《光的直线传播》教案1.docx
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《光的直线传播》教案1
《光的直线传播》教案
一、教学目标
（一）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c=3×108m/s。
（二）过程与方法
1．观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。
2．阅读“科学世界──我们看到了古老的光”的内容，了解光可以反映宇宙的信息，感悟宇宙之宏大。
（三）情感态度和价值观
1．通过观察、实验以及探究的学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是科学态度。
2．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。
二、教学重难点
本节的主要科学内容有三个，一个是光源，一个是光的直线传播，一个是光速。
这是学生学习光学知识的第一课。
光的直线传播是几何光学的基础，又是研究光的反射、折射现象的必备知识。
同时，利用光的直线传播能解释影子、日食、月食、小孔成像等生活和自然界中的重要现象。
因此，本节内容以光的直线传播为重点，主要的探究活动也围绕光的直线传播展开。
教学中应着重引导学生积极参与探究活动，仔细观察实验现象，或直接概括结论，或结合讨论、阅读，接受并认同有关结论。
同时，在活动中也应让学生了解运用实验研究自然现象的基本方法。
使学生对光的直线传播规律有更全面、更深刻的认识，激发学生学习光学知识的兴趣。
初步培养他们观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力，为后续的科学探究活动打下基础。
教学重点：
光的直线传播。
教学难点：
用光的直线传播来解释简单的光现象。
三、教学策略
光现象和前面学习过的声现象联系十分紧密，研究对象都是生活中常见的一些现象。
本小节主要解决三个问题：
什么叫做光源？
光是如何传播的？
光的传播速度是多少？
这三个问题和声现象中研究的三个问题很接近。
什么叫做声源？
声音是如何传播的？
声音的传播速度是多少？
所以在教学过程中可以把光和声音作一个类比，使学生对光有更深刻的理解。
本节的主要物理知识蕴含于探究活动之中，学生探究能力的提高、研究方法的习得也与探究过程密不可分。
因此，本节取得良好教学效果的关键是指导、帮助学生观察到清晰的实验现象，高质量地完成有关探究活动。
教学中注重让学生经历从自然到物理，从生活到物理的认知过程，从而激发学生的求知欲望，发掘学生分析问题解决问题的灵感，培养学生分析问题解决问题方法的多样性，提高学生分析问题解决问题的能力。
四、教学资源准备
多媒体课件、激光演示器、酒精灯、盛有水的水槽、不同浓度的糖水、蜡烛、带有小孔的硬纸板等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课（5分钟）
思考：
我们的国旗是什么颜色？
如果在漆黑的夜晚，没有光照，看到的国旗会是什么颜色？
漆黑的夜晚，我们什么也看不见；站在太阳下，紧闭双眼，还是什么也看不见。
这是什么原因呢？
总结：
人们要看见东西，必须要有光，而且光必须进入人们的眼睛。
假设这个世界没有光，我们看什么东西都是黑色的，或者说我们什么都看不见。
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。
本章我们将学习光的初步知识。
思考并回答。
从学生熟悉的实例入手，引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。
激起学习的兴趣。
新课教学（30分钟）
一、光源
多媒体展示：
太阳光、发光的水母、发光的节能灯、LED灯等。
思考：
这些物体有什么共同的特点？
结合课本中的图，阅读课本。
然后讨论交流。
总结：
这些物体能够发光，能够发光的物体都叫做光源。
讨论：
“天上的星，亮晶晶”，天上的星星是不是光源？
强调：
月亮、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。
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、发光的电灯这类由人类制造的发光物体，叫“人造光源”。
学生讨论：
恒星能自身发光，是光源；行星不能发光，它是反射了其他恒星的光，才亮的，所以行星不是光源。
同样，夜晚的月亮看起来很亮，它是反射了太阳的光，自身并不能发光，所以也不是光源。
