第5节 光的色散
知识与技能
1．通过实验探究观察光的色散现象。
2．了解色光的混合规律，体验感悟物体的颜色之谜。
3．认识红外线、紫外线及其作用。
过程与方法
1．通过演示实验，了解白光的色散现象。
2．探究色光的混合，获得有关知识，体验探究的过程和方法。
3．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。
情感、态度与价值观
1．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的喜悦，乐于参加物理学习活动。
2．初步建立可持续发展的意识，有保护人类生存环境的意识。
重点
光的色散及色光的复合。
难点
色光的三原色混合规律。
三棱镜、挡光板、白屏、玻璃板、白纸板、盛水的碗、光碟、手电筒、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
问题：白天我们看到的光从何而来？太阳光是什么颜色的？
引入：以前人们一直认为白色是最单纯的颜色，白光是最单纯的光，不能分解，到17世纪英国的科学家牛顿通过一个实验发现了一种极为奇妙的现象，让人们对于上面的问题有了明确的认识。那么大家想知道他的实验是怎么做的吗？白光到底能不能分解呢？
播放关于彩虹传说的动画，提出“为什么天空中会有彩虹呢？”，引出课题。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)色散
情景介绍：17世纪以前，人们一直认为白光是最单纯的颜色。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散(dispersion)，这才解开了光的颜色之谜。
牛顿是怎样让太阳光色散的呢？我们一起来做一下。
出示三棱镜让大家观察一下它有什么特点。
(透明的，有三条棱。)
演示：让一束太阳光照射到三棱镜上，调节，另一边用白屏承接，引导学生认真观察，太阳光通过三棱镜后发生了什么？
在黑板上画示意图甲，播放色散图片：
结论：让一束太阳光照射到三棱镜上，会被分解成各种颜色的光，如果用一个白色的光屏来承接，在白色光屏上就形成了一条彩色的光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
我们把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色的现象叫做光的色散。
问题：根据光路可逆原理，被分解出来的七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，将会出现什么现象呢？
(七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，会复合成白光。)
扩展：雨后的彩虹就是由色散现象引起的。
下雨过后，有很多小水滴，由于重力的作用，它的下半部分较大，上半部分较小。水滴像三棱镜，太阳光经水滴后也会发生色散，空中有很多水滴聚在一起，正因如此，我们在雨过天晴会看到彩虹。
想想做做：
在做好“色散”的演示实验后，为增加学生对色散的兴趣和体验，可让同学们分组做一下“分解太阳光”的实验。“分解太阳光”的活动内容是利用平面镜和水来使白光色散的一个方案。把由白光分解出的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带反射到白色的墙壁上很醒目。
学生分组实验：按课本P85图4.5－2，深盘上盛上一些水，盘边斜放一个平面镜，使太阳光照射到白色的墙壁上，观察墙壁上反射光的颜色。
现象：由白光分解出的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带反射到白色的墙壁上。
典例解读
【例1】下列物理现象中，属于光的色散的是( )
A．太阳光穿过大气层传播路径是弯曲的
B．插在水中的筷子，在水中的部分向上折了
C．通过河面观赏岸边各种颜色灯光的倒影
D．雨后的彩虹
【解析】 选项A、B都属于光的折射现象，并没有发生白光分解成色光的现象，故A、B错；选项C属于光的反射现象，错误；选项D属于光的色散现象，雨滴起到了三棱镜的作用。
【答案】 D
(二)色光的混合
问题1：阳光可以分解为七种单色光，但我们看到大自然的色彩远比红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色来得丰富多彩，这又是怎么回事呢？
(一些色光混合后会产生许多丰富多彩的颜色。)
问题2：白光色散后的各种色光混合后又复合成了白光，那么七种单色光中的任意两种或几种混合后又将得到什么颜色呢？
(人们发现，把红、绿、蓝三种色光混合能产生各种色彩。因此把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。)
值得注意的是，颜料也有三原色：红、黄、蓝，拿红、黄、蓝这三种颜料混合也可以得到各种颜色的颜料。它跟色光的三原色是不同的。
扩展：彩色电视机的制成原理。电视屏幕上显现出的画面，丰富多彩的颜色，都是由红、绿、蓝三种色光组成的。如果用放大镜观察彩色电视机画面就会观察到这一现象了。
(三)看不见的光
1．光谱
问题1：白光通过三棱镜后在光屏上形成一条彩带，自上而下分别是什么颜色的光？
