高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射教学设计及反思

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射教学设计及反思，共9页。教案主要包含了课程名称，教学设计思想，学习目标，学习重点，教法及媒体选择，学法指导，教学准备，教学过程设计等内容，欢迎下载使用。
二、教学设计思想：
1、课标要求：
（1）知道光密介质和光疏介质，认识光的全反射现象。
（2）知道全反射棱镜及应用，初步了解光导纤维的工作原理，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响。
2、教材分析:
（1）学习需要分析：光的全反射是在学生学习光的反射和光的折射定律的基础上，进一步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。是体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念、突出科学探究过程教育、体现时代性的极好素材。通过本节课的学习，学生才能对光反射和折射现象有一个全面的认识，并在探究过程中自觉地建构合理的知识体系，形成科学的价值判断，从而产生对物理学习的愿望，形成学好物理服务社会的价值追求。
（2）学习内容分析：光的全反射现象以及发生全反射的条件是本章几何光学教学的重点，也是几何光学教学的难点，在日常生活中常会遇到，教材将其安排在学生学习了光的反射和光的折射定律之后，是符合学生认知发展规律，有利于学生进行学习探究和知识的自主建构。本节从光的折射入手，研究了光发生全反射的条件，以及相关应用。教学中不仅要进行理论分析，还要充分利用实验探究，让学生获得深刻的感性，才能掌握好全反射现象。临界角概念及计算是本节的一个重点，也是学生判断能否发生全反射现象及对相关问题进行求解时必须涉及的物理量。首先应使学生明确临界角是恰发生全反射时的入射角而不是折射角，其次要在设置的练习中帮助学生建立应首先画出临界状况光路图的习惯。
3、学生分析：
学生的认知特点：本届学生学习习惯不好，尤其是动手动脑的能力和实验探究能力较差。大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析和推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，
学生已经具备的水平：学生通过物理必修一、二册的学习，已经逐步体会出新课程的思想。光的全反射是光的反射和折射的特例，放在学生学习在光的反射和光的折射定律之后进行研究，在知识和方法上都可以进行有效迁移。因此，在教学过程中要合理安排、指导学生突出重点、突破难点，引导学生分析、探究、归纳和总结，并给予适时评价。
4、教学设计思想
鉴于上述教材特点、课标要求和教学背景,在教学设计上不能简单地处理“全反射”,要以学生的学为教学的中心，充分调动学生学的积极性，教学活动的组织、教学手段和环节的设计,都应为学生的学习服务。研究表明，学生学习物理的过程不是简单地把书本上和教师课堂讲授的内容装入自己头脑的过程，而是一个在一定的教学情境中转变和发展自己的前认知的过程，是认知结构和认知模式的重新建构的过程。因此，本节课在教学设计上，采用探究——建构式教学。首先充分考虑学生的原认知---光的折射，回顾和研究光从空气进入玻璃的反射和折射，是学生认知的基础。然后探究光从玻璃进入光疏空气时的现象，折射角大于入射角，入射角增大时，折射光线先接近界面，会发生什么现象呢？产生了认知冲突，激发了学习的内在动机，引导学生确定焦点问题。接着引导学生围绕焦点问题展开实验探究活动，并归纳条件和规律，形成理性认识，建构科学知识。最后在分析探究解释自然现象中，加深对全反射现象的进一步理解，通过认识全反射棱镜，认识光导纤维的结构特点，使物理知识走进生活、走向生产和科技，使学生真切感受到学有所用、学以致用的学习效果，激发学生学习物理的愿望，产生学好物理服务社会价值取向，实现情感价值目标。
5、教学流程图
引导学生确定焦点问题
实验探究活动
分析现象，推导公式
分析归纳发生全反射的条件
解释自然现象，解题指导
认识全反射棱镜、了解光纤通信
教学评价
课堂小结，布置作业
效果检测
创设问题情境，设疑导入
三、学习目标
（一）知识目标
1．知道光密介质和光疏介质的概念。能判断两种介质谁是光密介质、谁是光疏介质，并能判断光在两种介质界面发生折射时入射角和折射角的大小。
