全反射的教案

《全反射》的教案

——基于新课程标准和理念的教学设计

马义永江苏常州第四中学（213011）

一、教学目标

1、知识与技能

掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。

2、过程与方法

通过演示实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。

3、情感、态度与价值观

体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；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；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。

二、重点和难点

重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。

三、教学方法：实验探究法

四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、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介绍，开拓学生的视野。

五、主要教学过程

1、引入新课

演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变亮了。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射。

2、新课教学

2.1实验探究

演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图1)。

实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2）。

图1 图2

教师演示两遍实验后，让学生分组讨论后回答。

实验1现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。

②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。

③当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下反射光。

实验2现象：①当光沿着空气射向玻璃砖的直边的圆心O时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到玻璃砖内，一部分光反射回空气中。

②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。

③当入射角增大到接近900时，折射角小于900。

学生归纳不同点：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，同时存在反射光和折射光；光从玻璃→空气，当入射角达到某个角度时折射角达到900，折射光完全消失。

师：我们考虑直边分界面上光的传播规律，从中可以得出什么结论？

（一）什么是全反射现象？

引导学生回答：①光从玻璃射入空气时，当入射角大于或等于某一个角度时，折射角达到900，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。②临界角：光从玻璃射向空气时，当折射角达到900时的入射角。

（二）产生全反射现象的条件是什么？

引导学生回答：①光从玻璃→空气；②入射角≥临界角。

师：在实验2中，光从空气射向玻璃，虽然入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，但只有量变过程并没有实现质变。而在实验1中，光从玻璃射向空气，随

着入射角增大，反射角和折射角增大，反射光增强，折射光减弱，这是一个量变过程；当入射角达到临界角时，就发生了质变，折射光完全消失，出现了全反射现象。

2.2引思：两个实验现象不同的原因是什么？

生：实验1是光从玻璃射入空气，实验2是光从空气射入玻璃。

师：两种介质有什么不同？

生：空气相对玻璃的折射率小，玻璃相对空气的折射率大。

师：把折射率大的介质叫做光密介质，把折射率小的介质叫做光疏介质，“疏”和“密”是相对的。例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光线由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角。

2.3推广：是不是只有光从玻璃射入空气才会产生全反射现象？

把学生分成八组，分别采用不同的实验方案进行探索。教师统观进程，充分尊重学生的主体性，适当时以合作者的身份参与部分小组活动。

方案1：器材：装有水（含稀释的牛奶）的大烧杯，激光器，蚊香，打火机。

探究过程：激光从介质1（空气）射向介质2（水）中，增大入射角，观察反射光和折射光；激光（用保鲜膜将小激光灯密封好，并用橡皮筋扎牢，以便于小激光灯能在水槽中做实验）从介质2射向介质1，增大入射角，观察反射光和折射光。

方案2:与方案1类同，将烧杯中的介质2改为氯化钠溶液。

方案3:与方案1类同，将烧杯一半放色拉油，另一半放水（含稀释的牛奶），用塑料薄膜隔开。

方案4:器材：装有汽油的圆形水槽，圆形的白纸，激光器。

实验现象：激光从水槽底部以不同的入射角从汽油射向空气（在液面的上面浮着一张白纸），会从白纸上发现亮斑在一定的圆形范围内出现。

各组学生回答现象并归纳产生全反射现象的条件。

2.4结论

全反射：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，光线全部被反射回原光密介质的现象。

临界角：光从光密介质射向光疏介质，折射角等于900时的入射角，用C表示。

产生全反射的条件：（1）光线从光密介质射向光疏介质。（2）入射角等于或大于临界角。

临界角的计算：

2.6应用

①引课实验的解释：被蜡烛熏黑的铁球表面附着一层未燃烧完全的碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当球从空气进入水中时，其外表面上会形成一层很薄的空气膜，光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象。

②自行车尾灯：用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器。让学生观察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象。引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，从而更好的利用它们为人类服务。

③光导纤维：用激光照射弯曲的细玻璃棒进行演示。看到了弯曲的玻璃棒能够传光。这是因为从玻璃棒的一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的另一端传了出来，用光导纤维实现光纤通信，原理也是这样。教师介绍光导纤维的相关知识。

④让学生阅读课本P15蒙气差和海市蜃楼。

五、课堂小结（略）

六、练习（略）

七、布置作业：查找“海市蜃楼”现象、“光纤通讯”技术等。

八、教学反思

1.本节课按照学生的认知规律进行教学，两个实验的对比反映出全反射现象及其条件，然后让学生进行自主的探究活动，通过动手实验、交流成果等活动，培养学生自主学习、独立思考、交流协作的能力，使学生体验到学科学的乐趣，体会到探索自然规律的过程：提出假设――实验验证――得出结论――再提出假设。注重科学探究，提倡学习方式多样化；突出从生活走向物理，从物理走向社会。众多生活事例，有利于提高学生的学习兴趣。

2.做演示实验Ⅰ时要注意仪器的叙述，铁球要重复几次从水中抽出、进入的过程，让学生充分相信不是被熏黑的部分被水泡掉而产生的光学现象。

3.新课的关键在于实验探究，教师事先要强调使用小激光灯的安全问题，以免照射伤害到学生的眼睛。

4.关于“全反射的探究实验”，因为光束在悬浊液、弥散烟雾的空气中可以直接观察，所以可以用点燃的蚊香，同时在水中溶入少量的牛奶，这样可以用小激光灯在容器外入射到水中，可直接观察到容器内的光路。