4.2全反射（教学设计）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“全反射”核心知识，通过水中气泡、露珠等生活现象导入，引导学生观察激光笔与半圆形玻璃砖实验及视频，从光的折射过渡到全反射，构建“入射光线-界面-法线”光路模型，梳理光密/疏介质、临界角及全反射条件的知识脉络。 资料以科学探究为核心，通过小组实验观察折射光消失过程、估测临界角并分析误差，培养科学思维与探究能力。结合全反射棱镜、光导纤维等应用实例，联系生活与科技，强化物理观念。例题与课堂练习梯度设计，助力教师高效教学，提升学生知识应用与问题解决能力。

4.2全反射（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.2全反射 教学 目标 物理观念 依托光线理想化模型，理解全反射现象；知道光从光密介质射向光疏介质时，才有可能发生全反射；认识临界角概念，掌握临界角与折射率的关系；理解发生全反射的两个条件：光由光密介质入射光疏介质、入射角大于等于临界角；会区分折射、部分反射、全反射三种光路情况；理解全反射的本质，厘清光密、光疏介质的相对性；能辨析全反射与光的反射、折射的异同，为光导纤维、棱镜等知识建立认知。 科学思维 构建 “入射光线‑界面‑法线‑折射光线‑反射光线” 光路模型；运用模型推理，分析入射角增大过程中，折射角、反射光、折射光的强度变化逻辑；结合折射定律推导临界角公式；利用光路示意图数形结合分析全反射光路几何关系；通过对比分析，辨析什么条件下有折射光、什么条件下发生全反射；借助模型解释光导纤维、全反射棱镜的工作原理，锻炼运用光学模型进行抽象推理、逻辑辨析的能力。 科学探究 以小组形式开展全反射动手探究实验；利用激光笔、半圆形玻璃砖，观察光从玻璃射向空气时，入射角从小到大变化过程中折射光消失、发生全反射的现象；多次改变入射角，估测临界角大小；观察光从空气射入玻璃时不会发生全反射的对照实验；记录实验现象，归纳全反射发生条件；排查激光发散、界面磨损、读数偏差带来的实验误差，提升现象观察、动手操作、现象对比、规律归纳的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历实验操作、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化光路模型在研究全反射中的作用；理性看待实验光强损耗、仪器缺陷带来的现象偏差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解全反射原理在光纤通信、全反射棱镜、内窥镜、海市蜃楼解释等生活工程场景的应用；感受光学技术对现代信息传输、医疗探测的价值，建立物理服务社会的意识。 教学重难点 教学重点：掌握全反射发生的条件，理解临界角概念，明确临界角与折射率的关系。会利用临界角公式进行简单光路计算，能识别全反射光路。 教学难点：结合几何关系分析全反射光路，区分全反射与一般折射反射问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 教师提出问题：水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。这又是为什么呢？ 学生写下自己的答案并与其他同学交流。 新课讲授 一、全反射 （1） 光密介质和光疏介质 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： 任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。如，水、水晶和金刚石三种物质相比较，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说则是光疏介质。 （二）入射角与折射角的大小关系 然后提问：光从光疏介质进入光密介质 光从光密介质进入光疏介质 （三）全反射 光从光密介质进入光疏介质，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角？ 然后让学生观察实验视频，然后观察视频 现象：随着入射角的逐渐增大的过程中，折射角逐渐增大 ；折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大；反射光线亮度逐渐增强；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。 然后让学生总结全反射相关概念： 1.全反射定义：光由光密介质射到光疏介质时，光线不发生折射，而全部返回到原介质中继续传播的现象。 此时的入射角称为——临界角 2.发生全反射的条件： （1）光从光密介质射入光疏介质； （2）入射角等于或大于临界角； 3.折射率与临界角的关系：（光由介质射入真空中） 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。 (2)n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。 然后提问：全反射在生活中有哪些应用？ 在学生充分交流后分析应用 然后老师介绍：全反射棱镜、光导纤维 例1　(2025·济南市高二期中)潜水员在潜水时偶然观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为θ，则水的折射率n为(　　) A.n= B.n= C.n=cos θ D.n=sin θ 【答案】　A 【解析】　由几何关系可得全反射临界角为C=90°-θ，根据n=，解得n=，故选A。 例2　(来自教材)如图是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。 【答案】　见解析 【解析】　如图所示，光线从左侧垂直AB面射入棱镜时，透射方向不变。光线射到CD面时， 由几何知识得入射角i=30°。 