(白光通过三棱镜后在光屏上形成一条彩带，自上而下是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。)
三棱镜可以把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光，把它们按这个顺序排列起来，就是光谱(spectrum)。如课本图4.5－5。
问题2：我们在前面学过，人耳有听不见的声音，同样的，是否存在人眼看不到的光呢？
(在光谱上看的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光，称为可见光。)
扩展：英国天文学家赫歇尔在1800年研究光谱中各种色光的热效应时，把温度计移到光谱的红光区域的外侧，结果温度上升得很快，说明那里有看不见的射线射到温度计上，于是发现了红外线。
德国化学家里特1801年在光谱的紫光区域外侧放置了一张照相底片，结果底片感光了，于是紫外线被找了出来。
在光谱上，红光以外是红外线，紫光以外是紫外线，都是人眼看不见的，称为不可见光。
2．红外线的应用
学生阅读课本P86～87，了解红外线的应用。
问题1：红外线有什么应用？
(热作用、红外线夜视仪、遥控器等。)
问题2：一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高的物体，辐射的红外线越强。
这桌子在辐射红外线吗？我们人呢？
(辐射；都在辐射。)
用多媒体展示图片，引起学生兴趣。
扩展：物体在温度升高时，它辐射的红外线会大大增强。人体生病时，局部皮肤的温度异常，如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片，给皮肤拍照并与健康人的照片对比，有助于对疾病做出诊断。
夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人体辐射的红外线比它们强，人们根据这个原理制成了红外线夜视仪，可以用在步枪的瞄准器上。
一切物体都在不停地辐射红外线，其实也在不停地吸收红外线，吸收红外线后物体温度会上升，按照这个原理制成了红外线烘烤炉。
红外线还可用来进行遥控。如电视机遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现电视机的遥控。
问题3：把遥控器对准电视周围墙壁按按钮，有时也可以控制电视，说明什么？
(红外线可以反射。)
3．紫外线的作用及应用
问题1：我们平时拿到一张钞票，是怎么辨别它的真伪的？
(对着光看，摸一下，看手感对不对。)
问题2：我们去银行，银行的员工是怎样检验钞票的？
(他们把钞票放到验钞机中。)
说明：原来紫外线能使荧光物质发光，钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外线的照射下则会发出可见光，这是一种有效的防伪措施。
在医院有很多病菌，可是如果用消毒水来消毒，它成本高，又比较难闻。紫外线有化学作用，能杀死微生物，所以医院和食品店常用紫外线消毒。太阳光是天然紫外线的重要来源，衣服、被子经常在阳光下晾晒可以灭菌消毒。
适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，促进身体对钙的吸收，对骨骼的生长和身体健康有好处，紫外线有生理作用。
问题3：太阳光是天然紫外线的重要来源，适当地晒太阳对身体有好处，但是不是晒得越多越好呢？在阳光下，时间长了会怎样？
(头晕，皮肤很烫，会变黑。)
说明：过量的紫外线照射对人体有害，地球的周围包围着厚厚的大气层，阳光中的紫外线大部分被大气层上部的臭氧层吸收，不能到达地面，这才使地球上的生物得以生存。
近年来，臭氧层正在受到空调、冰箱里面放出的氟利昂等物质的破坏，臭氧层出现“空洞”。为了保护臭氧层，保护我们的家园，同学们有什么好的建议？
(停止生产氟利昂，研制出氟利昂的替代品，少用空调。)
典例解读
【例2】 红外线探测器、红外线 照相机能识别不同温度的物体的原理是( )
A．它们既能向外辐射红外线，也能吸收红外线
B．它们能测量物体的温度
C．它们通过记录不同物体辐射出强度不同的红外线来识别不同温度的物体
D．它们能根据温度的不同而射出不同的红外线
【解析】 物体的温度不同，向外辐射的红外线强度也不同，故通过红外线探测器、红外线照相机可以感知不同物体的红外线强度，从而识别不同温度的物体。
【答案】 C
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们通过实验探究观察光的色散现象；了解色光的混合规律，体验感悟物体的颜色之谜；认识红外线、紫外线及其作用。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第1节 光的直线传播
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c＝3×108 m/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“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，感悟宇宙之大。
情感、态度与价值观
1．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，为后续学习打基础。
