【doc】 “全反射”的教學(xué)案例——以新課程標(biāo)準(zhǔn)和理念作為要求的教學(xué)設(shè)計(jì).docx

“全反射”的教學(xué)案例以新課程標(biāo)準(zhǔn)和理念作為要求的教學(xué)設(shè)計(jì) 糟羔教學(xué)探 _i(,l1丌,l()+physicsrrt-aching j參0弟247期 2105年第7期(上半月) “全反射”的教學(xué)案例 以新課程標(biāo)準(zhǔn)和理念作為要求的教學(xué)設(shè)計(jì) 徐錫梁 浙江東陽中學(xué),浙江省東陽市322100 教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 使學(xué)生光的全反射現(xiàn)象:掌握臨界角的 概念和發(fā)生全反射的條件;了解全反射現(xiàn)象的應(yīng) 用;通過實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的鑒別能力,觀察能力, 分析推理能力及刨新思維能力. 2.過程與方法 通過演示實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)探究科學(xué)的方法 比較法;通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn),經(jīng)歷探究科 學(xué)的過程,體驗(yàn)成功的喜悅. 3.態(tài)度與情感 通過互動(dòng)實(shí)驗(yàn).培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)知識(shí)的興 趣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;通過全反射現(xiàn)象的應(yīng) 用,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論觀察分析周圍事物的 習(xí)慣,了解物理知識(shí)與現(xiàn)代科技的密切關(guān)系. 設(shè)計(jì)思路 本節(jié)課的重點(diǎn)是形成全反射的概念,掌握全 反射現(xiàn)象的產(chǎn)生條件,因此這節(jié)課的設(shè)計(jì)思路有 兩個(gè),一是按照物理概念的形成過程進(jìn)行教學(xué): 直觀實(shí)驗(yàn)一引導(dǎo)學(xué)生探索一經(jīng)過分析,比較,抽 象一形成假說一驗(yàn)證得到證實(shí)一通過概括形 成概念一鞏固深化.二是思路是以實(shí)驗(yàn)為主線. 通過兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的觀察,分析.揭示全反射的 現(xiàn)象與產(chǎn)生條件,另外增加學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn),通 過學(xué)生問的討論,設(shè)計(jì),動(dòng)手及合作,使學(xué)生對(duì)全 反射概念的理解更力準(zhǔn)確,豐富和全面.最后通 過全反射的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn),開拓學(xué)生的視野. 教學(xué)過程 1.引入新課 教師:曾有幾個(gè)在沙漠中迷路的人,突然發(fā) 現(xiàn)前方不遠(yuǎn)處出現(xiàn)了城堡,于是他們就往城堡走 去,但是越走離城堡越遠(yuǎn)你們知道這是什 么現(xiàn)象嗎?有沒有見過真實(shí)的蜃景?海市蜃景到 底是一種什么現(xiàn)象呢?這就是我們今天這節(jié)課要 學(xué)習(xí)的內(nèi)容,下面我們用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來探究. 2.新課教學(xué) 2.1實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)t:一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚 的直角邊ab的圓心(,). 實(shí)驗(yàn)2:一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚 的半圓面. 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的入射角都從0.增大到90.的過 程中,觀察兩個(gè)實(shí)驗(yàn)并比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相同 點(diǎn)和不同點(diǎn).教師演示兩遍實(shí)驗(yàn)后,讓學(xué)生分組 討論后回答,其它同學(xué)作補(bǔ)充. 相同點(diǎn):入射角增大,反射角增大,折射 角也增大;入射角增大,反射光強(qiáng)度增加,折 射光強(qiáng)度減弱;在半圓形界面,光的入射角皆 為零度,光不偏離直線傳播;而在直徑ab的分 界面,光偏離原直線傳播. . “ 實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2 曝實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2 不同點(diǎn):光從空氣一玻璃,入射角>折 射角;光從玻璃一空氣,入射角<折射角;光 從空氣一玻璃,同時(shí)存在反射光和折射光;光 從玻璃一空氣,當(dāng)入射角達(dá)到某個(gè)角度時(shí)折射 角達(dá)到90.,折射光線消失. 