Giáo án Vật lí 11 - Bài 27: Hiện tượng phản xạ toàn phần

Tuần 27
Ngày soạn:
Tiết CTDH: 54
Ngày dạy: 
BÀI 27: HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. MỤC TIÊU
Kiến thức
- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này.
- Viết và giải thích được ý nghĩa của các đại lượng trong biểu thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần.
- Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ ứng dụng về cáp quang.
Kĩ năng
- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần trong bài toán.
- Giải thích được các hiện tượng quang học liên quan.
3. Thái độ
- Tự lực, tự giác học tập, tham gia xây dựng kiến thức.
- Yêu thích khoa học, tác phong của nhà khoa học.
Định hướng hình thành năng lực
- Năng lực chung:
+ Năng lực tự học tự chủ
+ Năng lực hợp tác và giao tiếp
+ Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
+ Năng lực sử dụng ngôn ngữ và thuyết trình
+ Năng lực tư duy toán học
+ Năng lực sử dụng CNTT
+ Năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội
- Năng lực chuyên biệt:
+ Năng lực sử dụng ngôn ngữ vật lí
+ Năng lực thực hành thí nghiệm vật lí
+ Năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua môn vật lí
+ Năng lực tính toán vật lí
+ Năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tế cuộc sống
II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH
1. Chuẩn bị của giáo viên
- Thiết bị dạy học: 
 + Máy chiếu
 + Dụng cụ thí nghiệm: Nguồn sáng (nguồn laze), khối thủy tinh hình bán trụ, 
 thước đo độ (có dạng hình tròn).
 + Sợi cáp quang	
- Học liệu: Giáo án Power point, video, thí nghiệm ảo, phiếu học tập
2. Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại kiến thức về sự truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ ánh sáng.
- Chuẩn bị tư liệu và bài thuyết trình về nội dung được giáo viên phân công chuẩn bị.
- Bảng phụ.
3. Bảng tham chiếu các mức yêu cầu cần đạt của câu hỏi, bài tập, kiểm tra, đánh giá
Nội dung
Nhận biết
Thông hiểu
Vận dụng 
Vận dụng cao
Phản xạ toàn phần
-Đặc điểm về đường truyền tia sáng khi truyền sáng khi truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và ngược lại.
-Hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện xảy ra.
-Cấu tạo và công dụng của cáp quang.
-Lí do hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi tia sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sáng môi trường chiết quang kém.
-Quá trình truyền sáng trong cáp quang
-Phân biệt được phản xạ toàn phần và phản xạ một phần.
-Vẽ đươc đường đi của tia sáng trong các trường hợp
-Giải thích được hiện tượng xảy ra khi ánh sáng truyền trong lăng kính phản xạ toàn phần, trong hiện tượng ảo tượng
- Tính được góc igh, phân tích và giải được các bài toán có liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Nhận ra được vai trò của hiện tượng phản xạ toàn phần đối với con người, khoa học và đời sống.
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP 
Ổn định lớp
Kiểm tra bãi cũ
Bài toán 1: Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ không khí tới mặt phân cách giữa không khí và một khối nhựa có chiết suất n = 1,5. Tính góc khúc xạ của tia sáng đơn sắc khi vào bản nhựa trong 3 trường hợp:
Góc tới bằng 300	
Góc tới bằng 450.
Góc tới bằng 600.
 Vẽ hình cho các trường hợp.
Bài toán 2: Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ một khối nhựa có chiết suất n = 1,5 tới mặt phân cách giữa khối nhựa và không khí. Tính góc khúc xạ của tia sáng đơn sắc khi đi ra ngoài không khí trong 3 trường hợp:
Góc tới bằng 300	
Góc tới bằng 420.
Góc tới bằng 450.
 Vẽ hình cho các trường hợp.
A. KHỞI ĐỘNG (Kết hợp kiểm tra bài cũ)
 HOẠT ĐỘNG 1. Nêu vấn đề về hiện tượng phản xạ toàn phần
 1. Mục tiêu: Ôn tập kiến thức cũ, làm nảy sinh tình huống có vấn đề cần giải quyết để tìm hiểu kiến thức bài mới.
	2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Đọc hiểu, vấn đáp
	3. Hình thức tổ chức hoạt động: Cả lớp chuẩn bị và trả lời câu hỏi. 
 4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu.
