第八章 第3节

学生思考，讨论。提出自己的 看法。 学生实验。 观察并记录实验现象。 ①在教师的指导下做实验， 首 先观察入射光线、 折射光线和 反射光线。 当光从玻璃射向介质时， 在界 面上同时发生了折射和反射 现象。
通过光的 全反射的 实验，理 解光的全 反射。
通 过 实 验， 观察、
行物理概念 教学过程设 计？请以某 一个概念为 例， 设计该概 念教学的过 程。 6. 请 以下 列选题之一， 写一篇完整 的物理概念 教学设计。 在 教学设计中， 要突出物理 概念学习的 认知过程和 教学策略 （可 供的选题有： 质点和位移、 速度、加速 度、 弹力、 摩 擦力、 力的合 成与分解、 功、电场强 度、电势能、 简谐运动、 单 摆） 。 ①让光线沿半圆形玻璃砖的半径射到直边 上，可以观察到一部分光线 部分光线 。 ，另一
【基本概念】
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1. 物 理 概 念； 2. 概 念形 成； 3. 概 念同 化； 4. 概 念转 变； 5. 物 理概 念教学策略； 6. 物 理概 念教学设计 过程模型； 7. 前 科学 概念；
开始
创设情境，引入新课
学习光密介质和光疏介质
演示全发射实验
学生实验、记录现象，归纳、总结
【重点难点】
授课对象 讲授方式 使用教材
师范生（物理专业本科） 课堂讲授
《中学物理教材研究与教学设计》
王较过 小 班
职称 学时
教授 1 学时
第三节 物理概念教学设计实例及评析
1． 《全反射》教学设计 【教材分析】 本节课的教学内容是人民教育出版社 2010 年出版的普通高中课程标准实验教科书 《物理 （选 修 3-4） 》第 13 章第 2 节“全反射”。教材从光的折射入手，探讨了发生全反射的条件以及全反射 的相关应用。第一部分讨论全反射的概念及发生全反射的条件，是本节课的重点。教材通过演示 实验，结合折射定律分析了全反射现象及其条件。因此，做好并分析演示实验是本节课教学的核 心。第二部分是全反射现象的应用，教材中介绍了全反射棱镜和光导纤维，不但对其原理，而且 对其在反射光和传递信息方面的优越性进行了说明。教材注重将物理知识和学生生活、科技发展 以及社会进步联系起来，充分体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。 【学习者分析】 学生已经学习了光的反射和折射的有关知识，知道反射和折射定律，有折射率的概念，为学 习光的全反射打下了坚实的基础。学生有较强的几何作图能力，会用光路图表示光线和研究光学 规律，对新事物尤其是实验和技术领域的内容有着浓厚的兴趣。 【教学设计思路】 教学中一定要做好演示实验，用课件展示全反射现象在高技术领域的应用，使学生了解物理 和生活，社会的互动影响。 本节课教学采用归纳法。紧承前一节课折射率的学习，建立光疏介质和光密介质的概念。首 先提出问题，研究光由玻璃射向空气时发生什么现象？演示光沿着玻璃砖的半径射向直边时的现 象，改变入射角，让学生观察到全反射现象。为了丰富感性认识，将实验中的玻璃砖换成水重复 实验。然后引导学生进行归纳、总结，进而提出全发射的概念，引导学生得出发生全发射的条件， 利用折射定律计算出临界角与折射率的关系。这是本节课的重点。作为全反射现象的应用，让学 生通过演示观察全反射棱镜是如何改变光路的，并且对全反射棱镜在反射光时的优点进行分析。 分别演示水流导光和有机玻璃导光实验，分析其原理。展示光纤的发展过程，介绍光导纤维的结 构和工作原理。然后利用光导纤维演示仪演示光导纤维不仅可以导光，还可以传输图像和声音信 息，激发学生的好奇心和求知欲。
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教学目标 通过创设 情境激发 学生好奇 心和求知 欲。