教師引導(dǎo),光射到半圓形玻璃磚的分界面, 光仍沿直線傳播,塒我們所研究的fu】題是次要方 面.可以不考慮,而主要考慮直角邊分界面上光 的傳播規(guī)律.從中我們可以得出什么結(jié)論? (一)什么是全反射現(xiàn)象? 第23卷總第247期物理教學(xué)探討vo1.23no-247 2005年第7期(上半月)journalofcsteaching(s)07三一蔓一 引導(dǎo)學(xué)生回答:光從玻璃射入空氣時(shí),當(dāng) 入射角i大于或等于某一個(gè)角度時(shí),折射角達(dá)到 90,折射光消失,只剩下反射光的現(xiàn)象.臨界 角:光從玻璃射向空氣時(shí),當(dāng)折射角達(dá)到90.的 入射角. (二)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件是什么? 引導(dǎo)學(xué)生回答:光從玻璃介質(zhì)一空氣介 質(zhì);入射角臨界角. 教師強(qiáng)調(diào):在實(shí)驗(yàn)1中,光從空氣射向玻璃, 雖然入射角增大,反射角和折射角都增大,反射 光增強(qiáng),折射光減弱,只有量變過程并沒有實(shí)現(xiàn) 質(zhì)變.而在實(shí)驗(yàn)2中,光從玻璃射向空氣,隨著入 射角增大,反射角和折射角增大,反射光增強(qiáng),折 射光減弱,這是一個(gè)量變過程;當(dāng)入射角達(dá)到某 一 角度,即臨界角時(shí),就發(fā)生了質(zhì)變,出現(xiàn)了全反 射現(xiàn)象. 2.2引思: 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同的原因是什么? 學(xué)生:實(shí)驗(yàn)1是光從空氣射入玻璃,實(shí)驗(yàn)2 是光從玻璃射入空氣. 教師:兩種介質(zhì)有什么不同? 學(xué)生:空氣的折射率小,玻璃的折射率大. 2,3推廣: 提問:是 不是只有光 從玻璃射入 空氣才會(huì)產(chǎn) 生這種全反 射現(xiàn)象?把學(xué) 生分成八組, 分別采用不 同的實(shí)驗(yàn)方案 方案1 實(shí)驗(yàn)器材:裝有水(含稀釋的牛奶)的燒杯( 或燒瓶),激光,蚊香,蓋子,打火機(jī)(蚊香作為空 氣的散射材料). 實(shí)驗(yàn)過程:激光從介質(zhì)1(空氣)射向介質(zhì) 2(水)中,增大入射角,觀察反射光和折射光;激 光從介質(zhì)2射向介質(zhì)1,增大入射角,觀察反射光 和折射光. 方案2 與【方案1】類同,將燒杯中的介質(zhì)2分別改 為色拉油和硫代硫酸鈉溶液. 方案3 與方案1類同,將燒杯中的介質(zhì)1改為色拉 油,介質(zhì)2改為含稀釋牛奶的水. 方案4 實(shí)驗(yàn)器材: 裝有汽油的圓 形水槽,圓形的 白紙,激光. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:激光從水槽底部以不同的入射角 從汽油射向空氣(在油的上面浮著一張白紙),會(huì) 從白紙上發(fā)現(xiàn)亮斑在一定的圓形范圍內(nèi)出現(xiàn) 各組學(xué)生回答并歸納產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條 件是什么? 引導(dǎo)學(xué)生回答:光從折射率大的介質(zhì)射入折 射率小的介質(zhì),且光的入射角大于或等于某個(gè)臨 界角時(shí),能產(chǎn)生全反射. 教師:把折射率大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì),把 折射率小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì).在上面的實(shí)驗(yàn) 中,水相對(duì)于空氣是光密介質(zhì),相對(duì)于色拉油是 光疏介質(zhì),因而光密介質(zhì)光疏介質(zhì)也是相對(duì)的. 2.4結(jié)論 全反射現(xiàn)象:光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 時(shí),折射光消失,只剩下反射光的現(xiàn)象. 產(chǎn)生全反射的條件: 光從光密介質(zhì)一光疏介質(zhì); 入射角臨界角. 2.5理論推導(dǎo) 由折射定律得:密sin0=疏sin0,得出 密<0a; 當(dāng)日疏:90.時(shí),z密sinc:,z疏sin90.; 當(dāng),z疏=1時(shí),即得到光從介質(zhì)射向空氣時(shí) 臨界角的計(jì)算公式為sinc=1/n. 2.6應(yīng)用 演示帶有玻璃絲的燈能裝飾我們的房間,五 彩繽紛,彎曲的玻璃管能傳播光,彎曲的玻璃絲 能傳送圖象,數(shù)字及聲音信號(hào),這是全反射在日 常生活和高科技中的應(yīng)用之一:光導(dǎo)纖維. 演示水中的試管(燒瓶)看上去特別明亮, 在管內(nèi)倒入水后,則無此現(xiàn)象.原來,光從水進(jìn)入 空氣發(fā)生了全反射,而不是光從水進(jìn)入玻璃發(fā)生 了全反射.從而也說明了水中(或者玻璃中)的 氣泡看上去特別明亮的道理. 