魯科版選修34 光的全反射 第1課時 教案.docx

第四章 光的折射光的全反射教學(xué)目標(biāo)1、理解光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)的概念及全反射現(xiàn)象；掌握臨界角的概念和全反射條件；了解全反射的應(yīng)用。2、用實(shí)驗(yàn)的方法，通過討論、分析過程，用準(zhǔn)確的語言歸納全反射現(xiàn)象；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。3、啟發(fā)學(xué)生積極思維，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。4、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法教育。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：臨界角的概念及全反射條件難點(diǎn)：全反射現(xiàn)象的應(yīng)用設(shè)計(jì)思想 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了新課程理念，以培養(yǎng)和發(fā)展能力為著眼點(diǎn)，以掌握物理研究方法和物理思維方法為依據(jù)。本節(jié)主要知識內(nèi)容是全反射現(xiàn)象和全反射條件。靈活運(yùn)用推理假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析歸納，比較等方法教學(xué)，使學(xué)生在獲得知識的同時，也獲得了掌握這些知識的方法。通過師生的雙邊活動，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生主動地和教師、教材、同學(xué)進(jìn)行信息交流，形成了一種和諧、積極參與的教學(xué)氣氛。教學(xué)資源 光的全反射多媒體課件教學(xué)設(shè)計(jì)【課堂引入】問題：將光亮鐵球出示給學(xué)生看，在陽光下很刺眼，將光亮鐵球夾在試管夾上，放在點(diǎn)燃蠟燭上熏黑，將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制，一定要全部熏黑，再讓學(xué)生觀察然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，現(xiàn)象發(fā)生了，放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮好奇的學(xué)生誤認(rèn)為是水泡掉了鐵球上黑色物，當(dāng)老師把試管夾從水中取出時，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，再將其再放入水中時，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，學(xué)生大惑不解，讓學(xué)生帶著這個疑問開始學(xué)習(xí)新的知識全反射現(xiàn)象。【課堂學(xué)習(xí)】學(xué)習(xí)活動一：全反射現(xiàn)象問題1：什么是光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)？不同折射率的介質(zhì)相比較，折射率較大的叫光密介質(zhì)，折射率較小的叫光疏介質(zhì)。舉例說明光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的。問題2：什么是全反射現(xiàn)象？演示實(shí)驗(yàn)：激光束射向半玻璃磚，觀察反射、折射現(xiàn)象。設(shè)疑：如果入射角變大，反射光線和折射光線可能怎么變化呢？學(xué)生猜想：反射光，折射光全部消失。反射光消失，只有折射光線。折射光線消失，只有反射光線。討論推理：第一種假設(shè)是不合理的，因?yàn)楣鈧鞑サ氖悄芰?，若反射光線折射光線全部消失顯然違反能量守恒觀點(diǎn)。第二種假設(shè)也不能成立，在學(xué)習(xí)反射定律時，知道，不論透明還是不透明物體都要反射一部分射到它表面的光，所以必定有反射光線存在。第三種假設(shè)有可能存在。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：轉(zhuǎn)動光具盤，增大入射角，觀察反射光線和折射光線。分析總結(jié)：隨著入射角逐漸增大，折射角也逐漸增大，但折射角總是大于入射角。同時還觀察到，折射光線越來越暗，越來越接近90o，當(dāng)入射角增大到一定值時折射光線消失，只剩下入射光線、反射光線。繼續(xù)增大入射角時，仍然觀察不到折射光線。師生互動：通過實(shí)驗(yàn)我們觀察到第三種假設(shè)在一個特定的條件下是可能成立的，象這種只有反射光線而折射光線消失的現(xiàn)象是全反射現(xiàn)象。學(xué)習(xí)活動二：全反射條件問題1：什么是臨界角？實(shí)驗(yàn)分析：要發(fā)生全反射現(xiàn)象對入射角大小有一定的要求，我們把折射角為90時的入射角叫做臨界角。學(xué)生推導(dǎo)：設(shè)光從某種折射率為n的介質(zhì)設(shè)向空氣或真空時的入射角恰好是臨界角c，此時的折射角r=90。由折射定律sinc/sinr=1/n，因?yàn)閟in90=1，則sinc=1/n。問題2：全反射條件是什么？演示實(shí)驗(yàn)：觀察光從空氣射向玻璃和光從玻璃射向空氣時能否發(fā)生全反射，發(fā)生全反射的條件。分析歸納：光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)不會發(fā)生全反射，光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角大于或等于臨界角，會發(fā)生全反射。得出結(jié)論：全反射的條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角大于或等于臨界角。問題3：某人在水面上游泳，看見水底發(fā)光體在正下方，當(dāng)他向前游了2 m時恰好看不見發(fā)光體。求發(fā)光體距水面的深度。（n水=4/3）解析：如圖所示，由于全反射，發(fā)光體發(fā)出的光僅能照亮以2 m為半徑的圓形水面。由幾何關(guān)系得：sinc= 又有sinc=，故= h1.76 m.問題4：自然界中存在哪些全反射現(xiàn)象？ 全反射現(xiàn)象是在特定條件下光的傳播在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生的特殊現(xiàn)象，在自然界中卻是常見的光學(xué)現(xiàn)象。例如玻璃中的氣泡看起來特別明亮，神秘的海市蜃樓和沙漠蜃景都是由光的全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的。