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第四章 光现象三环：自学 展示 反馈6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375本章涉及的是光学基础知识.内容包括：光的直线传播、光的传播速度、光的反射规律、平面镜成像的特点、光的折射、光的色散以及看不见的光等.本章共有5节：1.第1节“光的直线传播”，介绍了光源的概念及其分类，光在真空中的传播速度；知道光沿直线传播的条件，掌握光沿直线传播的现象及应用；知道光线表示光的传播径迹，知道光在不同介质中传播速度不同.2.第2节“光的反射”，通过实验探究出光反射时的规律；认识到物体表面能反射光，区别镜面反射与漫反射；会利用光的反射解释生活中的现象，明白反射现象中光路的可逆性.3.第3节“平面镜成像”，通过实验探究出平面镜成像的特点，认识到平面镜所成的像是虚像，理解平面镜成像原理，会画平面镜成像的光路图，掌握生活中的平面镜成像特点，简单地了解凸面镜和凹面镜及其应用.4.第4节“光的折射”，通过实验探究出光折射时的规律，理解光发生折射的条件，认识生活中的折射现象，利用光的折射规律解决简单的物理问题.5.第5节“光的色散”，认识光的色散现象，知道色光的三原色，会利用光的色散解释生活中的常见现象；认识太阳的可见光谱，了解紫外线、红外线的概念和特性，以及红外线与紫外线在生活中的应用.本章教材的设计强调学生是学习的主人，突出培养学生的探究性学习能力.强调初中物理学习的基础性（如基本概念、基本规律和基础实验的教学），这对学生提升科学素质大有帮助，也是初中物理教学要注意的重点.本章特别强调实验在教学中的地位，让学生在观察和实验中体会、感悟实验方法对物理学习的重要性.光学知识渗透在社会生活各个方面，要求学生要密切联系社会生活的实际来参与学习光现象的知识.1.在知识与技能方面：了解光源、光在真空和空气中的传播速度c=3108m/s、什么是镜面反射、什么是漫反射、色散现象、太阳光谱和看不见的光的存在.理解光沿直线传播及其应用，掌握平面镜成像的特点，认识光反射的规律，理解反射、折射现象中光路的可逆性.2.在过程与方法方面：实验是研究物理问题的重要方法.体验和感悟我们是如何看见不发光的物体.经历探究“光反射、折射时的规律”，获得比较全面的探究活动体验.通过观察，理解镜面反射和漫反射的主要差异.经历“平面镜成像特点”的探究，学习对实验过程中信息的记录.体验由折射引起的错觉.初步尝试对不可见的事物通过其可见的效应来对该事物进行研究的方法.通过收集、交流关于红外线、紫外线的资料，获得处理信息的方法.3.在情感、态度与价值观方面：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、实事求是的科学态度.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.在探究“光反射、折射时的规律”过程中培养学生的科学态度，密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活和社会的意识.客观地看到社会进步的同时，人类的生存环境也遭到了破坏，从而形成保护人类生存环境的意识.【教学重点】光的直线传播，光的反射、折射规律，平面镜成像的特点.【教学难点】理解光路的可逆性，平面镜成像实验的探究，折射引起的错觉.【课时建议】本章共有5节，建议9课时.第1节光的直线传播.1课时第2节光的反射.2课时第3节平面镜成像.1课时第4节光的折射.1课时第5节光的色散.1课时本章复习和总结1课时1.实验探究法：本章学习的方法主要是实验探究法，从生活中的现象入手，通过实验，分析的得出规律，在实验探究过程中通过现象看本质，归纳总结找方法.2.理想模型法：为了形象地描述光的传播情况，人们引入了“光线”这一模型，用光路图描述光传播时遵循的基本规律，使对光现象的描述及其规律的研究形象化、简单化.3.比较法：通过对光的直线传播、光的反射、光的折射的对比，红外线和紫外线作用的对比，了解知识之间的联系和区别，使知识条理化、系统化.第1节 光的直线传播课题声音的产生与传播课型新授课教学目标知识与技能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.理解光在同种均匀介质中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为c=3108m/s.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.阅读教材P71“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.情感、态度与价值观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、实事求是的科学态度.2.