教學(xué)反思 本節(jié)課按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行教學(xué),兩個(gè) 實(shí)驗(yàn)的對(duì)比容易反映出全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的 k-ft-,并從盡可能多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中,合作歸納出 全反射概念.使學(xué)生體會(huì)到人們探索自然規(guī)律的 v01.23no.247物理教學(xué)探討 (s)07.2005.16. jo urnalofph ysicsteaching 第23卷總第247期 2005年第7期(上半月) 弓i導(dǎo)學(xué)生做”用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)有感 陳成波 福建廈門六中,福建省廈門市361001 對(duì)于物質(zhì)分子大小的測(cè)量,利用現(xiàn)代技術(shù), 像離子顯微鏡或掃描隧道顯微鏡已經(jīng)能觀察到 物質(zhì)表面的分子.但是,這畢竟離中學(xué)物理太遠(yuǎn), 高中物理課本中新設(shè)置的”用油膜法估測(cè)分子大 小”的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)思想十分巧妙,它用宏 觀量的測(cè)量來估測(cè)微觀量的數(shù)值,有利于對(duì)學(xué)生 科學(xué)思維方法的培養(yǎng);有利于學(xué)生深化對(duì)微觀世 界的認(rèn)識(shí),提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能.因此,教師應(yīng)該 充分利用這一教學(xué)資源,引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想,提 出各種假設(shè),理清實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,收集實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 下面是筆者在”用油膜法估測(cè)分子的大小” 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的幾點(diǎn)做法和體會(huì). 首先,要?jiǎng)?chuàng)設(shè)物理情景,使學(xué)生清楚實(shí)驗(yàn)的 設(shè)計(jì)思路.油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)在于它的 巧妙構(gòu)思,但分子畢竟太渺小,顯得很抽象,于是 引導(dǎo)學(xué)生在宏觀世界建立微觀物理模型,讓他們 提出各種假設(shè),類比,有一同學(xué)提出的”把一筐的 乒乓球倒入水中,在水面上散開形成的圖形模擬 油酸在水面形成的油膜”,得到同學(xué)們的認(rèn)可. 實(shí)際上,油酸的化學(xué)分子式是 ct7hssc00lh,它的一個(gè)分子由兩部分組成:一 部分是c17h33,不受水的吸引;另一部分是 cooh,它對(duì)水有很強(qiáng)的親合力.經(jīng)過酒精稀釋 的油酸滴在水面上形成近似圓形的油膜,酒精溶 于水并揮發(fā)后,在水面上形成一層單分子純油酸 層,其中c17h33冒出水面,而cooh留在水中 (如圖所示).估算油酸分子的最大長(zhǎng)度只需求出 這層油膜的厚度即可.這樣建立起來的物質(zhì)分子 物理模型具體又形象. 過程:提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論 再提出假設(shè).教學(xué)表明,這樣做有利于學(xué)生 理解全反射概念,獲得概念形成的方法,整個(gè)教 學(xué)過程既符合新課程的三維目標(biāo),也體現(xiàn)了新課 程的理念:注重科學(xué)探究,提倡學(xué)習(xí)方式多樣化; 這一實(shí)驗(yàn)的另一巧妙構(gòu)思,是利用酒精稀釋油 酸,將其配制成1:200的油酸溶液,降低了單位 體積內(nèi)的油酸分子含量,再取其中一滴,減少了 油酸的含量,使一滴油酸形成的薄膜面積減小到 幾百平方厘米,達(dá)到中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的可測(cè)水平.最 終把微觀量與宏觀量聯(lián)系起來,實(shí)現(xiàn)了通過測(cè)定 宏觀量來估測(cè)微觀量的目的. 油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn),在培養(yǎng)學(xué)生觀 察能力,操作能力上很有特色. 實(shí)驗(yàn)中,用注射器吸入適量配制成1:200的 酒精油酸溶液,向量筒中滴滴酒精油酸溶液 lml,以求出一滴酒精油酸溶液的體積.這一步 驟,一方面針筒要緩慢推動(dòng),掌握好力度,另一方 面又要細(xì)心計(jì)數(shù)滴數(shù).但實(shí)際操作中,”緩慢”二 字對(duì)部分同學(xué)來說非常困難,要么推不動(dòng),要么 用力太大,液滴成串流出,但經(jīng)過幾個(gè)來回,動(dòng)作 要領(lǐng)已被同學(xué)們掌握. 這一實(shí)驗(yàn)的另一步驟是:在邊長(zhǎng)約為30 40cm的淺盤中倒入約2cm深的水.待盆中水靜 止后,再小心彈撒爽身粉粉末,我細(xì)心地