全反射【人教版】(课堂PPT).ppt

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全反射,普通高中课程标准实验教科书,人民教育出版社,1,一、教学指导思想,二、教学背景分析,三、教和学的方法,四、教学过程建议,2,一、教学指导思想,二、教学背景分析,三、教和学的方法,四、教学过程建议,3,一、教学指导思想,1、顺应时代发展，,培养学生的科学素养,2、改变学习方式，,培养自主学习的能力,在科学技术普及的今天，科学素养已成为新世纪每个社会成员必备的基本生存能力。在这种时代背景下，教师如何以课堂教学为载体，培养学生的科学素养，是当前学科教学面临的一个问题。,要改变以教师讲授、课堂灌输为基础，劳动强度大、效率低的传统教学模式，向素质教育、创新教育转变，其关键就是要改变学生的学习方式，由过去的“教”为中心，向“学”为中心转变，培养学生自我建构新知识的能力、自主学习的能力。,4,一、教学指导思想,二、教学背景分析,三、教和学的方法,四、教学过程建议,5,二、教学背景分析,1、教材分析（地位和作用）,2、教学重、难点,3、教学对象分析,4、教学目标确立,6,二、教学背景分析,1、教材分析（地位和作用）,2、教学重、难点,3、教学对象分析,4、教学目标确立,7,1、教材分析（地位和作用）,（1）知识特点,：第一二节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射。相对于学生初中知识增加了对折射的定量研究，引入了折射率，其中本节的全反射和临界角是全新的知识。,光疏介质、光密介质,半圆形玻璃砖反射和折射实验,全反射的条件,光导纤维的原理及在技术上的应用,全反射的现象,生活现象,科学解释,得到,理解,掌握,8,1、教材分析（地位和作用）,（2）知识地位,：,教材变化,9,第十三章 光,1,光的折射,2,光的干涉,3,实验：用双缝干涉测量光的波长,4,光的颜色 色散,5,光的衍射,6,光的偏振,7,全反射,8,激光,新,第十三章,1,光的反射和折射,2,全反射,3,光的干涉,4,实验：用双缝干涉测量光的波长,5,光的衍射,6,光的偏振,7,光的颜色 色散,8,激光,教材变化,折射,时的,色散,10,1、教材分析（地位和作用）,（2）知识地位,：本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究。,“,全反射,”,是光传播的进一步拓展和讨论，使学生对光达到两种介质界面的传播规律和现象有更加深入、全面的了解，同时，光纤通信的介绍，使学生认识到光学对社会的巨大推动作用。所以在学习时要注意对基本概念的理解，把握好对规律的准确认识。,全反射,光的直线传播、反射、折射、光路可逆,折射定律、折射率,反射和折射知识的深化,日常生活、现代科学技术的发展紧密相关,现实意义,11,（,3,）编写特点,思考与讨论,演示,例题,做一做,编写特点,引发思考，交流互助,生动形象，激发兴趣,当堂演练，活跃思维,多样教学，培养能力,加强学生生活与现代科技发展的联系,有助于学生继续学习物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然的兴趣与热情,认识物理对科技进步及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展，形成科学世界观和价值观打下基础,实现课程标准基本要求,使学生容易,接受新知,1、教材分析（地位和作用）,12,（,4,）内容结构,1、教材分析（地位和作用）,13,二、教学背景分析,1、教材分析（地位和作用）,2、教学重、难点,3、教学对象分析,4、教学目标确立,14,2、教学重、难点,（1）教学重点,：,临界角概念,全反射条件,（2）教学难点,：,临界条件时的光路图,解释生活中的全反射现象,15,二、教学背景分析,1、教材分析（地位和作用）,2、教学重、难点,3、教学对象分析,4、教学目标确立,16,3、教学对象分析,（1）学生的基本特点,（2）学生的知识准备,抽象问题,理论定性问题,单纯的公式推导,演示,影像,声音,动画,学生在上一节课刚刚学习了光的反射、折射定律、折射率及光路可逆的知识，对光的折射和相关计算问题有一定的基础，能较快的做出完整的光路图，初步掌握了实验观察要领，并具备了一定的抽象思维能力。