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全反射教案设计一、教学目标、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。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、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。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: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。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。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: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。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。当入射角增大到接近900时,折射角小于900。学生归纳不同点: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,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: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。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:光从玻璃空气;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:2.5应用引课实验的解释: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。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。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。让学生阅读课本P15蒙气差和海市蜃楼。六、课堂小结(略)七、练习(略)八、布置作业:查找“海市蜃楼”现象、“光纤通讯”技术等。九、教学反思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。十、板书设计
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