第四章 在光的世界里
1.光源 光的传播
素养目标
1.知道光沿直线传播的条件,认识反射、折射现象.
2.了解光在真空中的传播速度c=3×108 m/s.
3.了解光的直线传播在社会生活与生产中的一些应用
【重点难点】理解“光沿直线传播”的条件及应用.
【新课导入】
导入1:【情境导入】多媒体播放组图.
教师导入语:你看到这些图片,有什么感受 (光的世界绚烂多彩,光装点了我们的生活,没有了光我们的生活将不可想象.)
导入2:【实验激趣导入】
老师在黑板上画出一个小圆圈,请同学们使用手中的激光笔照亮这个小圆圈.然后老师手中拿一张纸放在圆圈前,还能照亮小圆圈吗 有什么办法 (在这张纸上做一个洞,让光透过纸上的洞再照到小圆圈上,要做到这点,需光源、小洞、小圆圈在同一条直线上.)
教师导入语:这个实验有趣吗 你能用物理知识解释吗 那就好好学习物理吧,让我们一起走进光的世界吧!
【课堂探究】
光从哪里来呢
如果没有光,我们什么也看不见.我们要看见物体,必须要有光进入我们的眼睛.
一、光源:能够自身发光的物体叫光源.
图片展示常见的光源
光源的分类
人造光源:由人类制造的发光物体.
(开着的电灯、点燃的蜡烛、篝火等)
天然光源:能够自然发光的物体.
(太阳等恒星、萤火虫、水母等)
思考:
光源发出的光是沿怎样的路径传到我们眼睛里的呢
二、光的传播路径
光在空气、水、玻璃等透明物质中传播,这些物质叫做传播光的介质.
1.提出问题:
光是沿什么路径传播的
2.猜想与假设:
(1)光可能是沿直线传播的;
(2)光可能是沿曲线传播的;
(3)光传播路线可能是折线.
3.设计实验
要求:能看清楚光在气体、液体、固体中的传播路径.
(1)怎样选择光源
(2)怎样才能看清光路
4.进行实验与收集证据:
光在空气中沿直线传播;
光在水中沿直线传播;
光在玻璃中沿直线传播.
分析论证:光是否在任何情况下一定沿直线传播
图片展示:如筷子在水中变弯了;光从空气斜射入水中发生了折射.
三、光的传播规律
光在同种均匀介质中沿直线传播.
光的传播现象:
(1)月亮挡住了太阳射向地球的光线,在地球上的影子区域内即使在白天也不能看见太阳,就形成了日食.
(2)地球挡住了太阳射向月亮的光线,在地球后方形成一个大影子区域,当月球处于这个区域时,太阳光不能直接照射到月球上就形成月食.
(3)小孔成像.
(4)激光准直开凿隧道.
(5)射击.
(6)排队.
(7)影的形成.
引导学生设计实验
光遇到其他物体,在界面处发生反射;
在探究活动中要求给每组学生配备激光笔,教师要强调激光束一定不能直射入眼睛.可以把激光笔发出的激光束照射到光滑的桌面以及小平面镜上,观察反射现象.
用激光笔发出的激光束照射到水中或玻璃中,观察激光束在玻璃或水中的传播路径.
为了能看到水中的光路,可以在水槽的里面铺一张白纸作衬,也可以在水中滴少许牛乳或墨水.
光在同种不均匀介质中传播的实验难度较大,建议课上放一段实验的视频,有兴趣的学生可以课下探究.
通过以上探究,教师应该引导学生对所观察到的物理现象作出总结,并得出“光在均匀介质中沿直线传播,光在两种介质的交界面,发生反射和折射”这一结论.
课堂小结:
1.光源:能自身发光的物体.
2.光在同种均匀物质中是沿直线传播的.
3.光线:一条带箭头的直线表示.
4.光的速度
真空中:近似等于3×108 m/s.
空气中:接近真空中的光速.
练习:
反馈练习
四、光的传播速度
光在不同介质中的传播速度
介质 光速
真空 c=3×108 m/s
空气 稍小于真空中的速度
水 约是空气中的
玻璃 约是空气中的
光在空气中1 s内传播的距离相当于绕地球7.5圈.
光从月球传到地球只需1.3 s,光从太阳到地球大约要8 min.
1.光源 光的传播
一、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.应用:激光准直、站队、瞄准
现象:影子、日食、月食、小孔成像
三、光速
真空中光速:c=3×108 m/s
水和玻璃中的光速:c、c.
1.光在真空中的传播速度为 3×108 m/s ,光在其他介质中的传播速度比真空中的传播速度要 小 (选填“大”或“小”).下雨天气,我们先看到闪电,后听到雷声,这是因为 光速大于声速 .
2.“立竿见影”说明光在 同种均匀介质中 是沿直线传播的.
3.下列都是光源的一组是( A )
A.太阳和烛焰
B.月亮和太阳
C.烛焰和明亮的镜子
D.电池和萤火虫
4.下列现象中不是由于光沿直线传播造成的是( A )
A.先见闪电,后闻雷声
B.坐井观天,所见甚小
C.一叶障目,不见泰山
D.日食和月食
5.下列关于光线的说法正确的是( B )
A.光源能射出无数条光线
B.光线实际上是不存在的
C.光线就是很细的光束
D.光线是用来表示光传播方向的曲线
6.某同学用两个硬纸筒探究小孔成像,如图所示.
(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 正比 (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)该同学知道树阴下的圆形光斑是 太阳 通过树叶间的小孔在地面上成的像,
答案:(1)如图所示
【备课资源】
超越光速
在爱因斯坦的相对论框架中,光速是认为无法超越的,这个宇宙中的“极限速度”一直是科学家突破的目标,如果我们无法超越光速运行,那么我们是否可以减慢光速?哈佛大学的科学家们已经成功对光进行“限速”,把光速限制为48km/h,并又恢复了光的速度。虽然这次限速仅将光速限制了千分之一秒,也为人们指明了方向。来自德国达姆施塔特大学的科学家们成功将光困在晶体中整整一分钟,让光寸步未行,该技术是实现并提高量子通信的关键技术。
宇宙真空环境中传播速度最快的光也难逃脱人类的控制,特殊的晶体介质将光的速度降低,并彻底让它“停止”,这是一个重要的里程碑。