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第四章光现象1.探究并了解光的直线传播;掌握光的反射和折射规律.2.探究平面镜成像时像与物的关系.3.了解白光的组成.4.认识红外线、紫外线及其作用.1.经历观察与实验的过程,能在观察和实验中发现问题,具有初步的观察能力及提出问题的能力.2.经历从信息中分析、归纳规律的过程,提高分析概括能力.3.小组实验,学会合作.1.激发求知欲,提高探索物理现象或规律的能力.培养学生团结协作精神.2.培养实事求是的态度、质疑和独立思考的习惯.本章对光的规律性知识,尽量安排为探究性的.这些探究活动是根据实验、演示实验或者小实验演化而来的.探究实验改变了传统的教学过程,先不给出实验结论,要求学生自己通过活动获得结论.由于探究具有悬念,对学生具有挑战性和吸引力.教学中要调动学生的积极性,处理好实验的关键问题,自主地得出主要结论.探究性学习跟知识性学习一样,也应遵循循序渐进的原则.本章安排的探究活动,具有知识浅、操作方便、规律性强的特点,结论容易获得,适宜初中生.探究能使学生体验科学研究的过程,受到科学研究方法的教育;从收集的证据中,总结和归纳出规律性的知识;从获得成功的愉悦中,提高学习自信心.根据课程标准的要求,反射定律降低到反射规律水平,主动与学生的认识水平吻合,有利于学生体验科学探究的过程、体会科学探究的方法,为学会学习打基础.学生在探究“光反射时的规律”时,获得的事实是反射角与入射角相等的关系.至于入射光线与反射光线分居法线两侧,以及它们与法线在同一平面上的说法,教材中不强调.这样虽不很严密,但不会在学生认识实际问题时产生障碍.折射规律是本章学习的难点.本章对光的折射知识定位较低,重点研究光从空气射入水中或玻璃中光线偏折的方向,只提出“光从空气射入水中或其他介质中时,光线向法线方向偏折”的结论.至于对实际问题的研究,对学生要求不高,能听懂即可,以减轻学生的课业负担.初中物理的基本研究方法是实验.一如既往,本章仍然突出实验在教学中的作用,让学生在观察和实验中,直接获得生动的实验事实,体会、感悟实验方法对物理学习以及学会学习的重要性,进一步激发学习物理的兴趣.光学知识渗透在社会生活各个方面:与技术相结合,用于引导掘进的方向;与人文精神相结合来剖析神话故事;光传递的信息,可以发现宇宙之大;平面镜成像在视力检查上的应用,光在能量方面的应用太阳灶,以及海市蜃楼、热谱图、验钞机等等,都充满了魅力和活力.教师应该根据需要和可能,提供身边具有活力的新鲜事例于教学之中.物理学习是培养学生对自然和科学技术的兴趣的重要途径.学生要适应现代化的生活,需要理解社会生活中的科学技术,应用物理知识解决实际问题.希望学生在多种学习活动中成长.【重点】1.光的直线传播;用探究法研究光的反射定律.2.平面镜成像特点;光的折射现象;红外线、紫外线的作用.【难点】1.用光的直线传播来解释简单的光现象.2.用光的反射解释一些简单现象;虚像的概念.3.解释简单的折射现象;红外线和紫外线的作用及应用;做好探究实验及分析.一、光源生活、生产中有各种各样的光源.可以让学生们收集相关的资料,无论图片、文字、实物都可以.由于学生参与实际活动,学习兴趣会很高.通过对资料和实物的分析,得到光源的共同特征能自行发光.二、光是如何传播的学生已经知道一些光的直线传播的知识,教学仍应重视实验,使学生的感性认识更丰富一些.教材中用激光引导掘进方向的图,示意性地展示了光直线传播的应用.在这里未涉及光沿直线传播的条件,是因为学生对介质的均匀与否缺乏思考的基础.在后续教学中,研究折射规律时再涉及介质的均匀性.教学时对光沿直线传播的应用还可补充一些实例.建议让学生做个“小孔照相机”,在简单的科学制作中可以学习科学知识和体验成功的快乐,同时也为第五章的内容照相机的学习做一些铺垫.三、光的传播速度教材以声音在空气中传播速度的大小为基础,从“光的传播比声音快”的感悟中,学习光在真空或空气中的速度.为了使学生理解光速有多快,教材中用一幅图加以注解,形象生动地说明光速非常快.教学时应使学生了解真空中的光速是宇宙间最快的速度,并记住c=3108 m/s这个重要物理常数.“我们看到了古老的光”作为“科学世界”内容给出,以弘扬科学教育中的人文精神.用光速的知识理解自然世界,拓展性地了解一些天文知识,了解最大的长度单位光年.本文可以让学生自己阅读.四、光的反射光的反射的引入可通过人们为什么能看到本身不发光的物体来进行,并可以利用阳光或手电筒及小镜子等进行演示说明光的反射现象,让学生理解光的反射的概念.在探究光的反射规律的实验中,实验器材可以自己制作,以便于实验的简洁易行,选择纸板时在选材上应注意用比较粗糙的硬纸板且应该提前进行纸板颜色的对比,确定对于所选光源比较明显的颜色,这样效果会更好些,在硬纸板上可以事先标上一些角度的刻线,操作过程中注意遮光,因为如果教室中太亮的话,纸板上的光线会比较模糊,不便于进行观察,关于入射角和反射角的概念应进行强调,让学生分清光线与镜面的夹角.对于光的反射定律的叙述要提醒学生注意顺序,可以让学生课下进行讨论原因.光路的可逆性并不只是反射时才具有,直线传播及折射都具有可逆性,在此应进行说明,防止学生认为只有在反射时光路才是可逆的错误认识.另外对于镜面反射和漫反射的每一条光线都遵循光的反射定律可进行适当地分析.五、平面镜成像平面镜的引入可以通过学生每天照镜子的感受开始,可事先提出几个启发性的问题使学生回答问题,这样对一些简单的特点的实验探究可以尽量节省时间,从教材的研究指导来看,第一个步骤的问题显得太繁,教师可以在启发学生的前提下概括出实验的步骤及所需的器材,具有指导性地进行实验探究,实验过后可以提出几个相应的问题,例如:实验中用完全相同的两支蜡烛是为了研究什么关系?实验中的刻度尺的作用是什么?以加深学生对实验过程的认识.实验结论中像与物的上下关系,只限于平面镜竖放时的情况,实际上水中倒影成像形式与平面镜是相同的,关于像的虚实可以用是否是由光线实际会聚形成或是否能在光屏上承接来解释.