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視頻標簽：全反射
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-4第十三章《光的全反射》北京市 - 海淀區
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高中物理人教版選修3-4第十三章《光的全反射》北京市 - 海淀區
展示活動——教學設計
教學設計者基本信息
物理
教學設計基本信息
課題 全反射 年級 高二 模塊 選修 3-4
教科書版本
人教版
學習主題
全反射的現象和條件
1.整體設計思路（教學設計的思路與學習價值分析）
按照物理概念的形成過程，以實驗現象研究為主線進行教學:直觀感受→引導學生探索、質疑→經過分析形成假設→學生探究性實驗驗證猜想→通過概括形成概念→深化知識加以應用。通過學生間的討論、動手、合作及歸納，使學生對全反射的概念和條件的理解更加準確、豐富和全面。最后通過全反射的應用，實現知識延伸，開拓學生的視野，浸潤科學推理論證的科學思維，培養提出問題、解釋、交流和合作的科學探究能力，滲透科學態度和社會責任的核心素養。
2.目標設計（指向學生素養發展的目標設計）
1. 通過VR體驗和實驗，激發學習物理的興趣，養成良好的科學態度；
2. 通過理論探究和實驗探究，認識光的全反射現象，理解全反射的條件和臨界角的概念，培養科學推理、科學論證的科學思維，培養觀察、分析、解決問題的能力； 3. 通過30°和60°的量化過程，鞏固折射定律，滲透量變引起質變的辯證思想，建立不同問題間的聯系與差異。
4. 通過解決邏輯困惑的過程，滲透質疑創新的科學思維，提出問題、收集證據、交流評估的科學探究精神，潤透學科本質和科學態度。
5. 通過解釋生活中的現象，理解臨界角的概念并能定量應用；初步了解光纖的工作原理，開闊視野，緊密聯系現代科技和社會問題，滲透社會責任；
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3.學習內容分析（教學內容及內容結構分析，重點難點分析）
“全反射”是人教版高中物理新課標教材《選修3-4》第十三章《光》第2節的內容，這一節是在學生學習了光的反射、光的折射之后編寫的，是反射和折射的交匯點。本節從光的折射入手，在直線傳播、反射、折射知識的基礎上，進一步理解和應用折射定律和折射率，探討了光發生全反射的條件以及相應的應用。全反射現象研究，既是對反射和折射知識的鞏固與深化，又為下一節“幾種光具對光路的控制作用實驗”的學習作了鋪墊。
全反射現象及發生全反射的條件是本章的重點，也是本節的重點。全反射現象與人們的日常生活以及現代科學技術的發展緊密相關，體現了課堂知識與生產、科技的緊密聯系，是實現課堂知識學習走向課外、走向生產、走向科技的重要教學內容，體現STS思想。所以，學習這部分知識有著重要的現實意義。 1、重點：
（1）全反射條件；（2）臨界角的概念及其應用。 2、難點：
臨界條件時的光路圖及應用。
4.學情分析（學生現狀與需求分析）
1.知識層面：
在初中學生已經初步了解光的反射和折射現象，而且通過本章第一課時的學習，可以定量的運用折射定律和折射率解決一些問題。 2.能力層面：
我校高二學生具有很好的學習理解能力，能通過觀察從情境中提取信息，將信息與學習過的知識進行對應。能將內化的知識應用到比較熟悉的物理情境中解決問題。在教師的引導下敢于探索。 3.學生的思維障礙
學生對物理現象和知識的理解、判斷、分析和推理常常表現出一定的主觀性、片面性和表面性，分析解決問題偏于感性，運用幾何知識解決物理問題較為困難。 4.教學策略：
通過直觀、感性的演示實驗和學生實驗，理性的假設猜想和科學推理，實現從感性認 識到理性認識的飛躍，通過“設疑→猜想→實驗→分析→結論→應用”的研究過程突破重難點。通過畫光路圖的方式幫助理性的分析解決問題。
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5.教與學的過程設計（課堂教與學的每個步驟的情境任務及其意圖分析） 教學環節
教師為主的活動
學生為主的活動
設計意圖
環節一： 現象情境 導入新課
【美景欣賞】
彩簾水幕噴泉夜景 【演示實驗】
模擬彩簾水幕實驗—水流導光。
引發思考：光為什么會沿彎曲的水流傳播？光的傳播過程？
欣賞美景 觀察實驗 思考問題
1. 激發學習興趣，學
生體會到物理與美
的有機結合。體會“原來美可以如此
簡單。” 2. 為認識光導纖維做
鋪墊。
3. 現象激發疑問:“光
的傳播過程?