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。
重点
1．光的直线传播的探究过程以及光速的应用。
2．能解释简单的光沿直线传播现象。
难点
用光的直线传播来解释简单的光现象。
激光演示器、盛有水的水槽、手电筒、白炽台灯、棱镜、带狭缝的屏、白屏、两块带有小孔的硬纸板、彩色蜡笔、陀螺、水彩、毛笔、水、白纸、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
利用多媒体课件播放：一幅幅美丽的城市夜景、绚丽多彩的极光。
同学们欣赏了美丽的城市夜景、绚丽多彩的极光，正是有了这色彩斑斓的光，世界才被打扮得如此美丽，如此迷人。对于光，同学们想知道些什么呢？今天我们先来学习“光的直线传播”。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)光源
提问：同学们，刚才我们看到了美丽的城市夜景，那么，这些把城市点缀得如此美丽的光是哪儿来的呢？结合课本中的图，阅读课本。然后讨论交流。
点评：光是光源发射出来的。
提问：除了课本上举的例子，你还知道哪些物体能够发光呢？
太阳、星星、月亮、点燃的火柴、点燃的蜡烛、点亮的日光灯、反光的镜子、点亮的电视机屏幕都能发光吗？
点评：月亮、反光的镜子是不能够发光的，星星当中也只有恒星能够发光，行星和卫星是不发光的。我们把这些能够发光的物体，称之为光源。
像太阳、萤火虫、水母这类能够自然发光的物体，叫天然光源；像点燃的蜡烛、霓虹灯、日光灯这类由人类制造的发光物体，叫人造光源。
板书：能够发光的物体，称之为光源。
典例解读
【例1】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
(二)光的直线传播
1．探究光的直线传播的条件
学生都有这样的生活体验，晚上汽车、摩托车或者是手电筒的光都是直线传播的，那么光总是沿直线传播吗？
(先开放性分组实验，然后小组间交流实验结果。)
学生实验：
方法一：用激光笔发出光束向滴了少量墨水的水中投射，可以看到光在水中沿直线传播。
方法二：用激光笔发出光直接照射果冻，发现光在果冻中沿直线传播。
方法三：将激光射过拉直了的橡皮管，但橡皮管弯曲就无法射过。
方法四：将几枚大头针插在一条直线上，眼睛沿这条直线看去只能看到第一根针。
方法五：将激光沿白屏从空气斜射入水中，可以看到光在空气和水中的路径都是直线，在空气和水的界面上发生了偏折。
组织学生归纳得出：光在空气、水、果冻、玻璃中沿直线传播，但在两种介质的界面上发生了偏折。
提问：这两个现象说明光必须在同种介质中才沿直线传播，但光在同种介质中光就一定沿直线传播吗？
教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。得出光在同种非均匀介质中路径发生弯曲。
多媒体展示演示实验：如图，在支架上固定一个薄水槽，其中放置一个白屏来显示光的路径，事先配有四杯浓度不同的糖水，将它们按浓度从大到小依次倒入水槽(四种糖水的量按一定的比例)，由于各层糖水间相互混合，所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面75°左右的入射角，由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水，可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。同时做一个对照实验，用激光光束斜射入同种均匀的蔗糖溶液中，再让同学们观察——光的路径仍是直线。
引导学生归纳出光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。
由于平时我们见得最多的是光沿直线传播的情形，所以物理学中就用带箭头的直线来表示光的传播方向。比如要表示电灯的光在空气中的传播时，我们就沿光的传播路径作一些带箭头的直线，这种直线叫做光线。
板书：光在同种均匀介质中沿直线传播。
光线：用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向这样的直线叫光线。
2．光的直线传播应用
方法1：对于基础较差的学生可采取教师设计情景或演示实验由学生来解释现象产生的原因。如手影的游戏、激光器的准直等，最后老师简介日食、月食。
方法2：由学生举出生活中的事例并运用原理来分析。
小孔成像演示：保持蜡烛的位置不动，在纸板上开一个小圆孔，放在蜡烛和光屏之间。
提问：如果点燃蜡烛，一部分光将穿过小孔射到屏上，请同学们猜想一下，在屏上将看到了什么？点燃蜡烛，学生观察屏上的现象以及蜡烛火焰的形状，大家看到了什么？
点评：与蜡烛火焰形状相同的光斑，但火焰方向相反。引导学生分析出小孔成像的原理及成像特点。
板书：光的直线传播现象：影、激光准直、日食、月食、小孔成像等。
小孔成像的原理：光的直线传播。成像特点：倒立的实像。
典例解读
【例2】下列不是光沿直线传播的例子的是( )
A．看不到不透明物体后面的物体
B．太阳落到地平线下还能看见
C．人的身影早晚长，中午短
D．日食、月食
【解析】 看不见不透明物体后面的物体，是光射到不透明的人体上在其后面形成一个光线射不到的黑色区域，这就是人的影子，也说明了光传播的时候不能弯曲；日食、月食是光在传播过程中，被月亮或者地球挡住了传播方向，在被挡住的另一侧，由于光不能弯曲，因此没有阳光，出现了日食、月食；早晨太阳在地平线以下，我们还能够看见，说明光的方向发生了改变。
