2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 三、全反射(第一課時).doc

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2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 三、全反射(第一課時)本節(jié)教材分析全反射現(xiàn)象是本章的教學(xué)重點(diǎn)之一，也是教學(xué)的難點(diǎn). 教學(xué)中應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獲得深刻的感性經(jīng)驗(yàn).在小結(jié)中再利用CAI課件重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程以使學(xué)生進(jìn)一步加深對全反射現(xiàn)象及條件的理解.臨界角概念及計(jì)算是本節(jié)的一個重點(diǎn)，也是學(xué)生判斷能否發(fā)生全反射現(xiàn)象及對相關(guān)問題進(jìn)行求解時必須涉及的物理量，首先應(yīng)使學(xué)生明確臨界角是恰發(fā)生全反射時的入射角而不是折射角，其次要在設(shè)置的練習(xí)中幫助學(xué)生建立首先應(yīng)畫出臨界狀況光路圖的習(xí)慣.教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.知道什么是光疏介質(zhì)，什么是光密介質(zhì).2.理解光的全反射.3.理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)的問題.4.知道光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用.二、能力目標(biāo)1.會定性畫出光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)或從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時的光路圖.2.會判斷是否發(fā)生全反射并畫出相應(yīng)的光路圖.3.會用全反射解釋相關(guān)的現(xiàn)象.4.會計(jì)算各種介質(zhì)的臨界角.三、德育目標(biāo)1.體會本節(jié)實(shí)驗(yàn)中“讓入射光正對半圓形玻璃磚中心從曲面入射”是在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時設(shè)計(jì)者為突出主要矛盾而控制實(shí)驗(yàn)條件達(dá)到略去次要矛盾的高明做法.2.通過對蜃景現(xiàn)象的學(xué)習(xí)再次明確一切迷信或神話只不過是在人們未能明了科學(xué)真相時才托付于自然力的一種做法.教學(xué)重點(diǎn)全反射條件，臨界角概念及應(yīng)用.教學(xué)難點(diǎn)臨界角概念、臨界條件時的光路圖及解題.教學(xué)方法本節(jié)課主要采用實(shí)驗(yàn)觀察、猜想、印證、歸納的方法得出全反射現(xiàn)象的發(fā)生條件、臨界角概念等，對閱讀材料“蜃景”補(bǔ)充了錄像資料或CAI課件，使其有更生動的感性認(rèn)識.教學(xué)用具光學(xué)演示儀（由激光發(fā)生器、帶量角度的豎直面板、半圓形玻璃磚等組合）課時安排1 課時教學(xué)過程一、引入新課讓學(xué)生甲到黑板前完成圖1921及圖1922兩幅光路圖（完整光路圖）圖1921圖1922（學(xué)生甲畫圖時遺漏了反射光線）教師光在入射到空氣和水的交界面處時，有沒有全部進(jìn)入水中繼續(xù)傳播呢？學(xué)生有一部分被反射回去.（學(xué)生甲補(bǔ)畫上反射光線）教師很好.甲同學(xué)正確地畫出了光從空氣進(jìn)入水中時的折射角學(xué)生齊答小于入射角.教師光從水中進(jìn)入空氣時，折射角學(xué)生齊答大于入射角.教師對.那么如果兩種介質(zhì)是酒精和水呢？請乙同學(xué)到前面來完成光路圖.圖1923圖1924學(xué)生乙順利完成兩圖.二、新課教學(xué)（一）光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)1.給出光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)概念.2.讓學(xué)生指出圖1921中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)，再指出圖1923中的光密介質(zhì)和光疏介質(zhì).讓學(xué)生自己體會出一種介質(zhì)是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)其實(shí)是相對的.3.（投影片出示填空題）光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，折射角_入射角；光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角_入射角.