初中物理人教版八年级上册第1节 光的直线传播教案及反思

这是一份初中物理人教版八年级上册第1节 光的直线传播教案及反思，共8页。教案主要包含了光的直线传播，光的传播速度等内容，欢迎下载使用。
eq \(\s\up7(),\s\d5(整体设计))
根据新课程标准及本节教材的内容，将重难点确定为“光的直线传播及应用”。考虑到光线是看不见、摸不着的；本节又是光学知识的第一节。如果处理不好，可能造成学生只能机械地记忆，很难真正理解，不利于后面的教学。
课本首先展示了三幅图，使学生感受到五光十色的大自然的美丽，教学中还要列举大量和光的传播有关的现象，由这些现象自然地引导学生提出问题：光是通过怎样的路径传播的？从而点出本课探究的主题——光在同种均匀介质中的传播特点及其应用，并让学生知道光的传播速度是最快的。
本节教学的重点是通过实验探究，使学生知道光在同种均匀介质中沿直线传播。通过对各种光现象的介绍，让学生初步学习怎样从观察到的具体事例(生活或自然现象)中发现问题，并能用恰当的语言表达这些问题；知道影子形成的原因。教学的难点是如何保证实验现象清晰、明显，培养学生提出问题、表达问题的能力。
为了使学生留下深刻的印象，在教学中设置了“三个学生实验”，让学生更直观地观察到光在透明的气体、液体、固体中的传播径迹，知道光是沿直线传播的。为突破难点“光的直线传播的应用”，在教学中设置了一个探究活动，让学生亲身体验如何能通过两个小孔看到物体，从而知道埋电线杆、站队、射击瞄准等都是类似的现象；亲身体验小孔成像是怎样形成的，加深了学生对光沿直线传播及应用的理解和掌握。
三维目标
知识与技能
1．理解光在同种均匀介质中的传播特点。
2．知道光的直线传播在生活中的应用。
3．认识光在真空中的传播速度是自然界中最快的，记住光在真空和空气中的传播速度。
过程与方法
1．通过本节教学，让学生初步学习怎样从具体事例(生活或自然现象)发现问题，并能用恰当的语言表达。
2．通过观察与实验，培养学生初步的观察能力和设计实验的能力；经历“光是怎样传播的”探究过程，培养初步的科学探究能力。
情感、态度与价值观
1．通过各种光现象的介绍，使学生认识到光现象与生活和自然密切相关，激发学生的学习兴趣。
2．能领略色彩斑斓的光之美，培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象。
教学重点
实验探究光的直线传播。
教学难点
如何保证实验现象清晰、明显，培养提出问题、表述问题的能力。
课时安排
1课时
课前准备
1．学生分组：激光笔一支、果冻一个、软橡皮管一根、带孔的纸板两张、大头针几枚、平面镜一面、白屏一张、装了水的玻璃杯(水中滴了少量墨水)。
2．教师教具：小孔成像演示器(用蛋糕盒自制)、氦氖激光器(或激光笔)、水槽两个、浓度不同的糖水四种、40瓦电灯等。
eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))
导入新课
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(问题引入))
提问：漆黑的夜晚，我们什么也看不见；站在太阳下，紧闭双眼，还是什么也看不见。这是什么原因呢？
点评：人们要看见东西，必须要有光，而且光必须进入人们的眼睛。阳光使得我们的世界绚丽多彩，光使得我们的生活五彩缤纷。本章我们将学习光的初步知识。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(情景导入))
利用多媒体课件播放：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《光的传播》。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(游戏导入))
提前2～3分钟到教室，用投影仪投影以下文字“激光直射人眼时，会对眼睛有损伤，实验前、后及实验中绝对禁止激光直射自己或他人的眼睛！”
同学们在小学或更早的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？比一比谁的手影做得多，更形象逼真。
提问：同学们根据刚才的手影游戏活动能提出什么样的问题？(手影是如何形成的？影子的形成说明了什么？)
过渡：根据学生所提出的问题引入探究。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(活动引入))
每组学生都用右手拿激光笔，左手拿一本书挡住，观察能否看到自己右手里拿的物品，拿开书本再让学生观察，看到了吗？如果是在漆黑的夜里，能看到手里的物品吗？如何才能看到呢？(学生讨论后回答)
点评：我们要看见东西，必须有光射入眼睛。本章学习光的初步知识。
推进新课
一、光的直线传播
1．光源
提问：同学们，刚才我们看到了美丽的山城夜景，那么，这些把山城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、白炽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。
2．探究光的直线传播的条件
引导学生应用桌面上的器材，通过开放性实验探究得出：光在空气、水以及果冻这些均匀介质中沿直线传播，但在两种介质的界面上要发生偏折。
提问：同学们刚才看到了许多光沿直线传播现象，但是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。
