4.2全反射 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

中小学教育资源及组卷应用平台 4.2全反射 教学设计 一、核心素养目标 1.物理观念 （1）通过实验观察，准确理解全反射现象及产生条件，能清晰区分反射、折射与全反射的不同特征。 （2）掌握临界角的定义与计算方法，理解临界角与折射率的内在关系，能结合公式解决实际问题。 （3）了解全反射在光纤通信、棱镜等领域的应用，建立“物理现象—规律—应用”的完整认知链条，深化对光的传播规律的理解。 2.科学思维 （1）通过分析光从光密介质射入光疏介质时的角度变化规律，经历“观察—猜想—验证—归纳”的思维过程，培养逻辑推理与科学论证能力。 （2）能运用全反射规律与临界角公式进行光路分析和定量计算，构建物理模型解决复杂情境问题，提升模型建构能力。 （3）通过对比不同介质的临界角数据，归纳临界角与折射率的定量关系，培养数据分析与归纳概括能力。 3.科学探究 （1）参与“探究全反射产生条件”实验，能自主设计实验方案，规范操作器材，记录实验现象与数据，分析实验误差并提出改进措施。 （2）在探究临界角与折射率关系的活动中，能通过控制变量法设计对比实验，验证猜想，培养科学探究的严谨性与创新性。 4.科学态度与社会责任 （1）通过了解全反射在光纤通信、医用内窥镜等科技领域的应用，认识物理学对推动科技进步与社会发展的重要作用，激发科技自信与学习热情。 （2）在实验探究与小组讨论中，培养实事求是的科学态度，乐于合作交流，养成严谨务实的探究习惯。 （3）结合全反射相关技术的应用案例，体会科学技术服务人类的价值，增强社会责任感与创新意识。 二、教学重难点 1.教学重点 （1）全反射现象的识别与产生条件（光从光密介质射入光疏介质、入射角大于等于临界角）。 （2）临界角的定义与计算（公式sinC=1/n的推导与应用）。 （3）全反射在实际生活与科技中的应用分析。 2.教学难点 （1）全反射产生条件的理解与辨析，突破“光从光密介质射入光疏介质”这一前提条件的认知误区。 （2）临界角公式的推导过程，理解公式中各物理量的对应关系及适用范围。 （3）复杂情境下全反射问题的分析与解决（如多界面全反射、动态入射角变化问题）。 三、教学环节 （一）情境导入：趣味现象激发探究欲 1.展示两组情境素材：①视频“水中的气泡看起来特别亮”；②演示实验“激光笔从玻璃砖侧面射入，光线在另一侧面消失，仅在内部反射”；③图片“光纤通信系统与医用内窥镜”。 2.提出问题链：“水中的气泡为什么会特别亮？”“激光进入玻璃砖后为什么没有折射出去？”“光纤是如何实现光信号长距离传输的？” 3.回顾旧知：引导学生回忆光的折射定律，明确“光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角”，进而提出猜想：“当入射角增大到一定程度时，折射光线会消失吗？”引出课题———全反射。 设计意图：通过趣味现象与认知冲突，激活学生已有知识储备，激发探究全反射现象的兴趣，为新知学习铺垫。 （二）新知探究一：全反射现象的观察与定义 1.分组实验：探究光从水射入空气的传播规律 （1）实验器材：透明水槽、激光笔、量角器、支架（固定激光笔角度）。 （2）实验步骤：①在水槽中装满水，将量角器固定在水槽侧面，使0刻度线与水面（分界面）重合，90刻度线为法线；②使激光笔从水中斜射入空气，改变入射角（从10°逐渐增大至90°），观察折射光线、反射光线的亮度变化与传播方向；③记录不同入射角对应的现象（折射光线是否存在、亮度变化）。 2.现象总结：学生分享实验观察结果，教师引导归纳： （1）当入射角较小时：同时存在反射光线和折射光线，折射角大于入射角，反射光线较暗，折射光线较亮。 （2）当入射角逐渐增大：折射角随之增大，且折射光线亮度逐渐减弱，反射光线亮度逐渐增强。 （3） ... ...