數(shù)學教案：全反射
數(shù)學教案：全反射
教學目標
1、知識與技能目標
（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）培養(yǎng)學生觀察、分析、解決問題的能力。
2、過程與方法目標
（1）用實驗的方法，通過討論、分析過程，用準確的語言歸納全反射現(xiàn)象；培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力。
（2）啟發(fā)學生積極思維，鍛煉學生的語言表達能力。
3、情感態(tài)度與價值觀目標
（1）培養(yǎng)學生學習物理的興趣，進行科學態(tài)度、科學方法教育。
（2）感悟物理學研究中理論與實踐的辨證關(guān)系。
教學重點和難點
1、教學重點：臨界角的概念及全反射條件
2、教學難點：全反射現(xiàn)象的應(yīng)用
教學方法
實驗、多媒體，討論
教學過程
1、創(chuàng)設(shè)實驗情景，導入課題
演示：光線沿彎折的玻璃棒射出，這又是為什么？引入全反射。
2、新課教學
（1）全反射現(xiàn)象
演示實驗：激光束射向半玻璃轉(zhuǎn)，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？
學生猜想：
①反射光，折射光全部消失。
②反射光消失，只有折射光線。
③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，因為光傳播的是能量，若反射光線折射光線全部消失違反能量守恒觀點。
第二種假設(shè)也不能成立，在學習反射定律時，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。
（可以給出數(shù)據(jù)計算推斷）
實驗驗證：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：通過實驗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。
（2）光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)
任意兩種介質(zhì)相比較，我們把折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)。
舉例說明光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的。
（3）臨界角
實驗分析：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。
學生推導：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，因為sin90°=1，則sinC=1/n。
（4）全反射條件
演示實驗：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。
師生互動：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現(xiàn)象。
多媒體：玻璃中的氣泡看起來特別明亮，神秘的海市蜃樓都是由光的全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的。物理學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)學上被廣泛應(yīng)用的光導纖維窺鏡就是用全反射原理制成的。
（5）光導纖維
演示實驗：觀察光導纖維對光的作用，照應(yīng)課前實驗。
學生介紹：學生通過課前查閱有關(guān)資料，介紹光導纖維。
多媒體：介紹光纖通訊。
（6）課堂反饋練習
1、一個盛滿清水的燒杯，內(nèi)放二根小試管。甲管內(nèi)裝滿清水，乙管內(nèi)是空氣，請同學們觀察，哪一根試管特別明亮？為什么？
2、練習題。
（7）小結(jié)；
（8）作業(yè)：課后練習題1、4
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