2．知道光的全反射现象，认识发生全反射现象必须满足的条件。能在具体问题中准确判断是否发生了全反射，并能解决有关的问题。知道全反射的临界角的概念，知道临界角与介质的折射率的关系，能依据题目的要求计算临界角的大小。
3．认识全反射棱镜，知道全棱镜的应用．如照相机、望远镜、显微镜、潜望镜。
4．从全反射现象的发生条件认识光导纤维的结构特点，初步了解光纤在生产、生活中的应用，例如内窥镜。
达标方式：知识与技能迁移、讨论分析、实验探究、应用提高。
（二）能力目标
1、能定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图。
2、体会实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”的控制实验条件高明做法。
3、会依据介质的折射率和几何关系两种方法计算临界角的大小
4、明确分析全反射现象的程序，学会将自然现象转化为物理模型，用全反射的知识解释生活中的一些现象。
达标方式：理论分析、推理猜想、合作探究、讨论交流、参与共享。
（三）情感目标
1、积极参与全反射实验设计和实验探究，经历探究的基本过程，学习、体验探究方法，学会观察、比较和归纳。形成与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流分享的愿望。
2、领略自然界的奇妙，在应用全反射知识分析解释自然现象的过程中，形成对物理学习的兴趣和求知欲。有将物理知识应用于生活和生产的意识，勇于探究与生活、自然有关的物理问题。
3、认识光纤通信的优点，了解光纤通信在现代信息传输的广泛应用，体会光纤技术对社会、生活、经济的重大影响。关注社会科技的发展，有学好物理服务社会科技的责任意识。
四、学习重点、难点：
重点：探究全反射现象及发生全反射现象的条件，明确分析研究全反射现象的程序和关键。
难点：全反射知识应用。将自然现象转化为物理模型，用全反射的知识解释生活中的一些现象。
五、教法及媒体选择
本节课的教学方法采用了探究——建构式教学，运用PPT课件和视频创设问题情境，首先通过演示实验，引导学生发现问题，形成认知冲突。然后运用直观、感性的实验进行探究，将多媒体的模拟和实验探究有机的结合起来，尽可能多的提供学生参与教学互动的活动空间。在教学过程中，恰当的设疑，引导学生猜想，再通过实验探究和多媒体分析，最后引导归纳，得出结论。学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑----猜想----实验----分析----结论”的研究方法。
六、学法指导
按照“探究学习和意义建构”的理念，依据本节课的设计思想，首先，是引导学生如何去发现问题？确定问题焦点。提出猜想，选择解决问题途径和方法。其次，在学生探究的过程中，引导学生观察比较光路和亮度的变化，归纳总结发生全反射现象的条件。再次，运用全反射规律分析一些自然现象，是学习的难点，而这些难点的突破有利于深化对全反射现象的理解，教学中要紧紧抓住发生全反射的条件，引导学生将实际问题转化为物理问题，促进学生认知从感性向理性转化，形成新的认知结构。
七、教学准备
媒体：PPT课件和视频。
实验设备：半圆形玻璃砖、激光仪、量角器、全反射棱镜。
八、教学过程设计
（一）演示实验，设疑导入
演示：通过演示实验“消失的硬币”和“受辐射的鱼”让学生直观体会到全反射现象。
“消失的硬币”，将硬币放入杯底，学生看到硬币，逐渐加水，同一视角硬币消失；“受辐射的鱼”，将塑料包装的画有鱼的纸放入水中，同一视角，鱼变成了“鱼骨”。
设疑：为什么“硬币消失了”？
人能看到硬币是因为光折射进人眼睛，加入水后，硬币消失，说明折射光消失了。
探究：消失的折射光
（二）进行探究实验
问题1:用一束激光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,入射角逐渐增大,观察折射光和反射光,你会看到什么现象?
结论1:①光从玻璃入射到空气中时,折射角大于入射角；
②入射角逐渐增大,反射光变强,折射光变弱；
③当入射角增大到一定程度时,折射光完全消失,全部光都被反射回玻璃内.
问题2:折射光线恰好消失时,折射角r和入射角i分别为多少?若空气折射率近似等于1,则玻璃的折射率为多少?
(1)刚好发生全反射时的入射角， 称为全反射的临界角，用字母C表示
(2)光从折射率为n的某种介质进入真空或空气时的临界角C满足:
问题3:用一束激光从空气射入半圆形玻璃砖的直边上,让入射角由0逐渐增大,观察折射光和反射光,能否发生全反射现象?结合问题1中的现象,试总结光发生全反射的条件.