（本題讓學(xué)生共同回答）（二）全反射（設(shè)置懸念，誘發(fā)疑問）教師在圖1922和圖1923中，折射角都是大于入射角的設(shè)想，當(dāng)入射角慢慢增大時，折射角會先增大到90，如果此時我們再增大入射角，會怎么樣呢？（這時可以讓學(xué)生自發(fā)議論幾分鐘）學(xué)生甲對著圖1922說是折射到水中去嗎？教師你認(rèn)為會出現(xiàn)圖1925這種情況嗎？圖1925（其余學(xué)生有的點(diǎn)頭，有的猶疑）學(xué)生乙應(yīng)該沒有了吧.學(xué)生丙最好做實(shí)驗(yàn)看看.教師好，那就讓我們來做實(shí)驗(yàn)看看.1.出示實(shí)驗(yàn)器材，介紹實(shí)驗(yàn).教師半圓形玻璃磚可以繞其中心O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動如圖1926所示，入射光方向不變始終正對O點(diǎn)入射.圖1926圖1927圖19282.請學(xué)生畫出圖1927中光線到達(dá)界面時的反射和折射光路.學(xué)生丙畫出了圖1928中的光路圖.教師點(diǎn)撥入射點(diǎn)A處曲面的法線是怎樣的？想一想法線的性質(zhì)是什么？學(xué)生和界面垂直.教師如果界面是曲面呢？應(yīng)和該處曲面的切面垂直，再啟發(fā)學(xué)生想想圓上每一點(diǎn)的切線和該點(diǎn)半徑的關(guān)系，學(xué)生悟出A處的法線就是OA. 進(jìn)而畫出正確的光路圖如圖1929.圖19293.讓學(xué)生畫出光線入射到界面時的反射光路和折射光路.（學(xué)生順利完成圖1930）圖19304.觀察實(shí)驗(yàn)教師現(xiàn)在我們來研究光入射到界面時所發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象.轉(zhuǎn)動玻璃磚，讓光線在界面處的入射角漸增.問你們看到了什么現(xiàn)象？學(xué)生甲入射角增大，反射角和折射角都增大.學(xué)生乙反射光越來越亮，折射光越來越暗.繼續(xù)轉(zhuǎn)動玻璃磚，學(xué)生看到當(dāng)折射角趨于90時，折射光線已經(jīng)看不見了，只剩下反射光線.繼續(xù)轉(zhuǎn)動玻璃磚，增大入射角，都只有反射光線.（學(xué)生恍然大悟）教師什么結(jié)果？學(xué)生折射角達(dá)到90時，折射光線沒有了，只剩下反射光線.教師這種現(xiàn)象就叫全反射.（三）發(fā)生全反射的條件1.臨界角C要求學(xué)生根據(jù)看到的現(xiàn)象歸納（學(xué)生討論思考）學(xué)生甲入射角要大于某一個值.教師對，我們把這“某一值”稱為臨界角，用字母C表示.重復(fù)實(shí)驗(yàn)至折射角恰等于90時停止轉(zhuǎn)動玻璃磚.讓前面的學(xué)生讀出此時的入射角即臨界角C約為42左右.教師后面的學(xué)生看不見讀數(shù)，那我現(xiàn)在告訴你們這種玻璃的折射率n=1.5，請你們算出這種玻璃的臨界角.（學(xué)生覺得無從下手）教師啟發(fā)想想當(dāng)入射角等于臨界角C時，折射角多大？學(xué)生領(lǐng)會，列出算式：=n教師這樣對嗎？錯在哪兒？學(xué)生甲光不是從空氣進(jìn)入玻璃.教師對了.你們自己改正過來.學(xué)生列出正確計(jì)算式：=sinC=代入n算得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)基本相符.教師點(diǎn)明臨界角的計(jì)算公式：sinC=2.發(fā)生全反射的條件教師毫無疑問，入射角大于等于臨界角是條件之一，還有其他條件嗎？學(xué)生乙光從玻璃進(jìn)入空氣.教師可以概括為學(xué)生光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).教師很好，記住，是兩個條件，缺一不可.3.鞏固練習(xí)投影幻燈片如圖1931為兩面平行的玻璃磚，一束光從AA面入射.當(dāng)逐漸增大其入射角時，有沒有可能在BB面上發(fā)生全反射？（部分學(xué)生馬上說，可能）圖1931教師根據(jù)？學(xué)生是從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì).教師僅此就夠了嗎？學(xué)生入射角大于臨界角.教師本題中入射角一定能大于臨界角嗎？學(xué)生可能吧.教師再想想，入射到BB處的光線是第一個界面處折射過來的光，不是光源直接發(fā)出的.（學(xué)生思考，議論）學(xué)生甲不可能發(fā)生全反射.因?yàn)锳ABB，所以圖中i=r,由sinr=,90,所以sinr即sini，即iC，所以不能發(fā)生全反射.教師好極了，注意要同時滿足兩個條件.用實(shí)驗(yàn)演示上題給學(xué)生看一遍，驗(yàn)證剛才的分析.（四）全反射的應(yīng)用光導(dǎo)纖維1.學(xué)生閱讀課本有關(guān)內(nèi)容.2.