學(xué)習(xí)活動三：全反射的應(yīng)用問題1：全反射現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用？物理學(xué)的研究給予我們解釋自然現(xiàn)象方法，同時也啟迪人們應(yīng)用物理規(guī)律來改造自然，造福人類。醫(yī)學(xué)上被廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維窺鏡就是用全反射原理制成的。l 光導(dǎo)纖維播放醫(yī)生利用光導(dǎo)纖維檢測病人身體的視頻。（讓學(xué)生知道物理與生活聯(lián)系很緊密，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣）光導(dǎo)纖維是利用什么原理？演示實(shí)驗(yàn)：觀察光導(dǎo)纖維對光的作用，結(jié)合所觀看視頻。學(xué)生介紹：學(xué)生通過課前查閱有關(guān)資料，介紹光導(dǎo)纖維。多媒體：介紹光纖通訊，進(jìn)行愛國主義教育。l 全反射棱鏡【課堂小結(jié)】問題1：什么是光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)？問題2：什么是全反射現(xiàn)象？問題3：全反射條件是什么？問題4：全反射有哪些應(yīng)用？【板書設(shè)計(jì)】第三節(jié) 光的全反射一、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)二、全反射1、現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。2、臨界角：折射角等于90（或折射光線恰好消失)時的入射角叫臨界角。3、發(fā)生條件：（1）光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；（2）入射角大于或等于臨界角。三、應(yīng)用：光導(dǎo)纖維，全反射棱鏡課堂反饋1關(guān)于全反射，下列敘述正確的是 （ ）a發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱b光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象c光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象d光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象2光在某種介質(zhì)中的傳播速度為1.5108 m/s，則光從此介質(zhì)射向真空時發(fā)生全反射的臨界角是 （ ）a15b30c45d603有兩種介質(zhì)，甲介質(zhì)對空氣的臨界角為60，乙介質(zhì)對空氣的臨界角為45，則它們相比較，_介質(zhì)是光疏介質(zhì)，光從_介質(zhì)射向_介質(zhì)時有可能發(fā)生全反射。4玻璃的臨界角為42，如果玻璃中有一束光線射向空氣，入射角略小于42，則在空氣中折射角一定略小于 （ ）a27b42c48d905一束光從空氣射向折射率n=的某種玻璃表面，下列說法正確的是 （ ）a入射角大于45時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象b無論入射角多大，折射角都不超過45c欲使折射角等于30，應(yīng)以45入射角入射d當(dāng)入射角等于arctan時，反射光線和折射光線垂直6光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來傳輸光信號的。如圖所示，一光導(dǎo)纖維內(nèi)芯折射率為n1，外層折射率為n2，一束光信號與界面夾角由內(nèi)芯射向外層，要在界面發(fā)生全反射，必須滿足的條件是 （ ）an1n2，小于某一值bn1n2，大于某一值cn1n2，大于某一值dn1n2，小于某一值7為了測定某種材料制成的長方體的折射率，用一束光線從ab面以60入射角射入長方體時剛好不能從bc射出，如圖所示。該材料的折射率是_。參考答案：1、c 2、b 3、甲 乙 甲 4、d 5、bcd 6、a 7、/2課后測評1甲在岸上，乙潛入清澈的水中，二人互相對看，甲、乙看到對方的頭部位置是()a都比實(shí)際位置高b都比實(shí)際位置低c甲看乙低，乙看甲高(與實(shí)際位置比較)d甲看乙高，乙看甲低(與實(shí)際位置比較)2單色光在真空中的傳播速度是c，波長為0，在水中的傳播速度是v，波長為，水對這種單色光的折射率為n.當(dāng)這束單色光從空氣斜射入水中時，入射角為1，折射角為2，下列說法中正確的是()av，0b0n，vccvcn，0d0，vc3. 主截面為等邊三角形的三棱鏡，臨界角為45，光線從它的一面垂直入射，在圖所示的a，b，c三條出射光線中正確的是() aa bb cc d都不正確4如圖所示，在平靜的水面下有一個點(diǎn)光源s，它發(fā)出的兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為一圓形的由ab兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色光區(qū)域，周邊為一環(huán)狀區(qū)域且為a光的顏色(見圖)則以下說法中正確的是()a水對a光的折射率比b光大ba光在水中的傳播速度比b光小ca光的頻率比b光小da光在水中的傳播頻率比在空氣中小5光線從真空中入射到一塊平行透明板上，入射角為40，則反射光線和折射光線的夾角可能是()a小于40b在40到100之間c大于40d在100到140之間6.如下圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為r，rr.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面a射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面b射出設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則()an可能為bn可能為2ct可能為 dt可能為7黃、紅、綠三種單色光從介質(zhì)中以相同的入射角到達(dá)介質(zhì)和空氣的界面，若黃光恰好發(fā)生全反射，則()a綠光一定能發(fā)生全反射b紅光一定能發(fā)生全反射c綠光在該介質(zhì)中波長最短d只有紅光從介質(zhì)進(jìn)入空氣8某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖，它雙向傳輸信號，能達(dá)到有線制導(dǎo)作用光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖，其中纖芯材料的折射率n12，包層折射率n2，光纖長度為3 km.(已知當(dāng)光從折射率為n1