结论3:(1)光从折射率大的介质射入折射率小的介质
(2)入射角大于等于临界角
引出光密介质光疏介质。
通过学生探究的三个问题，得到本节课的重点，全反射定义，条件以及临界角和其与折射率的关系
（三）应用与提高
5、全反射原理的应用举例
（1）对奇妙自然现象海市蜃楼形成原因分析。 PPT课件视频演示，学生讨论分析。
（2）解题指导：
教材例题：通过多媒体动画演示情景（如图3），引导学生自己用全反射现象定性解释和定量计算。
（3）全反射的应用——全反射棱镜
自学教材中有关“全反射棱镜”部分。PPT课件演示，讨论并回答
①横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
②甲乙两图实验说明对光路的影响。
③全反射的应用：照相机、望远镜、显微镜、潜望镜
（四）课堂总结、点评
学生谈本节主要的学习活动，学到了知识、方法，有那些思想收获。引导小结学习的知识：（PPT课件动态展示加文字说明）
1．光密介质和光疏介质
2．光的全反射
①光在入射到两种介质的交界面处时，通常一部分光被反射回原来的介质，另一部分光进入第 Ⅱ种介质并改变了传播方向。
②当光由光密介质射向光疏介质时，当入射角等于或大于临界角时，光全部被反射回原介质中去，称做全反射现象。
③当折射角增大到90°时的入射角称为临界角C。
3．全反射棱镜，光导纤维的原理及其应用。
（五）效果检测：完成PPT课件检测题。
九、板书设计
1、光疏介质、光密介质
定义
2、全反射 临界角C
全反射的产生条件
海市蜃楼
3、全反射原理的应用实例 全反射棱镜

十、作业设计
1、完成学案作业题
十一、教学反思
1、新课程教学怎样进行才是有效的，是大家都在讨论和研究的问题。教学的有效性首先取决以怎样的教学理念进行教学设计，把老师和学生彼此放在什么位置，怎样看待教和学的关系，如何确立和落实三维目标。本节课采用了探究——建构式教学模式设计，旨在以学生为主体，引领学生探究学习。课题的引入展示“海市蜃楼”图片，使学生在现实生活的情景中，形成认知冲突，产生学习动机。教学设计要分析学生的具体情况，包括学生的前认知和学生可能遇到的困难，精心设计问题情境和问题的梯度，引起学生的兴趣，引导学生通过自己的思考和探究来解决问题。本节课实验1的演示和实验2探索比较，就是根据学生的情况采用了适当的教学策略，引导学生确定焦点问题。然后围绕焦点问题，展开实验探究、动手操作、表达与交流，使学生经历探究的过程，获得理智与情感的体验，积累科学知识与方法。教学设计教学的水平，这是由教师的教育理念和设计能力决定的。本教学设计尽可能把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，尽可能通过学生自己的研究、观察、讨论，去发现规律、体验规律，以创设交往互动的教学氛围。
2、教学设计是预设的，教学活动过程是动态变化的，是动态生成的，教师的主导作用依然非常重要。学生的主动活动并不能自发地推进教学过程，如果没有教师主导作用的有效发挥，就不能开展有效的教学互动，教学也失去了它应有的意义。教师的主导作用体现在：一为学生创造探究条件，如实验条件、知识条件、方法条件，对一些模拟探究还需精心设计好课件，预测探究过程中可能出现的一些问题以及解决方案等。二是及时扑捉有效信息，对学生的行为、方法和思维进行适当的点拨和引导，促使学生去分析、认识和解决在探究过程中出现的一些实际问题，确保探究过程顺利进行，达到预期的教学目的。三是适时对探究的过程、方法和结论进行总结和评价。引领学生形成新的教学关注点和教学步骤，使教学过程呈现出动态生成的创生性质。
3、教学的有效性关注的是学生学的怎么样，而不是教师的教的如何。因此，教师要在课前、课堂和课后，都应把自己的关注点不仅放在教材、教参和教案上，而是努力放在研究学生、倾听学生、发现学生上，才会有较高的目标达成度和有效的教学效果。