4.2全反射 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

高中物理“全反射”教学设计，核心知识点含临界角、全反射条件及棱镜、光导纤维应用。以“消失的便签”魔术导入，衔接光的折射定律前备知识，搭建从现象到规律的学习支架。 突出科学探究，通过半圆形玻璃砖演示实验观察折射反射光线变化；强化科学思维，用折射定律推导临界角公式；渗透科学态度，解释水中气泡、蜃景等生活现象。实验与理论结合，助学生提升探究能力，教师教学重难点突出，易操作。

4.2全反射 【教材分析】 全反射现象在日常生活中经常能遇到，本节要探讨光发生全反射的条件以及相关应用。全反射及其发生的条件是本节的重点，也是培养学生科学思维，帮助他们形成物理观念的重要载体。 教材首先通过展示水中气泡看上去特别明亮的现象引出全反射的话题，意在培养学生通过观察生活现象提出物理问题的科学探究素养。教材介绍光密介质和光疏介质的定义及其相对性，目的是为得出全反射产生的条件作铺垫。教材通过半圆形玻璃砖的演示实验引出全反射的定义和临界角的概念。在演示实验时，要引导学生全面、全程观察。特别要注意观察：随着入射角逐渐增大，反射光线和折射光线的角度和亮度发生变化；当入射角达到某一极限角度时，折射角达到90°,折射光完全消失，只剩下反射光。全反射棱镜和光导纤维是对全反射原理的应用，这部分内容有利于开阔学生视野，加深对全反射的认识。 【学情分析】 高二年级的学生通过初中的学习对几何光学的内容已经有了初步的了解，而本章教材的第一节《光的折射》又详细介绍了光的折射定律以及折射率的测定方法，这些内容的学习，为学生进一步学习全反射现象奠定了知识和心理基础，同时，高二年级的学生县有一定的概括和分析间题的能力，这为本节课的学习奠定了能力的基础。 通过折射定律的学习，学生可以定量给出折射现象中入射角和折射角的大小关系，这就为学生探究发生全反射的条件提供了切入点，同时为学生自主推导临界角和折射率关系提供了知识基础。 综上所述，在前面学习的基础上，学生可以根据已有的对光的反射、折射现象的认知，进一步来探究全反射现象，并运用探究所得知识解释这一现象。 【教学目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.全反射 2.全反射棱镜 3.光导纤维 1.通过全反射的学习，初步建立理解全反射概念 2.会用折射定律分析全反射现象，提高逻辑思维能力 3.培养学生尊重事实、求真务实的科学精神，学会利用全反射知识解释生活现象。 1.物理观念：通过全反射的学习，知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象掌握全反射现象的条件。 2.科学思维：会用折射定律推导全反射现象和全反射产生条件。 3.科学探究：通过演示实验验证全反射现象，培养学生的实验能力和科学探究精神。 4.科学态度与责任：倡导严谨的科学态度，引导学生利用全反射知识解释生活现象。 【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】 全反射的条件、全反射的应用。 【教学过程】 1、 新课导入 魔术:消失的便签。 将写有字的卡片放在密封袋了，将其放入水中，观察看到什么现象？ 二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 学生活动：阅读课本，总结什么是光密介质，什么是光疏介质？ 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. 在学生回答后补充： 注意：光疏介质和光密介质是相对而言的。 不同介质的光疏、光密与密度无关。 光在光密介质中的传播速度比光疏介质传播速度小。 复习已学知识：当光线由真空(或空气)射入某种介质发生折射时： 当光从介质1射向介质2时： 变形得 （2） 全反射 【演绎推理】 【思考1】：两种情形下，入射角与折射角的大小关系 光从光疏介质进入光密介质 光从光密介质进入光疏介质 【思考2】两种情形下，随着入射角的增大，折射角也增大，谁先达到90°？？？ 【思考3】若折射角增大到90°后继续增大入射角，会发生什么现象？ 【寻找证据1】 演示1：观察光从光疏介质进入光密介质的情况 现象：随着入射角的逐渐增大，折射光线不会消失。 演示2：观察光从光密介质进入光疏介质的情况 现象 【实验现象】光由光密介质进人光疏介质，在入射角逐渐增大过程中： 1. 折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱; 2. 反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强； 3. 当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，所有光线全部反射 总结得出：全反射 1.全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度，使折射角为90°，即折射光线消失，光线全部被反射回原光密介质的现象。 2.临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用C 表示。 3.发生全反射的条件： ① 光从光密介质进入光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角 【思考4】怎样计算光从某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角？ 例题：当光从折射率为n的介质射入真空（空气）时，发生全发射时的临界角c是多大？ 【注意】(1)只有光从介质射入真空（空气）的交界面时，才能这样求临界角。 n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。 【例1】某介质的折射率为，一束光从介质射向空气，入射角为60°，图中哪个光路图是正确的？ 【例2】水面下1ｍ处有一灯泡在发光，在水面上放一木板，要求板能挡住所有射出水面的光，求该木板的最小面积??（水折射率为4/3） 【解释现象1】 【解释现象2】水中或玻璃中的气泡看起来特别亮 水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故。 【解释现象3】上现蜃景，海市蜃楼 解释： 夏天，海面上下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射向地面，观察者感觉这光线来自空中。 【解释现象4】下现蜃景——沙漠蜃楼 解释： 在沙漠里，下热上冷，上层空气温度低，密度大，折射率大，下层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，下降至某高度时发生全反射，再射会人眼，观察者感觉这光线来自地下。 （3） 全反射棱镜 玻璃的临界角为32°—42°，若有一个直角三棱镜： 【思考】当光垂直于它的任意一个界面射入后，会有什么现象发生？ 【小结】截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜称为全反射棱镜 作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180° 全反射棱镜作用：改变光的方向 （4） 光导纤维 观看视频 1. 结构：光导纤维有内芯和外套两层组成 2. 导光原理：内芯的折射率大于外套的折射率光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 3. 应用： ①光纤通信，优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 ②医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。 解释现象: 【课堂小结】 一、光疏介质与光密介质 1、定义: 2、理解: ①相对性。②以折射率为依据的，与介质的其它属性无关。 二、全反射: 1、全反射现象： 2、临界角: 3、临界角的计算 4、发生全反射的条件: ①、光从光密介质射向光疏介质 ②、入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C 三、全反射的应用:会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等 【作业】 完成课本89页1、2、3、4四个题。 【板书设计】 学科网（北京）股份有限公司 $