環節二： 知識回顧 假設猜想
【知識鞏固】 ① 一束光從空氣中斜射 到與玻璃的分界面處，入射角與折射角相比，哪個角較大？若已知玻璃的折射率為
1.5，入射角為30°和60°，如何求此時的折射角？ 【制造邏輯困惑】
② 光再從玻璃斜射到與 空氣的分界面處，入射角為30°和60°，求出對應的折射角？ 【引發猜想】
當光從玻璃斜射入空氣，入射角為60°時折射角的正弦值大于1，可能是什么原因造成這樣的邏輯困惑？
【學以致用】
用現有知識解決問題①； 【邏輯困惑】
在解決問題②的時候出現困惑：計算出折射角的正
弦值大于1，出現了與數學常識相悖的情況，嘗試
解決的過程中大膽猜想。 【假設猜想】
說出自己對“折射角正弦值大于1”的猜想。
1. 對上節課內容鞏
固，為后面全反射現象和條件、臨界角計算做鋪墊。 2. 通過邏輯困惑引發
認知沖突，激發學生的探究欲望。
3. 滲透全反射的理論探究驗證過程。 4. 通過畫光路圖，培
養抽象思維能力。
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環節三： 學生實驗 驗證猜想
【提供實驗器材】 激光筆、半圓形玻璃磚、量角器、A3白紙。 【實驗任務】
1.逐漸增大入射角，觀察兩
次實驗并比較兩次實驗現象的相同點和不同點？ 2.觀察到的現象如何解釋折射角正弦值大于1？
【做實驗】
實驗a：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的直邊圓心。
實驗b：一束激光對準圓心從空氣射向半圓形玻璃磚的半圓面。
【觀察實驗，完成實驗任務，驗證猜想】
1. 學生實驗，可以獲
得直觀感受，能充分揭示出全反射的本質特點。 2. 滲透量變引起質變
的辯證思想，加深對全反射現象產生條件的理解。 3. 活躍課堂氣氛，學
生的主觀能動性得到發揮，完成“假設-實驗-結論”的學習探究過程。
環節四： 總結結論 知識新授
【畫龍點睛】
對學生的結論進行總結，引出“全反射”、“臨界角”的概念。
【引發思考、規律推廣】 需要滿足什么條件才會發生
全反射現象？
【總結現象】
根據實驗中看到的現象，總結出全反射現象和條件。 【理論推理】 1. 由玻璃射向空氣的 結論推廣到光密介質射向光疏介質。
2. 推導臨界角的表達 式。 【解釋原因】
解釋“折射角的正弦值大于1”的原因；解釋“光沿彎曲的水流傳播”原因。
通過對實驗現象的研究，發現其物理規律，再上升為理論。提升語言表達、歸納總結的能力。在觀察中猜想，在操作中驗證，在思考中發現，在交流中完善。
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環節五： 學以致用 知識升華
【演示實驗】 滿天星玩具光纖； 放大版滿天星； 光導纖維。
【引發思考】
1. 如何解釋看到的現象？ 2. 若光導纖維的折射率
為n，在端面上入射光滿足什么條件，才能使光在光導纖維中不斷發生全反射，從一端傳到另一端？（要求：畫出光路圖。）
3. 生活中還有哪些全反 射現象？ 【VR欣賞】
當然生活中的一些現象可能要更復雜，需要我們不斷學習。
【觀察演示，解釋現象】 體會光導纖維與“滿天星”“水流導光”的本質是相同的。
【定量應用】 臨界角的定量應用。
【生活中應用舉例】 水晶燈 光纖通信等。
【VR欣賞】
欣賞生活中一些全反射現象：海市蜃樓、馬路蜃景等。體會物理與美的有機結合，物理就在身邊。
1. 通過滿天星深化 對彩簾水幕和全反射的理解，通過放大版的滿天星，直觀觀察光的傳播，為光導纖維的理解做鋪墊，光路解釋現象。
2. 通過列舉生活中 的現象和解釋生活中現象的過程，再現從生活走向物理，從物理走向生活，實現知識再運用。
3. 通過不同的方式 進入同一學習內容，從而獲得對學習內容更加全面而深入的理解。 4. 通過視覺上的震 撼刺激，激發學習欲望。
環節六： 課程小結 效果評價
【課程小結】
物理之美不止于感動，更在于感悟。感動于我們周圍的美好，感悟于美好背后的物理原理。
【效果評價】 課堂觀察量表 課后作業
【學以致用】
1. 列舉并解釋生活中的“全反射”有關現象。
2.解釋“海市蜃樓”現象，嘗試簡單畫出原理的光路示意圖；
3.如果你是一條魚，你眼中“岸上的世界”是什么樣子的？畫出光路圖，定量化。 【課外延伸】
查閱資料：光導纖維在各領域的應用。
1. 通過作業，感受人
類的認識仍在不斷前進。
2. 注重觀察生活中的物理現象。 3. 加深鞏固學習成
果，并能對本節內容學以致用。 4. 浸潤科學態度和科
學責任。
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板書設計
全反射
【主板書】 一. 全反射現象 二. 臨界角：
SinC=1/n 三．條件： 1.光密射向光疏；
2.入射角大于等于臨界角。 四．應用： 光導纖維
【副板書】
解：SinC=1/n，
Sini= 𝑛2−1,i≤arcsin 𝑛2−1
6.教學設計特色分析（教學設計的特色或個人風格分析）
從現象到本質，再從本質到現象，體現學科特點； 假設—驗證—結論的思維過程，體現學科方法； 理論推理與實驗探究相輔相成，體現認知規律； 學習形式多樣化突破重難點，提升思維深度。
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7.實踐反思（生成性成果與具體問題及改進措施）
本節課按照學生的認知規律進行教學，理論推導和學生實驗的交替進行，兩個實驗的對比，更容易揭示出全反射現象及其產生的條件，并從學生的親自動手實驗中，合作歸納出全反射概念，使學生體會到人們探索自然規律的過程：提出假設──實驗驗證──得出結論。教學表明，這樣做有利于學生理解全反射概念，獲得概念形成的方法，整個教學過程體現新課程的核心素養，也體現了新課程的理念：注重科學探究，提倡學習方式多樣化；突出從生活走向物理，從物理走向社會。眾多來源于生活的事例、圖片及VR技術，有利于提高學生的學習興趣，為學生課后的自主性學習打下了基礎。
但是生活中一些的現象，往往要更復雜，不是僅用“全反射”三個字就能解釋清楚的，我們畫的光路圖也僅是示意圖，這就需要我們不斷的去學習，用知識武裝我們的頭腦，不斷的去探尋自然的奧秘，科學的真諦。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
