【doc】 “全反射”的教学案例——以新课程标准和理念作为要求的教学设计.docx

“全反射”的教学案例以新课程标准和理念作为要求的教学设计 糟羔教学探 _i(,l1丌,l()+physicsrrt-aching j参0弟247期 2105年第7期(上半月) “全反射”的教学案例 以新课程标准和理念作为要求的教学设计 徐锡梁 浙江东阳中学,浙江省东阳市322100 教学目标 1.知识与技能 使学生光的全反射现象:掌握临界角的 概念和发生全反射的条件;了解全反射现象的应 用;通过实验,培养学生的鉴别能力,观察能力, 分析推理能力及刨新思维能力. 2.过程与方法 通过演示实验,学习探究科学的方法 比较法;通过实验设计和动手实验,经历探究科 学的过程,体验成功的喜悦. 3.态度与情感 通过互动实验.培养学生探究科学知识的兴 趣和实事求是的科学态度;通过全反射现象的应 用,培养学生运用科学理论观察分析周围事物的 习惯,了解物理知识与现代科技的密切关系. 设计思路 本节课的重点是形成全反射的概念,掌握全 反射现象的产生条件,因此这节课的设计思路有 两个,一是按照物理概念的形成过程进行教学: 直观实验一引导学生探索一经过分析,比较,抽 象一形成假说一验证得到证实一通过概括形 成概念一巩固深化.二是思路是以实验为主线. 通过两个演示实验的观察,分析.揭示全反射的 现象与产生条件,另外增加学生探究性实验,通 过学生问的讨论,设计,动手及合作,使学生对全 反射概念的理解更力准确,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 1.引入新课 教师:曾有几个在沙漠中迷路的人,突然发 现前方不远处出现了城堡,于是他们就往城堡走 去,但是越走离城堡越远你们知道这是什 么现象吗?有没有见过真实的蜃景?海市蜃景到 底是一种什么现象呢?这就是我们今天这节课要 学习的内容,下面我们用两个实验来探究. 2.新课教学 2.1实验探究 实验t:一束激光从空气射向半圆形玻璃砖 的直角边ab的圆心(,). 实验2:一束激光从空气射向半圆形玻璃砖 的半圆面. 两个实验的入射角都从0.增大到90.的过 程中,观察两个实验并比较两个实验现象的相同 点和不同点.教师演示两遍实验后,让学生分组 讨论后回答,其它同学作补充. 相同点:入射角增大,反射角增大,折射 角也增大;入射角增大,反射光强度增加,折 射光强度减弱;在半圆形界面,光的入射角皆 为零度,光不偏离直线传播;而在直径ab的分 界面,光偏离原直线传播. . “ 实验1实验2 曝实验1实验2 不同点:光从空气一玻璃,入射角>折 射角;光从玻璃一空气,入射角<折射角;光 从空气一玻璃,同时存在反射光和折射光;光 从玻璃一空气,当入射角达到某个角度时折射 角达到90.,折射光线消失. 教师引导,光射到半圆形玻璃砖的分界面, 光仍沿直线传播,埘我们所研究的fu】题是次要方 面.可以不考虑,而主要考虑直角边分界面上光 的传播规律.从中我们可以得出什么结论? (一)什么是全反射现象? 第23卷总第247期物理教学探讨vo1.23no-247 2005年第7期(上半月)journalofcsteaching(s)07三一蔓一 引导学生回答:光从玻璃射入空气时,当 入射角i大于或等于某一个角度时,折射角达到 90,折射光消失,只剩下反射光的现象.临界 角:光从玻璃射向空气时,当折射角达到90.的 入射角. (二)产生全反射现象的条件是什么? 引导学生回答:光从玻璃介质一空气介 质;入射角临界角. 教师强调:在实验1中,光从空气射向玻璃, 虽然入射角增大,反射角和折射角都增大,反射 光增强,折射光减弱,只有量变过程并没有实现 质变.而在实验2中,光从玻璃射向空气,随着入 射角增大,反射角和折射角增大,反射光增强,折 射光减弱,这是一个量变过程;当入射角达到某 一 角度,即临界角时,就发生了质变,出现了全反 射现象. 2.2引思: 两个实验现象不同的原因是什么? 学生:实验1是光从空气射入玻璃,实验2 是光从玻璃射入空气. 教师:两种介质有什么不同? 学生:空气的折射率小,玻璃的折射率大. 2,3推广: 提问:是 不是只有光 从玻璃射入 空气才会产 生这种全反 射现象?把学 生分成八组, 分别采用不 同的实验方案 方案1 实验器材:装有水(含稀释的牛奶)的烧杯( 或烧瓶),激光,蚊香,盖子,打火机(蚊香作为空 气的散射材料). 实验过程:激光从介质1(空气)射向介质 2(水)中,增大入射角,观察反射光和折射光;激 光从介质2射向介质1,增大入射角,观察反射光 和折射光. 方案2 与【方案1】类同,将烧杯中的介质2分别改 为色拉油和硫代硫酸钠溶液. 方案3 与方案1类同,将烧杯中的介质1改为色拉 油,介质2改为含稀释牛奶的水. 