通过亲身的体验和感悟，使学生获得感性认识，为后继学习打基础.3.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.教学重点光的直线传播、光的传播速度.教具准备演示用：激光演示器、盛有水的水槽、牛奶（或红墨水）、蚊香、火柴、玻璃杯、白炽灯、皮球、三球仪、空的易拉罐、半透明的塑料膜、蜡烛、多媒体课件.学生用：白炽台灯、带有小孔的硬纸板.教学难点用光的直线传播来解释简单的光现象.教学课时1课时课前预习1.能够 发光的物体 叫 光源 ，光源分为 天然 光源和 人造 光源.2.用一条 带箭头的直线 表示光的径迹和方向，这样的直线叫光线.光在同种 均匀介质中沿 直线 传播.3.在空气中，光速比声速要 快 ，真空中的 光速 是宇宙间最快的速度.4.光在真空中的速度用 c 表示，大小取 3108m/s ，在其他介质中的速度都比真空中的小.光在水中的速度约为 3/4c ，光在玻璃中的速度约为 2/3c .备课笔记巩固复习教师引导学生复习上一章内容，并讲解学生所做的习题（教师可有针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.新课导入课前利用课间休息，滚动播放一组与光现象紧密联系的优美图片和视频：影、倒影、水面下的物体、霞光万道、晨曦中穿透树林的道道阳光、白光通过三棱镜的色散、彩色的肥皂泡、北极光、日晕、日幻最后将画面停在“节日夜空中的多彩的激光”，直指本课的主题.让学生欣赏绚丽多彩的光现象的同时认识到大自然中有许多光沿直线传播的例子，在轻松愉悦的环境中进入这节课的学习.在生活中有很多奇妙的现象：如打雷时，雷声和闪电在同时同地发生，但为什么我们总是先看到闪电后听到雷声？人的影子为什么早晚长中午短呢？在开凿大山隧道时，工程师们用什么办法才能使掘进机沿直线前进呢？神话中传说王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次，他们能否每年相会一次呢？大家想知道上述问题的答案吗？生：（异口同声地回答）想.教师紧接着进入新课教学.进行新课 光源生活、生产中哪些物体可以发光？生1：太阳、电灯、蜡烛.生2：手电筒、火把、油灯.生3：霓虹灯、钠灯、汞灯、氖灯、萤火虫.我们把所有这些能够发光的物体都叫做光源.太阳和蜡烛都是光源，它们有何不同呢？生：太阳是天然光源，蜡烛是人造光源.板书：光源定义：能够发光的物体都叫做光源.分类：光源可分为天然光源、人造光源.教师介绍人造光源的发展和应用，使学生意识到人造光源的前景十分广阔.【例1】（多媒体展示）下列物体属于光源的是（ ）A.反射阳光的平面镜 B.月亮C.放电影时所看到的银幕 D.收看电视时看到的电视机屏幕解析：能够发光的物体叫光源.平面镜、月亮只是反射太阳光，不是自己发光；放电影时看到的也是银幕的反射光，不是银幕自己发光，所以它们都不是光源.只有电视机的屏幕，是电子枪发射的电子打到荧光屏上，使屏上的荧光物质发光，所以电视机屏幕是光源.答案：D备课笔记特别提醒：1.光源强调的是“自身”发光的物体，而不是反射光，如月亮的光是反射的太阳光，月亮本身并不发光，所以不是光源.2.人眼看到物体时物体发出或反射的光进入人的眼睛，而不是人眼发出光.进行新课 光的直线传播1.光的直线传播光在介质中是如何传播的？生：我猜测，光在介质中是沿直线传播的.这位同学的猜测是否正确呢？下面我们用实验来检验一下.演示1：在暗室里，将一束光射到有烟雾的空玻璃杯中，观察光在空气中的传播路径.演示2：在暗室里，将一束光射到有少许牛奶的水中，观察光在水中的传播路径.刚才在演示实验中，大家看到什么现象？生1：光在空气中沿直线传播.生2：光在水中沿直线传播.注意：光在水中沿直线传播，学生的感性认识较少，一定要演示给学生看看.演示实验可用激光器演示,也可用长手电筒演示（玻璃上用带有12毫米宽缝隙的厚牛皮纸或硬纸片挡住）.演示时，为了能看到光路，可以把几支蚊香同时点燃，在空气中形成烟雾，可在水中滴少许牛奶或红墨水.板书：光沿直线传播的条件：在同种、均匀介质中.教师总结：光在同一介质中沿直线传播是有条件的，如果介质不均匀，光的传播方向也会发生偏折.例如地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲.早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是因为不均匀的大气使光线变弯了.因此应该说，光在同一种均匀介质中才是沿直线传播的.为了使学生亲身感受光的直线传播，激发学生学习物理的兴趣，可让学生自己做一个实验.学生实验：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，让眼睛穿过小孔观察光源.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.