方法进行分 类。 * 2. 教学中 要让学生知 道为什么要 引入新的概 念， 请以某一 个或几个物 理概念为例， 说明为什么 要建立这一 个或几个物 理概念？ * 3. 请根据 自己学习物 理学的经验， 思考自己在 学习力学和 电磁学之前 有哪些前科 学概念， 这些 前科学概念 是如何影响 你的物理学 习的？ 4. 建 立物 理概念的科 学思维方法 有哪些？如 何给一个物 理概念下定 义？请举例 说明。 * 5. 如何进 全反 射现 象
（6）初步了解光导纤维的工作原理。 2．过程与方法 （1）通过实验，观察光的全反射现象； （2）讨论光导纤维的工作原理。 3．情感态度与价值观 （1）通过分析研究全反射现象及其产生条件，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 （1）通过全反射棱镜的学习，体验物理知识和生产生活的联系； （2）通过光导纤维知识的学习，体验光纤技术对社会经济生活的重大影响。 【教学重点】 光的全反射及发生条件 【教学难点】 全反射现象的应用 【教学资源】 半圆形水槽、激光笔、半圆形玻璃砖，全反射棱镜，有孔的大水瓶，光导纤维演示器。 【教学流程】
环节 2：光密介质和光疏介质 投影几种介质的折射率： 介质 空气 冰 水晶 翡翠 n 1.00029 1.309 1.54 1.57 介质 水 酒精 玻璃
金刚石
通过比较 不同介质 阅读几种介质折射率的表格， 的 折 射
n 1.33 1.36 1.5-1.8 2.42
发现不同介质折射率不同， 有 的介质折射率大，有的小。
国家级教师教育精品资源共享课 《中学物理教学设计》课程教学教案
课程 教师 理论课
【学习目标】 1. 了 解物 理概念的含 义和特点， 能 按一定的标 准对物理量 进行分类； 2. 理 解物 理概念形成 的认知过程， 能用自己的 语言描述概 念形成的认 知过程； 3. 掌 握物 理概念教学 的策略， 知道 概念转变的 基本途径， 能 根据不同物 理概念选择 不同的策略 进行教学； 4. 了 解并 能在物理概 念教学设计 中应用物理 概念教学设 计的过程模 型； 5. 会 利用 物理概念教 学设计的理 论知识评价 中学物理教材分析与教学设计 第八章 第 3 节
②得出随着入射角的增大， 折 射角也增大的结论。 以及光线 强弱变化的情况。 ③观察全反射现象。
分 析 归 纳、总结 全反射现 象及其产 生条件，
学生总结实验结论： 当光从玻璃射入空气时， 同时 发生折射和反射。 如果入射角 逐渐增大，折射角也增大，折 射光线越来越弱， 反射光却越 来越强。 当入射角增大到某一 角度，使折射角达到 90° 时， 折射光线突然消失， 只剩下反
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象，只不过折射光线消失时， 入射角不同。
光都是由光密介质射入光疏 介质。
知道全反 射现象发 生 的 条 件，能判 断是否发 生 全 反 射，并能 解决有关
①光从光密介质射入光疏介 质； ②入射角大于等于临界角。 学生利用学案中给出的“思考 与讨论”的情景，利用光路的
环节 8：临界角和折射率的关系 （问题 8）上述两个实验，发生全反射时的 临界角不同， 说明临界角与介质的折射率有 关系。大家能不能利用所学知识，计算一下 光从介质射入空气（真空）时临界角和折射 率的关系？
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以不同介质为例， 说明二者的 区分是相对而言的。 比如水晶 相对于水是光密介质， 相对于 金刚石是光疏介质。
光密介质 和光疏介 质。
回顾实验现象： 同时发生反射 和折射，入射角大于折射角。 增大入射角，折射角也增大。 学生思考问题 1，利用折射定 律得出折射角大于入射角。 积极思考问题 2，有可能折射 角达到 90° ， 而入射角小于 90° 的情形。