方案4 实验器材: 装有汽油的圆 形水槽,圆形的 白纸,激光. 实验现象:激光从水槽底部以不同的入射角 从汽油射向空气(在油的上面浮着一张白纸),会 从白纸上发现亮斑在一定的圆形范围内出现 各组学生回答并归纳产生全反射现象的条 件是什么? 引导学生回答:光从折射率大的介质射入折 射率小的介质,且光的入射角大于或等于某个临 界角时,能产生全反射. 教师:把折射率大的介质叫做光密介质,把 折射率小的介质叫做光疏介质.在上面的实验 中,水相对于空气是光密介质,相对于色拉油是 光疏介质,因而光密介质光疏介质也是相对的. 2.4结论 全反射现象:光从光密介质射向光疏介质 时,折射光消失,只剩下反射光的现象. 产生全反射的条件: 光从光密介质一光疏介质; 入射角临界角. 2.5理论推导 由折射定律得:密sin0=疏sin0,得出 密<0a; 当日疏:90.时,z密sinc:,z疏sin90.; 当,z疏=1时,即得到光从介质射向空气时 临界角的计算公式为sinc=1/n. 2.6应用 演示带有玻璃丝的灯能装饰我们的房间,五 彩缤纷,弯曲的玻璃管能传播光,弯曲的玻璃丝 能传送图象,数字及声音信号,这是全反射在日 常生活和高科技中的应用之一:光导纤维. 演示水中的试管(烧瓶)看上去特别明亮, 在管内倒入水后,则无此现象.原来,光从水进入 空气发生了全反射,而不是光从水进入玻璃发生 了全反射.从而也说明了水中(或者玻璃中)的 气泡看上去特别明亮的道理. 教学反思 本节课按照学生的认知规律进行教学,两个 实验的对比容易反映出全反射现象及其产生的 k-ft-,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 v01.23no.247物理教学探讨 (s)07.2005.16. jo urnalofph ysicsteaching 第23卷总第247期 2005年第7期(上半月) 弓i导学生做”用油膜法估测分子的大小”实验有感 陈成波 福建厦门六中,福建省厦门市361001 对于物质分子大小的测量,利用现代技术, 像离子显微镜或扫描隧道显微镜已经能观察到 物质表面的分子.但是,这毕竟离中学物理太远, 高中物理课本中新设置的”用油膜法估测分子大 小”的学生分组实验,设计思想十分巧妙,它用宏 观量的测量来估测微观量的数值,有利于对学生 科学思维方法的培养;有利于学生深化对微观世 界的认识,提高学生的实验技能.因此,教师应该 充分利用这一教学资源,引导学生大胆猜想,提 出各种假设,理清实验的设计思路,收集实验数 据,得出实验结论. 下面是笔者在”用油膜法估测分子的大小” 学生分组实验教学中的几点做法和体会. 首先,要创设物理情景,使学生清楚实验的 设计思路.油膜法估测分子大小的实验在于它的 巧妙构思,但分子毕竟太渺小,显得很抽象,于是 引导学生在宏观世界建立微观物理模型,让他们 提出各种假设,类比,有一同学提出的”把一筐的 乒乓球倒入水中,在水面上散开形成的图形模拟 油酸在水面形成的油膜”,得到同学们的认可. 实际上,油酸的化学分子式是 ct7hssc00lh,它的一个分子由两部分组成:一 部分是c17h33,不受水的吸引;另一部分是 cooh,它对水有很强的亲合力.经过酒精稀释 的油酸滴在水面上形成近似圆形的油膜,酒精溶 于水并挥发后,在水面上形成一层单分子纯油酸 层,其中c17h33冒出水面,而cooh留在水中 (如图所示).估算油酸分子的最大长度只需求出 这层油膜的厚度即可.这样建立起来的物质分子 物理模型具体又形象. 过程:提出假设实验验证得出结论 再提出假设.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; 这一实验的另一巧妙构思,是利用酒精稀释油 酸,将其配制成1:200的油酸溶液,降低了单位 体积内的油酸分子含量,再取其中一滴,减少了 油酸的含量,使一滴油酸形成的薄膜面积减小到 几百平方厘米,达到中学实验室的可测水平.最 终把微观量与宏观量联系起来,实现了通过测定 宏观量来估测微观量的目的. 油膜法估测分子大小的实验,在培养学生观 察能力,操作能力上很有特色. 实验中,用注射器吸入适量配制成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体积.这一步 骤,一方面针筒要缓慢推动,掌握好力度,另一方 面又要细心计数滴数.但实际操作中,”缓慢”二 字对部分同学来说非常困难,要么推不动,要么 用力太大,液滴成串流出,但经过几个来回,动作 要领已被同学们掌握. 这一实验的另一步骤是:在边长约为30 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水.待盆中水静 止后,再小心弹撒爽身粉粉末,我细心地