利用上面的演示实验和学生实验，使学生认识到光在同种均匀介质中沿直线传播.由于光是沿直线传播的，在这里可以向学生交待“光线”这个物理学名词.人们为了形象地表示光的直线传播，物理学中引入光线的概念.板书：用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向，这样的直线叫做光线.2.光沿直线传播的应用教师指导学生看教材P70图4.1-4，同时启发学生举出光沿直线传播的应用举例.生1：激光准直.生2：排直队要向前看齐.备课笔记思想方法：光是真实存在的，光线是为了研究光的传播情况而假想的线，是一种为表示光的传播情况而建立的理想模型，不是实际存在的线.这种研究问题的方法叫做“理想模型法”.进行新课生3：打靶瞄准.光沿直线传播的事例很多，可见学习物理知识是有用的，大家一定要学好这门课程.下面我们用光的直线传播解释一些简单的光现象.（1）影子的形成.演示3：用白炽灯对着墙，把皮球放在灯和墙之间.现象：墙上出现球的影子.教师启发学生用光的直线传播的知识解释影子的形成.（学生积极发言）甲师生共同活动得：影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，所以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影.（如图甲所示）（2）日食、月食的成因.演示4：用三球仪演示日食、月食的形成.教师启发学生用光的直线传播解释日食、月食的成因.师生共同观察讨论总结得：乙日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食.在地球上的不同地区，会出现不同情况的日食.（如图乙所示）丙月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食.月食情况与日食类似.（如图丙所示）说明：演示时，若无三球仪可用挂图或投影片，还可播放动画教学片.（3）小孔成像.演示5：在一个空罐的底部中央打一个孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，将小孔对着烛焰.（如教材P70“想想做做”）现象：可以看到烛焰在薄膜上呈现的像.教师启发学生用光的直线传播解释小孔成像的形成原因.丁师生共同观察讨论总结得：小孔成像的形成原因：烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；下部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了上部，就形成了备课笔记知识拓展：（1）像的大小跟物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关.当物体到小孔的距离大于光屏到小孔的距离时，成缩小的像；当物体到小孔的距离小于光屏到小孔的距离时，成放大的像；当物体到小孔的距离等于光屏到小孔的距离时，成等大的像.(2)正确区别影和像的不同：小孔成像和影子的形成都是由光的直线传播造成的，但二者却存在明显的不同：小孔所成的像是光实际照射到的区域，“像”的形状和物体一样；“影”是光实际照射不到的区域，“影”的形状不一定和物体一样.特别提醒：小孔成像时，像与物体形状相同，与孔的形状无关.进行新课小孔成像.（如图丁所示）教师总结：小孔成像的原理是光的直线传播,条件是孔径必须很小,像的特点是成倒立的实像.小孔所成的像的形状与物体的外部轮廓相似，像的大小取决于物、孔与屏三者之间的距离.【例2】（多媒体展示）晴天，树阴下的地面上出现的圆形光斑是（ ）A.太阳的实像 B.太阳的影子 C.太阳的虚像 D.树叶的影子解析：树叶间的空缝形成“小孔”，树阴里的光斑也就是我们所学的“小孔成像”现象，作为太阳的像，这个光斑也像太阳一样是圆的.这个光斑是太阳光射到地面上会聚形成的，所以是实像，C不对；这个光斑处有太阳光射到，自然也就不能叫影子了，B、D不对.答案：A【例3】（多媒体展示）大伟在课外用如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部的小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的是（ ）A.三角形光斑B.圆形光斑C.蜡烛的正立像D.蜡烛的倒立像解析：根据小孔成像的特点，蜡烛发出的光线无论通过什么形状的小孔，都在半透明纸上成倒立的实像，故D正确.答案：D 光的传播速度雷声和闪电在同时同地发生，但我们总是先看到闪电后听到雷声，这说明什么问题？生：这表明光的传播速度比声音的传播速度快.大家回忆一下，声音在空气中（15 ）的传播速度是多大？生：340 m/s.大家已知道声音在各种介质中的传播速度，那么光的传播速度是多大呢？教师用多媒体播放课件“光的传播速度”，并讲解.光的传播速度（多媒体课件）光在真空中的传播速度约为c=3108m/s，这是目前为止，我们知道的宇宙间最快的速度.