六、光的折射本节引入可由教师进行演示光的折射的实验来进行,注意在反射的同时发生了折射现象,而对于光的折射不可片面地认为只有方向发生改变时才是折射现象,实际是光只要是从一种介质进入到另一种介质时就发生了折射.有一些教师经常用筷子放入杯子中来介绍光的折射,但是学生从侧面来看筷子在水中像的位置往往低于实际的位置,而一些练习中所说的水中的筷子看起来向上弯折是从水面上方来看的,虽都是光的折射现象但要注意区分.七、色散应尽量给学生足够的感性认识,要做好演示实验和进行“分解太阳光”的活动.要让学生了解光的合成,用放大镜看彩色电视画面,在现象感知的基础上,再介绍色光的三原色.在教学中,要注意调动学生积极性,为教学提供较多的背景材料.探究活动中,应充分调动学生的主观能动性,尽量让学生自主地制订探究计划和设计实验.教师应帮助学生完善探究计划,做好实验现象的记录,是培养学生科学态度的重要环节.探究中,应至少各做两组以上色光混合,以便达到客观对比的效果,在这个基础上才能得出正确的实验结论.教学中要使各组学生交流实验结果,来丰富实验事实.第1节光的直线传播1课时第2节光的反射1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课时本章复习教案2课时第1节光的直线传播1.识别光源,知道大致分类.2.知道光沿直线传播及其应用.3.记住光在真空和空气中的传播速度c=3108 m/s.1.通过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,提高观察实验能力.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.1.通过观察、实验等学习活动,养成善于观察、勤于思考、联系实际的学习习惯.2.通过学习活动,使学生获得成功的愉悦,乐于参与物理学习活动.【重点】光沿直线传播的规律的了解和应用.【难点】能利用光的直线传播解释生活和自然中的一些简单现象.【教师准备】教师演示实验的器材和多媒体课件.【学生准备】激光笔、蚊香、火柴、果冻(半透明)、白纸板、一次性塑料水杯、牛奶、空玻璃容器、小平面镜、蜡烛、小孔成像仪等.导入一:同学们,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.由此说明光对人来说是很重要的,没有光,这个世界就不会如此五彩斑斓,如此美丽,甚至我们根本不能生存.今天我们就一起来探究光学世界.导入二:多媒体播放“祖国大好河山的风景”视频资料,老师自己配音:“金色的朝霞,蔚蓝的天空,郁郁葱葱的青山,姹紫嫣红的花朵是谁把大自然点缀得如此美丽多彩?它的化妆师就是光.”据统计,人类由感觉器官接收到的信息中,有百分之九十以上的是通过眼睛得来的.著名的诗人顾城有句名诗:黑夜给了我黑色的眼睛,我却用它来寻找光明.同学们,就让我们睁大眼睛,探寻光之秘密吧!设计意图注重知识联系,做好知识准备.导入三:问1:同学们在小时候做过手影游戏吗?今天让大家回到童年,重温儿时的欢乐,谁先来试一试?引导学生做手影游戏并在学生兴致高时突然断电;问2:我们欣赏了这几位同学精彩的表演,你能提出与这一现象有关的问题吗?引导学生提出要研究的问题:如:为什么关了灯会没有手影?手影是怎样形成的?手影为什么会随手形的变化而变化?所有物体都有影吗?一、探究光的来源问:刚才大家看到了,要形成影必须有光,那么光是从哪里发出来的呢?1.多媒体播放生活中常见的发光体并引导学生概括光源的特点.学生观察、讨论并归纳出光源的特点能自行发光.2.通过多媒体给出一些生活中的物体让学生辨认是否是光源;简述自然光源与人造光源.(如太阳、萤火虫、放电影的银幕、月亮、云层间的闪电、点燃的蜡烛等)知识拓展月亮本身不发光,只是反射太阳光,因此月亮不是光源.过渡语光是由光源发出来的,那么发出来的光又是怎样传播的呢?二、探究光的传播思路一问:形成影的原因是什么?教师引导学生猜想(可类比提示:如果在流动的水中插一木杆,水能绕过插在水中的木杆向前流动,光能否像水那样绕行呢?)设计意图培养学生猜想的能力,初步认识猜想在科学探究中的重要性.学生思考并猜想光沿直线传播.问:科学仅仅靠猜想是不够的,如何验证你们的猜想是否正确呢?引导学生根据提供的器材或自备器材设计实验并进行实验探究,巡视、指导学生.(强调:激光束不能直射人眼!)学生根据教师提供的器材分组设计实验并进行尝试实验.问:哪些小组愿意上台跟大家一起交流?请把你们观察到的现象和得出的结论告诉大家.引导学生上台演示并归纳结论.小组代表演示,其余学生观察思考并归纳.再问:光总是沿直线传播吗?有没有条件限制呢?学生进一步思考并实验.教师根据学生实验情况补充演示光在不同物质及同种不均匀物质中传播的情况.学生观察思考、初步归纳出光沿直线传播的条件.师生共同讨论得出:光在同种均匀介质中沿直线传播.思路二演示一:光在空气中沿直线传播.演示二:光在水中沿直线传播.演示三:光在玻璃中沿直线传播.用激光演示器演示一、二、三.无激光演示器的可用幻灯机或长手电筒.观察:让学生分别观察光在空气中、水中、玻璃中是沿直线传播的.引导学生分析:在同种、均匀、透明物质中,光沿直线传播.指导学生看教材图4.1 - 1,图4.1 - 2.演示四:用三张纸板上的小孔在一条直线上,才能看到手电筒射来的光.验证光在空气中沿直线传播.过渡语光是一种无形的物质,如果要对它进行研究很困难,你能想个办法把一束光的传播路线和方向表示出来吗?三、光线师:光的传播是实际存在的,光线只是人们为了形象表示光的传播而画的带箭头的直线,它是表示光的一种模型,实际上是不存在的.(1)学生思考并讨论;(2)了解光线的实际意义;(3)了解研究问题的方法物理模型法.知识拓展光线是表示光的一种理想化的物理模型,实际上是不存在的,光线是为了研究问题方便而假想出来的,像这种建立理想化模型的方法是物理学研究问题的重要方法.