设该棱镜的临界角为θ， 则sin θ=<， 故有θ<30°， 所以光线在CD面上发生了全反射。光线射到AB面上时入射角i'=60°，发生全反射，反射光线与BC面垂直。 学生翻阅课本，查阅光密介质和光疏介质的定义 学生回答问题 学生先回答问题并交流 学生观察视频并总结实验现象 学生根据提示阅读课文提炼先关概念。 为下一个问题学习做足准备。 学生尝试做例题并交流 新课讲授 二、全反射棱镜 （一）全反射棱镜 阅读课本，总结什么是全反射棱镜，有什么作用？ 玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。 与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。 横截面是等腰直角三角形的棱镜 (1)截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜 (2)原理：利用全反射原理 (3)特点：(玻璃的临界角为32°—42°) ①当光垂直于它的任意一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高 ②反射面不必涂敷任何反光物质 (4)作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180° （二）全反射棱镜的应用 全反射棱镜在生活中有什么应用？ 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，以消除多余的像． 当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，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%。 例3　空气中两束光a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是(　　) 【答案】　B 【解析】　四个选项的光路图如图所示： 可知B项正确。 学生阅读课文并总结全反射棱镜的作用 和老师以下做光路图计算腰直角三角形的棱镜 学生先是根据自己所了解的进行分析理解，然后和教师共同了解科技用 学生尝试做例题并交流 新课讲授 三、光导纤维 （一）光导纤维 阅读课本，总结光导纤维的工作原理与结构？ (1)原理：利用全反射原理 (2)构造：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 (3)优点：容量大、衰减小、抗干扰性强 1. 观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径 请学生观察视频 1. 光导纤维的应用 医用内窥镜：医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。 然后播放视频，让学生观察 光纤通信：光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 一路光纤的传输能力理论值为二十亿路电话，一千万路电视。虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的。 例4 如图长为L的一段直光导纤维，让一单色光射向右侧截面圆心点，缓慢减小入射角α，发现减小至α=60°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)求该光导纤维对这种单色光的折射率。 (2)以不同入射角进入光导纤维的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间。 【答案】(1) (2) 【解析】(1)当入射角减小至α=60°时，光恰好在长侧面发生全反射，如图所示，根据折射定律可得n=， 根据sin C=， 又r+C=90°， 则有sin C=cos r， 联立可得该光导纤维对这种单色光的折射率为 n===。 (2)单色光在光导纤维中的传播速度为 v=， 当入射角为α=60°时， 光在光导纤维中传播的路程最长，则所用时间最长， 根据几何关系可知smax==nL， 则最长时间为tmax===。 学生阅读课文并总结全反射棱镜的作用 和老师以下做光路图计算腰直角三角形的棱镜 学生先是根据自己所了解的进行分析理解，然后和教师共同了解科技用 学生尝试做例题并交流 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.（2024-2025·湖南益阳高二上期末）如图所示，一截面为直角三角形ABC的棱镜用折射率为 的材料制成，∠A=30°，在此截面所在的平面内，一条光线从BC边上的E点垂直射入棱镜，不考虑光线沿原来路线返回的情况，则光从棱镜射出时的方向与AC边的夹角等于 （      ） A.30° B.45° C.60° D.90° 【答案】A 【解析】如图所示 由几何关系可得，全反射临界角，则，因为，故光在面上发生全反射，达到面上是入射角，然后平行边从面射出，设出射角为，由折射定律，得，得，与边的夹角为，故选A。 2.（2023-2024·山东高二期中）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角θ变化的情况如图乙所示，已知sin 53°＝0.8，则下列说法正确的是( ) A.该新材料的折射率n<1 B.该新材料的折射率n＝1.25 C.图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角将减小 D.图甲中若减小入射角θ到0°，则光线将全部从AB界面透射出去 【答案】B 【解析】根据题图甲、乙可知，当θ大于53°时，反射光强度没有发生变化，可知临界角为53°，根据n＝，解得n＝1.25，故A错误，B正确；根据折射率的定义式可知，题图甲中若减小入射角θ，则折射角也减小，而反射角等于入射角，可知反射光线和折射光线之间的夹角将增大，故C错误；根据题图乙可知，当入射角θ为0°时，反射光强度不为0，可知，题图甲中若减小入射角θ到0°，则光线并没有全部从AB界面透射出去，仍然有一部分发生了反射，故D错误。 