1 光的全反射教案【教学目标】1、知识与技能知道光疏介质和光密介质，认识光的全反射现象。理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象。知道全反射棱镜及应用。2、过程与方法通过实验演示、讨论、分析过程，让学生掌握物理规律的探究过程，加深对物理规律的理解。启发学生积极思考，培养学生的归纳和语言表达能力。3、情感态度与价值观让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系，养成良好的科学态度。培养学生观察、分析、解决问题的能力【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】掌握临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角. 理解全反射现象的应用。【教学方法】情景激学法、实验探究法【教具】玻璃杯 (1 个) 、硬币 (1 枚) 、水 ( 一杯 ) 、小铁球 (1 个) 、试管夹 (1 个) 、蜡烛 (1 根) 、火柴 (1 盒) ，激光演示仪 (1 台) 、半圆形玻璃砖（1 块） . 【课时】 课时【教学过程】一、创设情景， 导入新课 （让学生参与实验，并让学生知道物理与生活联系很紧密，激发学生学习的兴趣）演示实验：熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。问题：生活中还有很多跟光有关的奇妙的自然现象，它们是怎么发生的呢？今天我们就来学习与这些问题有关的现象全反射现象。二、探究规律，把握真理( 一) 、实验探究全反射现象及其产生条件实验 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。（教师演示后，让学生讨论并回答）相同点： 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：实验 1：光从空气射入玻璃2 实验 2：光从玻璃射入空气不同点：光从空气射入玻璃，入射角折射角；光从玻璃射入空气，入射角折射角；光从空气射入玻璃，总是同时存在反射光线和折射光线；光从玻璃射入空气，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：光从玻璃射入空气时，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。光从玻璃射入空气时，折射角总大于入射角，当入射角增大到某个角度时折射角先达到90（此时入射角还小于90），这时恰好发生全反射。引导学生思考：从实验中可以总结出发生全反射需要哪些条件？( 设计几个“台阶”式问题，引导学生逐步深入地探讨出全反射条件。) 两个实验现象不同的原因是什么？（实验1 是光从空气射入玻璃，实验2 是光从玻璃射入空气。）两种介质有什么不同？（空气的折射率小，玻璃的折射率大。）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，凡是光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质（如水射入空气，酒精射入空气等）都有可能发生全反射现象。入射角要增大到某个角度才发生全反射，这个值多大，跟什么因素有关？( 教师可由此问题引出临界角的概念 ) ( 二) 、引导学生总结以下几个概念规律1、全反射现象 : 光从玻璃射入空气时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象称为全反射现象。2、光疏介质和光密介质（1）定义：任意两种介质相比较，我们把折射率较小的介质叫光疏介质，折射率较大的介质叫光密介质。（2）举例说明光密介质和光疏介质是相对的。（3） 同一种光在光疏介质中传播速度较大, 在光密介质中传播速度较小（4）光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的, 与介质的其它属性( 如密度等 ) 无关。3、临界角（C）：（1）定义：光从光密介质射入光疏介质时，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iC，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临界点。（2）如何确定临界角？实验法：让光从光密介质射入光疏介质，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。 ( 学生自己推导，师生共同总结得出) 根据临界角定义可知：某介质射入空气时，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：空气射入某介质时，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。（3）比较几种介质的临界角的大小（展示表格）。（4）临界角越小，越容易发生全反射现象，如金刚石（钻石）、玻璃等。4、全反射的条件： 光从光密介质射入光疏介质；入射角临界角（i C）。思考 : 光从玻璃射向水中会发生全反射吗? C介质N N A O C 空气C3 教师强调：在实验1 中，光从空气射入玻璃，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，光从玻璃射入空气，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。三、学以致用拓展认识（一）解释演示实验现象课前演示：熏黑的铁球放进水里变的更亮(提问学生后教师总结，光路图如图1 所示 ) 教师总结 :当被蜡烛熏黑的铁球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，所以外表面看起来很亮。演示实验：“消失”的硬币(学生参与演示后再让学生讨论现象产生的原因，光路图如图2 所示 ) 现象 :从杯子的侧面看不到硬币，而由杯口向下可以看到硬币。杯底和硬币之间沾有水以后，从杯子的侧面也可以看到硬币，如果硬币只有一部分沾上水，那么你就只能看到沾水的一部分。图 1 熏黑的铁球在水里变亮图 2 “消失”的硬币图 3 水中的气泡（二）解释自然界中的全反射现象（以下情况引导学生自己分析）水中升起的空气泡看上去很亮。( 提问学生后教师总结，光路图如图3 所示 ) 教师说明海浪呈白色，也是因为光照射到海水的气泡上，在气泡表面产生了全反射。钻石看起来闪闪发光。( 学生阅读信息窗后讨论得出结论) 四、课堂小结1.什么叫全反射现象? 2.产生全反射的条件是什么? 3.什么是临界角，其大小如何计算？五、课堂练习一块半圆形玻璃砖放在空气中，如右图所示，一束白光从空气中沿图示方向射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏上形成由红到紫的彩色光带当 逐渐减小时，彩色光带变化情况是 ( ) A红光最先消失 B紫光最先消失C红光和紫光同时消失 D 从右到左的色光排列为红- 紫六、布置作业1、课后请与同学讨论交流：课本第85 页讨论与交流彩虹的形成。2、请分析海市蜃楼、沙漠蜃景及马路蜃景的成因，并画出相应光路图。3、课本第86 页 1、2 两题4 附：【板书设计】4、2 光的全反射一、全反射现象及其条件1. 全反射现象：光密介质光疏介质时，折射光全部消失，只剩下反射光的现象。2. 全反射的条件：光从玻璃 ( 或水 ) 空气（ n较大 n 较小）光从光密介质光疏介质( 后面补充 )入射角某值入射角临界角（iC）( 后面补充 ) 3. 光疏介质：折射率较小的介质光密介质：折射率较大的介质4. 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。（2）临界角 C 的大小sin C =1/n二、全反射现象的解释1. 奇妙演示实验现象解释2. 奇妙自然现象的解释【教学反思】1.本节课按照学生的认知规律进行教学，两个探究性实验的对比反映出全反射现象及其条件，并让学生进行讨论、分析，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.做演示实验时要注意仪器的叙述，做铁球实验时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；做玻璃中的全反射现象实验时要介绍半圆形玻璃砖的特点；做水中的全反射现象实验时要介绍水中的光源等等。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。