第三章 光现象 综合实践活动 2023-2024学年苏科版物理八年级上册（含答案）

<<综合实践活动：探究树荫下的光斑>>研学案
学校： 设计教师： 设计时间：
【课题】
<<综合实践活动：探究树荫下的光斑>>
【教学目标】
1.通过仔细观察树荫下的光斑，描述观察到的现象，积极思考，发现并提出可探究的问题培养在对自然现象的观察中发现问题意识和能力。
2.体验探究树荫下光斑的过程，能针对问题提出猜想，设计简单实验，有控制变量的意识并能用已学知识论证结果。
【教学重点】
探究树荫下光斑的过程
【教学难点】
探究过程的设计
【教法学法】
观察法、实验法、科学探究法等
【教学器材】
有不同孔的卡片、光屏、照相机、直尺
【教学过程】
一、新课导入
由“①小孔成像的原理是什么？②小孔成像中所成像是什么性质？”两个问题引出新问题。
二、探究过程（活动方案）
发现问题：晴天的正午，从树荫下走过，你会看到地面上有一些光斑，如图所示
仔细观察可以发现，有些光斑形状不规则，还有一些光斑是圆形的，这些圆形光斑的亮度较暗。那么树荫下的光斑的形状和亮度与哪些因素有关呢？
提出猜想：
光斑的形状与树叶间的缝隙的形状有关。
光斑的形状与树叶间缝隙的大小有关。
光斑的形状与树叶间的缝隙到地面的距离有关。
光斑的亮度与树叶间缝隙的大小有关。
设计实验
在卡片制作不同形状、不同大小的孔。卡片1带有孔的尺寸都为1cm的四个小孔（正方形、三角形、菱形、圆形），卡片2带有孔的尺寸都为3mm的四个小孔（正方形、三角形、菱形、圆形），卡片3带有一个孔的尺寸为3mm的正方形小孔，卡片4带有三个孔的尺寸依次为1mm、2mm、3mm的正方形小孔。
收集证据
针对猜想1和2进行探究，控制孔到地面的距离一定，让太阳光透过大小相近（孔的尺寸较大），形状不同的卡片1上的四个透光孔，观察光斑的形状和亮度。拍照并进行记录。
小孔的形状 正方形 三角形 菱形 圆形
光斑的形状 正方形 三角形 菱形 圆形
光斑的亮度 通过四个小孔的光斑的亮度基本相同，均较亮
注：孔的尺寸都为1cm，置于白纸上方1m处
表1
控制孔到地面的距离一定，让太阳光透过大小相近（孔的尺寸较小），形状不同的卡片2上的四个透光孔，观察光斑的形状和亮度。拍照并进行记录。
表2
小孔的形状 正方形 三角形 菱形 圆形
光斑的形状 圆形 圆形 圆形 圆形
光斑的亮度 通过四个小孔的光斑的亮度基本相同，均较暗
注：孔的尺寸都为3mm，置于白纸上方1m处
控制孔的大小、形状不变，改变孔到地面的距离，让太阳光透过卡片3上孔的尺寸为3mm的正方形小孔，观察光斑的形状和亮度。拍照并记录
表3
孔到地面的距离 1m 0.5m 0.1m
光斑的形状 圆形 近似正方形 正方形
光斑的亮度 光斑的亮度基本相同，均较暗
注：小孔形状均为正方形，孔的尺寸为3mm，置于白纸上方1m处逐渐靠近地面
控制孔到地面的距离一定，让太阳光透过大小不同，形状相同的卡片4上的透光孔，观察光斑的形状和亮度。拍照片并进行记录。
小孔的尺寸 3mm 2mm 1mm
光斑的形状 圆形 较暗，近似圆形 很暗，看不清形状
光斑的亮度 随着孔的尺寸的减小，光斑的亮度逐渐变暗
注：小孔形状均为正方形，孔的尺寸依次为3mm、2mm、1mm，置于白纸上方1m处
表4
分析论证
表1初步结论：光斑形状与孔的形状相似。
表2初步结论：光斑形状近似为圆形。
表1和表2综合结论：光斑的形状是由孔的大小决定的。通过小孔形成的光斑与孔的形状无关，通过大孔形成的光斑是由于卡片不透光部分在光屏上形成了影子。光斑的亮度是由孔的大小决定的，通过小孔形成的光斑由于进光量的减少而使像变暗。
表3初步结论：距离光屏越近，光斑形状与孔的形状越相似。
表4初步结论：小孔成像并非孔越小越好，因为像太暗，看不清。
表3和表4综合结论：光斑的形状与小孔到地面的距离有关。当小孔到地面的距离较小时，光屏上出现的是与小孔形状相同的光斑；当距离足够大时大孔所形成的亮斑也为圆形。光斑的亮度是由孔的大小决定的。
交流与小结
总体结论：由于太阳到地球的距离无法改变，所以树荫下的光斑形状和亮度主要受到两个因素影响，即树叶间缝隙的大小和树叶间缝隙到地面的距离。不管光斑是不是像，都是由于光沿直线传播形成的。
三、课后作业；
1.如图1所示为“小孔成像”的示意图，该现象可以用_________来解释；若小孔与火焰和光屏的距离分别为1m和2m，火焰正对小孔的横切面积S，则火焰在光屏上像的面积为　_____。
(
图1
)
2.2012月5月21日早晨，台州地区天空出现了难得一见的日偏食景象（如图2）。此时，小明同学将太阳光垂直照射在纸板一个很小的“△”形孔上，那么在地面形成的光斑是（　　）