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物理概念教 学设计的案 例。
【教学目标】 1．知识与技能 （1）通过比较不同介质的折射率，知道光密介质和光疏介质，并能在具体情境中分辨光密
【授课方式】 网络多媒 体课件 讲授式
介质和光疏介质； （2）通过光的全反射实验，理解光的全反射； （3）应用光的折射定律和光路的可逆性计算临界角，理解临界角的概念； （4）知道全反射现象发生的条件，能判断是否发生全反射； （5）知道全反射棱镜及其应用；
可逆性，得出结论：
问题。
sin C
1 n
应用光的 折 射 定 律，理解 临界角的 概念。
给出不同介质对真空的临界角： 金刚石 24.4° 玻璃 30-42° 酒精 47° 水 48.7°
顺便解释玻璃因制作工艺不同发生全反射 时的临界角不同。 环节 8：全反射棱镜 学生观察、思考。 出示全反射棱镜，引导学生观察其截面形 状，并告知这是一块全反射棱镜。 知道全反 射棱镜以
率，知道 什么是光 密介质和
学习光疏介质和光密介质。
光 疏 介 质，并能 在具体情 境中分辨
引导学生发现不同介质的折射率不同， 直接 给出光疏介质和光密介质的概念： 折射率较小的介质称为光疏介质； 折射率较 大的介质叫光密介质。 引导学生认识到光疏介质和光密介质是相 对而言的，且与物质的密度无关。 环节 3：研究光从光密介质射入光疏介质的 情形。 引导学生回顾上节课光由空气射入玻璃砖 时的实验现象。 （问题 1）如果光从玻璃射入空气，会不会 发生相同的现象？ （问题 2）在这种情况下，会出现什么现象 呢？大家猜想一下。 接着学生的思考展开：入射角增大，折射角 也增大，当入射角增大到一定程度时，折射 角会增大到 90° 。 （问题 3）如果继续增大入射角，会出现什 么情况？ 环节 4：观察全反射现象 演示实验，引导学生观察并记录实验结果。 和学生一起讨论实验方法， 注意引导学生注 意观察折射光和反射光强弱的变化， 以及入 射角和折射角的变化。 光路如图：
① 截面是等腰直角三角形。 及应用， ②无论光从哪个面垂直射入， 体会物理
全反 射棱 镜
（问题 9）为什么把这样的棱镜称之为全反 都发生全反射，能改变光路。 知识和生 射棱镜？它有什么作用。 学生观察光线的反射情况， 并 产生活的 演示实验， 将激光分别沿着垂直于直角边和 且对原因进行解释。 联系。 斜边射入全反射棱镜，观察光路。 （问题 10）全反射棱镜在反光上有什么优 点？ 介绍全反射棱镜的应用。 ③反射率高，失真小。
【基本要求】 1. 理 解物 理概念的含 义及其特点； 2. 理 解 形成物理的 认知过程； 3. 知 道 概念转变的 基本途径， 能 根据不同物 理概念选择 不同的策略 进行教学； 4. 了 解物 理概念教学 设计的过程， 能够独立进 行物理概念 教学设计； 5. 掌 握物 理概念教学 设计的相关 理论知识； 6．会应用 物理概念教 学的相关理 论知识评价 物理概念教 学设计的案全发射棱镜及其应用 理概念学习 的认知过程； 2. 中 学物 演示光导纤维实验，介绍光纤通讯 理概念转变 的理论与实 践； 小结、结束 3. 物 理概 念教学设计 的基本方法； 4. 中 学物 理概念教学 过程的设计； 【教学过程】 5. 中 学物 内容 教师活动 学生活动 理概念教学 环节 1：创设情境，引入新课 策略的设计。 学生观看图片， 引起注意和思 用 ppt 打出三张图片，分别为浪花，钻石和 维。 认识到这几种现象和光学 【思考练习】 引入 光纤，以问题的形式呈现图片标题。如为什 有关。准备学习新课。 新课 （*号为作业 么海浪看上去时白色的？为什么精心打磨 题） 的钻石熠熠发光？为什么光纤可以把信息 1. 试 将中 传递到千家万户？ 学物理中的 物理量按照 本章的分类