月亮不是光源，它看起来很亮是因为它反射了太阳的光辉。
这为下面学习月食的形成做好了铺垫。
二、光的直线传播
教师打开激光笔，照射到教室墙壁上，观察到墙壁上出现一个红色的光斑。
问：
激光是沿直线传播的吗？
大家看到激光的传播路径吗？
想一想怎样才能观察到光在空气、水中的传播路径？
同学们刚才看了许多光沿直线传播现象，但是光总是沿直线传播吗？
（先进行开放性分组实验，然后小组间交流实验结果）
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：
激光能射过拉直了的橡皮管，但橡皮管弯曲就无法射过。
方法四：
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。
通过讨论得出：
光在空气、水、果冻、玻璃中沿直线传播；但在两种介质的界面上发生了偏折。
问：
在同种介质中光就一定沿直线传播吗？
演示实验：
教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。
图1
如图1，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。
学生实验：
将激光笔固定好，并使激光束打到墙壁上，会看到一个光斑，然后用酒精灯对激光束加热，你看到了什么？
这是什么原因造成的？
联想总结：
隔着火焰看静止的物体好像在跳动、海市蜃楼等现象都是空气不均匀引起的。
光沿直线传播的条件：
光在同种均匀介质中沿直线传播。
由于光沿直线传播，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。
老师：
用光的直线传播可以解释很多现象，早在2000多年前，我国古代学者就对光的直线传播就有了一定的研究，如小孔成像。
现在大家做一下这个实验：
燃着的蜡烛、挖有几个形状不同小孔（如正方形、三角形等）的硬纸板、白纸。
让硬纸板在蜡烛和白纸之间，调整硬纸板、白纸之间的距离，在白纸上能看到烛焰的像吗？
像是正立的还是倒立的？
像的形状与小孔的形状有关吗？
总结：
夏天浓密的树荫下会有一个个圆形的亮斑，这是太阳通过树叶缝隙造成的小孔在地面上成的太阳的像，所以也是小孔成像现象。
用光的直线传播还可以解释日食、月食现象。
（动画演示日食、月食）思考：
什么情况下会发生日食？
什么情况下会发生月食？
思考：
影子为什么是黑的呢？
影子的形成说明什么？
讲桌上放置点亮的白炽台灯，每个学生两只手各拿一块带有小孔的硬纸板，让眼睛通过小孔观察台灯。
启发学生分析：
只有当眼睛、两个小孔和光源恰好在一条直线上的时候，眼睛才能看见从光源发出的光。
让学生通过讨论回答：
可以在黑暗的环境下进行实验，也可以在空气中制造水雾或烟雾来显示光路。
如果将水变混浊，也可以显示光路，如向水中滴几滴墨水。
学生设计并进行实验。
学生通过观察思考明白糖水浓度不均匀，光不再沿直线传播。
学生能看到光斑在抖动。
这是因为加热使空气分布不均匀，光不沿直线传播。
学生进行实验并得出答案：
白纸上出现了倒立的烛焰的像，“像”只是与烛焰相似，与小孔的形状无关。
学生通过讨论得出：
发生日食时，太阳、月亮、地球在一条直线上，月球在中间，地球在月球的影子里；发生月食时，太阳、月亮、地球在一条直线上，地球在中间，月球在地球的影子里。
讨论交流：
人是不透明的，光不能传到不透明物体的后面，无光的地方就是黑色。
光不能绕到物体后面说明光不会转弯，也就是光只能沿直线传播。
对于光沿直线传播，学生有一定的感性认识，这里的重点是放在如何设计实验，如何显示光路，如何得出光沿直线传播的条件。
通过实验得到光沿直线传播的条件。
通过光的直线传播解释生活和自然中的有关现象，培养学生观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力。
三、光速
大家知道：
打开电灯，房间墙壁立刻被照亮了，光的传播需要时间吗？
实际上很早以前科学家们就争论过这样的问题，意大利科学家伽利略进行了第一次测量光速的尝试。
遗憾的是并没有成功，这是因为光传播得太快了。
现在的科学实验表明：
光传播也需要时间，而且光在不同介质中传播的速度不同，光在真空中传播的速度最大，约为3×108m/s，相当于1s内绕地球赤道7圈半，目前没有任何物体的速度超过光速。
在空气中的传播速度比真空略小，但也可以认为是3×108m/s。
光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。
知道了光速后，科学家利用激光制成了激光测距仪，可以测量月球与地球间的距离。
思考：
①激光测距仪的工作原理是什么？
②激光测距技术一般应用在哪些方面？