【答案】 B
(三)光的传播速度
提问：同学们快速阅读课本，读完之后能告诉老师为什么在打雷的时候先看到闪电后听到雷声？
说明：光的传播速度比声速快。光在真空或空气中的传播速度是3×108 m/s，在水中的传播速度约为在真空中的3/4，在玻璃中的传播速度约为真空中的2/3。
扩展：光速是很大的。如果一个飞人以光速绕地球运行，在1 s的时间内，能够绕地球运行7.5圈。
教师小结：这里涉及了一个新的物理量——光速，物理学上用符号c表示，它的单位和速度一样都是米/秒，符号表示为m/s，c＝3×108 m/s。光在其他介质中的速度都比真空中的传播速度小，空气中的光速接近于真空中的光速，也可以认为是3×108 m/s，在水中的传播速度约为在真空中的3/4，在玻璃中的传播速度约为真空中的2/3。到这里我们可以得到光速在空气、水、玻璃中的大小关系v空气>v水>v玻璃。
学习课本P71“科学世界”：我们看到了古老的光。理解光年的概念：光在一年内传播的距离。
注意：光年是一个长度单位而不是时间或速度的单位。
典例解读
【例3】太阳光从空气中进入河水中，它的传播速度( )
A．增大 B．减小
C．不变 D．可能增大，也可能减小
【解析】光在越稀疏的介质中传播越快，在真空中最快，光在水中的传播速度约为在空气中的3/4，所以光从空气中进入水中，光的传播速度会减小。
【答案】B
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类；能用光的直线传播来解释简单的光现象；了解光在真空和空气中的传播速度c＝3×108 m/s。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第2节 光的反射
知识与技能
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、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。
过程与方法
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。
3．经历探究“光反射时的规律”，用实验的方法获得反射光线、入射光线和法线位置的关系，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，获得比较全面的探究活动的体验。
4．通过观察，理解镜面反射和漫反射的主要差异。
情感、态度与价值观
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
掌握光的反射现象；理解反射现象中光路的可逆性；了解镜面反射、漫反射。
难点
用光的反射规律解释一些简单现象。
激光笔、毛玻璃片、平面镜、白纸、量角器、硬纸板、笔、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
我们都知道光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，你能举例说明吗？小孔成像、影子的形成、日食和月食的形成都说明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。光在真空中的传播速度是3×108 m/s，我们为什么能看见日光灯、烛焰？日光灯，烛焰是光源，我们能看见光源是因为光源发出光射入我们的眼睛。
在漆黑的夜晚，我们看不到屋子里的桌子、电视，怎样才能看到呢？打开灯就能看到屋子里的东西。为什么打开灯就能看见屋子里的东西呢？所有的物体表面都反射光，我们能看到不发光的物体，就是因为它们反射的光射入了我们的眼睛。本节我们学习有关光的反射的知识。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)光的反射定律
1．认识光的反射现象
演示实验：教师实验镜面反射平行光，引导学生根据日常生活经验，试着自己总结光的反射定义，接着教师完善定义。
问题：大家能不能试着找找我们身边的光的反射例子呢？
结论：光射到物体表面上时，有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。
2．光的反射定律
向同学们展示实验器材：平面镜、白色硬纸板、白纸、激光笔。
先介绍与光的反射有关的几个术语：
法线：过入射点并垂直于镜面的直线。
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。
猜测：入射光线与反射光线及其法线有什么样的关系？入射角与反射角有什么样的关系？
探究活动：光反射时的规律。
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？
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，在纸板上用不同颜色的笔描出入射光线和反射光线的径迹。
(3)按图乙那样，把纸片F向前折或向后折，让学生观察能看到反射光线吗？
(4) 取下纸板，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。
次数 ∠i ∠r
1
2
3
分析和论证：