光在空气中的速度比真空中略小，我们近似认为其等于真空中光速，为3108m/s；光在水中的速度约为真空中光速的3/4；光在玻璃中的速度约为真空中光速的2/3.注意：光的传播不需要介质，能在真空中传播，而声音传播需要介质，不能在真空中传播.板书：1.光在真空中的传播速度是3108m/s.2.光在其他各种介质中的速度都比在真空中的小.3.光在空气中的速度可近似认为是3108m/s.教师指导学生阅读教材P71“科学世界我们看到古老的光”，感受宇宙的浩渺和光的神奇，并请学生试着计算牛郎星和织女星的实际距离.解：牛郎星和织女星的距离：s=9.51012km16=1.51014km.备课笔记知识拓展：(1)天文学上把光在一年里传播的距离叫光年.光年是距离单位，而不是时间单位.1光年=365246060s3.0105km/s=9.51012km.(2)光速比声速大得多，一般来说，通过的介质的密度越小，光速越大，而声速越小.教学板书课堂小结通过这节课的学习，我们知道光在同种均匀介质中是沿直线传播的，知道了光沿直线传播的应用：影子的形成、小孔成像、日食、月食的形成等.我们进一步探究了光的传播速度，知道真空中光的传播速度最快，是3108m/s，我们可以利用光速来求星球之间的距离.好，这节课就学到这，谢谢！教材习题解答【教材P70“想想做做”】如图甲所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上.将小孔对着烛焰，我们可以看到烛焰在薄膜上呈现的像.仔细观察小孔成像的特点.从烛焰的不同位置发出的光穿过小孔后是怎样传播的？试着在图乙中画一画，也许能帮助你解释为什么能成这样的像.解：光穿过小孔后仍沿直线传播.光的传播路径如图丙所示【教材P72“动手动脑学物理”】1.“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉.请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”.解：如图所示，实际上“坐井观天，所见甚小”就是由于光沿直线传播引起的.坐在井底的青蛙只能接收到从井口处射入井底的光线，从而只能看见一小部分天空，无法见识到天地的广阔.2.做一做手影游戏（如图），用光的直线传播知识解释影子是怎样形成的. 解：影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面光不能到达的区域便产生“影”.教材习题解答3.举出一些例子，说明光的直线传播在生活中的应用.解：如激光准直、排队、小孔成像、日食和月食现象以及手影等.4.太阳发出的光，要经过大约8min才能到达地球.请你估算太阳到地球的距离.如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，它要经过多长时间才能跑完这段路程？解：太阳到地球的距离：s=vt=3108m/s860s=1.441011m.这辆赛车跑完这段路程需要的时间：t=sv=1.441011m/500km/h=1.44108km/500km/h=2.88105h=1.2104d.难题解答【例4】如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像.解析：小孔成像的原理是光的直线传播，根据其原理分别作出A、B的像点，连接像点即可得到物体AB的像AB.答案：如图所示.布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.教学反思1.本节课是学生的第一节光学课，而八年级的学生已经积累了许多光沿直线传播的生活经验，比如从手电筒的光、汽车车灯的光等等，所以这节课设计的重点应该是激发学生热爱光学，让学生通过实验探究来认识光的传播特点，知道光沿直线传播是有条件的.2.这节课的内容，在以往的教学中常常只是简单介绍了事，若能改变旧的教学方式，提供大量器材，给学生适当的时间，让他们自己动手动脑，经历实验过程，并在其中去想，去说，去做，去表达，去感悟，去探索物理实验反映的物理本质,从而“发现”光在同种均匀介质中的传播特点.通过探究光的直线传播规律，引导学生初步体会“提出问题实验探究得出结论解释现象应用结论”的科学探究方法.这种探究方法，将对今后的实验探究起着不可估量的作用.3.整节课学生始终处于积极参与探究的状态之中，他们在思考之后，自己能去选取仪器、设计实验，想到一些非常有创意的方法，说明学生能独立地去探索、去实践.只要给他们充分发挥的时间和空间，就会激发出他们的创新潜能.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结易错提醒：画光线时一定要标上箭头，并且要注意箭头的方向.
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