4.2 全反射 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章第二节全反射(教学设计) 教学设计 设计思路：“全反射”是学生在学习了光的反射和折射的基础上研究的一种重要的光现象。它在日常生活和科学研究方面都有广泛的应用，本节课以实验为主线，通过带有魔术色彩的互动游戏“消失的小猫咪”引入课题，大大提高了学生参与课堂的参与度；再通过学生间的讨论、设计、分组实验探究，让学生亲自操作、观察、分析，揭示全反射的现象及产生的条件；然后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野，让学生客观正确的认知未知世界，点燃学生学习物理的热情。 教学目标： （一）物理观念 1.知道光密介质、光疏介质、光的全反射现象及其产生的条件。 2.理解临界角的概念，掌握计算临界角的方法。 3.了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。 （二）科学思维 了解全反射现象的本质，知道发生全反射现象的条件，并能够对相应物理问题进行定性分析与定量运算。 （三）科学探究 通过实验探究，引导学生从实验现象中探索事物的本质，得出发生全反射的条件，知道临界角的概念及物理意义。 （四）科学态度与责任 1.通过实验，培养学生学习物理的兴趣。启发学生积极思考，培养归纳和语言表达能力。 2.联系生活实际，让学生在物理学习中感悟理论与实践的关系，体会物理来源于生活、应用于生活的特点。 教学重点：临界角的概念及表达式、全反射的条件、全反射的应用。 教学难点：全反射的应用。 教学方法：情境激趣、导入主题；师生互动、主体探究；归纳应用，解释现象。教学过程： ★活动1：趣味小魔术——消失的小猫咪 【设计意图】创设趣味性情境，激发学生的好奇心，培养学生细心观察的习惯 ★活动2：知识新授 【问题1】光密介质与光疏介质定义：光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质 教师：酒精是光密介质还是光疏介质？ 学生：酒精相对于水是光密介质，相对于金刚石是光疏介质。说明：“光密介质”和“光疏介质”是相对而言的，对其界定是以折射率为依据的。 【问题2】让学生画出以下光路并分析：使入射角逐渐增大，折射角会怎样变化？入射角和折射角谁先增大到90°？猜想一下，入射角持续增大的过程中，是否总有折射光线？ 让学生展示光路图并用折射定律分析随着入射角的增大，反射角和折射角怎么变化，是否总有折射光线。 【设计意图】使学生明确光路图，并通过问题分析，提升对“折射定律”的应用能力，也为之后全反射实验的探究奠定知识基础。 ★活动3：设计实验方案 学生思考以下问题并小组内讨论，设计实验验证的方案。思考：1、需要哪些实验器材？2、实验步骤如何设计？ 3、注意事项是什么？【设计意图】让学生自己设计实验，提升了学生的实验设计能力；明确注意事项，增大了实验的成功率。 ★活动4：学生分组实验探究 学生思考以下问题并小组内讨论，设计实验验证的方案。 思考： 1、需要哪些实验器材？ 2、实验步骤如何设计？ 3、注意事项是什么？ 【设计意图】让学生自己设计实验，提升了学生的实验设计能力；明确注意事项，增大了实验的成功率。 ★活动4：学生分组实验探究学生分组实验 1.实验目的：探究光由光密介质射入光疏介质和由光疏介质射入光密介质时，随入射角的增大，反射角和折射角的变化以及是否总有折射光线。 2.实验器材：半圆形玻璃砖、激光笔 3.实验记录： （1）光由玻璃射入空气时，随着入射角逐渐增大，折射光离法线越来越_____，折射光线越来越_____，反射却越来越_____。 （2）光由玻璃射入空气，当入射角较小时，反射光线_____，折射光线_____（均填“有”或“没有”）。 （3）光由玻璃射入空气，当入射角较大时，反射光线_____，折射光线_____（均填“有”或“没有”）。 4.实验结论：____________________________________________________________。 【设计意图】让学生亲自体验实验探究的乐趣，参与知识形成的过程。 ★活动5：学生展示构建新知 一个小组上台展示实验过程并解释实验现象，形成全反射和临界角的概念，让学生总结发生全反射的条件。 定义：当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90o时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫作临界角。再继续增大入射角，折射光线也不会再出现。 条件： ①光线从光密介质射入光疏介质 ②入射角大于等于临界角 【设计意图】通过学生展示实验和现象总结，规律分析，培养了学生语言表达能力和知识概括能力。 ★活动6：理论探究完善知识学生自主推导：当光从某种介质射入空气（真空）时，介质的折射率n与临界角C的关系。 学生： 【设计