一、光的传播
一、教学目标
1.了解什么是光源。
2.观察光在气体中、液体中、固体中传播的现象,理解光沿直线传播及其应用。了解实验是研究物理的重要方法。
3.理解光在真空中的传播速度约为3×108 m/s。
二、教学重点及难点
重点:光源;光的直线传播的性质和光的可逆性;光的直线传播的应用,光在真空和空气中的传播速度。
难点:抽象的方法想象光线,能够用光线描述光的传播方向。
三、教学用具
激光笔、水、牛奶、长方形水槽、香、大盒果冻、喷雾水壶。
四、相关资源
多媒体课件、【情境素材】光现象 新课引入.mp4、【物理时空】手影.mp4、【教学实验】光的直线传播.mp4。
五、教学过程
【课堂引入】播放【情境素材】光现象 新课引入.mp4
【新知讲解】
(一)光源
教师:生活、生产中有很多物体都能发光,我们把这类发光的物体叫作光源。哪些物体可以发光呢?这些物体有什么共同特征呢?太阳和蜡烛都是光源,它们有何不同呢?
学生:太阳、恒星、萤火虫、水母、灯笼鱼、斧头鱼、点燃的蜡烛、手电筒、火把、霓虹灯,它们都能发光,是光源。太阳是自然光源,蜡烛是人造光源。
教师:月亮是否属于光源?
学生讨论后总结:发光的物体叫作光源。
(二)光的直线传播
展示显示光路的图片。
实验演示:手持激光手电,将一束光射到空气中,用喷雾水壶向光路的位置喷雾,观察光在空气中的传播路径。
教师:观察到光的传播路径是沿直线的,试想在所有介质中光都是沿直线传播的吗?下面通过手中的器材共同探究一下。
学生分组实验。
1.用无色透明的有盖的长方体塑料盒,把几支香点燃,把烟雾收集到塑料盒里,用激光手电分别从不同角度照射,观察光的传播路径。
2.用激光手电从不同角度照射绿茶饮料,观察光的传播路径。
3.用激光手电从不同角度照射透明的果冻,观察光的传播路径。
播放视频:
教师:光在所有透明的气体、液体、固体中都沿直线传播吗?大家共同来看一个实验。
实验演示:在长方体水槽中配置浓度较小的盐溶液,让光线射入盐溶液,观察光路沿直线传播,再配置一杯浓度较大的盐溶液,将浓度较大的盐溶液用玻璃棒引流缓缓倒入浓度较小的盐溶液中,得到的是不均匀的盐溶液,发现光线在溶液光路发生了弯曲。
光经过不均匀大气后传播方向也会发生改变,如海市蜃楼的形成。
结论:光在不均匀的介质中传播时,光路会发生弯曲。
活动结论:
光沿直线传播的条件:在同种、均匀、透明介质中。
由于光是沿直线传播的,在这里可以向学生解释“光线”这个物理学名词。人们为了形象地表示光的直线传播,在学生头脑中构建物理模型,物理学中引入光线的概念。我们将这种方法称之为模型法。
为了表示光的传播情况,我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向。这样的直线叫作光线。
(三)用光的直线传播解释简单的光现象
1.影子的形成
启发学生用光的直线传播的知识解释影子的形成。
活动结论:
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。
你知道地球上看到的最大的影子是什么吗?
2.日食、月食的成因。
自然界中许多天文现象同样也可以证明光的直线传播规律,如日食和月食。
3.小孔成像
我国古代对光的这种传播规律早有记载,最早的是《墨经》中记述了一种叫小孔成像的现象。
教师:如果蜡烛靠近小孔,它的像如何变化呢?(通过作图解释)
学生:变大。
小孔成像的特点:倒立的实像。
(四)光的直线传播在生活中的应用
1.计时用的日晷
2.做手术用的无影灯。
3.由于光沿直线传播,在开凿隧道时,工人可以用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不出偏差。
4.射击瞄准,三点一线。
5.站队看齐。
设计瞄准时的三点一线,同学们排队,也是利用了光沿直线传播这个道理。
(五)光的传播速度
教师:打雷时,为什么我们总是先看到闪电后听到雷声?原来是光传播速度太快了,你知道光的速度是多大吗?
大量事实和实验表明:光传播也需要时间。在真空中,光传播的速度是3×108 m/s。这速度1秒钟能绕地球赤道7.5圈。
光速都是3×108 m/s吗?答案是否定的。光在其他介质中的速度都比在真空中的小。光在空气中的速度可认为是3×108 m/s。在水中的速度是真空中速度的四分之三,在玻璃中的速度是真空中速度的三分之二。
1.简单介绍伽利略测定光速失败的原因。体会科学家的探索精神,使学生加深对光速的认识。
2.指导学生看阅读材料“科学世界——我们看到古老的光”,然后回答以下问题:
(1)“光年”是什么物理量的单位?
(2)1光年的含义是什么?
(3)牛郎和织女能每年相会一次吗?
(4)当你看到距你16万光年的一颗恒星时,实际上是 这颗恒星多少年前发出的光?
【典型例题】
1.能用光的直线传播解释的现象是( )
A.影子 B.射击时的“三点一线”
C.日食、月食 D.小孔成像
答案:ABCD
2.阳光透过树叶间的缝隙照射到地面上,形成一个个“光斑”,这些“光斑”( )
A.是圆形的,它是太阳的影子
B.是圆形的,它是太阳的实像
C.是方形的,它是太阳的影子
D.是方形的,它是太阳的实像
解析:太阳通过小孔成的像的形状和我们观看到的太阳的形状是一样的。选项B正确。
答案:B
3.下列实例中光不是沿直线传播的是( )
A.挖掘隧道时,采用的“激光准直”技术
B.排纵队时,如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人,队就排直了
C.通过硬纸板上的小孔处看时,眼睛离小孔越近,看到的范围越大
D.光在不均匀的大气层中传播
解析:光只有在同种均匀介质中沿直线传播,光在不均匀的大气层中不能沿直线传播,选项D正确。
答案:D
4.关于光的传播,下列说法中正确的是( )
A.光在玻璃中不是沿直线传播
B.光只在空气中才沿直线传播
C.光在任何情况下都沿直线传播
D.光在同种均匀的介质中沿直线传播
解析:光在同种均匀的介质中沿直线传播,选项D正确。
答案:D
六、课堂小结
本节主要讲了光源以及光的传播方面的知识:
1.光在同种均匀介质中沿直线传播。
2.证明光在均匀介质中沿直线传播的例子:影子的形成、小孔成像等。
3.光速
(1)光在真空中传播速度最快为3×108 m/s。
(2)一般情况下:v气>v液>v固。
七、板书设计
一、光的传播
一、光源:光的物体叫做光源。
1.天然光源
2.人造光源
二、光的直线传播
1.光在同种均匀介质中沿直线传播。
2.光线:用一条带有箭头的直线来表示光传播的径迹和方向。
3.应用:激光准值、列队看齐、针孔照相机、皮影戏、遮阳等。
三、光速
1.真空中的光速:c=3×108 m/s。
2.光年:天文学常用的长度单位,1光年=9.46×1012 km。