折射率小，玻璃的折射率大，二者相对来说，空气是光疏介质，而玻璃是光密介质。） 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？ 通过大量实验研究证明，凡是光从光密介质→光疏介质（如水→空气，酒精→空气等）都有可能发生全反射现象。引导学生总结什么叫全反射现象？
1.全反射现象:光从光密介质→光疏介质时，折射光消失，只有反射光的现象。
引思：在什么情况下能产生全反射？
引导学生根据实验回答：光从玻璃（光密介质）→空气（光疏介质），且入射角大于或等于某个临界角时，能产生全反射。 2. 全反射的条件：
①光从光密介质→光疏介质； ②入射角≥临界角（i≥C）。
教师强调：在实验1中，光从空气→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→空气，随入射角增大（但小于临界角），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，发生了全反射现象。 3.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。 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关节点。 （2）如何确定临界角？
①实验法：让光从光密介质→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。
根据临界角定义可知：某介质→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。
据折射率的定义：空气→某介质时，sini/sinr =n ，即： sin90°/sin C =n 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。
4．比较几种介质的临界角的大小（P145表7-6）。
临界角越小，越容易发生全反射现象，如金刚石（钻石）、玻璃等。
自然界中有全反射现象吗？ （二）自然界中的全反射现象
①早晨看到植物叶面上的露珠晶莹明亮。
引导学生分析：露珠成椭球形，周围是空气，射入露珠的阳光有一部分在下表面（水→空气）发生全反射，这部分光很强，从露珠射出进入观察者眼中，因此感觉露珠晶莹明亮。 （以下情况学生自己分析） ②水中升起的空气泡看上去很亮。 ③ 海市和沙漠地区的蜃景。 (三)全反射的应用——光纤
光纤（用导光性能很好的玻璃纤维制成）：利用全反射现象传播光信号。 演示：用光纤传送文字、图象或声音信号。
医学用的内窥镜（如胃镜、场镜等），也是利用光纤传送图像信号。 光纤还可用来进行远距离通信——光纤通信。光纤代替电缆：成本低、容量大、抗干扰能力强。
请同学们课后上网查询，全反射还有哪些应用？ 三、课堂小结 1. 什么叫全反射现象? 2. 产生全反射的条件? 四、课堂练习 P148：第1、3题 五、布置作业
1. 阅读P162：海市蜃楼 2. 书面作业
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