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1、1 教学设计【教学课题 】全反射现象【教学目标 】1. 知识目标理解全反射现象 . 掌握临界角的概念和发生全反射的条件. 知道自然界中的一些全反射现象. 知道光纤是利用全反射现象传播光信号的. 2. 能力目标能通过演示实验进行观察和分析,归纳总结出什么叫光的全反射现象. 能通过不同演示实验进行对比,从而得出发生全反射的条件. 能运用所学知识解释自然界中的一些全反射现象. 3. 情感目标体验从实验、观察、分析、比较等获取知识的成功喜悦,从而培养学生热爱实验、勤于思考、乐于探究的科学品质. 通过全反射现象的应用,从而养成运用科学理论观察和分析周围事物的习惯,并知道物理知识与现代科技的密切关系,进一
2、步增强学习物理的兴趣. 【教学重点 】理解全反射现象;掌握临界角的概念和发生全反射的条件.【教学难点 】知道临界角的概念;知道临界角是发生全反射的最小入射角. 知道发生全反射的条件. 【教具】激光演示仪 (1 台)、半圆形玻璃砖( 1 块) 、光纤演示仪( 1 套). 【课时】课时【教学过程 】一、设置疑问,导入新课问题 1:曾有几个在沙漠中迷路的人,突然发现前方不远处出现了城堡,于是他们就向城堡走去,但越走离城堡却越远你们知道这是什么现象造成的吗?问题 2:你们见过海市蜃楼吗?在辽阔的海面出现了种种奇观,忽而是多2 孔桥般的奇景,忽而显现出从未见过的岛屿,其间有清晰的高楼大厦,周围有冒烟的烟
3、囱,在波涛滚滚的海面上展现出一幅多姿多彩的画卷。古人曾把这种现象认为是蜃(蛟龙)吐气而成的,你们认为是吗?那这种蜃景是怎样形成的呢?今天我们就来学习与这些问题有关的现象全反射现象。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 : 反射角、折射角随入射角的变化情况; 随入射角增大,反射光线、折射光线的强弱变化情况;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
4、:随入射角增大,反射角、折射角都增大;随入射角增大,反射光增强,折射光减弱;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:3 实验 1:空气玻璃实验 2:玻璃空气不同点:光从空气玻璃,入射角折射角;光从玻璃空气,入射角折射角;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
5、有反射光线而无折射光线。引导学生归纳: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。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
6、。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:光从光密介质光疏介质;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
7、时,就发生了质变,折射光消失,发生了全反射现象。4 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?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。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
8、。据折射率的定义:空气某介质时,sin i /sin r =n ,即:sin 90/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)水中升起的空
9、气泡看上去很亮。 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。5 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P142 :第 2、3 题P149:第 2 题附:板书设计全反射现象一、全反射1. 全反射现象:光密介质光疏介质时,折射光消失,只有反射光的现象。2. 全反射的条件:光密介质光疏介质;入射角临界角( i C)。3. 临界角( C)(1)定义:光密介质光疏介质时,折射角 r =90时的入射角。(2)如何确定临界角C?实验法计算法 sin C=1/n 二、自然界中的全反射三、全反射的应用光维