(1)从上述步骤1、2中可看出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把纸片F向前折或向后折，学生将观察不到反射光线。
(3)从步骤4中可看出：①若入射光线向法线靠拢，即入射角减小时，反射光线也会靠拢法线，即反射角也会减小；②当入射光线与法线重合时，即入射角为零，反射光线与法线也重合，即反射角也为零；③当入射光线逐步偏离法线位置时，即入射角增大时，反射光线逐步偏离法线，即反射角也会增大。反射角始终等于入射角。
根据实验结果得出光的反射定律：光反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线、入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角。
简便记忆方法：三线共面、法线居中、两角相等。
注意：在引导学生进行归纳时，要注意它们的因果关系。(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。)
典例解读
【例1】如图所示是“探究光的反射规律”的实验装置，一可沿ON折叠的白色硬纸板垂直放置在平面镜上，使光线AO紧贴硬纸板射向镜面O点，为了研究反射角与入射角之间的关系，实验时应进行的操作是( )
A．绕ON前后转动板E
B．绕ON前后转动板F
C．改变光线AO与ON之间的夹角
D．改变光线OB与ON之间的夹角
【解析】 此题主要探究光的反射规律，要解决此题，需要掌握反射光线、入射光线与法线在同一平面内，入射角与反射角的定义。先让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，量出入射角和反射角的度数，然后改变光束的入射方向，使入射角减小或增大。
【答案】 C
(二)光路的可逆性
演示：如图所示，A点发出的光经O点反射后到达B点，在B点再放一光源，使其发出的光射向镜面某点如C点，调整光线BC的方向，使其与BO重合，发现其反射光线与OA重合，从而说明光反射时光路是可逆的。
典例解读
【例2】关于光路可逆性原理，下列说法正确的是( )
A．只有在光的直线传播过程中遵守
B．只有在镜面反射中遵守
C．漫反射不遵守
D．光的直线传播、镜面反射、漫反射都遵循光路可逆性原理
【解析】 当光线逆着原来的反射光线的方向射到介质界面时，必会逆着原来的入射方向反射出去，这种性质叫光路可逆性或光路可逆原理，光路可逆性在任何情况都能发生，即光的直线传播、镜面反射、漫反射都遵循光路可逆性原理。
【答案】 D
(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：让氦氖激光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：让氖氦激光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。
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。
说明：
(1)物体表面光滑时发生镜面反射；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：
想想议议：黑板“反光”时为什么粉笔字反而变得看不清楚了？为了保护同学的眼睛，请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议。
说明：(1)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。
(2)为了保护同学的眼睛，改变这种现状的建议是：改变同学的座位位置，或改变黑板的角度，用不反光材料。
典例解读
【例3】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。
【解析】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。
【答案】见解析。
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了光在一些物体表面可以发生反射；认识光反射的规律，了解法线、入射角、反射角的含义；理解反射现象中光路的可逆性；了解什么是镜面反射，什么是漫反射；能用光的反射规律解释一些简单现象。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第3节 平面镜成像
知识与技能
1．了解平面镜成像的特点。
2．了解平面镜成虚像，知道虚像是怎样形成的。
3．理解日常生活中平面镜成像的现象。
4．初步了解凸面镜和凹面镜及其应用。
过程与方法
1．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。
2．观察实验现象，感知虚像的含义。
3．通过观察，感知球面镜对光线的作用。
情感、态度与价值观
1．在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐，获得“发现”成功的喜悦。
2．培养实事求是的科学态度。
3．通过对平面镜、球面镜应用的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。
重点
平面镜成像的特点。
难点