教師補(bǔ)充介紹有關(guān)光纖通信的現(xiàn)狀和前景（附后）.3.演示課本光纖實(shí)驗(yàn)，不過改用前面實(shí)驗(yàn)中的激光束來做，效果很好.4.輔助練習(xí)投影片如圖1932表示光在光導(dǎo)纖維中的傳播情況，纖維為圓柱形，由內(nèi)芯和涂層兩部分構(gòu)成.內(nèi)芯為玻璃，折射率為n0;涂層為塑料，折射率為n1，且n1n0.光從空氣射入纖維與軸線成角.光線在內(nèi)芯側(cè)壁上發(fā)生多次全反射后至纖維的另一端射出.若內(nèi)芯的折射率n0=1.5，涂層的折射率n1=1.2，求入射角最大不超過多少度光線圖1932才能在內(nèi)芯壁上發(fā)生全反射.參考答案：64.16（五）自然界中的全反射現(xiàn)象1.水或玻璃中的氣泡看起來特別的明亮,圖解如圖1933.圖19332.大氣中的光現(xiàn)象（錄像或CAI課件）(1)海市蜃樓(2)沙漠蜃景（學(xué)生閱讀課本上的相關(guān)內(nèi)容）（六）延伸拓展1.在全反射現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)中，入射光為什么要正對O點(diǎn)入射？若不這樣會怎樣？（先讓學(xué)生自己猜想、議論）演示學(xué)生將看到圖1934所示的情況（圖中未畫完所有的光路）.圖1934教師看到了吧，這樣我們將眼花繚亂看得頭暈.體會到設(shè)計(jì)者構(gòu)思的巧妙了嗎？這種做法就叫控制實(shí)驗(yàn)條件.是為了突出所要研究的問題.這是實(shí)驗(yàn)研究中常用的一種方法.想想你們以前做的實(shí)驗(yàn)中有哪些是控制實(shí)驗(yàn)條件的？學(xué)生驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)讓木板傾斜以平衡摩擦力.學(xué)生驗(yàn)證aF關(guān)系時讓m不變.教師你們體會的很好.希望你們能學(xué)以致用.2.投影在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮杯側(cè).從水面上觀察水中的試管.在試管內(nèi)裝上水，再觀察記錄你看到的現(xiàn)象，并作出解釋（圖1935）.圖1935（學(xué)生課后到實(shí)驗(yàn)室做）三、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的知識主要有1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)2.光的全反射CAI課件動態(tài)展示加文字說明：（1）光在入射到兩種介質(zhì)的交界面處時，通常一部分光被反射回原來的介質(zhì)，另一部分光進(jìn)入第 種介質(zhì)并改變了傳播方向.（2）當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角等于或大于臨界角時，光全部被反射回原介質(zhì)中去，稱做全反射現(xiàn)象.（3）當(dāng)折射角增大到90時的入射角稱為臨界角C（參考圖1936）.圖19363.光導(dǎo)纖維的原理及它廣闊的應(yīng)用前景.4.自然界中的全反射現(xiàn)象水中的氣泡，陽光照射下的露珠特別明亮.炎熱夏天的馬路有時看上去特別明亮等.四、布置作業(yè)課本P18練習(xí)四（3）（4）（5）.五、板書設(shè)計(jì)全反射光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)全反射現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角大于或等于臨界角時，光全部被反射回原介質(zhì)中去的現(xiàn)象臨界角C：折射角等于90時的入射角sinC=原理應(yīng)用 光導(dǎo)纖維六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.如圖1937，ABC是一個透明容器，內(nèi)裝液體.當(dāng)光線垂直射向AC面時，光在AB面上剛好發(fā)生全反射，這種液體的臨界角是_，折射率是_.圖19372.圖1938是光在A、B、C三種介質(zhì)中傳播時發(fā)生反射和折射的情況.光在這三種介質(zhì)中的速度分別是vA、，vB、cC，下列選項(xiàng)中正確的是圖1938A.vAvBvCB.vAvCvBC.vAvCvBD.vCvAvB3.在完全透明的水下某深處，放一點(diǎn)光源，在水面上可見到一個圓形透光平面，若透光圓面的半徑勻速增大，則光源正A.加速上升B.加速下沉C.勻速上升D.勻速下沉4.在厚度為d的折射率為n的大玻璃板的下表面，緊貼著一個半徑為r的圓形發(fā)光面.為了從玻璃板的上方看不見圓形發(fā)光面，可在玻璃板的上表面貼一塊紙片，求所貼紙片的最小面積.圖19395.圖1940是一主截面為直角三角形（A=60）的透明體，它由折射率n=的材料制成.光線a垂直AC射入，畫出它的全部光路，標(biāo)出必要的角度（不含可逆光路）圖1940參考答案：1.50,1.3 2.C 3.D4.(+)2 5.略