資源簡介

課題 光的直線傳播 學(xué)習(xí)目標 1.能識別光源，知道光源大致分為天然光源和人造光源兩類。 2.了解光的直線傳播，能列舉光的直線傳播在生活中的應(yīng)用。 3.建立光線模型，會用光的直線傳播來解釋影子的形成、小孔成像、日月食等現(xiàn)象。 3.知道光在真空中的傳播速度。 4.通過觀察光在各種介質(zhì)中傳播的實驗現(xiàn)象,了解實驗是研究物理問題的重要方法。 學(xué)習(xí)重難點 1.利用手電筒完成手影游戲。
2.參考圖4.1-5自制小孔成像觀察儀，將小孔對著燭焰，觀察燭焰在薄膜上呈現(xiàn)的像。
課上學(xué)習(xí)任務(wù)
【學(xué)習(xí)任務(wù)一】認識光源 1. 光源： 請指出以上物體中的光源為_______________________________________________。 光源：_________________________都叫做光源。 2.光源的分類： 天然光源______________________________________。 人造光源______________________________________。 你還有其他分類方法嗎？ 【學(xué)習(xí)任務(wù)二】了解光的直線傳播
活動一：手影游戲 觀察：手影的形狀與什么保持一致？ 思考：光線能繞過不透明物體繼續(xù)向前傳播嗎？ 1.探究光的直線傳播 猜想： 實驗：觀察激光在空氣、水、玻璃等透明物質(zhì)中的傳播路徑。 利用__________________等方法，顯示光在空氣中的光路。 利用__________________等方法，顯示光在水中的光路。 空氣、水和玻璃等透明物質(zhì)叫做_______________。 思考：光總是沿直線傳播嗎？ 觀察： 結(jié)論：光在______________________中是沿直線傳播的。 2.光線： ⑴嘗試用圖像表示出光的直線傳播 ⑵光線：用一條______________表示光傳播的______________和____________。 ⑶引入“光線”所用的科學(xué)方法是 。 3.有趣的現(xiàn)象： ⑴影子的形成 觀察： 思考：由于光_____________________________，所以在不透明物體后面形成影區(qū)。 請嘗試畫出光路圖： ⑵日食、月食： 觀看：日食和月食的視頻。 思考：日食和月食的成因 月食發(fā)生時，________在中間，擋住了太陽射向________的光，形成影區(qū)。 日食發(fā)生時，________在中間，擋住了太陽射向________的光，形成影區(qū)。 它們都是由于__________________________________形成的。 ⑶小孔成像 制作簡易小孔成像觀察儀，觀察燈絲的像。 發(fā)現(xiàn)：光屏上所成的燈絲的像與燈絲__________________________，所以為倒立的實像， 觀察：用自制器材演示小孔成像的原理。 請嘗試畫出光路圖： ⑷井底之蛙 觀察：用自制器材演示井底之蛙的視野范圍。 請嘗試畫出光路圖： 4.生活中的應(yīng)用 活動三：模擬植樹 用三只水彩筆模擬植樹，怎樣才能將它們排直呢？ 請嘗試用多種方法完成活動，并說明原理 說說你了解的生活中應(yīng)用： 【學(xué)習(xí)任務(wù)三】光的傳播速度 思考：雷聲和閃電在遠處總是同時發(fā)生的，可是為什么我們總是先看到閃電后聽到雷聲呢？ 1.光比聲音傳播得___________（快/慢）。 2.光________（能/不能）在真空中傳播。 3.真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理學(xué)中用字母______表示。 通常情況下，真空中的光速可以近似取為____________m/s=____________km/s。 4.光在其他介質(zhì)中的傳播速度 在空氣中它的傳播速度比真空中稍小一點，通常也近似取____________m/s。 水中的光速約為真空中的____________。 玻璃中的光速約為真空中的____________。 5.《科學(xué)世界》 牛郎織女真的能每年相會一次嗎？ 請大家閱讀《我們看到了古老的光》，并查閱資料，自主完成文章后的問題。 課堂小結(jié)： 請同學(xué)們畫出屬于自己的知識結(jié)構(gòu)圖。