而本节内容是在对光的折射理解的基础上进行的进一步研究，所以对于折射率的理解和做光路图要先进行复习。,17,二、教学背景分析,1、教材分析（地位和作用）,2、教学重、难点,3、教学对象分析,4、教学目标确立,18,4、教学目标确立,19,4、教学目标确立,20,4、教学目标确立,21,4、教学目标确立,（1）知识与技能,：,1、知道什么是光疏介质和光密介质,2、掌握临界角的概念,掌握临界角的计算方法,3、了解全反射的应用，能解释一些自然现象,（2）过程与方法,：,1,、通过演示实验，学习科学探究的一种方法比较法,2,、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,：,1,、体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣,2,、通过对蜃景现象的学习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。领略自然界的奇妙，体会生活中处处蕴含物理知识，激发学习物理的兴趣,发生全反射的条件,判断,实事求是的科学态度,运用科学理论观察分析周围事物,主线,22,4、教学目标确立,辅线,（,1,）使学生养成规范作图的习惯,（,2,）训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤,（,3,）掌握探究式的学习方法,（,4,）激发学习物理的兴趣,23,一、教学指导思想,二、教学背景分析,三、教和学的方法,四、教学过程建议,24,三、教和学的方法,（1）教法：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”补充了录像资料和课件上制作的动画，使其有更生动的感性认识,（2）学法：在学习中学生要注意全反射现象的观察，并对观察到的现象进行合理的分析，探究物理本质，锻炼自己的抽象思维，通过学生的参与探究，掌握探究式的学习方法。突出学生是学习的主人，体现学生的主体地位，同时让学生初步建立应用科学知识的意识，培养学生的分析、综合能力以及探索能力和科学素养。,25,三、教和学的方法,（1）教法：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,（2）学法：,学生在学习过程中必须注意全反射现象的观察，探究物理本质，锻炼自己的抽象思维，掌握探究式的学习方法,对阅读材料“蜃景”补充了录像资料和课件上制作的动画，使其有更生动的感性认识,1、自学全反射棱镜的构造及工作原理,2,、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理,3,、上网查询：试解释海市蜃楼及沙漠蜃景产生的原因,4,、小制作：自制“水光纤”见课本,前置性,26,一、教学指导思想,二、教学背景分析,三、教和学的方法,四、教学过程建议,27,整体教学思路：,学生认知过程：,提出问题,实验观察,探究本质，发现规律,验证规律，解决问题,实际应用,明确问题，猜想,观察实验，获得感性认识,探究规律，上升为理性认识,解决问题，强化认识,见证应用，感受知识的无穷魅力,创设情境,好奇，感兴趣,28,四、教学过程建议,1、创设情境，导入本课内容：通过展示海市蜃楼的视频资料，引起学生的注意力、激发学生的求知兴趣。,创设情境,海市蜃楼,（,观看视频,）,问题：古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你认为是吗？那这种蜃景究竟是怎样形成的呢？,沙漠蜃景,29,四、教学过程建议,2、进行本课内容,（1）复习准备,折射率的概念：目的是让学生注意到介质间的关系,光从空气入玻璃和从玻璃入空气的区别：注意折射角和入射角间的关系，为引出光疏介质、光密介质做知识上的准备,练习1：完成下列光路图,两束光以相同的入射角由空气斜射向与水和玻璃的分界面。,水,玻璃,空气,空气,30,界面,玻璃,一、光疏介质和光密介质,水,光疏介质,:,两种介质中,折射率较小,的介质。