③能不能用声呐来测量地球到月球的距离，为什么？
讨论：
为什么雷雨时总是先看到闪电后听到雷声？
你能不能想出一个办法来测发生雷电的地方离你有多远？
大家联想一下，运动会百米赛跑时，计时员是怎么计时的？
为什么？
比较：
声和光的有哪些相同和不同？
学生聆听、思考。
通过讨论明确：
闪电和雷声是同时发生的，但闪电是以光速传播，而雷声是以声速传播，光速比声速大得多，所以先看到闪电后听到雷声。
要测量打雷处的距离，需要知道声音在空气中的传播速度v=340m/s，还要测出声音从发声处到人耳的时间t，即看到闪电计时开始，听到雷声计时结束，根据s=vt算出距离。
了解物理知识在生活中的应用，体现从物理走向社会的理念。
课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？
学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。
同时也可以帮助学生记忆。
《光的直线传播》同步试题
江苏丰县初级中学 戴松方
一、选择题
1．下列看起来有光射出来的物体中，全部是光源的是（ ）
A．耀眼的玻璃幕墙、正在燃烧的火柴、萤火虫
B．萤火虫、煤油灯的火焰、光彩夺目的钻石
C．篝火、正在发光的灯泡、夜空中点点繁星
D．发光的灯泡、燃烧的篝火、太阳
答案：
D
解析：
玻璃幕墙自身不能发光，之所以耀眼是因为它反射了太阳光，因此玻璃幕墙不是光源；钻石自身不能发光，它反射的是太阳光，因此不是光源；夜空中的星星如果是恒星能自身发光，则恒星是光源。
如果是行星则不能自身发光，则行星不是光源。
2．（2014年莆田中考题）如图1是2013年10月19日凌晨发生的月偏食现象，它的成因是（ ）
A．光的直传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散
图1
答案：
A
解析：
月偏食是由于光的直线传播形成的，可以用光的直线传播来解释。
3．（2014年宿迁中考题）如图所示，不能用光的直线传播规律解释的现象是（ ）
A．日食 B．照镜子 C．射击瞄准 D．小孔成像
图2
答案：
B
解析：
光在同一均匀介质中是沿直线传播的，应用的实例有：
日食、月食、小孔成像、射击瞄准，人看不到不透明物体后面的东西等，所以A、C、D都是利用光的直线传播规律；人能看到镜中自己的像，利用光的反射原理，所以选项B不能用光的直线传播解释。
4．（2014年盐城中考题）在探究树荫下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响。
小华设计了四种有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示。
接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况，下列合乎要求的是（ ）
A B C D
图3
答案：
A
解析：
小孔成像是光的直线传播形成的，探究孔的大小对光斑形状的影响，必须控制孔的形状不变，只改变孔的大小。
A图中随着卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故A符合要求；B、C、D三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，不符合要求。
5．（2014年永州中考题）炎热的夏天，树荫下比太阳下要凉快得多，人们总喜欢在树荫下乘凉，树荫的形成是由于（ ）
A．光的反射 B．光的折射 C．光的直线传播 D．光的色散
答案：
C
解析：
光在同种均匀物质中沿直线传播，在日常生活中，激光准直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
太阳光被树叶遮挡后，在下边形成一个黑色的区域，形成树荫。
树荫实际上就是大树的影子，是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的。
6．（2014年泉州中考题）如图4所示为小孔成像的现象，其成像的原因是（ ）
图4
A．光的反射 B．光的折射 C．光的色散 D．光的直线传播
答案：
D
解析：
物体发出或反射的光线在同种均匀介质中传播时，遇到小孔后会在小孔后面的屏上成倒立的实像，小孔成像有力地证明了光在同种均匀介质中沿直线传播。
7．大伟同学在课外按教材上的装置做“针孔照相机”，做成后他将这个照相机对准一只点燃的蜡烛，如果照相机底部是一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的将是（ ）