演示实验：
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。
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：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。
3．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：仍然运用前边的器材，保持电灯不动，用一个大纸板完全遮住圆筒形蛋糕盒底部的进光口。并在纸板上开一个小圆孔。
提问：如果打开电灯，一部分光将穿过小孔射到屏上，请同学们猜想一下，在屏上将看到什么？打开电灯，学生观察屏上的现象以及灯丝的形状，大家看到什么了？
点评：“V”字形的光斑，灯丝的形状也是“V”字形的。但是开口和光斑相反。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。
小孔成像的原理：光的直线传播。成像特点：倒立的实像。
二、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1s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。通过看书我们可以知道在真空中的光速是宇宙间最快的速度，c＝3×108 m/s，在空气中，光速也可以近似地看为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。
板书：c＝3×108 m/s
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(同步训练))
1．下列说法中，正确的是( )。
A．光总是直线传播的
B．光在同一介质中总是直线传播的
C．小孔成像是光的直线传播形成的
D．光在同一种均匀介质中总是直线传播的
解析：光沿直线传播是有条件的：必须是在同种均匀介质中。
可以用光沿直线传播解释的现象有：日食、月食、影子、小孔成像等。
答案：CD
2．下列现象中，不能说明光是沿直线传播的是( )。
A．立竿见影 B．小孔成像
C．日食、月食 D．月亮在湖中的倒影
解析：立竿见影中的影子是光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体，在物体后面形成的光照不到的暗区；小孔成像是利用光的直线传播原理形成的倒立的实像；日食和月食是由光的直线传播形成的；月亮在湖中的倒影属于平面镜成像，是光的反射原理。
答案：D
3．关于小孔成像，下面说法中正确的是( )。
A．小孔所成的像一定比物体小
B．小孔所成的像一定是虚像
C．小孔所成的像一定是倒立的实像
D．小孔所成的像一定是正立的实像
解析：小孔所成的像一定比物体小，A项不对，因为成像的大小取决于像到小孔的距离，成的像可能比物体大，也可能比物体小。小孔所成的像一定是虚像，B项也不对，因为小孔所成的像一定是倒立的实像，由分析可知，C项是对的。小孔所成的像一定是正立的实像，不对，像是倒立的。
答案：C
4．小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是( )。
A．蜡烛的正立像 B．蜡烛的倒立像
C．三角形光斑 D．圆形光斑
解析：小孔成像是由光的直线传播形成的，物体经过小孔成的像是倒立的实像，而不是光斑，像的形状与物体相同，而与小孔的形状无关。
答案：B
5．太阳光透过茂密的森林在地面上形成的光斑是圆形的，这一现象表明( )。
A．树叶间形成的空隙是圆的
B．太阳的形状是圆的
C．地面上的光斑是太阳的像
D．光是沿直线传播的
解析：树荫下的光斑是小孔成像的结果，是光的直线传播现象，光斑是太阳的像，因此光斑是圆形的，所以B、C、D选项正确。
答案：BCD
6．光在某种透明物质中的传播速度应该( )。
A．大于3×105千米/秒 B．等于3×105千米/秒
C．小于3×105千米/秒 D．不能确定
解析：光在真空中的速度为3×105千米/秒，在空气中的速度略小于这个值，在其他的透明介质中的速度就更小。综上分析选C。
答案：C
7．光从太阳传播到地球约需要8分20秒，太阳与地球的距离约是________米。月球与地球之间相距38万千米，在地面上向月球发射一束激光，地面接收到光返回的信号，共经历了________秒。
解析：光在真空中的传播速度是：c＝3×108 m/s，利用公式s＝vt计算路程，利用公式t＝eq \f(s,v)计算时间。
光速c＝3×108 m/s，
t＝8分20秒＝500秒
太阳与地球的距离：s＝ct＝3×108 m/s×500 s＝1.5×1011 m
月球与地球之间的距离：s′＝38万千米＝3.8×108 m
光从地球到月球再返回来所传播的距离是2s′＝7.6×108 m
共经历的时间：t′＝eq \f(2s′,c)＝eq \f(7.6×108 m,3×108 m/s)＝2.53 s
答案：1.5×1011 2.53
规律总结：1.光源
本身发光的物体叫光源。
[注意]有些物体看起来很亮，是因为它们反射了别的物体的光，并不是因为它自己发光，这类物体不是光源。如月亮、镜子等。
2．光沿直线传播
(1)光在同种均匀介质中沿直线传播。