,光密介质,:,两种介质中,折射率较大,的介质。,练习,2,：完成以下光路图,一束光由水斜射向玻璃。,光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象,31,注意：,“,密,”,和,“,疏,”,是,相对,而言的，对其界定是以,折射率,为依据的,。,提出问题：,水晶,是光密介质还是光疏介质？,32,四、教学过程建议,2、进行本课内容,（2）新课教学：,说明光疏介质和光密介质的概念,从光由玻璃进入空气的现象展开讨论，然后通过实验和课件演示全反射现象，最后引导学生分析现象，,重点突出临界角的认识。,引导学生讨论分析发生全反射的条,件：光从光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角,学生推导运算临界角的计算公式,：,进行一个小练习,：光通过平行玻璃砖时的光路分析；有没有发生全反射的可能性,知识应用：利用课件来演示。,解释现象：海市蜃楼的形成原因,光导纤维的原理和应用,既要使学生养成规范作图的习惯，又要训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤,强化对全反射现象的认识,激发学习兴趣,33,练习3：请画出一束光由玻璃斜射入空气的光路图,玻璃,空气,34,请画出一束光分别以不同的入射角由玻璃斜射入空气的光路图,玻璃,=C,C,空气,提出问题，创设实验情景，新课教学,理论分析,35,设计教学环节的另一目标：,（,1,）使学生养成规范作图的习惯,36,演示实验：一束激光束射向半圆形玻璃砖，入射角从,0,增大的过程中观察光的反射、折射现象:,提示学生观察实验中：,反射角、折射角随入射角的增大如何变化？,随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱如何变化？,二、光的全反射,观察实验全反射现象实验探究,37,空气,视频,38,探究结果：,光从玻璃空气时，随入射角的增大反射角和折射角都增大，折射角总大于入射角，折射角先达到,90,（此时入射角还小于,90,）,随入射角的增大反射光线增强，折射光线减弱，当入射角达到某一个角度时，折射角达到,90,会出现折射光线消失，只剩下反射光线的现象。,全反射现象实验探究,39,1,、全反射现象：,当光从,光密介质,射入,光疏介质,时，当入射角,增大到某一角度,，使折射角达到90,0,时，折射光线完全消失，只剩反射光线，这种现象叫做全反射。,探究本质，发现规律,40,解决问题,理论分析,结合,实验验证,演示实验：观察光从空气射向玻璃能否发生全反射？,提出问题1：光从光疏介质（空气）射向光密介质（玻璃）会不会发生全反射？,发生全反射条件：,光从光密介质射向光疏介质；,验证规律，解决问题,41,（1）定义：,光从光密介质射向光疏介质折射角达到,90,时的入射角叫做临界角,.,强调：临界角是发生全反射的最小入射角,（只有,iC,，才能发生全反射）,2,.,临界角,C,界面,真空,介质,法线,C,提出问题2：“,入射角增大到,某一角度,时”是怎样的角度,？,全反射的条件：,入射角必须大于或等于临界角,；,42,根据折射率的定义，则有：,2,.,临界角,C,（2）折射率n与临界角,C,的关系,界面,真空,介质,法线,C,43,3.全反射的条件：,光从光密介质射向光疏介质；,入射角必须大于或等于临界角；,44,课堂习题1.,已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是(),A从水晶射入玻璃,B从水射入二硫化碳,C从玻璃射入水中,D从水射入水晶,45,课堂习题2：,光从折射率为 的介质中以42,0,的入射角射到介质与空气的界面上，能发生全反射吗？,46,思考：在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6的倒立圆锥里，为什么？,课堂习题3：例题,全反射的应用？