A．蜡烛正立的像 B．一定是缩小的像 C．三角形光斑 D．蜡烛倒立的像
答案：
D
解析：
小孔成像是由于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。
8．当太阳、水星、地球运行到一条直线上时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为“水星凌日”，是难得的天文奇观。
下列关于该现象的说法中正确的是（ ）
A．小黑斑是水星在太阳上形成的影子
B．小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的
C．小黑斑是水星在太阳上形成的像
D．小黑斑是地球在太阳上形成的像
答案：
B
解析：
通过比较可以发现，“水星凌日”与我们熟知的日食现象非常相似，只是水星取代了月球的位置。
9．关于小孔成像，正确的是（ ）
A．小孔成像实验中，小孔越大成像越清楚
B．小孔成像实验中，小孔越小像越亮
C．小孔成像实验中，小孔一定要是圆的
D．小孔成的像，一定是倒立的
答案：
D
解析：
小孔成像实验中，小孔越大穿过小孔的光越多，因而像越亮，但成像越模糊。
小孔成的是光源的像，与小孔形状无关。
小孔成的像，一定是倒立的像。
10．如图5所示，甲、乙两人分别站立于一面墙的两边，若要在墙上开一个窗使两人彼此都能看到对方的全身，则所需的最小窗的位置应为（ ）
图5
A．ae B．ad C．bc D．bd
答案：
D
解析：
根据光沿直线传播，画出图5所示的图形，所以确定答案为D。
二、填空题
11．光在___________中沿直线传播，光在真空中传播的速度为 m/s，光在其他介质中的传播速度比在真空中的传播速度 （选填“大”或“小”）。
答案：
同种均匀介质 3×108 小
解析：
光在同种均匀介质中沿直线传播，光在真空中传播的速度为3×108m/s，光在真空中的传播速度是宇宙中物体的最快速度。
12．“当地球遮住太阳的光线，月亮便走进了地球的阴影……”这是某影片中的台词片断，它描述的是 现象（选填“日食”或“月食”），此现象可以用光的 原理来解释。
答案：
月食 直线传播
解析：
月亮走进了地球的阴影中，月亮便不能反射太阳光，会出现月食。
这可以用光的直线传播来解释。
13．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。
答案：
1.5×1011 2.53
解析：
光在真空中的传播速度是：
c＝3×108m/s，利用公式s＝vt计算路程，利用公式
计算时间。
计算时注意单位统一。
14．俗话说“坐井观天，所见甚小。
”为了说明井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，甲、乙同学都用画示意图比较的方法来说明，分别如图6和图7所示。
在你看来，他们所画的图 （选择下列有关词填空：
“都正确”“都不正确”“甲正确，乙不正确”“乙正确，甲不正确”）；根据他们所运用的方法，你在评价他们的示意图画得是否正确时，主要是看 （选择下列有关词填空：
“画图是否认真”“图上是否全面正确地反映了应该控制的变量”“画图时所运用的物理知识是否正确”）。
图6 图7
答案：
甲正确，乙不正确 图上是否全面正确地反映了应该控制的变量
解析：
本题以光的直线传播为背景，考查控制变量法。
本题中要研究井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，就只能让井深不同，其余因素均应相同。
图7中，除井深不同外，两个井口的位置也不同了，不符合控制变量法的思想，所以错误。
三、综合题
15．请同学们做如下小实验：
（1）观察从门缝射入室内的光，发现它沿 传播；
（2）观察夜晚手电筒射出的光，发现它沿 传播；
（3）向玻璃瓶中吹入一些烟雾，盖好瓶口，用手电筒照射，观察瓶内烟雾中的光，发现它沿 传播；
（4）向水中滴入几滴牛奶或米粥汤，用手电筒向水中照射，观察水中的光，发现它沿 传播；
实验结果表明：
光在同种均匀物质中是沿 传播的。
上述实验做了四个的目的是 。
答案：
直线 直线 直线 直线 直线 排除偶然性，发现光在同种均匀物质中是沿直线传播的普遍规律。
解析：
（1）观察从门缝射入室内的光，发现它沿直线传播；
（2）观察夜晚手电筒射出的光，发现它沿直线传播；（3）向玻璃瓶中吹入一些烟雾，盖好瓶口，用手电筒照射，观察瓶内烟雾中的光，发现它沿直线传播；（4）向水中滴入几滴牛奶或米粥汤，用手电筒向水中照射，观察水中的光，发现它沿直线传播。
实验结果表明：
光在同种均匀物质中是沿直线传播的。
上述实验做了四个的目的是排除偶然性，发现光在同种均匀物质中是沿直线传播的普遍规律。
