2019-2020年高三物理 第十九章 光的传播 三、全反射(第一课时).doc

2019-2020年高三物理 第十九章 光的传播 三、全反射(第一课时)本节教材分析全反射现象是本章的教学重点之一，也是教学的难点. 教学中应充分利用实验，让学生获得深刻的感性经验.在小结中再利用CAI课件重现实验过程以使学生进一步加深对全反射现象及条件的理解.临界角概念及计算是本节的一个重点，也是学生判断能否发生全反射现象及对相关问题进行求解时必须涉及的物理量，首先应使学生明确临界角是恰发生全反射时的入射角而不是折射角，其次要在设置的练习中帮助学生建立首先应画出临界状况光路图的习惯.教学目标一、知识目标1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质.2.理解光的全反射.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题.4.知道光导纤维及其应用.二、能力目标1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图.2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图.3.会用全反射解释相关的现象.4.会计算各种介质的临界角.三、德育目标1.体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法.2.通过对蜃景现象的学习再次明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法.教学重点全反射条件，临界角概念及应用.教学难点临界角概念、临界条件时的光路图及解题.教学方法本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI课件，使其有更生动的感性认识.教学用具光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合）课时安排1 课时教学过程一、引入新课让学生甲到黑板前完成图1921及图1922两幅光路图（完整光路图）图1921图1922（学生甲画图时遗漏了反射光线）教师光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？学生有一部分被反射回去.（学生甲补画上反射光线）教师很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角学生齐答小于入射角.教师光从水中进入空气时，折射角学生齐答大于入射角.教师对.那么如果两种介质是酒精和水呢？请乙同学到前面来完成光路图.图1923图1924学生乙顺利完成两图.二、新课教学（一）光密介质和光疏介质1.给出光密介质和光疏介质概念.2.让学生指出图1921中的光密介质和光疏介质，再指出图1923中的光密介质和光疏介质.让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的.3.（投影片出示填空题）光从光疏介质进入光密介质，折射角_入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角_入射角.（本题让学生共同回答）（二）全反射（设置悬念，诱发疑问）教师在图1922和图1923中，折射角都是大于入射角的设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？（这时可以让学生自发议论几分钟）学生甲对着图1922说是折射到水中去吗？教师你认为会出现图1925这种情况吗？图1925（其余学生有的点头，有的犹疑）学生乙应该没有了吧.学生丙最好做实验看看.教师好，那就让我们来做实验看看.1.出示实验器材，介绍实验.教师半圆形玻璃砖可以绕其中心O在竖直面内转动如图1926所示，入射光方向不变始终正对O点入射.图1926图1927图19282.请学生画出图1927中光线到达界面时的反射和折射光路.学生丙画出了图1928中的光路图.教师点拨入射点A处曲面的法线是怎样的？想一想法线的性质是什么？学生和界面垂直.教师如果界面是曲面呢？应和该处曲面的切面垂直，再启发学生想想圆上每一点的切线和该点半径的关系，学生悟出A处的法线就是OA. 进而画出正确的光路图如图1929.图19293.让学生画出光线入射到界面时的反射光路和折射光路.（学生顺利完成图1930）图19304.观察实验教师现在我们来研究光入射到界面时所发生的反射和折射现象.转动玻璃砖，让光线在界面处的入射角渐增.问你们看到了什么现象？学生甲入射角增大，反射角和折射角都增大.学生乙反射光越来越亮，折射光越来越暗.继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于90时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光线.继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线.（学生恍然大悟）教师什么结果？学生折射角达到90时，折射光线没有了，只剩下反射光线.教师这种现象就叫全反射.（三）发生全反射的条件1.临界角C要求学生根据看到的现象归纳（学生讨论思考）学生甲入射角要大于某一个值.教师对，我们把这“某一值”称为临界角，用字母C表示.