平面镜成像原理及虚像怎样形成的。
平面镜(大小形状各不同)、口径相同的平面镜和凸面镜、凹面镜、激光演示器、玻璃板、相同的蜡烛两支、量角器、火柴、夹子、白纸一张、透明胶条、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
教师拿几个生活中常用的镜子让学生观察，可以看到它们都是平的。用它可以照出人的“面孔”和各种各样的“物体”，并与物体本身的形状一样。我们把这样的镜子叫平面镜，把出现在镜子里的“面孔”物体叫做像。
再让学生观察自己在平面镜中的像，并提出一些问题让学生思考：当你改变与平面镜间的距离时，像怎样变化？像的大小与物体的大小有怎样的关系？像的大小与平面镜的大小有关系吗？这些问题，并不要求学生立即回答，目的是为了引起学生学习的兴趣，使学生对平面镜成像有一个感性认识，为学习本节的内容奠定基础。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)平面镜成像的特点
实验探究：平面镜成像的特点。
目的：(1)研究物体在平面镜中所成的像和物体有什么关系；
(2)研究像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系。
步骤：
(1)如图，将一张白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上，用两个夹子夹住一玻璃板，竖立在白纸上。
(2)把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，观察到玻璃板后面出现了蜡烛的像。
(3)另拿一支外形相同但不点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，使它与前面蜡烛的像重合(直到从不同位置看上去它们都重合在一起)，这时后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置。改变玻璃板前蜡烛的位置，把实验再做两次，每次都记下两支蜡烛的位置。
(4)在白纸上画出玻璃板的位置，移开玻璃板，用刻度尺画直线把每次实验中两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录下来并比较它们的大小，再用量角器测量看它们是否与镜面垂直。
(5)把测量结果填写在下表中。
次数 蜡烛到平面镜的距离/cm 蜡烛的像到平面镜的距离/cm
1
2
3
提问：(1)平面镜中的像与物体大小是否相同？怎么知道的？
(平面镜中的像与物体大小相同。因为无论蜡烛到玻璃板的距离是远还是近，一支蜡烛与另一支蜡烛的像总是重合的。)
(2)像到镜面的距离与物体到镜面的距离是否相等？怎么知道的？
(像和物体到镜面的距离相等，因为两支蜡烛到玻璃板的距离相等。)
师生共同分析得到平面镜的成像特点：
(1)像和物体的大小相等；
(2)像和物体到镜面的距离相等；
(3)像和物体的连线垂直于镜面。
讨论：身高1.6 m的人站在穿衣镜前，离镜0.5 m，他在镜中的像多高？像离镜多远？当他后退0.5 m时，像高和像到镜面的距离怎样变化？
解答：(1)像高1.6 m，像离镜0.5 m；
(2)人后退0.5 m时，像高不变，像到镜面的距离增加0.5 m。
(二)平面镜成像原理
对于平面镜的像是靠光的反射形成的学生并不了解，老师可先给学生设疑，我们能看见物体，是因为有光射入眼睛，我们也能看到物体在平面镜里的成像，成像的光是从哪里来的呢？然后利用课本P78图4.3－3分析平面镜成像的原理，边板画边讲授，进行解疑，这样既巩固了反射定律，又培养了学生研究新问题的能力。具体做法可按下面步骤进行：
(1)在黑板上画出平面镜，先给出一个发光点S，然后提问：
①S能发出多少条光线，方向如何？
(S能向四面八方发出无数条光线。)
②射到平面镜上的光线有多少条？
(射到平面镜的光线有无数条。)
(2)让学生选出一条入射光线，并画出它的反射光线，再选出另一条入射光线，并画出它的反射光线。
(3)追问：这两条反射光线沿传播方向能否相交？如果人的眼睛正处于这两条光线传播的路径上，会觉得这两条光线是从哪里发出的？并在图上画出一只眼睛。
师生共同分析得：
①这两条反射光线不能相交；
②当眼睛正处于反射光线的路径上时，根据光线直进的经验，眼睛会觉得反射光线好像是从它们的反向延长线在镜后的交点S′发出的。
边讲边把这两条反射光线用虚线向镜后延长，得交点S′。
(4)指导学生看课本图4.3－3随即指出
①S′是S发出的光线经平面镜反射后反射光线的反向延长线的交点，但镜子后面实际上并没有这个发出光线的点，所以S′叫虚像。
②物体上的每个点在镜子里都有一个像点，所有的像点就组成整个物体的虚像。虚像不是实际光线会聚而成的。
思考：岸边的树木和房屋等在水中的像看上去都是倒立的，为什么？
教师要引导学生明确以下几点：
①平静的水面可看做一个平面镜，它可以成虚像；②对物体上的每一点来说，它在水中所成的像点都与物点“等距”；③由于树木和房屋上的各点与水面距离不同，越接近水面的点，所成的像也距水面越近，所以各点组成的像从水面上看就是倒立的了。
典例解读
【例1】请在图中画出物体AB所成的像。
【解析】 过A点作平面镜的垂线并延长至另一侧，在等距上取点A′；过B点作平面镜的垂线并延长至另一侧，在等距上取点B′；连接A′和B′；最后标上箭头。注意这些线都画成虚线。