16．阅读下列材料，回答问题。
（制作针孔照相机）
在较暗的屋子里，把一支点燃的蜡烛放在一块半透明的塑料薄膜前面，在它们之间放一块钻有小孔的纸板。
由于光沿直线传播，塑料薄膜上就出现烛焰的倒立的像，这种现象叫做小孔成像。
利用小孔成像可以制作针孔照相机。
早在公元前4世纪成书的《墨经》中就记载了小孔成像的实验。
请你回答：
（1）小孔成像现象用到的物理知识是：
。
（2）小孔成像所得到像和手影所形成的影子是一回事吗？
。
（3）针孔照相机已经做好了，即光屏的位置和小孔的位置固定，照相机离烛焰越近，它成的像越 。
答案：
（1）光在均匀介质中沿直线传播
（2）答：
不是一回事。
影子是光在传播过程中，遇到不透明的物体，一部分光被物体挡住，物体的后面会出现影子；小孔成像是光在均匀介质中沿直线传播形成的实像
（3）大
解析：
（1）小孔成像现象用到的物理知识是：
光在均匀介质中沿直线传播。
（2）小孔成像所得到像和手影所形成的影子不是一回事。
影子是光在传播过程中，遇到不透明的物体，一部分光被物体挡住，物体的后面会出现影子；小孔成像是光在均匀介质中沿直线传播形成的实像。
（3）小孔成像的过程中，倒像的大小跟人到小孔的距离有关，人到小孔的距离越远，人在光屏上的倒像就越小，反之则倒像就越大。
17．
（1）如图8所示，从室内的一盏电灯通过墙壁的两个小孔射出来，请你根据这两条光线确定电灯的位置。
（2）如图9，PQ为一光屏，M、N是一个窗户的上下边沿，S是光源，试在PQ上确定光源S能照亮的范围。
答案：
如图10、图11所示。
解析：
利用光沿直线传播规律。
18．小东与几位同学做手影游戏时，发现手影大小经常在改变，影子的大小与哪些因素有关？
他猜想：
影子的大小可能与光源到物体的距离有关，他们借助如图所示的实验装置，来探究影子高度与光源到物体距离的关系。
实验中，把手电筒正对黑板擦由近及远先后放在距离黑板擦不同位置，保持其他因素不变，分别测量影子在墙面上的高度，记录数据下如下表：
手电筒到黑板擦距离L/cm
20
30
40
50
60
70
黑板擦影子高度H/cm
20
17
14.5
13.5
13
12.6
（1）分析数据他们发现：
若保持其他因素不变，当手电筒由近处逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之 。
（2）为了进一步发现其中的规律，他们根据数据绘制了影子高度H随手电筒到黑板擦距离L变化的图象（如图12），由图象可知，当手电筒到黑板擦的距离L=35cm时，影子的高度H大致是 cm。
（3）当手电筒距黑板擦足够远时移动，影子大小将 。
图12
答案：
（1）减小；
（2）15；（3）慢；（4）基本不变。
解析：
（1）由记录的数据表可以看出，当手电筒由近处逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之减小；
（2）由坐标图象可知，当L=35cm时对应的H大致高度为15cm；（3）从图象中曲线的变化趋势可发现，当手电筒距黑板擦较远时影子变化较慢，当手电筒距离黑板擦足够远时，影子大小基本不变。
19．某同学用两个硬纸筒探究小孔成像，如图13所示。
图13
（1）请在图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A’B’（要求标出A’、B’）。
（2）该同学发现蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大。
他测出了不同距离时像的高度，并将实验结果填在了表格中，根据表中的数据可以得到的结论是：
蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h与像到小孔的距离S成 （选填“正比”或“反比”）。
像的高度h/cm
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
像到小孔的距离S/cm
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
（3）树荫下的圆形光斑就是 通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。
答案：
（1）如图14；
（2）正比；（3）太阳。
图14
解析：
（1）发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。
蜡烛A点发出的光线经
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