[说明]如果介质的种类发生了变化，或者是介质密度发生了变化，光在里面传播时，都不会沿直线传播。如“星星眨眼”“海市蜃楼”等。
在我们的生活中很多地方都利用了光沿直线传播的原理，如：排队、激光准直等。
(2)影和日食、月食
光在传播过程中遇到不透光的物体时，在物体后面光不能直接照射到的区域所形成的跟物体相似的黑暗部分称为影。日常生活中的日食、月食和小孔成像等都可以用光的直线传播来解释。
(3)光速：光在真空中的速度最大，用符号“c”表示，c＝3×108 m/s。
[说明]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。光在水中的传播速度大约为真空中光速度的eq \f(3,4)，在玻璃中的传播速度大约为真空中光速的eq \f(2,3)。
(4)光年：光在一年内通过的路程。
[注意]光年是一个长度单位而不是时间或速度的单位。
eq \(\s\up7(),\s\d5(板书设计))
第1节 光的直线传播
一、光的直线传播
1．光源
定义：能够发光的物体，称之为光源。
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：用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向这样的直线叫光线。
3．光的直线传播应用
光的直线传播现象：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
光速：c＝3×108 m/s
eq \(\s\up7(),\s\d5(活动与探究))
利用光的直线传播知识测出学校旗杆的高度
利用阳光下的影子
参考答案：太阳的光线是平行的
AB∥DE
又B、C、E、F在一条直线上
∠ABC＝∠DEF
人与旗杆是垂直于地面的
∠ACB＝∠DFE
△ABC∽△DEF
所以eq \f(AC,DF)＝eq \f(BC,EF)
即DF＝eq \f(AC×EF,BC)
因为同学的身高AC和她的影长BC及同一时刻旗杆的影长EF均可测量得出，所以代入测量数据即可求出旗杆DF的高度。
eq \(\s\up7(),\s\d5(教学反思))
1．设疑要符合学生的认知能力
开始设计时，是以光的传播路径作为课题，让学生进行猜测“光传播的路径”，然后，引导学生进行探究活动。但经过调查后发现，学生学过的《自然常识》和生活经验使他们对“光沿直线传播”已经有了丰富的感性认识，所以提出课题：光的传播路径和提出猜想：光沿直线传播，必定会降低学生主动探究的兴趣和积极性。
把课题改为“光沿直线传播”，并引导学生对“光一定沿直线传播”产生质疑。使学生的思维由“我早就知道光是沿直线传播”拓展到“难道光沿直线传播还有问题吗？”，从而激发学生好奇心，使学生主动积极地参与探究。
2．继承传统教学的优点
在物理学习中，由于学生认知水平和学习内容所限，学生不可能对每一个知识进行探究，如：本节中物理模型“光线”的建立、光的传播速度等，对于这样的知识，我们还是要沿用传统的讲授方式，这种方式的优点是直接明了，学生一听就懂。因此，教师在教学设计时，既要研究如何贯彻二期课改“以学生发展为本”的教学理念，让学生主动参与教学活动，还要研究在遇到讲授性的知识时如何辩证地运用教学方法，使传统优秀的教学方法融入现代教学理念中。
eq \(\s\up7(),\s\d5(备课资料))
实验光源的制作
光学实验中对光源一般要求是：能发出一条细窄光束(习惯称光源)，或能发出几条互相平行的细窄光束(习惯称平行光源)。发出的光束要求亮度高且均匀，在实验空间内，光束的发散小。但为了能比较容易地在光屏上显示光路，希望光束在垂直于光屏的方向有一定宽度，而在平行于光屏的平面内则较窄，即从光源发出的光的横截面是长方形。当然还要求光源的结构简单，价格低廉。所以光学实验中的光源问题一直是物理教师在努力解决的问题。现介绍一例自制此种光源的方法。
利用小灯泡制作线光源和平行光源。
材料：“3.8 V 0.3 A”小灯泡1只，装针剂药水的小玻璃瓶(或一小段直径约6 mm左右的有机玻璃棒)，五号电池3节，微型开关1只，导线，厚纸板或薄金属板，弹性金属片或小弹簧等。
柱面透镜在轴向对光线没有会聚作用，但在径向对光线有会聚作用。将一个点光源放在相当于柱面透镜的焦面位置(位于柱面透镜的一个圆柱面上)，透镜会把光束沿径向变成平行光(即光束被展宽了)，但轴向则不变。将装针剂药水的小玻璃瓶装上水后密封起来，或取一小段有机玻璃棒，就是一个柱面透镜。
将小灯泡、开关、电池用导线连接组成电路。用厚纸板或薄金属片制一个盒状外壳，壳的一端留的窄缝宽度约2～3 mm，以后光源射出的光线在轴向的宽度与窄缝宽度基本相同。将柱面透镜、灯泡及电池、电路等安装到盒内，如图所示。安装时要调整灯泡与透镜的位置，使得小灯泡的光经透镜后沿径向被均匀展宽，而轴向最窄。
制成的光源亮度与线性基本上能满足实验中的要求，所需材料简单易得，制作方法也简单，不受交流电源限制。如果换用功率大一点的小灯泡(如“4.8 V 0.5 A”规格)，则光源亮度更高。还可以在外壳的侧面加一个夹子，将光源夹在支架或光路板上，实验时更稳定、更方便。

用小灯泡自制的光源示意图 自制的平行光源示意图(部分)
在安装灯泡的隔板上等距离并排安装3只规格相同的小灯泡，各灯泡之间用不透光材料作隔板将它们隔开。外壳的一端对应开3个窄缝，就制成了一个有三束平行光的光源，做透镜成像等实验十分方便，如图所示。当然，此时要考虑电源的容量。