鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的全反射教案设计

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的全反射教案设计，共5页。教案主要包含了全反射及其产生条件，全反射现象等内容，欢迎下载使用。
(1)知道全反射现象、理解全反射条件。
(2)了解全反射的应用，能用全反射解释生活中的相关现象。
教学重难点
教学重点
全反射现象、全反射的条件、全反射的应用
教学难点
全反射的条件、全发射的应用
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：展示光线从空气射入水中的图片。
教师设问：如果光从水中射入空气会发生怎样的现象？
学生活动：思考老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：理答，并将话题引入全反射。
讲授新课
一 全反射及其产生条件
教师活动：播放光的全反射视频，并引导学生观察实验现象。
学生活动：观看老师播放的视频。
教师设问：光从玻璃射入空气时，折射角和入射角的大小是怎样的？
学生活动：集体回答老师所提的问题。
教师设问：当入射角增大时，折射角的大小是怎样变化的？反射光线、入射光线的强度有没有变化？
学生活动：小组内讨论老师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答，并讲解光密介质与光疏介质的概念。
折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。光密介质与光疏介质是相对的。相对于空气，玻璃是光密介质。
当光从空气射入空气中，当入射角增大时，折射角也随之增大。折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强。当入射角增大到一定程度时，折射光线会完全消失，只剩下反射光线。这种现象称为全反射。
教师设问：光从某种介质射入空气时，刚好发生全反射的角度与这种介质的折射率有没有定量的关系？
学生活动：小组内讨论老师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
刚好发生全反射时，可将折射角看成90度。设光从光密介质射向光疏介质时，刚好发生全反射的临界角为C，则有

此即临界角与光密介质的折射率的关系。由此可知，当光密介质的折射率越大，临界角越小。
教师设问：请大家归纳全反射的条件。
学生活动：小组内讨论老师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
发生全反射的条件：
入射角大于或等于临界角
光从光密介质射向光疏介质
二 全反射现象
师生活动：学生手机查询全反射棱镜的工作原理、应用场景和优点。
学生活动：(包含但不限于)手机查询资料，然后小组内讨论老师所提问题。
教师活动：理答。
玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光垂直射入玻璃时，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，入射角大容量大、衰减小、抗干扰性强于临界角，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，应用十分广泛，如双筒望远镜中的全反射棱镜等。
教师活动：展示水中的气泡看起来特别亮的图片，然后讲解其原理。
水中的泡之所以看下来特别亮是因为发生了全反射。水中的光线射到水和气泡的界面时，由于水比空气的折射率大，当入射光线的入射角大于临界角时就会发生全反射，因此看起来特别亮。
师生活动：展示蜃景的图片。
教师设问：请同学们思考蜃景产生的原因。
学生活动：小组内讨论老师所提问题，然后小组代表发言。
教师活动：理答。
在海边，上层空气温度低，密度小，从而对光的折射率也低，低层空气即靠近海平面的空气相比而言温度高、密度大，对光的折射率大。并且这个变化是逐渐变化的。这样来自远处的楼宇或船泊的光线，会发生全反射，从而使得观察者看到楼宇或船泊是悬在空中的。
在沙漠，上层空气比下层空气的折射率大。远处的景物会使人看着像是水源。
典题剖析
例1 如图，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方h1＝0.9 m的高度处，浮标Q离P点S1＝1.2 m远，PQ水平，鱼饵灯M在浮标正前方S2＝1.8 m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知鱼饵灯离水面的深度h2＝2.4 m，求：
(1)水的折射率n；
(2)若让鱼饵灯继续缓慢竖直下沉至恰好有光线从P处射出，则下沉距离Δh多大？(eq \r(7)＝2.6)
解析：(1)设空气中和水中的角分别为i、r则有：
sin i＝eq \f(S1,\r(S\\al(2,1)＋h\\al(2,1))) sin r＝eq \f(S2,\r(S\\al(2,2)＋h\\al(2,2)))
根据光的折射定律可知n＝eq \f(sin i,sin r)，联立并代入数据得n＝eq \f(4,3)。
(2)当光线恰好从P处射出时，鱼饵灯与P点的连线和竖直方向夹角为临界角C，则有
sin C＝eq \f(1,n)
又
sin C＝eq \f(S1＋S2,\r(S1＋S22＋h2＋Δh2))
解得Δh＝eq \r(7)－2.4 m≈0.2 m。
课堂小结