	 5. Sản phẩm: Học sinh trả lời được câu hỏi A, B, chưa hiểu được câu hỏi C PHT2. Học sinh được đặt vào tình huống có vấn đề hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập thông qua các câu hỏi trình chiếu, yêu cầu HS suy nghĩ, trả lời nhanh
Câu hỏi A,B: Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng tính góc khúc xạ?
Câu hỏi C nêu vấn đề.
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ.
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ của HS.
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: HS hoạt động cá nhân kết hợp thảo luận, bàn bạc với các bạn bên cạnh đưa ra phương án trả lời từng câu hỏi.
- Tiếp nhận tình huống có vấn đề cần nghiên cứu trong bài học mới.
B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC 
 HOẠT ĐỘNG 2. Sự truyền ánh sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. (12’)
 1. Mục tiêu: Hs xác định được đường truyền của tia sáng qua mặt phận cách giữa hai môi trường trong các trường hợp .
	2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Hoạt động nhóm, thực hành thí nghiệm, giải quyết vấn đề, hỏi đáp.
	3. Hình thức tổ chức hoạt động: Chia lớp thành 6 nhóm ( 3 nhóm thực nghiệm, 3 nhóm toán học), giao nhiệm vụ cụ thể cho các nhóm.
	4. Phương tiện dạy học: Phiếu học tập, dụng cụ thí nghiệm, bảng phụ, làm thí nghiệm cho học sinh quan sát.
	5. Sản phẩm: Bài báo cáo kết quả hoạt động của nhóm trước lớp.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
PHIẾU HỌC TẬP 1
Chiếu 1 chùm sáng hẹp từ khối thủy tinh hình bán trụ chiết suất n1 vào môi trường không khí có chiết suất n2 (n1> n2). Bằng một trong hay phương pháp thực nghiệm hoặc suy luận toán học, hãy thực hiện những nhiệm vụ sau:
Câu 2.1. Thay đổi góc tới i từ 0 đến 90o, nhận xét về tia khúc xạ?
Câu 2.2. Xác định biểu thức của góc tới i khi tia bắt đầu không còn tia khúc xạ nữa.
 Quan sát độ sáng cùa độ lệch của chùm tia khúc xạ và chùm tia phản xạ?
PHIẾU HỌC TẬP 2
Chiếu 1 chùm sáng hẹp từ không khí có chiết suất n1 vào một khối thủy tinh hình bán trụ có chiết suất n2 (n1>n2). Bằng phương pháp thực nghiệm hoặc suy luận toán học, hãy thực hiện những nhiệm vụ sau:
Thay đổi góc tới i từ 0 đến 90o, nhận xét về tia khúc xạ?
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập cho nhóm : Yêu cầu các nhóm thảo luận, thực hiện nhiệm vụ 
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: Hs hoạt động nhóm giải quyết vấn đề, ghi chép vào bảng phụ.
- Theo dõi quá trình thực nghiệm của giáo viên
 +Gợi ý cho nhóm toán học: Dựa vào biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng, kết hợp tính chất luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1 của hàm sin.
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS và kết luận
- Đại diện nhóm báo cáo kết quả thảo luận trước lớp, các nhóm khác theo dõi và nhận xét
NỘI DUNG CẦN ĐẠT
I. Sự truyền ánh sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
1. Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém .
+ Khi thì không còn tia khúc xạ.
+ Góc giới hạn phản xạ toàn phần (góc giới hạn) được xác định: 
2. Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn .
+ Luôn có tia khúc xạ.
HOẠT ĐỘNG 3. Hiện tượng phản xạ toàn phần (7’) .
 1. Mục tiêu: Hs nắm được định nghĩa phản xạ toàn phần và điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần .
	2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Vấn đáp 
	3. Hình thức tổ chức: cá nhân
	4. Phương tiện dạy học: sách giáo khoa, kết quả thu được từ hoạt động trước, máy chiếu.
	5. Sản phẩm: Định nghĩa và điều kiện phản xạ toàn phần, phận biệt được phản xạ toàn phần, giải được bài tập về phản xạ toàn phần đơn giản. 
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Cho học sinh quan sát thí nghiệm về phản xạ toàn phần. Khi không còn tia khúc xạ nữa thì toàn bộ chùm tia tới đã đi đâu?