过渡语在现实生活中,有很多现象都与光的直线传播有关,现在我们具体来研究一下.四、光沿直线传播的应用问1:通过刚才的研究,哪位同学来解释一下手影是怎样形成的?问2:生活中光沿直线传播的例子有哪些?哪位同学给大家列举几个?设计意图学生思考讨论并列举光沿直线传播的其他例子.(如射击三点一线、激光准直等)引导学生说出自然界中光沿直线传播的例子,并演示日食、月食多媒体动画.学生观察、思考并讨论.也可以介绍或演示其他例子.述:我国古代对光沿直线传播早有记载,早在2000多年前墨经中记述了一种叫“小孔成像”的现象,下面我们重温一下古人观察到的现象.(引导学生观察小孔成像实验)1.学生观察小孔成像实验,分析归纳出成像的特点.2.思考回答:小孔成像中,像和物体相比较,像是立的;若要使像大一些,则烛焰应离小孔些.(投影给出)例子不胜枚举,希望同学们平时多去观察和思考,做个生活的有心人.五、光传播的是什么我们已经探讨了光的传播,你知道光传播的是什么吗?学生通过讨论交流,了解光可以传播信息和能量.过渡语我们知道光的传播速度很快,那么光的传播速度到底是多少呢?六、光传播的速度问:打雷时,雷鸣和闪电在天空中同时发生,为什么我们总是先看到闪电后听到雷声?请同学仔细阅读教材“光的传播速度”部分然后跟大家交流一下.巡视指导(教师指出:真空中的光速是物体运动的极限速度).1.学生分析思考、交流讨论问题;2.学生自学课本,了解光的传播速度情况;3.光的传播速度很大,测光的速度是极困难的.因为光通过不太长的距离需要的时间非常短,我们不容易察觉到,17世纪天文学家和物理学家都认为光速无限大.伽利略对此提出怀疑,但实验没有成功.1767年丹麦物理学家罗默首次测得光速.1849年法国物理学家裴索在地面实验室成功地进行了光速测量.1920年美国物理学家迈克耳孙改进了裴索的实验,更精确地测定了光的速度.现在公认的光在真空中传播速度是3105千米/秒.光在空气中的传播速度约为3105 km/s(或3108 m/s),光在水中、玻璃中的传播速度比空气中的小.1.请帮小明在下列物体中找出不是光源的是()A.闪电B.太阳C.月亮D.亮着的电灯解析:光源为能自身发光的物体,闪电、太阳、亮着的电灯都可以自身发光,而月亮反射的是太阳光.故选C.2.如图所示的四种现象中,不是由于光的直线传播而形成的是()解析:光在同种均匀介质中沿直线传播.树荫下形成圆形光斑、地上的“树影”、日食现象都是由于光的直线传播形成的,沙漠蜃景是由于光在不均匀介质中传播时,光线发生偏折形成的.故选C.3.光线从空气进入某种液体,它的传播速度将()A.增大B.减小C.保持不变D.可能减小,也可能增大解析:因为光在其他透明介质中的传播速度都小于光在空气中的传播速度,所以光从空气进入某种液体,光的传播速度将减小.故选B.一、光的直线传播1.光源定义:能够发光的物体,叫做光源.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:用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向,这样的直线叫光线.3.光的直线传播应用影、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、光的传播速度真空中的光速为c=3108 m/s.一、教材作业【必做题】教材第72页动手动脑学物理的1,2,4题.【选做题】教材第72页动手动脑学物理的3题.二、课后作业【基础巩固】1.下列物体中都是光源的是() A.太阳、月亮B.烛焰、抛光金属板C.太阳、烛焰D.月亮、火把2.当观察站在远处敲锣打鼓的人时,我们总是先看到他的动作,后听到锣鼓的声音.这一现象说明()A.光的传播不需要时间,而声音的传播需要时间B.光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大得多C.用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些D.总是先敲锣打鼓,后发出声音,动作先后不同3.如图甲所示,枯井中的青蛙位于井底O点“坐井观天”,则青蛙通过井口观察范围正确的光路图是图乙中的()【能力提升】4.北宋的沈括在梦溪笔谈中记述了光的直线传播和小孔成像的实验.他首先直接观察鸢(老鹰)在空中飞动,地面上的影子也跟着移动,移动的方向与鸢飞行的方向一致.然后在纸窗上开一小孔,使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上,结果观察到“鸢东则影西,鸢西则影东”(如图所示).阅读了上述材料后,你认为下列哪种说法是错误的()A.“鸢东则影西,鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像B.沈括观察到“鸢在空中飞动,地面上的影子也跟着移动”是小孔成像C.小孔成像可用光的直线传播解释D.小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相反5.某人在夜晚路过某一有路灯的街道过程中,先向路灯走近后走远,此人影子的长短变化情况是.6.古代时,由于无法解释日食的形成原因,人们迷信地认为日食是一种凶兆.现在我们可以用光的来解释日食的原因.如图所示,有乒乓球、足球和瓦数较大的白炽灯.请你用这三种物品代表相应的星球,设计出观察日食成因的实验,并根据三个星球的排列位置,按示例,把答案填写在横线上.用白炽灯代表太阳,用代表,用代表.7.如图甲所示是一张日环食照片.请在图乙中画出,人在其中能观察到日环食的阴影区,并在该影区内写入字母“HS”.【拓展探究】8.学习了光学知识后,爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象.如图所示,她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔,再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上.分别将小孔对着烛焰和灯丝,可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像.(1)分析比较甲、乙两图,可以得出怎样的结论?(2)分析比较甲、丙两图,可以得出怎样的结论?(3)通过实验,可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是(选填“正立”或“倒立”)的像,说明小孔成像的原理是.(4)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像.【答案与解析】1.C解析:太阳本身能发光是光源.月亮是靠反射太阳的光,本身并不发光,所以不是光源.烛焰本身能发光是光源.镜子、抛光的金属板都不能发光,是靠反射别的光源的光.2.B解析:敲锣打鼓的人的敲击动作和锣鼓声在空气中同时传播,敲击动作以光速传播,锣鼓声以声速传播,因为光速远远大于声速,所以总是先看到他的动作,后听到锣鼓的声音.故选B.3.A解析:由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的,所以C,D错误;青蛙通过井口观察是光射入青蛙眼中,A正确,B错误.故选A.4.B解析:在纸窗上开一小孔,因为小孔成像是倒立的,故出现“鸢东则影西,鸢西则影东”的现象.小孔成像是光的直线传播原理,小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相反,综上分析,选项A,C,D正确;沈括观察到“鸢在空中飞动,地面上的影子也跟着移动”是影子的成因,是光的直线传播形成的,因为光被挡住了,没有光的区域才变暗,所以选项B错误.5.先变短后变长解析:本题考查光的直线传播的应用.当人在远处时,人与灯光的夹角小,形成的影子长;当人逐渐走近路灯时,人与灯光的夹角变大,此时形成的影子变短;当人经过路灯逐渐远离时,人与灯光的夹角又变小,形成的影子再次变长.因此,当人经过路灯时,影子先变短后变长.6.直线传播乒乓球月球足球地球解析:日食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时(月球在太阳和地球之间),由于光的直线传播,太阳到地球的光线便会部分或完全地被月球掩盖,产生日食;如果用白炽灯代表太阳,用乒乓球代表月球,用足球代表地球,就能演示日食的成因.7.如图所示.解析:当月球转到地球和太阳之间,且三者处于同一直线上时,月球挡住了太阳射向地球的太阳光,由于光的直线传播,在月球的阴影部分的地区就发生了日食;根据光的直线传播,画出光路;发生日环食时,月球遮住了太阳的中心部分,在地球上能看到太阳的边缘部分.8.(1)小孔成像中所成的像与小孔的形状无关.(2)小孔成像中所成的像与物体的形状有关.(3)倒立光在同种均匀介质中沿直线传播(4)太阳解析:(1)比较甲、乙两图可知,不同之处是甲中是圆孔,乙中是方孔,但是在半透明的塑料膜上成的都是蜡烛倒立的像,所以小孔成像中所成的像与小孔的形状无关;(2)比较甲、丙两图可知,不同之处是甲用的光源是蜡烛,丙用的光源是灯泡,在半透明的塑料膜上成的一个是蜡烛倒立的像,一个是灯丝倒立的像,小孔成像中所成的像与物体的形状有关;(3)小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,正因如此所以所成的像都是倒立的;(4)树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔在地面上所成的像.1.总体分析虽然光的传播是一个比较简单的教学内容,但内容还是比较多,比较杂,这要求教师要能充分把握知识之间的联系,能够做到主次分明,重点突出,难点突破.所以要上好这一节课的难度还是比较大的.我改变了旧的教学方式,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.“发现”了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,学生初步体会到了“提出问题实验探究得出结论解释现象(产生问题的现象)应用结论”的科学研究方法.较好地解决了这些问题,感觉效果很好.2.在教学中重难点的把握与突破(1)光路的呈现.通过多媒体展示了日常生活中常见的能呈现光路的现象,学生通过直观的现象很容易就想到介质中要有尘埃、水雾等微粒就能呈现光的传播路径,从而对后续的实验设计提供了条件.(2)不均匀的同种介质的选材问题:因为这是学生学习本课内容的一个重点,所以实验不能忽略,而这个实验中如何制造不均匀介质问题,在课前通过大量的实验,经对比发现在开水中加入蜂糖,与少许奶粉,效果比较明显.另外还通过媒体课件辅以教学(太阳光从真空射入大气层中的现象)达到了较好的教学效果.3.充分挖掘学生的创新潜能整节课,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,想到了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,就会激发起他们的创新潜能.4.存在的不足在本节课中学生在分组实验中有的学生还是不会做,而小组中的一些成员的团结精神不强,所以有些小组的实验效果不好.这方面的问题可以从平时教育入手,课余时候多帮助基础较差的学生,这样或许能较有效地解决这一问题.动手动脑学物理(教材第72页)1. 如图所示,当青蛙坐在无水的井底O点时,根据光是沿直线传播的原理,它所看到的范围仅为夹角AOB范围内的景色.(A,B点为井口边缘的两点)2.2.因为光是沿直线传播的,且光不能穿过不透明的物体,所以光射到不透明物体上后,在这个物体的一侧就会有一个光照射不到的区域,这就是影子.3.射击时瞄准目标、影子、小孔成像等.4.解:太阳到地球的距离s=ct=3108 m/s60 s8=1.44108 km.赛车跑相同路程所用的时间为t=2.88105 h.小孔成像的再认识探究活动【探究课题】小孔成像的再认识动手制作不同的小孔成像观测器,研究小孔成像规律.【组织形式】学生活动小组.【活动总体设计】教师提出相关问题,可以利用典型例题让学生进行讨论;制订计划与设计实验过程;观察实验现象收集相关数据;分析讨论后进行组间交流.【相关方案】(1)在硬纸板上用锥子扎一个直径为1 mm2 mm的圆孔.在暗室中点燃一支蜡烛放在小孔前,在硬纸板的另一侧的光屏上就能看到烛焰的像.改变屏与小孔的距离,像的大小和亮度如何变化?(2)平行于硬纸板移动蜡烛,光屏上像的移动方向与蜡烛的移动方向是否相同?(3)在不同的硬纸板上分别扎出不同形状的孔,一是三角形、一是方形,孔的形状对所成像有无影响?(4)同一硬纸板上同时有两个或三个小孔(一是圆孔、一是三角形、一是方形),则光屏上会出现一个像还是几个像?形成的像各是什么样?【探究实验目的】(1)要求学生写出相关的探究过程报告,培养学生科学的实验方法,由假设的提出到理论的建立需要实验的不断检验.(2)通过组内成员和组间的相互交流,培养学生的团体合作意识.(3)发现学生在知识理解上的问题.第2节光的反射1.了解光在一些物体表面可以发生反射.2.认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义.3.理解反射现象中光路的可逆性.4.了解什么是镜面反射,什么是漫反射.5.通过观察,理解镜面反射和漫反射的主要差异.1.通过实验,观察光的反射现象.2.体验和感悟我们是如何看见不发光的物体的.3.经历探究“光反射时的规律”,用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系,测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角,总结探究的结论,获得比较全面探究活动的体验.1.在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度.2.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.3.鼓励学生积极参与探究活动.【重点】光的反射定律和应用.【难点】反射定律中的“三线共面”的理解和两种反射现象的应用.【教师准备】氦氖激光器、刻度尺、手电筒、水、盆、光的反射演示装置图、平面镜、玻璃片、投影片、手电筒(玻璃上有12 mm缝隙的黑纸)、白纸、小平面镜、大头针、量角器、钢笔、图钉、刻度尺、透明胶条及多媒体课件.【学生准备】激光手电、一小块平面镜、一块可以对折的半圆形硬纸板(用量角器的直边与纸板底边对齐,以对折形成的折痕为中心线,在线的两侧分别用量角器标注相应的角度数值).导入一:师:学习是快乐的,我们获取知识,去探索、去发现,去揭示大自然的奥秘.应该其乐无穷,让我们快乐地踏上科学探究的旅程.(投影出示:让我们快乐地去探索)首先,我们今天来个射击比赛.每个小组选一位代表,用手中的激光手电射击屏幕上的字,每组射击一个字,看哪个组射击得更准?其他同学思考并回答用到了上一节课中我们学到的什么知识?(要先划分好小组)(学生兴趣高涨,各组很快射准了目标,并回忆起了上节课所学的知识)师:难分高下,都很好.下面再来一场比赛,我要求把激光手电对着桌子上的镜子,最后光斑准确地击中靶心者胜利.(增加了游戏难度,更加激起了学生的学习欲望,同时让学生认识到光的反射这一现象,并让同学们回忆在生活中还有哪些是光的反射现象,体现从生活走向物理的教学理念)师:很好,光的反射现象是很普遍的现象,你想知道光的反射的哪些知识?(学生带着兴趣提出他们的问题)导入二:阿基米德智退罗马军队的故事2000多年前的一个晴朗的日子里,罗马帝国入侵叙拉古城,当侵略者的船队靠近叙拉古城准备登陆时,阿基米德领导拿着镜子的妇女来攻击敌人,从镜子反射的太阳光直向敌船投射过去,照得敌人睁不开眼,烤得如热锅上的蚂蚁,没过多久,帆船的篷布起了火,这一把从天而降的大火很快地蔓延开来,就这样,阿基米德带领妇女,用镜子击退了罗马人的进攻.有人说,这是战争史上第一次使用光学武器.今天我们来研究有关光的反射的知识.导入三:讲桌上放一个苹果,请一位同学站起来回答,看到桌上放着什么?然后用书挡着苹果.再问,还能否看得见苹果?回答后问全体同学:用书挡着就看不到了,这说明了什么?(回答:说明光是沿直线传播的.)接着给该同学一平面镜,让他不改变位置想办法再次看到苹果.这就是光的反射现象.一、光的反射定律思路一演示实验1:在桌面上放一盆水,用手电筒照射到水面上.实验现象:可以看到墙壁上有明亮的光斑,光射到任何物体表面都能发生反射.光的反射有什么规律?在讲光的反射规律时,让我们先弄清几个光反射中的名词.演示实验2:让氦氖激光器发出的一束光线射在平面镜上,引导学生观察一点、两角、三线.教师在黑板上画出反射图.入射点(O):入射光线与镜面上的接触点.入射光线(AO),反射光线(OB),法线(ON):通过入射点且垂直于镜面的直线.入射角(i):入射光线与法线的夹角.反射角(r):反射光线与法线的夹角.知识拓展反射光和入射光在同一种介质中传播,速度相同,许多物体的表面都能反射光.探究:光反射时的规律1.提出问题光在反射时遵循什么规律?也就是说,反射光线沿什么方向射出?2.设计实验和进行实验我们用演示实验和学生实验研究光的反射,其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面,用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径.(1)按图甲所示,先使E,F成为同一平面,使入射光线沿纸板射向镜面上的O点,让学生观察从镜面反射的光线的方向.(2)改变入射光线的方向,让学生观察反射光线的方向怎样改变.(3)按图乙那样,把纸板F向前折或向后折,让学生观察能看到反射光线吗?(4)反射角和入射角的关系的实验研究,可采取如图丙所示的实验装置.将一张16 K的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上,在白纸中间画出虚线ON作为法线;在ON的一侧画几条角度不同的直线OA,OA1,OA2.让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿AO,A1O,A2O射向镜面,观察反射光线.分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B,B1,B2.用刻度尺画出直线分别将OB,OB1,OB2连接起来.再用量角器量出反射角(r)和入射角(i)的大小,并记录大小进行比较.入射角(i)反射角(r)第一次第二次第三次使光线分别沿BO,B1O,B2O射向镜面,观察每条反射光线的方向.3.分析和论证(1)上述步骤(1)和(2)可看到E和F在一个平面内时有反射光线,且反射光线随着入射光线的改变而改变.(2)按步骤(3)把纸板F向前折或向后折,学生将观察不到反射光线.(3)从步骤(4)的可看出反射角等于入射角.(4)从步骤(4)的可看出反射时光路是可逆的.光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面内.反射光线和入射光线分居法线的两侧.反射角等于入射角.说明:(1)光的反射定律可概括为十二个字:三线共面,两线分居,两角相等.(2)反射定律的第三条反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角,因为先有入射,后有反射;入射在前,反射在后;入射是因,反射是果.(3)在反射时,光路是可逆的.上述过程中,学生动眼观察、动手实验、动脑分析,有利于引发学习兴趣,加强对知识的理解.【课堂练习】1.画出下列入射光线的反射光线:教师演示如何画已知光线的入射光线或者反射光线.2.已知反射光线与入射光线成90夹角,请画出镜面的位置.分析:反射中的法线,既是反射面的垂线,又是反射光线和入射光线的角平分线,掌握法线的这种双重作用,作图就容易了.(1)根据已知条件作图甲.(2)画出反射光线和入射光线的角平分线,即法线ON(如图乙所示).(3)根据法线与反射面垂直,画出镜面,如图丙所示.思路二提出问题:光反射时遵循什么样的规律?反射光线、入射光线、法线有什么样的位置关系?反射角与入射角的关系?设计意图这是科学探究的前提要素,提出问题.培养学生的科学探究思维.学生自由举手回答这个问题,随意猜想.设计实验:用一个大的纸板做承接面,垂直放在一平面镜上,用红色激光笔照在镜子上,记录反射光线.设计意图这是运用讲授法,让学生理解这个实验的方案,为了以后自己设计实验方案打下基础.观察、思考实验方案,并思考自己能不能设计一个实验方案.在这里介绍一些名词:反射光线、入射光线、法线、反射角、入射角.进行实验:请两名学生协助教师实验,根据学生做出的假设进行探究实验,学生配合教师完成实验,并记录数据,观察数据总结规律.1.反射角等于入射角次数入射角反射角1303024545360602.反射光线、入射光线、法线的位置将纸面沿法线向后折或者向前折,观察还能找到反射光线吗?这说明了什么?演示这个实验,发现不能找到反射光线.结论:不能找到反射光线.说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内.3.继续提问:改变入射光线的方向有没有可能让反射光线、入射光线在法线的同一侧?学生思考并讨论:演示这个实验,得到的结论是:不能.4.得出光的反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线共面).反射光线和入射光线分居在法线两侧(两线分居).反射角等于入射角(两角相等).【课堂练习】根据光的反射定律,画出下图的反射光线.讲解学生在黑板上做出来的图.标准步骤:先在反射面上标出入射点O;过入射点O画出反射面的垂线ON,即法线;根据光的反射定律,反射角等于入射角画出反射光线.过渡语若光沿反射光线的路径入射,那么反射光线是否沿入射光线的路径射出呢?二、探究光路的可逆探究:光线沿反射光线入射,会怎样出射?设计意图要让学生意识到提出问题和作出假设是科学探究的一般过程.让同学们举手回答:用上面的实验仪器做一次,从反射光线方向入射,如果反射角依然等于入射角,则说明:光线发生反射时,光路是可逆的.【做一做】师:你从平面镜看见别人的眼睛时,别人也同时可以从平面镜里看见你的眼睛.你信吗?说说你的道理.拿出自己准备好的小镜子试一试,并举手说说自己的感受和道理.设计意图增加学生的课堂参与度,使课堂气氛活跃,让学生学习得更轻松,对学生进行合适的思想教育,让学生明白学习的意义.过渡语反射面有光滑和粗糙之分,当光照射到光滑或粗糙的反射面时,反射光线的传播路径又是怎样的呢?三、镜面反射和漫反射光射到任何物体的表面都能发生反射.不同的表面对光的反射是不一样的.演示实验3:让氦氖激光器的平行光射入平面镜.现象:看到经平面镜反射后的光线仍是平行的.而且在反射光线的方向上的光是很强的.其他方向无反射光.这种光滑镜面的反射叫镜面反射,如图甲所示.演示实验4:让氖氦激光器的平行光射入毛玻璃片上.现象:入射光线是平行的,但经毛玻璃反射后的光线不是平行的,而是射向各个方向的.我们把这种反射叫漫反射,如图乙所示.漫反射能使我们从各个方向看到物体.(1)物体表面光滑时产生镜面反射;物体表面粗糙时发生漫反射.(2)漫反射和镜面反射都遵守光的反射定律.讲完漫反射和镜面反射后,为了加深理解,可以提出以下问题,引导学生讨论:【课堂练习】黑板“反光”时为什么粉笔字反而变得看不清楚了?为了保护学生的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议.解答:这是因为光射到黑板和粉笔字上都要发生光的反射.黑板上“反光”部分发生镜面反射,粉笔字上发生漫反射,这两部分反射光同时射入眼睛时,由于“反光”部分耀眼的反射光比漫反射的光强,对眼睛的刺激强烈,所以黑板“反光”时粉笔字反而变得看不清楚.为了保护学生的眼睛,改变这种现状的建议是:改变学生的座位位置或改变黑板的角度或用不反光的材料.【想想做做】晚上,在桌上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,从侧面看去,白纸被照亮,而平面镜却比较暗.想想看,并解释为什么.说明:这个小实验让学生回家认真做一下,以对镜面反射和漫反射有一个比较深刻的理解.本题的答案为:因为镜面很光滑,垂直入射到镜面的光被垂直反射回去,射到其他方向的光极少,从侧面看去,基本没有光线射入眼中,所以平面镜看起来比较暗.而白纸表面粗糙,入射到白纸上的光发生漫反射后,反射光线射到各个方向,所以从侧面看到白纸比较亮.1.生活中经常提到的“影”与我们学到的光学知识有关.在立竿见“影”和水中倒“影”中,前者是由光的形成的,后者是由光的形成的.解析:本题主要通过两种不同的“影”考查对光的反射和光的直线传播的理解.“立竿见影”是由于光沿直线传播,照射到不透明的竿上而形成的影子.水中的“倒影”属于平面镜成像现象,是由光的反射形成的.【答案】直线传播反射2.光射到平面镜上,入射角为45,反射角为() A.0B.30C.45D.90解析:根据光的反射定律,光发生反射时,反射角等于入射角,入射角是45,所以反射角也是45.故选C.3.如图甲所示,一平面镜竖直放置,试根据图中的反射光线,画出其对应的入射光线.解析:本题考查了光的反射定律.在光的反射现象中,若已知反射光线和入射光线中的任意一条光线,利用光的反射定律可以确定另一条光线.过入射点O作垂直于平面镜的法线,在法线上侧画出入射光线,使入射角等于反射角.【答案】如图乙所示.一、光路图二、光的反射定律反射光线与入射光线、法线在同一平面内;反射光线与入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角.强调:1.光在反射时,光路是可逆的.2.入射角为0时,反射角也为0.三、光的两种反射类型:镜面反射漫反射相同点镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律不同点反射面不同平整光滑粗糙不平反射光方向不同特定方向有反射光束,其他方向则没有各个方向都有反射光,无光线集中的反射方向人的感觉不同迎着反射光看很刺眼,常说反光;其他方位看不见或不明显各个方向都能看清实例黑板反光;平面镜成像;玻璃板成像;平静的水面各个方向都能看清黑板上的字;电影屏幕用布,不用玻璃等光滑的物体一、教材作业【必做题】教材第76页动手动脑学物理的1,2,3,5题.【选做题】教材第76页动手动脑学物理的4题.二、课后作业【基础巩固】1.皮鞋擦过鞋油后,还要用鞋刷或软布反复擦几下,越擦越亮,这是由于()A.反复擦可增加漫反射效果B.反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑,增加表面光滑程度,增加镜面反射效果C.鞋油反光性能比皮革好,反复擦可使鞋油均匀分布,增加漫反射效果D.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果2.如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60,则小聪观察小猫光路的入射角是度,此现象说明在反射时,光路是.3.坐在教室里不同方位的同学都能看到黑板上的字,这是因为黑板上发生的是光的(选填“镜面”或“漫”)反射.这种反射(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律.4.如图所示,有束入射光线AO经平面镜反射后沿OB的方向射出,请作出平面镜的位置.【能力提升】5.在探究光的反射规律时,老师把一块平面镜CD竖立在讲台上,坐在B点的甲同学通过平面镜看到了坐在A点的乙同学(如图所示).在这一现象中,光线的反射角是()A.1B.2C.3D.46.如图所示是一种液面升降监测装置原理图.点光源S发出的一束激光与水平面成50角射向平静的液面,入射光线与反射光线的夹角为;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S点;当液面下降时,光点S将(选填“向左”“向右”或“不会”)移动.7.如图所示,已知一束光的一条边缘光线a的传播光路,请根据光的反射定律作出另一条边缘光线b的传播光路,并在虚线框内画出相应的光学元件.【拓展探究】8.为了验证光的反射定律,海若同学准备了一块平面镜、一块画有法线ON的平整硬纸板、直尺、量角器及铅笔.(1)这个实验还需要的一个重要器材是.(2)若按如图所示方式开始实验,纸板上显示出了两条光线,她想把这两条光线的传播路径保留在纸板上以便研究,请你为她设计一个简便的方法:.(3)改变入射角,继续保留光的传播路径,最后纸板上留下了很多条光路,无法区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,为了避免这一问题出现,实验时应该怎样做呢?(4)如果纸板与平面镜不垂直,入射光沿纸板照射后将会出现的现象是.(5)若将一缺角的纸板按如图所示方式放置,让光沿直线AO入射,接着她以ON为轴旋转缺角纸板,发现无论缺角纸板旋转到哪个角度,反射光线都只出现在入射光线所在的纸板上,在缺角纸板上没有显示出反射光.这一现象说明.【答案与解析】1.B解析:因为皮鞋的表面不光滑有灰尘,光射向鞋面后发生漫反射,这样皮鞋就失去了光泽;涂上鞋油后,鞋油的微小颗粒能填充到鞋面的毛孔中,用布仔细擦拭,使鞋油涂抹得更均匀,鞋面就变得十分光滑.光射向鞋面后会发生镜面反射,皮鞋看起来更光亮了.2.30可逆的解析:本题考查光的反射定律及光路的可逆性.小聪观察小猫,小猫反射出光线,经平面镜反射到小聪的眼睛中,所以小猫反射出的是入射光线,进入小聪眼睛的是反射光线.作出入射光线和反射光线的角平分线即法线,所以1=2,1+2=60,所以,1=2=30.小猫反射出的光线进入小聪的眼睛,小聪反射出的光线进入小猫的眼睛,所以光路是可逆的.3.漫遵循解析:能从不同方向看到不发光的物体,是因为发生了漫反射.因为黑板粗糙不平,光射到黑板上发生漫反射,反射光线仍遵循光的反射定律,反射光线射向四面八方,使不同方位的同学都能接收到反射光线,看到黑板上的字.4.如图所示.解析:本题已知入射光线和反射光线,根据光的反射定律,反射光线和入射光线夹角的平分线即为法线所在的位置,由此可确定法线(注意用虚线),作垂直于法线的直线即为平面镜的位置.5.B解析:B点的甲同学通过平面镜看到乙同学,是由于乙同学反射发出的光线,经镜面反射后,反射光线进入了甲同学的眼睛,所以图中的OB为反射光线,则反射光线OB与法线NN的夹角2是反射角.6.80向右解析:本题考查了光的反射.反射光线与入射光线之间的夹角为反射角和入射角的和.入射角指的是入射光线与法线之间的夹角,反射角指的是反射光线与法线之间的夹角.由题意可知入射角为40,反射角也为40,则入射光线与反射光线之间的夹角为80.如图所示,当液面下降时,入射光线的传播方向不变,入射点会向右下方移动,根据光的反射定律可知,光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S点将向右移动.7.如图所示.解析:本题考查了光的反射定律的应用.画图时注意实、虚线分开.(1)画出入射光线a和其反射光线夹角的平分线,可得法线O1N1,再作法线的垂线,可得平面镜的位置;(2)延长入射光线b,与平面镜的交点即入射点O2,过O2画出法线O2N2,根据反射角等于入射角画出反射光线.8.(1)光源(或激光笔)(2)沿光路用铅笔相隔一定距离在纸板上各打两个点,再过两点用直尺、铅笔将光的路径画在纸板上(两点确定一条直线)(其他合理答案均可)(3)给对应的入射光线和反射光线编号(其他合理答案均可).(4)在纸板上看不到反射光线(5)反射光线、入射光线、法线在同一平面上解析:(1)在做光的反射实验时,需要有光源,故实验中还需要的一个重要器材就是光源(或激光笔).(2)由于两点确定一条直线,所以沿光的传播路径用铅笔相隔一定距离在纸板上各打两个点,然后用直尺、铅笔将两点连接起来,即可将光线的传播路径保留在纸板上.(3)区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,可给对应的入射光线和反射光线编号.(4)如果纸板与平面镜不垂直,入射光线沿纸板照射后将在纸板上看不到反射光线.(5)发现无论缺角纸板旋转到哪个角度,反射光线都只出现在入射光线所在的纸板上,在缺角纸板上没有显示出反射光线,这一现象说明反射光线、入射光线、法线在同一平面上.本节教学本着自主探究、兴趣主导的思想,我在课堂上是这么实施教学方案的.我以温故而知新的方法,复习光的直线传播,接着提出:我们为什么能看到日光灯,烛焰?在漆黑的夜晚,我们看不到桌子,书本上的字,怎样才能看到呢?等问题提问引入课题,同学们思考:是呀,这些物体本身不发光,不是光源,怎么也有光线进入我们眼睛?此时,有同学们说是光的反射,老师接着反问,那么什么是光的反射呢?此时马上演示光的反射实验,这个实验很简单,学生都可以自己做:在桌子上放一盆水,用强光的手电筒照射到水面上,可以在墙壁上看到明亮的光斑.学生明白这种现象就是光的反射.同时让学生知道物理就在身边,消除对物理学习的恐惧感.紧接着探究光的反射中的几个名词,学生自己设计实验,自己动手操作,观察、画光路图,测量得出三线,两角的关系,通过对实验数据及实验现象的分析、归纳和总结得出光的反射定律.在此过程中也遇到一些困难,如白纸板的折转,和对反射光线的观察,有少部分同学不会,这时教师引导学生,并让他们和同组同学交流,顺利完成探究活动.由于让他们自己参与实验探究,课堂气氛非常活跃.老师紧接着提问,如果入射角分别为0和90时反射角方向会怎样.学生认真思考,并变换角度实验,演示完实验后教师分别用课件展示当入射角不同时的几种光路图.通过上述观察和想象,学生自然地、逐步地勾画出光反射时的路径,形成了对光的反射规律的猜想.教师引导学生归纳出光的反射定律的三条内容.对于“镜面反射”“漫反射”的内容,我感觉处理比较仓促,不应拘泥于教材,可以开放课堂空间,让学生课下通过多种渠道收集信息,在课堂上展示,以取得更好的效果.动手动脑学物理(教材第76页)1.反射角是60,光路如图甲所示.如果光垂直射到平面镜上,反射光将按原路返回,如图乙所示.2.这是一道结合实际的题.要通过观察、体验后再回答,如图所示.3.如图所示.4.迎着月光走时,光线照射到地面上,遇到水面会发生镜面反射,反射光线容易射入眼睛,光线强烈.射到路面发生漫反射,光线四处散射,显得阴暗,所以迎着月光走时,发亮处为水面.当背着月光走时,人与来自月亮的入射光线在同一侧,在水面发生镜面反射的反射光线不可能进入眼睛,所以比发生漫反射的路面显得还暗,这时暗处反而是水面.5.解: s=ct=3108 m/s2.53 s3.8108 m.用空粉笔盒自制成反射演示器演示光的反射定律本实验可用空粉笔盒作为学生分组实验的器材,具体办法是:先照图(a)那样,剪去粉笔盒的盖子和两个侧面,保留底面和另外两个侧面.再将侧面2沿底线剪开,使它可以绕跟侧面1相邻的棱转动图(b);
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