高教版中職物理（類）電子教案602第二節(jié) 光的全反射現(xiàn)象的應用

主題六光現(xiàn)象及其應用

第二節(jié)光的全反射現(xiàn)象的應用教學設計案例

課程內容第二節(jié)光的全反射現(xiàn)象的應用

課程類型啟發(fā)講授課課時1學時

教材內容本節(jié)主要讓學生學習光線在全反射棱鏡、光纖中的傳播原

分析理，知道全反射棱鏡和光纖在生產(chǎn)生活中的應用。

由于學生以前沒有接觸過有關全反射棱鏡和光纖的內容，

因此會有一定的理解難度。老師教學時，要通過圖示、動畫，或

學情分析

實物展示等方式，讓學生增加相關感性認識，理解其工作原理，

克服這一難點。

1.建構全反射棱鏡、光纖等概念，形成全反射棱鏡可讓光

通過全反射改變方向后射出、光纖可讓光通過全反射在內部傳

播等物理觀念，并能應用其解釋潛望鏡、望遠鏡、光纖等光學

儀器的成像原理等。

2.了解建構全反射棱鏡、光纖物理模型的方法。練習在生

產(chǎn)生活中運用全反射規(guī)律解決實際問題，發(fā)展質疑創(chuàng)新等核心

素養(yǎng)。

教學目標

3.通過觀察光在玻璃棒中的傳播實驗，增加對光纖工作原

理的感性認識，增強實驗觀察等核心素養(yǎng)。通過對全反射實驗

的觀察與討論，提高技術運用、探究設計等能力。

4.通過對全反射現(xiàn)象應用實例的討論，增強合作交流的核

心素養(yǎng)。了解我國“鵲橋號”中繼通信衛(wèi)星、光纖通信網(wǎng)絡、海

底光纜建設等方面取得的偉大成就，增強民族自豪感和科技傳

承的責任感。

教學重點讓學生建構全反射棱鏡模型，了解光纖的工作原理。

了解全反射棱鏡在生產(chǎn)生活中的應用，了解光纖的工作原

教學難點

理。

讓學生通過自主學習與合作學習了解新知識，形成新觀念，

教學策略

提高實驗觀察能力，受到科學方法熏陶和愛國主義教育。

主要教法啟發(fā)式講授、演示實驗、組織合作學習

主要學法自主學習、觀察實驗、思考討論、合作學習

多媒體課件展示系統(tǒng)、直徑6mm被彎折的玻璃棒（可由

化學實驗中常用的攪拌棒制成，通過酒精噴燈加熱，彎曲成曲

教學資源

率不同的各種形狀）若干根、小激光燈1個、白紙1張、小刀

1把等等。

課堂實施

教學設計意

教學內容教師活動學生活動

環(huán)節(jié)圖

1.什么是全反射棱鏡？1.安排學對教材和讓學生

2.全反射棱鏡的主要優(yōu)點是什生進行預教學視頻通過課

么？習（閱讀教進行學習前自主

3.什么是角反射器？其主要特材、觀看老和思考,學習，發(fā)

點是什么？師提供的并與同學現(xiàn)自己

4.生活中哪些地方利用了角反微課視討論其中不理解

課前

射器？頻）。發(fā)現(xiàn)的問的問題，

準備

5.什么是光纖？其主要工作原2.就學生題，將疑準備到

理是什么？提出的問問反饋給課堂上

6.光纖有哪些優(yōu)點？題進行有老師。與同學

7.光纖主要應用在哪些領域？針對性地討論，與

備課，準備老師交

在課堂上

學生討論流，解決

時給予指疑問。

導。

新創(chuàng)設情境：展不圖片、觀看、思激發(fā)學

在夜間公園、廣場、夜提問：考生學習

課

市等場所經(jīng)常可以看到一這種玩具動力，明

引種兒童玩具稱為“滿天是如何傳確學習

入星”，如圖所示，它由一個導光的？目標

發(fā)光系統(tǒng)和幾百根塑料絲

組成。啟動開關后，它一面

發(fā)出不同色彩的光，一面

不停地旋轉，就像滿天星

斗一樣，令人浮想聯(lián)翩。

新能夠發(fā)生全反射的棱展示圖片、觀看、傾讓學生

鏡叫全反射棱鏡。最常見講解聽、理解建構全

課

課堂的全反射棱鏡是橫截面為反射棱

教

實施等腰直角三角形的三棱鏡模型，

學鏡。了解其

等腰直角三角形ABC工作原

表示一個棱鏡的橫截面，理。

它的兩個直角邊和BC

分別表示棱鏡上兩個互相

垂直的側面。如果光線垂

直地射到AB面上，就會沿

原方向射入棱鏡，射到AC

面上。由于入射角(45°)

大于光從玻璃射入空氣的

臨界角(32°-42°),因

此光會在AC面上發(fā)生全

反射，沿著垂直于BC的方

向從棱鏡射出，如圖所示。

如果光垂直地射到AC面

上，射入棱鏡后，會先后在

BC面和AB面上發(fā)生兩次

全反射，最后沿著與入射

時相反的方向從AC面上

射出。

由于經(jīng)過全反射棱鏡展示圖片、觀看、傾讓學生

反射的光幾乎沒有能量損講述聽了解全

失，因此，在光學儀器（如反射棱

潛望鏡、照相機、望遠鏡鏡的實

等）中，常用全反射棱鏡來際應用。

代替平面鏡，改變光的傳

播方向。如圖所示是全反

射棱鏡應用在潛望鏡里的

光路圖。

望遠鏡為了獲得較大

的放大倍數(shù)，鏡筒要很長，

但使用全反射棱鏡，就能

夠縮短鏡筒的長度，如圖

所示。

【應用與拓展】角反射展示圖片、傾聽讓學生

器講述了解角

角反射器是一種由三反射器

個相互垂直的平面組成的及其實

能反射光等電磁波的裝際應用。

置。其中一種反射光的角

反射器由石英直角錐棱鏡

組成，結構如圖所示，其特

點是：無論光從哪一個方

向射入正面圓形通光孔，

都能經(jīng)兩次或三次反射，

逆著原方向反射回去。

我國“鵲橋號”中繼通

信衛(wèi)星、自行車的尾部、輪

條上、道路安全道釘、路障

警示牌、車輛輪廓標志等。

1966年7月，華裔科講述傾聽幫學生

學家高餛首先提出光纖可了解光

以用于通信傳輸?shù)脑O想，纖的發(fā)