- Quan sát, rút ra kết luận. 
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập cho từng cá nhân: Phản xạ toàn phần là gì? Điều kiện?
- Đánh giá câu trả lời cảu học sinh và khẳng định lại kiến thức một lần nữa.
- Trả lời câu hỏi theo ý kiến cá nhân.
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập cho nhóm : Yêu cầu các nhóm thảo luận, thực hiện nhiệm vụ 
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: Hs hoạt động nhóm giải quyết vấn đề, ghi chép vào bảng phụ.
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ 
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS và kết luận
- Đại diện nhóm báo cáo kết quả thảo luận trước lớp, các nhóm khác theo dõi và nhận xét
NỘI DUNG CẦN ĐẠT
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần.
1. Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: 
HOẠT ĐỘNG 4. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần (10’) .
1. Mục tiêu: Biết được cấu tạo và công dụng của cáp quang. Biết thêm một số ứng dụng khác của hiện tượng phản xạ toàn phần. Nhận ra được vai trò của hiện tượng PXTP đối với con người, khoa học và đời sống.
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: đọc hiểu kiến thức sgk, hoạt động nhóm và thuyết trình.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: giao nhiệm vụ học tập cho cho các nhóm chuẩn bị trước ở nhà, giao nhiệm vụ cho tất cả các cá nhân tại lớp.
4. Phương tiện dạy học: máy chiếu, phiếu học tập, bảng phụ. 
5. Sản phẩm: báo cáo kết quả theo nhóm bằng các slides trình chiếu.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
.- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: Yêu cầu cá nhân đọc Sgk kết hợp hiểu biết thực tế để trả lời các câu hỏi:
 + Nêu những điều hiểu biết về cấu tạo của cáp quang
 + Cáp quang được ứng dụng vào những lĩnh vực nào trong đời sống.
 + So sánh ưu điểm của cáp quang so với cáp đồng.
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ của HS và kết luận đồng thời cho học sinh quan sát thực tế đèn trang trí. Quan sát sợi quang trong thông tin.
- Thực hiện nhiệm vụ: Làm việc cá nhân (đọc tài liệu trang 171 SGK)
- Trình bày ý kiến cá nhân
- Ghi nhận kiến thức
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: 
Yêu cầu các nhóm hoàn thành báo cáo bằng các slides và PHT trình bày vào bảng phụ. 
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ.
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ của HS.
- Thực hiện nhiệm vụ học tập
- Trao đổi thảo luận.
- Các nhóm thuyết trình trên slides. Đại diện nhóm thuyết trình.
- Các nhóm khác nhận xét.
PHIẾU HỌC TẬP 3
Câu 4.1: Giải thích tại sao kim cương và pha lê sáng lóng lánh. Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cương hay các vật bằng pha lê để làm gì? 
Câu 4.2: Giải thích vì sao bộ đội ta ở dưới địa đạo Củ Chi dùng kính tiềm vọng có thể quan sát được tình hình quân địch trên mặt đất?
Câu 4.3: Giải thích tại sao một bạn học sinh đạp xe đi học về vào buổi trưa nắng lại thấy trên đường nhựa phía trước dường như có “nước” nhưng xe lại gần thì nước biến mất? 
NỘI DUNG CẦN ĐẠT
III. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 
1. Cáp quang:
- Cấu tạo của cáp quang: Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một sợi dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.
 Sợi quang gồm hai phần chính:
 + Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sach có chiết suất lớn n1.
 + Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1.
- Công dụng của cáp quang: truyền tín hiệu trong thông tin (nhiều ưu điểm), nội soi trong y học, trang trí nghệ thuật.
2. Các ứng dụng khác: Truyền sáng trong lăng kính phản xạ toàn phần, giải thích sự sáng lóng lánh của kim cương, giải thích hiện tượng ảo ảnh trong không khí, sử dụng để trình chiếu nghệ thuật ánh sáng 3D.
C. LUYỆN TẬP, CỦNG CỐ KIẾN THỨC
 HOẠT ĐỘNG 5. Bài tập trắc nghiệm vận dụng và đánh giá (6’).
1. Mục tiêu: vận dụng được các công thức, kiến thức lý thuyết vào giải các bài tập.
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Thi đua giữa hai đội thực nghiệm và toán học. Đội nào đặt được số câu đúng nhiều hơn sẽ được nhận quà.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Chọn đáp án, trình bày cách giải trên bảng phụ.
4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu, bảng phụ.
5. Sản phẩm: đáp án, bài giải.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
PHIẾU HỌC TẬP 4
Câu 5.1: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng 
 A. ánh sáng bị phản xạ toàn bộ trở lại khi khi chiếu tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. 
 B. ánh sáng bị phản xạ toàn bộ trở lại khi gặp bề mặt nhẵn. 
 C. ánh sáng bị đổi hướng đột ngột khi truyền qua mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt. 
 D. cường độ sáng bị giảm khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
Câu 5.2: Câu nào dưới đây không đúng?
A. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn.
B. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
C. Khi chùm sáng phản xạ toàn phần thì không có chùm tia khúc xạ.
D. Khi có sự phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ gần như bằng cường độ chùm sáng tới.
Câu 5.3:Cho biết chiết suất của Nước là 4/3, của Bezen là 1,5, của Thủy Tinh Flin là 1,8. Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi chiếu tia sáng từ
A. Nước vào Thủy Tinh Flin B. Benzen vào Thủy Tinh Flin
C. Benzen vào Nước D.Chân không vào Thủy Tinh Flin
Câu 5.4: Chọn câu trả lời đúng
Cho một tia sáng đi từ nước (n=4/3) vào không khí. Sự phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới 
A. i> 300 B.i>600 C.i>450 D. i>700
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập, yêu cầu học sinh đọc câu hỏi và suy nghĩ, trả lời.
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ.
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ, mức độ tiếp thu bài của hai đội, phát thưởng.
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: thảo luận thống nhất đưa ra kết quả.
- Đại diện mỗi đội đưa ra đáp án, bài giải ngắn gọn
D. VẬN DỤNG, TÌM TÒI, MỞ RỘNG
HOẠT ĐỘNG 6. Giải thích một số hiện tượng thực tế (ảo ảnh)
1. Mục tiêu: Giải thích một số hiện tượng thực tế (ảo ảnh)
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Hướng dẫn học sinh nghiên cứu, học sinh thuyết trình.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Hoạt động nhóm, tìm hiểu và chuẩn bị kiến thức ở nhà. 
GV đưa ra hiện tượng và gợi ý giải thích hiện tượng: Đoàn lữ hành đi giữa sa mạc thấy như có vũng nước in hình bóng cây hoặc lúc trưa nắng, mặt đường nhựa khô ráo, nhưng nhìn từ xa có vẻ như ướt nước.
4. Phương tiện dạy học: Đèn chiếu
5. Sản phẩm: Sản phẩm chuẩn bị của học sinh.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
 - GV chia nhóm và giao nhiệm vụ: Vận dụng kiến thức đã học về KX và PXTP để giải thích hiện tượng trên.
Chuyển giao nhiệm vụ học tập
Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ
Đánh giá kết quả (sản phẩm) thực hiện nhiệm vụ của học sinh.
Thực hiện nhiệm vụ học tập
Trao đổi thảo luận
Báo cáo kết quả, thảo luận. HS cập nhật sản phẩm của hoạt động học.
PHIẾU HỌC TẬP 5
Vào những ngày nắng nóng (lúc trưa nắng), mặt đường nhựa khô ráo nhưng nhìn từ xa có vẻ như ướt nước. 
Tại sao lại có hiện tượng đó, nguyên nhân của hiện tượng đó là gì? 
Vẻ đẹp rực rỡ của kim cương do đâu mà có? 
Tại sao đi trên sa mạc người ta thường hay có hiện tượng ảo giác? 
 (Hiện tượng người ta thấy có hồ nước phía trước.)
E. HƯỚNG DẪN HỌC Ở NHÀ (1’)
-GV phát phiếu hướng dẫn hoàn thành phần hệ thống kiến thức vào vở.
- Hãy phân biệt phản xạ một phần với phản xạ toàn phần.
- Hãy đề xuất phương án đo chiết suất của một khối chất trong suốt và đồng tính đặt trong không khí dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Học bài và làm bài tập 5; 6; 7; 8; 9 SGK trang 172,173
- Ôn tập chương VI: Khúc xạ ánh sáng