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1、-作者xxxx-日期xxxx响水中学物理教学研究一道光学题的解法探究【精品文档】探究式教学,是新课程倡导的主要教学方式。目前,广大师生以及许多教辅资料对新授课的研究案例较多,习题课的研究案例较少,实践表明习题的探究式教学对知识的巩固、迁移和升华效果也相当好。本文以一道光学题为例,从常规思维出发,环环紧扣,由繁到简,反映优秀解法生成的探究过程,以飨读者!BLA图1问题:如图所示,一细长透明长方体的折射率为n,长度为L,一束单色光从端面A入射,为了使光线射到另一端面B过程中无能量损失,求此光束在A端面的入射角应在什么范围内?在此情况下,此光束从A到B所需时间在什么范围内?=0LAB图2简析:“无能
2、量损失”,要求光在途中不得折射出去,需要发生全反射。此题反映光导纤维的基本原理。L2L1L3L4LAB2r13456图3ODEFG解法一:当=0时,光线方向不变,如图2所示,光在透明长方体中传播的符合条件的最短路程为L,此时时间为:tmin=。当0时,光线方向改变,如图3所示,可见越大,r越大,1越小。令1=C,则r=,n=,sin=ncosC=n= n=,=arcsin。此光束在A端面的入射角的范围为:0arcsin。由光的反射定律和几何关系得2=1=3=4=5=6=C,则光在透明长方体中传播的符合条件的最长路程为:S=OD+DE+EF+FG=+=(L1+L2+L3+L4)=nL。此时时间为
3、:tmax=。此光束从A到B所需时间范围为:t。点拨:考察此题的第二问的“最长路程”最终S=,会发现如果能将S、L、C组合在一个直角三角形中,则S是斜边,L是C的对边。请欣赏此题第二问中“最长路程S”的另一解法!解法二: 作辅助线如图4所示,由几何关系易得:K=C;DE=DH,EF=HI,FG=IK。 光在透明长方体中传播的符合条件的最长路程为:S=OD+DE+EF+FG=OD+DH+HI+IK=OKLAB2r13456图4ODEFGHIKMNP=nL。点拨:上述解法着力地探究了“传播路程S ”,而保持传播速度v不变,得到时间tmax=;能否同时将“S”和v分解到L的“方向”上来呢?请欣赏第二问中“最长时间tmax”的又一解法!LAB2r13456L2L1L3L4图5vvcosrvsinrvvcosrvcosrvvcosrv解法三:如图5所示,分别将各段位移和速度分解,有:tmax=+=(L1+L2+L3+L4)=。此类实例在教学过程中屡见
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