3.一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对该束光的折射率为n，该段光导纤维的长度为L，图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是( ) A.光导纤维的折射率n＞1 B.光导纤维的折射率n＜1C.光在光导纤维中传播的时间为 D.光在光导纤维中传播的时间为 【答案】AD 【解析】由于光发生全反射的条件之一是光由光密介质射入光疏介质，所以光导纤维的折射率比空气的折射率大，即n＞1，故A正确，B错误；当光线在界面处发生全反射时，根据临界角与折射率的关系sin C＝，光在光导纤维中的传播速度为v＝，光通过长度为L的光导纤维的路程s＝，所以光在光导纤维中传播的时间t＝＝＝，故C错误，D正确。 4.某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为(-1)r、折射率n=2的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面(如图所示)，设此截面内，一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求: (1)从P点发出的光入射到大气层外表面处时，发生全反射的临界角； (2)大气层外表面发光区域在截面上形成的弧长； (3)卫星探测器运行时，只能在轨道某些部分观测到光，则这部分轨道的弧长。 【答案】(1)30° (2) (3) 【解析】(1)从P点发出的光入射到大气层外表面处时，发生全反射的临界角C满足sin C=， 解得C=30° (2)当P点发出的光线在大气层外表面恰好发生全反射时，光路如图所示。 由正弦定理可得=，解得α=135° 故从P点射出的光线在大气层外表面恰好发生全反射时，光线PB与OP延长线的夹角为45°，大气层外表面发光区域在截面上对应的圆心角为 β=2×(45°-C)=30° 故发光区域在截面上形成的弧长为 l=×2π×r= (3)如图所示，临界光线从B点射向卫星轨道上的C点，在直角△OBC中，由几何关系可得 cos ∠BOC==，解得∠BOC=15° 即轨道上能观测到光的部分对应的圆心角为60°，对应的轨道弧长为l'=×2π×= 5.某透明物体的横截面如图所示，其中△ABC为等腰直角三角形，直角边的长度为L，ADC为半圆，其圆心O在AC边的中点，此透明物体的折射率n=。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体，经过一次全反射后能照亮(有光射出)半圆某区域。真空中的光速为c，求: (1)半圆ADC上被照亮(有光射出)的圆弧长度s； (2)经过圆心O(不考虑AC光线)的光线在透明物体中传播的时间t。 【答案】(1) (2) 【解析】(1)当光线入射在半圆ADC界面上的入射角等于临界角C时，恰好发生全反射，如图中光线MN，入射在N点上方的光线不能射出来。 故被照亮(有光射出)的圆弧长度s为圆弧ND的2倍。 由 sin C==，得C=45° 被照亮的圆弧对应的圆心角是90° 所以半圆ADC上被照亮的圆弧长度 s=·2πr= (2)经过圆心O的光线在透明物体中传播的距离为x= 光在透明物体中传播的速度v= 光在透明物体中传播的时间t== 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。运用推理假设，实验验证，分析归纳等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、学生进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。 本节课按照学生的认知规律进行教学，利用趣味实验激发学生的学习积极性、验证性实验反映出全反射现象及其产生的条件，从实验中，合作归纳出全反射概念，使学生体会到人们探索自然规律的过程：提出假设——实验验证——得出结论。教学表明，这样做有利于学生理解全反射概念，获得概念形成的方法，整个教学过程既符合新课程的三维目标，也体现了新课程的理念：注重科学探究，提倡学习方式多样化；突出从生活走向物理，从物理走向社会。 本节课也有一些不足之处，因为在授课中我充分体会到学生对这部分知识的参与热情，所以有些简单问题我采用集体回答的方式，可能会忽略个别学生对内容的掌握，但在课后反馈中我感觉效果良好。另外，演示趣味实验时要注意铁球应重复几次从水中抽出、进入的过程，让学生充分相信小球之所以更加“明亮”,不是熏黑的部分被水泡掉而产生的光学现象。且受课堂教学时间限制，留给展示全反射现象的时间太紧，对开放教学有一定的限制。 在今后的教学过程中我会从这些不足之处进一步去探索、求进，找到与学生共创愉快课堂的方法，将物理课堂打造的更加精益求精。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2全反射（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.2全反射 教学 目标 物理观念 依托光线理想化模型，理解全反射现象；知道光从光密介质射向光疏介质时，才有可能发生全反射；认识临界角概念，掌握临界角与折射率的关系；理解发生全反射的两个条件：光由光密介质入射光疏介质、入射角大于等于临界角；会区分折射、部分反射、全反射三种光路情况；理解全反射的本质，厘清光密、光疏介质的相对性；能辨析全反射与光的反射、折射的异同，为光导纤维、棱镜等知识建立认知。 科学思维 构建 “入射光线‑界面‑法线‑折射光线‑反射光线” 光路模型；运用模型推理，分析入射角增大过程中，折射角、反射光、折射光的强度变化逻辑；结合折射定律推导临界角公式；利用光路示意图数形结合分析全反射光路几何关系；通过对比分析，辨析什么条件下有折射光、什么条件下发生全反射；借助模型解释光导纤维、全反射棱镜的工作原理，锻炼运用光学模型进行抽象推理、逻辑辨析的能力。 