(
图2
)
A.“▽”形 B．形 C．“○”方形 D．“△”形
3.下表是小明同学在卡片上挖孔所做的研究太阳的小孔出现实验记录。小明和他的同学分析下表的结果，得出一些结论，请你帮他补充完整。
小孔的形状 □ ○ △
小孔的尺寸/ｍｍ 1 5 10 1 5 10 1 5 10
地面光斑形状 小孔距地10cm □ □ □ ○ ○ ○ △ △ △
小孔距地20cm ○ □ □ ○ ○ ○ ○ △ △
小孔距地40cm ○ □ □ ○ ○ ○ ○ △ △
小孔距地80cm ○ ○ □ ○ ○ ○ ○ ○ △
小孔距地120cm ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
小孔距地200cm ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
(1)小孔成像是由于______形成的．
（2）由于太阳距我们很远，到达地面的光线几乎平行，所以，当小孔到地面的距离足够小时，地面上的光斑与小孔的形状是一致的，这不是太阳的像．要使太阳通过小孔成像，必须注意小孔的大小和小孔到地面的距离，当小孔到地面的距离一定时，小孔越______ （填“大”或“小”），地面上就越容易得到太阳的像．
（3）小明另使用形状为“☆”的小孔来研究太阳的小孔成像，当小孔距地面40cm时，地面上的光斑为“☆”，则小孔距地面10cm时，地面上的光斑形状为______：
A．○ B．☆ C．□ D．△
(4）如上表所示，当小孔的尺寸为5mm，小孔距地80cm时，用一张卡片覆盖在△孔上（相当于把孔变小），遮住孔的一部分，让太阳光透过小孔，与不遮住小孔相比，光斑的形状______（选填“变化”或“不变”），亮度______（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）．
4.探究树荫下光斑的综合实践活动中，
（1）为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种开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______．
（2）小华在研究距离的大小对光斑形状的影响时，用开有尺寸大小为1厘米的菱形孔的卡片甲对着太阳，当卡片距地面30厘米时，光斑呈______形，将卡片逐渐远离地面时，光斑逐渐变______（选填“亮”或“暗”），到1米以上时，光斑逐渐呈______形．
5.学习了光学知识后，爱动脑筋的小明和小红想自己探究小孔成像现象．如图所示，他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）甲图中点燃的蜡烛距小孔20cm，它成像在距小孔15cm，则半透明膜上的像是（ ）
A．倒立、放大的虚像 B．正立、缩小的虚像 C．倒立、缩小的实像 D．正立、放大的实像
（2）由甲、乙两图可知实验是在研究小孔成像与____________的关系．
（3）分析比较___和___两图，可以得出小孔成像与物体的形状有关；
（4）小明和小红明白了：树荫下的圆形光斑（如图所示）就是________通过树叶间的小孔在地面上形成的像．
（5）小明和小红还联想到：
在太阳光或者日光灯下， 如果挡住了光的去路，地面上就会形成影子．细心的小明进一步发现，在日光灯下的影子灰蒙蒙一片，一点也不清楚，特别是处处装点着电灯的大厅里，人和物的影子就更是模糊不清了．这是为什么呢？小明去问物理老师，老师拿出几根蜡烛、一个圆柱形铁块，让小明做了如下实验：
①木块放在桌子上，旁边点上一只蜡烛．观察铁块的影子．（如图a）
②在旁边再点上一只蜡烛，观察铁块的影子（如图b）
③继续在铁块旁边点蜡烛，直到将蜡烛围满铁块四周，观察铁块的影子（如图c和d）
小明发现，蜡烛影子越来越_____（填“深”或“浅”），这时他又比较了一下白炽灯和日光灯，看到白炽灯的灯丝很集中，而日光灯的灯管却很长，他想了一会后，高兴的说：“老师，我明白了！”
请你替小明回答：原来不透明物体的周围，若四周都有光源，就__________．生活中的______（填一种应用）就运用这一结论．
参考答案：
1.光的直线传播 4S 2.B
3.（1）光的直线传播；（2）小；（3）B．（4）不变 变暗
4.（1）A；
菱；暗；圆．
5.（1）C （2）孔的形状 （3）甲 丙 （4）太阳 （5）浅、就不会形成影子、无影灯;