也可以通过A点作一条垂直平面镜的入射光线，作其反射光线，并反向延长；再通过A点作任意一条入射光线，严格按照光的反射定律作图，将其反射光线延长；两条反射光线反向延长线的交点是A点的像A′；同样作出B的像B′；连接A′和B′；最后标上箭头。注意镜后的线、镜前法线画虚线。
【答案】
(三)平面镜的应用
1．成像
从古代女子“对镜贴花黄”到现代舞蹈演员使用大平面镜矫正动作姿势，都是利用了平面镜可以成像。
2．改变光路
医生用来检查牙齿的小镜就是平面镜；早期军事上的潜望镜主要是由两块平面镜组成的。
3．扩大视野
新房子装修的时候，不大的客厅在墙壁上装上一面镜子，就觉得客厅大多了。
(四)凸面镜和凹面镜
1．球面镜
反射面是球面的一部分的镜子叫球面镜。
2．球面镜的分类
a．用球面的内表面作反射面的叫凹面镜。
b．用球面的外表面作反射面的叫凸面镜。
3．凹面镜的性质及应用
(1)凹面镜的性质
演示实验1：用氦氖激光器平行射向凹面镜。
现象：反射光会聚在一点上。
师生共同分析得出结论：凹面镜能把射向它的平行光线会聚在焦点上。
我们知道反射时光路是可逆的，平行光经凹面镜后能会聚在焦点上，那么，如果把光源放在凹面镜的焦点上，光源发出的光经凹面镜后是否平行射出呢？
演示实验2：把光源放在凹面镜的焦点上
现象：光源发出的光经凹面镜后成平行光。
师生共同分析得出结论：如果把光源放在凹面镜的焦点上，光源发出的光经凹面镜后将成为平行光。
(2)凹面镜的应用
①根据凹面镜会聚光的性质，可以制作太阳灶、太阳炉，天文学家们用凹面镜制作大型反射式望远镜，还有耳鼻喉科医生用凹面镜会聚光观察耳道情况等。
②根据从焦点射向凹面镜的光线，反射后成平行光的性质，手电筒、汽车头灯、军事上的探照灯等用凹镜作反射面，其作用就是使放在焦点附近的灯泡发出的光向同一方向近似平行地射出，使光束集中，亮度大，照射的距离远。
4．凸面镜的性质及作用
(1)凸面镜的性质
演示实验3：用氦氖激光器演示平行光射向凸面镜。
现象：平行光线经凸面镜后变得发散。
师生共同分析得出结论：平行光线经凸面镜后发散。
问题1：让学生手拿一个凸面镜，观察自己的像，像是放大的还是缩小的？
(凸面镜所成的像是缩小的。)
问题2：相同口径的平面镜和凸面镜哪个视野大？
演示实验4：如图所示，用两张黑纸各剪去一个等大的圆孔，分别粘在凸面镜和平面镜上。把凸面镜和平面镜放在离学生距离相等的位置上，让学生向两个镜中观察，比较从两个镜中看到的范围的哪个大，哪个小？
(口径相同的凸面镜视野比平面镜的大。)
(2)凸面镜的应用
汽车上的观后镜、马路拐弯处的镜子以及香港汇丰银行大楼上的月光镜都是凸面镜，其目的是扩大视野。
典例解读
【例2】汽车驾驶室外面的观后镜(即人们常说的反光镜)是一个凸面镜，汽车上安装凸面镜的目的是( )
A．使司机观察到的像比实物大，更清晰
B．使司机观察到的像比实物大，观察范围更大
C．使司机观察到的像与实物等大，但光线集中，更清晰
D．使司机观察到的像比实物小，增大观察范围
【解析】 凸面镜对光线起发散作用，如下图所示，相对相同口径的平面镜而言，凸面镜观察范围要大得多。
【答案】 D
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了平面镜成像的特点；了解平面镜成虚像，了解虚像是怎样形成的；理解日常生活中平面镜成像的现象；初步了解凸面镜和凹面镜及其应用。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第4节 光的折射
知识与技能
1．了解光的折射现象，知道光的折射规律。
2．知道光在发生折射时，光路的可逆性。
3．学会画折射光路图，学会用光的折射规律解释生活中的折射现象。
过程与方法
1．通过观察，认识折射现象。
2．体验由折射引起的错觉。
情感、态度与价值观
1．初步领略折射现象的美妙，激发学生探索自然现象的兴趣。
2．培养学生在学习中的交流、团结和协作精神。
重点
探究并了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律。
难点
利用光的折射定律解释生活中的有关现象。
激光笔、玻璃砖、水槽、水、玻璃杯、碗、硬币、筷子、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
让学生做两个实验，激发学习兴趣。
实验1：在玻璃杯中盛满水，把筷子斜插到玻璃杯的底部，从侧面斜视水面，会发现水中的筷子看上去好像向上弯折了。
实验2：在空的碗里放一枚硬币，移动碗，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和碗的位置不变，慢慢地向碗里倒水，随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了。
上述实验中，学生能看见水中“弯折”的筷子和“升高”的硬币，是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象，这就是本节要学习的光的折射，由此引入新课。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)光的折射
出现上述不可思议的现象，是因为光在水和空气中传播时发生了一种光现象。如果能观察到光的传播路径就好了，为此需要光源——激光笔。怎样把光在空气和水中的路径显示出来，你有什么办法？