,47,设计教学环节的另一目标：,（,2,）训练学生的有序思维（良好的思维习惯），规范解题步骤,48,三、全反射的应用,前置性学习,1、自学全反射棱镜的构造及工作原理,2,、观察自行车尾灯构造，利用全反射的知识阐述其原理,3,、上网查询：试解释海市蜃楼及沙漠蜃景产生的原因,4,、小制作：自制“水光纤”见课本,布置自学任务，通过阅读教材和查阅可利用资源，,解决目标问题：,为什么全反射棱镜的切面要制作成等腰直角三角形？,49,当光线由,AB,面垂直入射时：,横截面是等腰直角三角形的棱镜,当光线由,AC,面垂直入射时：,变化,90,变化,180,A,B,C,C,B,A,在,AC,面发生全反射，垂直由,BC,面出射,在,AB,、,BC,面发生两次全反射，垂直由,AC,面出射,1,、全反射棱镜 (1)原理,三、全反射的应用,实验应用,50,1,、全反射棱镜,(2)应用,三、全反射的应用,51,一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，但是,银面容易脱落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射,棱镜代替平面镜与平面镜相比,它的,反射率高,几乎可达,100%,，反射面不必凃任何反光物质，所以,反射时失真小,。,1,、全反射棱镜,(3)优点,三、全反射的应用,52,实验演示：玩具,“,满天星,”,三、全反射的应用,2,、光导纤维,内芯,外套,53,实验演示：弯曲的玻璃棒能导光,三、全反射的应用,2,、光导纤维,54,内芯,外套,光纤,55,三、全反射的应用,2,、光导纤维,光导纤维视频,结构、折射率特点、产生全反射原因,56,医用内窥镜,光导纤维的应用,光纤通信,优点：成本低、容量大、抗干扰能力强。,三、全反射的应用实例,自然界中有哪些全反射现象的例子？,57,四、自然界中的全反射现象,1.水中或玻璃中的气泡看上去很亮，为什么？,58,四、自然界中的全反射现象,演示实验：空试管实验,目的：解释气泡格外明亮现象,59,2.海市蜃楼,四、自然界中的全反射现象,现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。,我们可以粗略地把空气看做是由许多水平的气层组成的，各层的密度都不相同。,远处的楼阁、船舶、山峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层的入射角越来越增大，当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到远方的景物悬在空中。,60,3.沙漠蜃景,现象二解释：夏天，阳光照到沙漠，使贴近底面的空气比上层的空气还要热，因而折射率比上层的空气要小。远处物体发出的光线，在射向地面时，进入稀薄的热气层，不断被折射，入射角逐渐增大。当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到沙漠中远处景物倒立的像。,四、自然界中的全反射现象,61,“蜃景”的解释,在气压恒定时，空气密度随温度的升高而减少，对光的折射率也随之减少。所谓的蜃景，不过是光在密度分布不均匀的空气中传播时所产生的全反射现象罢了。,62,生活离不开物理，物理与生活有着紧密的联系，通过这节课我要培养学生善于观察生活中的物理现象，能够对看到的现象提出问题，进行猜想假设，通过实验解决问题，条件限制无法做实验的，可以利用有利的资源，如网络，查找这些现象的原因，分析这些现象，最终得出结论。学生通过自己的能力解决了问题，感到了实实在在的成就感和喜悦之情，同时也感受到了物理的无限魅力，这样可以增添学生学习物理的兴趣，并由原来的惧怕物理，学不会不理，解决不了物理题变得从此喜欢上物理。,设计教学环节的另一目标：,（,3,）掌握探究式的学习方法,生活离不开物理，物理与生活有着紧密的联系，通过这节课我要培养学生善于观察生活中的物理现象，能够对看到的现象提出问题，进行猜想假设，通过实验解决问题，条件限制无法做实验的，可以利用有利的资源，如网络，查找这些现象的原因，分析这些现象，最终得出结论。学生通过自己的能力解决了问题，感到了实实在在的成就感和喜悦之情，同时也感受到了物理的无限魅力，这样可以增添学生学习物理的兴趣，并由原来的惧怕物理，学不会物理，解决不了物理题变得从此喜欢上物理。,设计教学环节的终极目标：,激发学习物理的兴趣,从此,喜欢上物理,63,