科学探究 以小组形式开展全反射动手探究实验；利用激光笔、半圆形玻璃砖，观察光从玻璃射向空气时，入射角从小到大变化过程中折射光消失、发生全反射的现象；多次改变入射角，估测临界角大小；观察光从空气射入玻璃时不会发生全反射的对照实验；记录实验现象，归纳全反射发生条件；排查激光发散、界面磨损、读数偏差带来的实验误差，提升现象观察、动手操作、现象对比、规律归纳的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历实验操作、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化光路模型在研究全反射中的作用；理性看待实验光强损耗、仪器缺陷带来的现象偏差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解全反射原理在光纤通信、全反射棱镜、内窥镜、海市蜃楼解释等生活工程场景的应用；感受光学技术对现代信息传输、医疗探测的价值，建立物理服务社会的意识。 教学重难点 教学重点：掌握全反射发生的条件，理解临界角概念，明确临界角与折射率的关系。会利用临界角公式进行简单光路计算，能识别全反射光路。 教学难点：结合几何关系分析全反射光路，区分全反射与一般折射反射问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 教师提出问题：水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。这又是为什么呢？ 学生写下自己的答案并与其他同学交流。 新课讲授 一、全反射 （1） 光密介质和光疏介质 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： 任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。如，水、水晶和金刚石三种物质相比较，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说则是光疏介质。 （二）入射角与折射角的大小关系 然后提问：光从光疏介质进入光密介质 光从光密介质进入光疏介质 （三）全反射 光从光密介质进入光疏介质，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角？ 然后让学生观察实验视频，然后观察视频 现象：随着入射角的逐渐增大的过程中，折射角逐渐增大 ；折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大；反射光线亮度逐渐增强；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。 然后让学生总结全反射相关概念： 1.全反射定义：光由光密介质射到光疏介质时，光线不发生折射，而全部返回到原介质中继续传播的现象。 此时的入射角称为——临界角 2.发生全反射的条件： （1）光从光密介质射入光疏介质； （2）入射角等于或大于临界角； 3.折射率与临界角的关系：（光由介质射入真空中） 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。 (2)n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。 然后提问：全反射在生活中有哪些应用？ 在学生充分交流后分析应用 然后老师介绍：全反射棱镜、光导纤维 例1　(2025·济南市高二期中)潜水员在潜水时偶然观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为θ，则水的折射率n为(　　) A.n= B.n= C.n=cos θ D.n=sin θ 例2　(来自教材)如图是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。 学生翻阅课本，查阅光密介质和光疏介质的定义 学生回答问题 学生先回答问题并交流 学生观察视频并总结实验现象 学生根据提示阅读课文提炼先关概念。 为下一个问题学习做足准备。 学生尝试做例题并交流 新课讲授 二、全反射棱镜 （一）全反射棱镜 阅读课本，总结什么是全反射棱镜，有什么作用？ 玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。 与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。 横截面是等腰直角三角形的棱镜 (1)截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜 (2)原理：利用全反射原理 (3)特点：(玻璃的临界角为32°—42°) ①当光垂直于它的任意一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高 ②反射面不必涂敷任何反光物质 (4)作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180° （二）全反射棱镜的应用 全反射棱镜在生活中有什么应用？ 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，以消除多余的像． 当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，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%。 例3　空气中两束光a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是(　　) 学生阅读课文并总结全反射棱镜的作用 和老师以下做光路图计算腰直角三角形的棱镜 学生先是根据自己所了解的进行分析理解，然后和教师共同了解科技用 学生尝试做例题并交流 新课讲授 三、光导纤维 （一）光导纤维 阅读课本，总结光导纤维的工作原理与结构？ (1)原理：利用全反射原理 (2)构造：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 (3)优点：容量大、衰减小、抗干扰性强 1. 观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径 请学生观察视频 1. 光导纤维的应用 医用内窥镜：医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。 然后播放视频，让学生观察 光纤通信：光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 一路光纤的传输能力理论值为二十亿路电话，一千万路电视。虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的。 例4 如图长为L的一段直光导纤维，让一单色光射向右侧截面圆心点，缓慢减小入射角α，发现减小至α=60°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)求该光导纤维对这种单色光的折射率。 (2)以不同入射角进入光导纤维的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间。 学生阅读课文并总结全反射棱镜的作用 和老师以下做光路图计算腰直角三角形的棱镜 学生先是根据自己所了解的进行分析理解，然后和教师共同了解科技用 学生尝试做例题并交流 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.（2024-2025·湖南益阳高二上期末）如图所示，一截面为直角三角形ABC的棱镜用折射率为 的材料制成，∠A=30°，在此截面所在的平面内，一条光线从BC边上的E点垂直射入棱镜，不考虑光线沿原来路线返回的情况，则光从棱镜射出时的方向与AC边的夹角等于 （      ） A.30° B.45° C.60° D.90° 2.（2023-2024·山东高二期中）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角θ变化的情况如图乙所示，已知sin 53°＝0.8，则下列说法正确的是( ) A.该新材料的折射率n<1 B.该新材料的折射率n＝1.25 C.图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角将减小 D.图甲中若减小入射角θ到0°，则光线将全部从AB界面透射出去 3.一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对该束光的折射率为n，该段光导纤维的长度为L，图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是( ) A.光导纤维的折射率n＞1 B.光导纤维的折射率n＜1C.光在光导纤维中传播的时间为 D.光在光导纤维中传播的时间为 4.某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为(-1)r、折射率n=2的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面(如图所示)，设此截面内，一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求: (1)从P点发出的光入射到大气层外表面处时，发生全反射的临界角； (2)大气层外表面发光区域在截面上形成的弧长； (3)卫星探测器运行时，只能在轨道某些部分观测到光，则这部分轨道的弧长。 5.某透明物体的横截面如图所示，其中△ABC为等腰直角三角形，直角边的长度为L，ADC为半圆，其圆心O在AC边的中点，此透明物体的折射率n=。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体，经过一次全反射后能照亮(有光射出)半圆某区域。真空中的光速为c，求: (1)半圆ADC上被照亮(有光射出)的圆弧长度s； (2)经过圆心O(不考虑AC光线)的光线在透明物体中传播的时间t。 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。运用推理假设，实验验证，分析归纳等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、学生进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。 本节课按照学生的认知规律进行教学，利用趣味实验激发学生的学习积极性、验证性实验反映出全反射现象及其产生的条件，从实验中，合作归纳出全反射概念，使学生体会到人们探索自然规律的过程：提出假设——实验验证——得出结论。教学表明，这样做有利于学生理解全反射概念，获得概念形成的方法，整个教学过程既符合新课程的三维目标，也体现了新课程的理念：注重科学探究，提倡学习方式多样化；突出从生活走向物理，从物理走向社会。 本节课也有一些不足之处，因为在授课中我充分体会到学生对这部分知识的参与热情，所以有些简单问题我采用集体回答的方式，可能会忽略个别学生对内容的掌握，但在课后反馈中我感觉效果良好。另外，演示趣味实验时要注意铁球应重复几次从水中抽出、进入的过程，让学生充分相信小球之所以更加“明亮”,不是熏黑的部分被水泡掉而产生的光学现象。且受课堂教学时间限制，留给展示全反射现象的时间太紧，对开放教学有一定的限制。 在今后的教学过程中我会从这些不足之处进一步去探索、求进，找到与学生共创愉快课堂的方法，将物理课堂打造的更加精益求精。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $