1、光的直线传播教学设计【教材分析】第四章光现象与生活的联系是很紧密的，这也是学生第一次接触光学部分的知识。 “光的传播”是本章的第一节课，本节课对于培养学生学习光学的兴趣起着尤为重要的作用，只有培养起学生的兴趣，学生才能够爱学，从而才能够学好。此外，光的传播是几何光学的基础，在后面即将学到的光的反射定律、折射定律都要用到这节课所要学到的内容。同时，利用光的传播这部分知识还可以解释小孔成像、影子、日月食等生活和自然界重要现象，也是信息传递一章的基础，通过本章的学习是反射、折射现象的基础，可以提高学生们对物理学习的热情，激发学生的探究欲望，培养学生 STS 意识。因此，学习这部分知识具有重要意义。【
2、学情分析】初二学生思维活跃，求知欲旺盛，对自然界的很多现象充满好奇，他们动手能力较强。但学生们学习物理不久，对科学探究的基本环节掌握的还是不够，并且他们的逻辑思维还需要经验支持。因此，应该一学生身边的现象引入物理知识，逐步让学生理解和应用科学知识，培养学习科学的兴趣，熟悉科学探究的基本环节，养成一定的科学态度。【教学目标】1、知识与技能：（1）了解光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类；（2）理解光沿直线传播及其应用（3）了解光在真空和空气中的传播速度 m/s。 8103c2、过程与方法：（1）通过实验探究认识光沿直线传播是有条件的；（2）通过观察与实验培养学生初步的观察能力和提出问题的
3、能力；通过探究过程培养学生科学探究精神和意识；（3）培养学生的自学能力和用语言表达物理知识的能力。3、情感态度与价值观：（1）激发学生对学习物理的兴趣，让学生乐于探索自然现象。培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。（2）认识交流与合作的重要性，有主动与他人合作的精神。【教学重点】理解和掌握光的直线传播。【教学难点】解释简单的光现象，例如，小孔成像。 教 学 过 程导入新课Error!漆黑的夜晚，我们什么也看不见，这是什么原因呢？站在太阳下，有光了了，但是如果紧闭双眼，还是什么也看不见。人们要看见东西，必须要有光，而且光必须进入人们的眼睛。阳光使得我们的世界绚丽多彩，光使得我们的生活五彩缤纷
4、。第四章我们将学习光的初步知识。Error!利用多媒体课件播放：播放一幅幅美丽的城市夜景、绚丽多彩的极光。我们先来欣赏几张图片同学们欣赏了美丽的城市夜景、绚丽多彩的极光，正是有了这色彩斑斓的光，世界才被打扮得如此美丽，如此迷人。今天我们先来学习光的直线传播 。推进新课一、光的直线传播1光源提问：同学们，刚才我们看到了美丽景，那么，这些把世界点缀得如此美丽的光是哪儿来的呢？结合课本中的图，阅读课本。然后讨论交流。点评：光是光源发射出来的。提问：除了课本上举的例子，你还知道哪些物体能够发光呢？太阳、星星、月亮、点燃的火柴、点燃的蜡烛、点亮的日光灯、反光的镜子、点亮的电视机屏幕都能发光吗？点评：月亮
5、、反光的镜子是不能够发光的，星星当中也只有恒星能够发光，行星和卫星是不发光的。我们把这些能够发光的物体，称之为光源。光源是指自身能够发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源，要提醒学生注意电灯和蜡烛都不是光源，只有“发光的”电灯和“点燃的”蜡烛才算是光源。月亮和行星它们是通过反射太阳光或者其他光源射出的光而变得明亮的，因此月亮和行星不是光源。 “星星”并不都是光源，只有“恒星” 、 “流星”是光源，而“行星” 、 “卫星” 、 “彗星”等都不是光源。像太阳、萤火虫、水母这类能够自然发光的物体，叫“天然光源” ；像点燃的蜡烛、霓虹灯、白炽灯这类由人类制造的发光物体，叫“人造光源” 。板书
6、：能够发光的物体，称之为光源。2探究光的直线传播的条件我们之所以能够看到身边的事物是因为有光进入我们的眼睛。可是，光是怎样传播到我们眼中的呢？同学们猜猜看？（1） 光沿直线传播；（2）光沿曲线传播。问：哪一种猜想是正确的呢？实验探究方法一：用激光笔发出光束向滴了少量墨水的水中投射，可以看到光在水中沿直线传播。方法二：用激光笔发出光直接照射果冻，发现光在果冻中沿直线传播。方法三：将激光射过拉直了的橡皮管，但橡皮管弯曲就无法射过。通过实验探究得出：光在空气、水以及果冻这些均匀介质中沿直线传播提问：同学们刚才看到了许多光沿直线传播现象，但是光总是沿直线传播吗？。方法四：将几枚大头针插在一条直线上，眼
7、睛沿这条直线看去只能看到第一根针。方法五：将激光沿白屏从空气斜射入水中，可以看到光在空气和水中的路径都是直线，在空气和水的界面上发生了偏折。我们看到光在空气、水、中沿直线传播；但在两种介质的界面上发生了偏折。说明光不是一定按照直线传播，而是有条件的，这个条件就是介质唯一。这个现象说明光必须在同种介质中才沿直线传播，但在同种介质中光就一定沿直线传播吗？教师给学生播放有关“日出”的一段视频，并对其讲解。教师要告诉学生：每天早晨，在太阳还没有升起时，我们可以看到光亮，是因为大气层是不均匀的，它使得光传播路径变得弯曲了。而我们刚刚所做的实验都是在同种而且是均匀的介质中进行的，所以光沿直线传播的条件是：
8、光在同种均匀介质中沿直线传播。演示实验：教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。得出光在同种非均匀介质中路径发生弯曲。教师演示：如图，在支架上固定一个薄水槽，其中放置一个白屏来显示光的路径，事先配有四杯浓度不同的糖水，将它们按浓度从大到小依次倒入水槽(四种糖水的量按一定的比例)，由于各层糖水间相互混合，所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面 75左右的入射角，由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水，可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。同时做一个对照实验，用激光光束斜射入同种均匀的蔗糖溶液中，再让同学们观察光的路径仍是直线。引导学生归纳出光沿直线传播的条件：光
9、在同种均匀介质中沿直线传播。板书：光在同种均匀介质中沿直线传播。我们试图寻找一种模型来描述光，生活中我们常常用线条来勾勒事物。当然也可以用线条来描述光。由于平时我们见得最多的是光沿直线传播的情形，所以物理学中就用带箭头的直线来表示光的传播方向。比如要表示电灯的光在空气中的传播时，我们就沿光的传播路径作一些直线。这种直线叫做光线。光线：用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向这样的直线叫光线。学生们需注意：光线实际上是不存在的，而是为了研究光的传播情况的方便而引入的，是一种表示光的传播情况的模型。3光的直线传播应用在前面的学习中，我们得出了光在同种均匀介质中沿直线传播的结论，那这样一个结论在生活
10、中有哪些应用呢？我们能否尝试用这样一个结论来解释身边的现象呢？可以说光在生活中的应用非常多，小到影子形成，大到日食月食，甚至是奇妙的小孔成像现象，都与我们今天学习的知识有关。说到影子形成，老师今天带来了一段视频想与大家分享，相信看过春晚的同学并不陌生，下面请同学们欣赏由影子舞团带来的中国符号。好，舞蹈演员给我们带来了一场视觉的盛宴，其实呢变幻莫测的影子背后应用的原理非常简单，正是我们今天所学习的光的直线传播原理。为了让大家更加清楚这样一个过程，老师在黑板上画一下影子是怎样形成的。这是一个点光源 S，遇到不透明的物体。由于光是沿直线传播的，光源发出的光没有办法穿过不透明的物体，就在其后方留下一个
11、阴影区，这个阴影区就是我们看到的影子。影子是我们司空见惯的，随处可见，不足为奇。接下来，老师想跟大家介绍一种特殊的影子，相信大家一定会感兴趣，也就是日食月食。我们先来看一下天体的运动。有科学常识的同学不难理解地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。好，那么日食究竟是怎样的呢？当月亮运行到太阳与地球之间的时候，由于光是沿直线传播的，它就会遮挡太阳发出的光，在地球上留下一个阴影，在阴影区的人就没有办法看到太阳，也就形成了日食。那么月食也是同样的道理，当月亮运行到太阳与地球所成的直线后方的时候，太阳发出的光就会受到地球的遮挡。月亮就处于一个阴影区，它就没有办法发射太阳的光。我们知道月亮本身是不发光的，所以我
12、们就看不到月亮，也就形成了月食。在古代，人们并不了解这样现象后正真的原理，而将月食说成是天狗食月，每当月食发生的时候人们很恐慌。封建迷信是由于他们知识的匮乏，当然我们也不乏智慧的学者。现在老师想向大家介绍其中的一位，墨翟，也就是我们常说的墨子。他在那个时代发现了一种奇妙的小孔成像现象。为了让大家更清楚这个现象，老师也自制了实验仪器。那在老师演示实验的时候，希望同学们思考屏幕上的两个问题提问：如果打开电灯，一部分光将穿过小孔射到屏上，请同学们猜想一下，在屏上将看到什么？打开电灯，学生观察屏上的现象以及灯丝的形状，大家看到什么了？点评：“V”字形的光斑，灯丝的形状也是“V”字形的。但是开口和光斑相
13、反。引导学生分析出小孔成像的原理及成像特点。板书：光的直线传播现象：影、激光准直、日食、月食、小孔成像。小孔成像的原理：光的直线传播。成像特点：倒立的实像。二、光的传播速度提问：打雷时闪电和雷声实际是同时发生的，我们先听到雷声还是先看到闪电？同学们快速阅读课本，读完之后能告诉老师为什么在打雷的时候先看到闪电后听到雷声？说明：光的传播速度比声速快。光在真空或空气中的传播速度是 3108 m/s，在水中的传播速度约为在真空中的 3/4，在玻璃中的传播速度约为真空中的 2/3。扩展：光速是很大的。如果一个飞人以光速绕地球运行，在 1s 的时间内，能够绕地球运行 7.5 圈。教师小结：这里涉及了一个新
14、的物理量光速，物理学上用符号 c 表示，它的单位和速度一样都是米/秒，符号表示为 m/s。通过看书我们可以知道在真空中的光速是宇宙间最快的速度， c310 8 m/s，在空气中，光速也可以近似地看为 3108 m/s，在水中的传播速度约为在真空中的 3/4，在玻璃中的传播速度约为真空中的 2/3。到这里我们可以得到光速在空气、水、玻璃中的大小关系 v 空气 v 水 v 玻璃 。板书： c310 8 m/sError!1下列说法中，正确的是( )。A光总是直线传播的B光在同一介质中总是直线传播的C小孔成像是光的直线传播形成的D光在同一种均匀介质中总是直线传播的解析：光沿直线传播是有条件的：必须是
15、在同种均匀介质中。可以用光沿直线传播解释的现象有：日食、月食、影子、小孔成像等。答案：CD2下列现象中，不能说明光是沿直线传播的是( )。A立竿见影 B小孔成像C日食、月食 D月亮在湖中的倒影解析：立竿见影中的影子是光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体，在物体后面形成的光照不到的暗区；小孔成像是利用光的直线传播原理形成的倒立的实像；日食和月食是由光的直线传播形成的；月亮在湖中的倒影属于平面镜成像，是光的反射原理。答案：D3关于小孔成像，下面说法中正确的是( )。A小孔所成的像一定比物体小B小孔所成的像一定是虚像C小孔所成的像一定是倒立的实像D小孔所成的像一定是正立的实像解析：小孔所成的像一定比
16、物体小，A 项不对，因为成像的大小取决于像到小孔的距离，成的像可能比物体大，也可能比物体小。小孔所成的像一定是虚像，B 项也不对，因为小孔所成的像一定是倒立的实像，由分析可知，C 项是对的。小孔所成的像一定是正立的实像，不对，像是倒立的。答案：C4小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是( )。A蜡烛的正立像 B蜡烛的倒立像C三角形光斑 D圆形光斑解析：小孔成像是由光的直线传播形成的，物体经过小孔成的像是倒立的实像，而不是光斑，像的形状与物体相同，而与小孔的形状无关。答案：B5太阳光透过茂密的森林在地面上形成的光斑
17、是圆形的，这一现象表明( )。A树叶间形成的空隙是圆的B太阳的形状是圆的C地面上的光斑是太阳的像D光是沿直线传播的解析：树荫下的光斑是小孔成像的结果，是光的直线传播现象，光斑是太阳的像，因此光斑是圆形的，所以 B、C、D 选项正确。答案：BCD6光在某种透明物质中的传播速度应该( )。A大于 3105千米/秒 B等于 3105千米/秒C小于 3105千米/秒 D不能确定解析：光在真空中的速度为 3105千米/秒，在空气中的速度略小于这个值，在其他的透明介质中的速度就更小。综上分析选 C。答案：C7光从太阳传播到地球约需要 8 分 20 秒，太阳与地球的距离约是_米。月球与地球之间相距 38 万
18、千米，在地面上向月球发射一束激光，地面接收到光返回的信号，共经历了_秒。解析：光在真空中的传播速度是： c310 8 m/s，利用公式 s vt 计算路程，利用公式 t 计算时间。sv光速 c310 8 m/s，t8 分 20 秒500 秒太阳与地球的距离： s ct310 8 m/s500 s1.510 11 m月球与地球之间的距离： s38 万千米3.810 8 m光从地球到月球再返回来所传播的距离是 2s7.610 8 m共经历的时间： t 2.53 s2sc 7.6108 m3108 m/s答案：1.510 11 2.53规律总结：1.光源本身发光的物体叫光源。注意有些物体看起来很亮，
19、是因为它们反射了别的物体的光，并不是因为它自己发光，这类物体不是光源。如月亮、镜子等。2光沿直线传播(1)光在同种均匀介质中沿直线传播。说明如果介质的种类发生了变化，或者是介质密度发生了变化，光在里面传播时，都不会沿直线传播。如“星星眨眼” “海市蜃楼”等。在我们的生活中很多地方都利用了光沿直线传播的原理，如：排队、激光准直等。(2)影和日食、月食光在传播过程中遇到不透光的物体时，在物体后面光不能直接照射到的区域所形成的跟物体相似的黑暗部分称为影。日常生活中的日食、月食和小孔成像等都可以用光的直线传播来解释。(3)光速：光在真空中的速度最大，用符号“ c”表示， c310 8 m/s。说明光在
20、其他介质中的速度都比真空中的传播速度小。空气中的光速接近于真空中的光速，也可以认为是 3108 m/s。光在水中的传播速度大约为真空中光速度的 ，在玻34璃中的传播速度大约为真空中光速的 。23(4)光年：光在一年内通过的路程。注意光年是一个长度单位而不是时间或速度的单位。 板 书 设 计第 1 节 光的直线传播一、光的直线传播1光源定义：能够发光的物体，称之为光源。2探究光的直线传播的条件条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。光线：用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向这样的直线叫光线。3光的直线传播应用光的直线传播现象：影、激光准直、日食、月食、小孔成像小孔成像的成像特点：倒立的实像二、光
21、的传播速度光速： c310 8 m/s 活 动 与 探 究利用光的直线传播知识测出学校旗杆的高度利用阳光下的影子参考答案：太阳的光线是平行的AB DE又 B、 C、 E、 F 在一条直线上 ABC DEF人与旗杆是垂直于地面的 ACB DFE ABC DEF所以 ACDF BCEF即 DFACEFBC因为同学的身高 AC 和她的影长 BC 及同一时刻旗杆的影长 EF 均可测量得出，所以代入测量数据即可求出旗杆 DF 的高度。 教 学 反 思1设疑要符合学生的认知能力开始设计时，是以光的传播路径作为课题，让学生进行猜测“光传播的路径” ，然后，引导学生进行探究活动。但经过调查后发现，学生学过的自
22、然常识和生活经验使他们对“光沿直线传播”已经有了丰富的感性认识，所以提出课题：光的传播路径和提出猜想：光沿直线传播，必定会降低学生主动探究的兴趣和积极性。把课题改为“光沿直线传播” ，并引导学生对“光一定沿直线传播”产生质疑。使学生的思维由“我早就知道光是沿直线传播”拓展到“难道光沿直线传播还有问题吗？” ，从而激发学生好奇心，使学生主动积极地参与探究。2继承传统教学的优点在物理学习中，由于学生认知水平和学习内容所限，学生不可能对每一个知识进行探究，如：本节中物理模型“光线”的建立、光的传播速度等，对于这样的知识，我们还是要沿用传统的讲授方式，这种方式的优点是直接明了，学生一听就懂。因此，教师
23、在教学设计时，既要研究如何贯彻二期课改“以学生发展为本”的教学理念，让学生主动参与教学活动，还要研究在遇到讲授性的知识时如何辩证地运用教学方法，使传统优秀的教学方法融入现代教学理念中。 备 课 资 料实验光源的制作光学实验中对光源一般要求是：能发出一条细窄光束(习惯称光源)，或能发出几条互相平行的细窄光束(习惯称平行光源)。发出的光束要求亮度高且均匀，在实验空间内，光束的发散小。但为了能比较容易地在光屏上显示光路，希望光束在垂直于光屏的方向有一定宽度，而在平行于光屏的平面内则较窄，即从光源发出的光的横截面是长方形。当然还要求光源的结构简单，价格低廉。所以光学实验中的光源问题一直是物理教师在努力
24、解决的问题。现介绍一例自制此种光源的方法。利用小灯泡制作线光源和平行光源。材料：“3.8 V 0.3 A”小灯泡 1 只，装针剂药水的小玻璃瓶(或一小段直径约 6 mm左右的有机玻璃棒)，五号电池 3 节，微型开关 1 只，导线，厚纸板或薄金属板，弹性金属片或小弹簧等。柱面透镜在轴向对光线没有会聚作用，但在径向对光线有会聚作用。将一个点光源放在相当于柱面透镜的焦面位置(位于柱面透镜的一个圆柱面上)，透镜会把光束沿径向变成平行光(即光束被展宽了)，但轴向则不变。将装针剂药水的小玻璃瓶装上水后密封起来，或取一小段有机玻璃棒，就是一个柱面透镜。将小灯泡、开关、电池用导线连接组成电路。用厚纸板或薄金属
25、片制一个盒状外壳，壳的一端留的窄缝宽度约 23 mm，以后光源射出的光线在轴向的宽度与窄缝宽度基本相同。将柱面透镜、灯泡及电池、电路等安装到盒内，如图所示。安装时要调整灯泡与透镜的位置，使得小灯泡的光经透镜后沿径向被均匀展宽，而轴向最窄。制成的光源亮度与线性基本上能满足实验中的要求，所需材料简单易得，制作方法也简单，不受交流电源限制。如果换用功率大一点的小灯泡(如“4.8 V 0.5 A”规格)，则光源亮度更高。还可以在外壳的侧面加一个夹子，将光源夹在支架或光路板上，实验时更稳定、更方便。用小灯泡自制的光源示意图 自制的平行光源示意图(部分)在安装灯泡的隔板上等距离并排安装 3 只规格相同的小灯泡，各灯泡之间用不透光材料作隔板将它们隔开。外壳的一端对应开 3 个窄缝，就制成了一个有三束平行光的光源，做透镜成像等实验十分方便，如图所示。当然，此时要考虑电源的容量。
