“全反射"教学案例

刘淑华

课堂教学是教师引导下的师生双边活动，教师的作用是导和引，课堂的主体是学生的学。教师在教学时应注意逐层铺垫，适时适度地加以引导和点拨，“给学生以思维的阶梯”，使学生进入教师预设的角色之中，以期获得最佳的教学效果。

本节课中全反射的概念、全反射现象的产生条件是学习的重点，因此这节课的教学主线有两个，一是按照物理概念的形成过程展开教学：直观实验一引导学生分析推理一经过分析、比较、抽象后提出假说一实验验证一通过概括形成概念一巩固深化；二是以实验为主线，通过演示实验的观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外，通过学生间的讨论、动手操作及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面，最后，通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。

[教学过程]

一、观察现象，发现问题

演示试验将光亮铁球出示给学生看，铁球在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制（一定要全部熏黑，再让学生观察），然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中。

现象出现：放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上的黑色物，当把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，这时已经吸引了全部学生的注意力，学生寻求答案的心情很“迫切”。

学生试验在一个盛有清水的烧杯里放人一根里面插有铅笔的试管，如图1所示，把烧杯放在明亮的地方，当你从适当的角度观察水中的试管时，可看到试管壁好像镀了银一样明亮，但试管中的铅笔却看不见了。当从水中取出试管后，试管又是透明的，又可以看到铅笔。（虽然老师可以独自做演示实验，但让学生亲自动手做一做这个实验，使他们有亲身的体验，能更进一步刺激他们的求知欲。）

学生头脑中已出现了问题，这里由老师点出问题，引发学生思考。

师：刚才同学们观察到了什么现象？为什么会出现这种现象？它究竟是一种什么现象？ 二、分析推理，提出假设 1.分析推理 组织学生讨论，引导学生运用已有的光的折射的规律分析，提出假设来解释所观察到的现象。 分步引导，设问如下： （1）同学们可看到试管壁像镀了银一样明亮，那么光线从哪里来的呢？

（光从试管壁射到眼睛）

（2）试管壁不会自行发光，那这个光到底从哪里来呢？

（应当是四周的光线射到试管壁后，试管将光反射）

（3）这里光从水中射入试管内的空气，是否同时存在光的反射和折射？

（既然不能看到管内的铅笔，只能看到试管壁像镀了银一样明亮，说明试管壁——水与空气的界面——上有较强的反射光，折射人管内的光可能没有） 2.提出假设 让学生讨论并总结提出：光从水中射入试管内的空气中时，只发生反射，不出现折射。 3.建立概念 这是一种特殊的光学现象，称为全反射。请学生总结出全反射的定义：全部发生反射，不出现折射的现象叫做全反射。 三、实验验证，归纳概括，知识发展 以上仅仅是经过分析推理后作出的一种猜测，是否正确，还必须通过实验进行检验。（让学生了解科学研究的基本过程）

1.描述光在两种介质界面的反射与折射现象，并分析推理：

演示实验（光学激光演示仪）：让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线过圆心入射到玻璃平面上，观察折射情况，当入射角增大，折射角如何变化。 请学生对实验现象进行总结。 Ⅰ.光从玻璃射向空气，当人射角等于某个角度时，其折射光的折射角等于90。，当入射角继续增大时，折射光消失，出现全反射现象。

Ⅱ.当光以0°角入射时，无论是从空气到玻璃还是从玻璃到空气，其折射光的折射角均等于0°。

Ⅲ.光从空气射人玻璃时，无论怎样都有折射光线存在，故不产生全反射。 从特殊情况推广到一般情况：（使学生体会到引入“光疏介质与光密介质”的必要性，继而介绍这一组概念。）

I.光从光疏介质射入光密介质时，无论怎样都有折射光线存在，故不产生全反射。

Ⅱ.光从光密介质射向光疏介质，且入射角等于某个角度时，其折射光的折射等于90°，当入射角继续增大时，折射光消失，出现全反射现象。

Ⅲ.当光以0°角入射时，无论是从光疏介质到光密介质还是从光密介质到光疏介质，其折射光的折射角均等于0°。 2.全反射的产生条件（这一条件是在实验过程中归纳概括的，是对全反射概念的理解的进一步深化）：

I.光必须从光密介质射向光疏介质；

Ⅱ.入射角必须大于（或等于）临界角C。

Ⅲ.临界角

折射角等于90°时的入射角，叫做临界角，用C来表示。 四、注重实践，发展能力 1.应用全反射知识解决生活中的实际问题

（1）解释学生实验“水中试管变明亮”的原因。（请学生回答，并让其思考是不是从任何方向看过去都可观察到这样的现象，为什么？）

（2）水中的鱼看岸上的景物均出现在一个顶角为97.6。的圆锥范围内，为什么？

（3）海边、沙漠出现蜃景的成因。

2.全反射棱镜

在讲完全反射棱镜的知识后，可让学生观察自行车尾灯内部结构，回想在夜间看到的现象，用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，这也是利用全反射现象制成的仪器。引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，体会物理与生活的紧密联系。

3.光导纤维

（1）利用光纤束传像制成内窥镜；

（2）利用光纤传递信号——现代网络通讯。

演示实验用光导纤维应用演示器（J2516型），演示传光、传送图像的实际应用。

[教后思考]

全反射现象是光学中的一个极为重要的现象。虽然教材内容简明扼要，但组织这节课的教学却不能简单从事，不能仅单纯地注重知识的传授，应当充分挖掘本节知识的教育教学功能，以利于学生的终身发展。因此，教学的组织必须从知识和技能，方法和能力，情感、态度和价值观这样三个层次去考虑。

本节课按照学生的认知规律进行教学，通过两个实验观察全反射现象并分析其产生的条件，并从尽可能多的动手实验中，合作归纳出全反射概念，使学生体会到人们探索自然规律的过程：观察现象一提出假设一实验验证一得出结论一应用于实践。课堂的整个流程通过观察现象，发现问题，设疑激趣，培养学生的好奇心、进取心；通过分析推理，提出假设来培养学生分析推理、运用已知探索未知的能力；通过实验验证，归纳概括，知识发展环节培养学生的实验能力、分析推理能力；同时也注重实践，发展能力，培养学生的科学素质，提高实践能力。整堂课的教学应用探究式教学的思想，让学生经历科学探究过程，以发挥学生个体的自主能力与合作能力。

教学表明，这样做有利于学生理解全反射概念，获得概念形成的方法，整个教学过程既符合新课程的三维目标，也体现了新课程的理念：注重科学探究，提倡学习方式多样化，突出从生活走向物理，从物理走向社会。众多来源于生活的事例、图片，有利于提高学生的学习兴趣，为课后的自主性学习打下基础；也能促进学生的交流与合作，培养学生团体协作精神。