在实验、探究和协作的过程中构建认知

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1、在实验、探究和协作的过程中构建认知“光的全反射”教学设计王高波(宁波市鄭州中学，浙江，315101)邮箱：wang909@126.com新课标通过倡导主动学习、探究学习、协作学习等新的学习方式，来实现知识、过程和情感教学的三维目标。物理学是一门以观察、实验、探究和思维相结合的学科，学生在形成物理概念和规律时，必须具备足够丰富的感性材料，而物理实验可以满足这一需要，并且让学生在协作完成实验的过程屮，完成进行捉出问题、实验疑惑、协作解决问题的探究，使学生在构建知识意义的同时，获得物理研究过程的理解和学习情感的体验，促

2、成新课程理念的实现。一、教学目标(1)通过全反射实验设计和实验探究，使学生经历基木的科学探究过程，并培养学生用实验手段研究物理问题和解释物理现彖的学习能力，掌握实验技能。(2)让学生分组实验，培养学生善于观察、愉快协作、共享资源、专注和细致的优秀素质。(3)掌握解决折射问题及全反射问题的思路方法，能灵活解决光路的问题。(4)培养学生科学的研究态度和方法，运用全反射知识解释简单的实际问题的能力。二、设计思路木教学设计以物理现象，创设问题情境引入，激起学生探究的欲望，然后对问题步步深入的严密的逻辑推理和人胆的猜想。但

3、推理和猜想的结果只是主观的臆测，于是通过演示实验进行对与错、真与假的验证，得到全反射的规律。从认识角度看，由一次实验得出的规律不一定普通成立。再次通过学生小组合作对全反射现彖的实验验证，让学生与学生之间平等地，相互尊重地讨论、交流，进一步完善学牛对全反射的认知建构，加深理解和应用全反射知识。木教学设计完成了接受形态和参与形态的互补、整合，向培养创新精神和实践能力的廿标迈进一大步了。三、上课教具1＞烧瓶、螺帽2、全反射现象仪(带光源的一个水槽)、镭射笔3、自制全反射实验装置(一面贴有机板的水槽、电池组、小电珠)4、

4、光导纤维应用演示器5、学生分组实验器材第一组：装有半瓶水的透明可乐瓶、有标记的纸第二组：水槽、涂有炭黑的金属小球第三组：水槽、玻璃试管第四组：全反射棱镜、镭射笔第五组：弯曲的有机玻璃棒、镭射笔四、教学过程(-)设疑引入演示1如图1所示，将一个带锈的螺帽放到烧瓶的底部中央，往烧瓶中加水，发现当水加到一定程度看不到螺帽了。师：螺帽为何“不见”了(捉示：人看到物体是由于物体发出的光线进入眼睛)。生：可能螺帽发出的光线没有从水屮折射出来，而是在水屮全部折冋了。生：可能螺帽发出的光线从水中折射出来但向上，没有进入眼睛。图2

5、图3空气水空气水师：带着猜想，用实验疑惑。（-）实验疑惑实验1如图2所示，让一束激光从空气射向水面，作出法线，一面逆时针旋转锚射笔，只到入射角达到90°,一面引导学生观察折射角的变化,是否出现光线全部折回的现彖。实验2如图3所示，让一束光从水中射向空气，作出法线，一面逆吋针旋转光源，直到入射角达到90°,—面引导学生观察折射角的变化，是否出现光线全部折回的现象。师：通过实验观察到的光学现象。生：①光从水屮射向空气，当入射角增大到一定角度时，出现光线全部折回的现象。②光从空气射向水，无论入射角多大，不会出现光线全部

6、折冋的现象。师：光线全部折回的现象称为全反射现象。引导学生分析空气、水这两种介质的折射率，并查看课木中“几种介质的折射率”。光密介质：折射率较大的介质；光疏介质：折射率较小的介质。师：怎样比较空气、水、玻璃的疏密生：光疏和光密是相对的，根据折射率的大小比较可知：水相对于空气是光密介质，而相对于玻璃又属于光疏介质。师：全反射现象产生的条件是什么。生：根据实验可知：①光必须从光密介质射向光疏介质。②入射角大于或等于某一角度。师：将折射角等于90。时对应的入射角C叫作临界角。多媒体显示：如果已知某种介质的折射率为n,试

7、求光从该种介质射向真空界而时的临界角Co生：根据折射定衛七,当折射角为9。。吋对应的入射角C是临界角,即，x丸竺，C=arcsinlsinCn（三）现象解释师：如何解释螺帽“不见”的现象？生：如图4所示，螺帽发出的一束光线射向界面，其入射角大于临界角，发图4生全反射，没有光线射出界面。另一束光线射到另一界血，其入射角小于临界角，则冇折射光线射出，但折射光线斜向上。I佃眼睛位于低于水平面的的平面上，没有光线进入眼睛，于是就看不到螺帽。根据分析，如果我们从上往下观察则可以看见螺帽。实验3将烧瓶拿下让学生从上往下观察。

8、生：看见螺帽，解释完全正确。（四）巩固拓展多媒体显示：已知水的折射率碍当在水面下7m深处放一个点光源，它发出的光射向四面八方。(1)其中射向水而的那部分光线，能照亮水而的几何形状是什么？(2)若已知水的折射率为弘通过作图分析求出亮斑半径7?为多少？当此圆形区域的直径变大吋，则判断光源正在上浮还是正在下沉？1、理论分析生：(1)圆形(2)如图5所示，恰好发生全反射时，入射角