学生交流并回答：在水中加些牛奶或肥皂水，可以显示光在水中的路径。在水面上方喷烟雾，或者利用热开水上面的“白气”，可以显示光在空气中的路径。
演示实验：(1)将激光笔固定在铁架台上，往水槽内加一定量的开水，把激光笔发出的光射向热开水上面的“白气”中，能观察到什么现象？
请同学们猜猜，如果光从空气射入水中，光是否还沿直线传播？
(光沿直线传播。)
(2)将激光笔发出的光从不同角度斜射入水中，让学生观察，光束在空气中和在水中的径迹。特别注意进入水中的光线向上还是向下偏折(如图)。
(光从空气斜射向水面时，会有一部分光反射回空气中，还有一部分光进入水中，但传播方向发生偏折。)
指出：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。
让学生把刚才观察到的情况画出来。提醒大家注意：画的时候要画出空气和水的分界面，画出射向水面的光线，进入水中的光线，特别注意进入水中的光线向哪个方向偏折。
指出：为了描述光折射时的规律，需要引入法线，它是过入射点与分界面垂直的直线。结合学生刚才画的图，讲解光的折射现象的定义，了解入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等有关名词(如图)。要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角。
学生实验：用玻璃砖探究光的折射特点。
(1)器材：激光光源、玻璃砖、量角器、直尺。
(2)要求学生带着下列问题去观察：
①光的传播方向改变吗？若不改变，光路应为什么方向？
②与入射光线相比，折射光线是偏离还是靠近法线？
③使入射角增大，则折射角如何变化？入射角减小呢？
④发散、深化提问：上面讲的是光从空气进入玻璃中，是斜射。若直射(垂直入射)呢？
由教师引导学生仿照光的反射定律，总结出光的折射定律。
(1)三线关系：折射光线与入射光线、法线在同一平面内(三线共面)；折射光线和入射光线分居法线的两侧(法线居中)。
(2)两角关系：光从空气斜射入玻璃或其他介质时，折射光线靠近法线折射，折射角小于入射角。
(3)因果关系：当入射角增大时，折射角也增大，当入射角减小时，折射角也减小。当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。(折射角随入射角同方向变化。)
我们已经知道，光在发生反射时，光路是可逆的。那么发生折射时，光路是否可逆呢？
在刚才的玻璃砖实验中先让光由空气射入玻璃中，记下入射光线、入射点、折射光线的位置；再让光线逆着折射光线方向射入，观察光线是否逆着原入射光线方向射出。
总结：在发生折射时，光路是可逆的。
典例解读
【例1】如图所示为光线在空气和水中传播的情况，其中∠1＝∠4。那么，入射光线是；折射光线是；入射角是；折射角是，且侧是水。
【解析】根据光的折射规律和光的反射规律的内容可知，由于法线居中，反射角等于入射角，所以AA′是法线，BB′是界面，且右侧是水。
【答案】CO OE ∠2 ∠6 右
(二)生活中的折射现象
用光的折射规律解释一些简单的现象。
1．通过画出光的折射光路图，解释池水“变浅”，告诫学生千万不要贸然下水。在解释池底变浅时，要强调从池底折射出的光进到了眼睛，人才能看到池底。眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从交点射来的。再跟平面镜成虚像的情况对比，说明眼睛看到的是池底某点的虚像，位置在池底之上。眼睛看到的池底各点都如此，所以看起来池底升高，池水变浅了。
2．叉鱼问题：你们认为渔民用叉瞄准水中的鱼能叉到鱼吗？
(不能，因为看到的是鱼升高的虚像，实际的鱼在看到的鱼的下方。所以只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。)
光的折射现象不仅能发生在两种介质中，同种不均匀介质(如大气)中也能发生光的折射。大气中的折射现象：太阳变形、海市蜃楼、星光闪烁等。
思考：光总是沿直线传播的，对不对？应该怎样说？
(不对，应该说光在同种均匀介质中沿直线传播。)
典例解读
【例2】炎热的夏天开车行驶在公路上，常觉得公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，水却消失了，出现这种现象是因为光的( )
A．漫反射 B．镜面反射
C．折射 D．直线传播
【解析】炎热的夏天路面温度较高，使靠近路面的空气温度比上方的高，由于热胀冷缩，使空气密度不均匀。所以光线在路面上会发生折射现象；远处物体的光经路面上空气传播，发生折射后进入人的眼睛，人由于错觉始终认为光沿直线传播，所以看到“公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，水却消失了”，这种情况与海市蜃楼的道理相似。
【答案】C
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了光的折射现象，知道光的折射规律；知道光在发生折射时，光路的可逆性；学会画折射光路图，学会用光的折射规律解释生活中的折射现象。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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