重复实验至折射角恰等于90时停止转动玻璃砖.让前面的学生读出此时的入射角即临界角C约为42左右.教师后面的学生看不见读数，那我现在告诉你们这种玻璃的折射率n=1.5，请你们算出这种玻璃的临界角.（学生觉得无从下手）教师启发想想当入射角等于临界角C时，折射角多大？学生领会，列出算式：=n教师这样对吗？错在哪儿？学生甲光不是从空气进入玻璃.教师对了.你们自己改正过来.学生列出正确计算式：=sinC=代入n算得结果与实验基本相符.教师点明临界角的计算公式：sinC=2.发生全反射的条件教师毫无疑问，入射角大于等于临界角是条件之一，还有其他条件吗？学生乙光从玻璃进入空气.教师可以概括为学生光从光密介质进入光疏介质.教师很好，记住，是两个条件，缺一不可.3.巩固练习投影幻灯片如图1931为两面平行的玻璃砖，一束光从AA面入射.当逐渐增大其入射角时，有没有可能在BB面上发生全反射？（部分学生马上说，可能）图1931教师根据？学生是从光密介质到光疏介质.教师仅此就够了吗？学生入射角大于临界角.教师本题中入射角一定能大于临界角吗？学生可能吧.教师再想想，入射到BB处的光线是第一个界面处折射过来的光，不是光源直接发出的.（学生思考，议论）学生甲不可能发生全反射.因为AABB，所以图中i=r,由sinr=,90,所以sinr即sini，即iC，所以不能发生全反射.教师好极了，注意要同时满足两个条件.用实验演示上题给学生看一遍，验证刚才的分析.（四）全反射的应用光导纤维1.学生阅读课本有关内容.2.教师补充介绍有关光纤通信的现状和前景（附后）.3.演示课本光纤实验，不过改用前面实验中的激光束来做，效果很好.4.辅助练习投影片如图1932表示光在光导纤维中的传播情况，纤维为圆柱形，由内芯和涂层两部分构成.内芯为玻璃，折射率为n0;涂层为塑料，折射率为n1，且n1n0.光从空气射入纤维与轴线成角.光线在内芯侧壁上发生多次全反射后至纤维的另一端射出.若内芯的折射率n0=1.5，涂层的折射率n1=1.2，求入射角最大不超过多少度光线图1932才能在内芯壁上发生全反射.参考答案：64.16（五）自然界中的全反射现象1.水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮,图解如图1933.图19332.大气中的光现象（录像或CAI课件）(1)海市蜃楼(2)沙漠蜃景（学生阅读课本上的相关内容）（六）延伸拓展1.在全反射现象演示实验中，入射光为什么要正对O点入射？若不这样会怎样？（先让学生自己猜想、议论）演示学生将看到图1934所示的情况（图中未画完所有的光路）.图1934教师看到了吧，这样我们将眼花缭乱看得头晕.体会到设计者构思的巧妙了吗？这种做法就叫控制实验条件.是为了突出所要研究的问题.这是实验研究中常用的一种方法.想想你们以前做的实验中有哪些是控制实验条件的？学生验证牛顿第二定律实验让木板倾斜以平衡摩擦力.学生验证aF关系时让m不变.教师你们体会的很好.希望你们能学以致用.2.投影在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮杯侧.从水面上观察水中的试管.在试管内装上水，再观察记录你看到的现象，并作出解释（图1935）.图1935（学生课后到实验室做）三、小结本节课我们学习的知识主要有1.光密介质和光疏介质2.光的全反射CAI课件动态展示加文字说明：（1）光在入射到两种介质的交界面处时，通常一部分光被反射回原来的介质，另一部分光进入第 种介质并改变了传播方向.（2）当光由光密介质射向光疏介质时，当入射角等于或大于临界角时，光全部被反射回原介质中去，称做全反射现象.（3）当折射角增大到90时的入射角称为临界角C（参考图1936）.图19363.光导纤维的原理及它广阔的应用前景.4.自然界中的全反射现象水中的气泡，阳光照射下的露珠特别明亮.炎热夏天的马路有时看上去特别明亮等.四、布置作业课本P18练习四（3）（4）（5）.五、板书设计全反射光密介质和光疏介质全反射现象：光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于或等于临界角时，光全部被反射回原介质中去的现象临界角C：折射角等于90时的入射角sinC=原理应用 光导纤维六、本节优化训练设计1.如图1937，ABC是一个透明容器，内装液体.当光线垂直射向AC面时，光在AB面上刚好发生全反射，这种液体的临界角是_，折射率是_.图19372.图1938是光在A、B、C三种介质中传播时发生反射和折射的情况.光在这三种介质中的速度分别是vA、，vB、cC，下列选项中正确的是图1938A.vAvBvCB.vAvCvBC.vAvCvBD.vCvAvB3.在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正A.加速上升B.加速下沉C.匀速上升D.匀速下沉4.在厚度为d的折射率为n的大玻璃板的下表面，紧贴着一个半径为r的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块纸片，求所贴纸片的最小面积.图19395.图1940是一主截面为直角三角形（A=60）的透明体，它由折射率n=的材料制成.光线a垂直AC射入，画出它的全部光路，标出必要的角度（不含可逆光路）图1940参考答案：1.50,1.3 2.C 3.D4.(+)2 5.略