后來因此獲得2009年諾貝明和工

爾物理學獎，被譽為“光纖作原理。

之父”。光纖是光導纖維的

簡稱，其傳遞信息利用的

就是光的全反射原理。

演示實驗：觀察光在玻璃進行演示觀看實通過模

棒中的傳播實驗，組織驗、記錄擬實驗，

用激光燈照射彎折成學生合作數(shù)據(jù)、合讓學生

各種形狀的玻璃棒（圖）的學習。提作學習、增加有

一端，在一張白色紙片上問：回答：關光纖

挖一個圓孔，使其恰好能激光最容從曲率大傳光特

套在玻璃棒上。將紙片沿易從玻璃的位置。點的感

著玻璃棒移動，觀察激光棒的哪個玻璃棒不性認識。

在玻璃棒的不同位置的泄位置泄漏能有曲率

漏情況。出來？如較大的彎

何防止？折或減小

其直徑。

應用最廣的光纖是用展不圖片、傾聽、理讓學生

純度極高的石英拉制成直講解解了解光

徑約10um的纖芯，纖芯纖的結

的外側包裹著折射率更小構和傳

的包層。在纖芯中傳播的光原理。

光會在纖芯和包層的界面

上發(fā)生全反射，使得光在

光纖中沿纖芯傳播，如圖

所示。

兒童玩具“滿天星”的回應“情境傾聽、理讓學生

傳光原理就跟光纖一樣，與問題”中解了解用

不同色彩的光從數(shù)百根塑的問題。光纖傳

料絲的一端射入，在塑料光原理

絲的內壁發(fā)生多次全反解釋生

射，沿著鋸齒形路線穿過活中的

塑料絲，從另一端射出，形現(xiàn)象。

成數(shù)百個明亮的發(fā)光點。

載有聲音、圖像以及展示圖片、傾聽了解光

各種數(shù)字信號的激光從光講述纖的主

纖的一端輸入，就可以沿要優(yōu)點。

著光纖傳輸?shù)角Ю镏獾?/p>

另一端，實現(xiàn)光纖通信。光

纖通信具有容量大、損耗

低、抗電磁干擾性能強、保

密性強等優(yōu)點。一根光纖

的傳輸能力理論值為1000

億路電話，而一根光纜中

可以包括幾十根甚至上千

根光纖，如圖所示，其通信

容量之大就更加驚人了。

【行為與責任】講述傾聽、記讓學生

通信光纜是國家通信憶增強保

網(wǎng)絡的重要組成部分，擔衛(wèi)國防

負著國內、國際通信任務。的責任

光纜主要由玻璃纖維組感。

成，對于個人無任何經(jīng)濟

價值，但通信光纜一旦受

損，修復的成本是很大的，

會給國家?guī)砭薮蟮纳鐣?/p>

影響和經(jīng)濟損失。故意損

害和盜竊通信光纜都是違

法犯罪行為，將會被追究

刑事責任。每位公民都有

責任和義務注意保護通信

光纜。

醫(yī)學上用光纖制成內講述傾聽讓學生

窺鏡，如圖所示，用來檢查了解光

人體胃、腸、氣管、肺等器纖在醫(yī)

官的內部。實際的內窺鏡學領域

裝有兩組光纖：一組用來的應用。

把光傳送到人體內，用于

照亮人體組織器官；另一

組用來把光傳送出來，可

供醫(yī)生用眼直接觀察，或

把光信號通過攝像機轉變

為圖像信號，放大呈現(xiàn)到

顯示器上，便于醫(yī)生觀察、

抓拍圖像和錄像等。

進入21世紀后，隨著講述傾聽讓學生

人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)了解光

等新技術的應用與發(fā)展，纖與社

全球進入萬物互聯(lián)的5G會發(fā)展

時代，我國對大容量、超高的關系。

速和超長距的通信網(wǎng)絡有

了更為迫切的需求，光纖

寬帶互聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)連接入

我國的大多數(shù)家庭。截至

2020年9月末，我國光纜

線路總長度已達5000萬

千米，每天9億多網(wǎng)民產(chǎn)

生的海量數(shù)據(jù)流動在光纖

寬帶網(wǎng)絡上。

【技術?中國】我國的海組織學生自主學讓學生

底光纜自主學習、習、質疑了解我

目前我國在光纜斷點巡視、答疑國近年

查找和機器人海底作業(yè)等來在海

方面的技術已經(jīng)達到世界底光纜

領先水平，為建設21世紀方面的

的數(shù)字絲綢之路奠定了堅建設成

實的基礎。就，增強

家國情

懷。

本節(jié)的主要內容講完組織學生向老師提通過思

自了，同學還有哪些疑問，自自由提問、出自己的想的碰

由由提問，小組討論，自由搶討論，或回疑問、回撞，發(fā)展

答。答問題。學生質