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1. 中國古代有關(guān)小孔成像的研究 世界上第一個小孔成倒像的實驗 大約兩千四五百年以前，我國的學(xué)者--墨翟(墨子)和他的學(xué)生，做了世界上第一個小孔成倒像的實驗。《墨經(jīng)》中這樣紀錄了小孔成像: "景到，在午有端，與景長。說在端。" "景。光之人，煦若射，下者之人也高;高者之人也下。足蔽下光，故成景于上;首蔽上光，故成景于下。在遠近有端，與于光，故景庫內(nèi)也。" 這里的"到"古文通"倒"，即倒立的意思。"午"指兩束光線正中交叉的意思。"端"在古漢語中有"終極"，"微點"的意思。"在午有端"指光線的交叉點，即針孔。物體的投影之所以會出現(xiàn)倒像，是因為光線為直線傳播,在針孔的地方，不同方向射來的光束互相交叉而形成倒影。"與"指針孔的位置與投影大小的關(guān)系而言。"光之人，煦若射"是一句很形象的比喻。"煦"即照射，照射在人身上的光線，就像射箭一樣。"下者之人也高;高者之人也下"是說照射在人上部的光線，則成像于下部;而照射在人下部的光線，則成像于上部。于是，直立的人通過針孔成像，投影便成為倒立的。"庫"指暗盒內(nèi)部而言。"遠近有端，與于光"，指出物體反射的光與影像的大小同針孔距離的關(guān)系。物距越遠,像越小;物距越近，像越大。 趙友欽的試驗 十四世紀中葉，元代天文數(shù)學(xué)家趙友欽在他所著的《革象新書》中進一步詳細地考察了日光通過墻上孔隙所形成的像和孔隙之間的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)孔隙相當(dāng)小的時候，盡管孔隙的形狀不是圓形的，所得的像卻都是圓形的(其中所含原理是因為:這時的小孔成像成的是太陽的像，故為圓形);日食的時候，像也有缺，和日的食分相同;孔的大小不同，但是像的大小相等，只是濃淡不同;如果把像屏移近小孔，所得的像變小，亮度增加。對于這一現(xiàn)象，趙友欽經(jīng)過精心思索和研究，得出了關(guān)于小孔成像的規(guī)律。他認為孔相當(dāng)小的時候，不管孔的形狀怎樣，所成的像是光源的倒立像，這時孔的大小只不過和像的明暗程度有關(guān)，不改變像的形狀。當(dāng)孔相當(dāng)大的時候，所得到的像就是孔的正立像。 為了證實這個結(jié)論，趙友欽設(shè)計了一個比較完備的實驗。在樓下的兩間房子的地板中各挖兩個直徑四尺多的圓井，右邊的井 深四尺，左邊的深八尺，在左井里放置一張四尺高的桌子，這樣兩井的深度就相同。作兩塊直徑四尺的圓板，板上各密插一千多枝蠟燭，點燃后，一塊放在右井井底，一塊放在左井桌上。在井口各蓋直徑五尺、中心開小方孔的圓板，左板的方孔寬一寸左右，右板的方孔寬半寸左右。這時可以看到樓板上出現(xiàn)的都是圓像，只是孔大的比較亮，孔小的比較暗。趙友欽用光的直線傳播的道理，說明了東邊的燭成像于西，西邊的成像于東，南邊的成像于北，北邊的成像于南，每根燭都有對應(yīng)的像，由于一千多枝燭是密集成圓的，所成的像也相互連接成為圓像。這樣就說明了在光源、小孔、像屏距離不變的情況下，所成的像形狀不變，只有照度上的差別:孔大的"所容之光較多"，因而比較亮;孔小的"所容之光較少"，因而比較暗。如果把右井里東邊的蠟燭熄滅五百枝，那右邊房間樓板上的像西邊缺半，相當(dāng)于日月食的時候影和日、月食分相等一樣。如果在左邊中蠟燭巰密相間，只燃點二三十枝，那像雖是圓形分布，但是各是一些不相聯(lián)接的暗淡方像;如果只燃一燭，方孔對于燭光源來說不是相當(dāng)?shù)匦?，因而出現(xiàn)的是方孔的像;把所有的燭重新點著，左邊的像就恢復(fù)圓形。其次，在樓板上平行于地面吊兩塊大板作為像屏，這時像屏距孔近，看到的像變小而明亮。接著去掉上面所說的吊著的兩塊板，仍以樓板作為像屏，撤去左井里的桌子，把蠟燭放到井底，這時左井的光源離方孔遠，左邊的樓板上出現(xiàn)的像變小，而且由于燭光弱，距離增加后亮度也變?nèi)酢倪@些實驗結(jié)果，趙友欽歸納得出了小孔成像的規(guī)律，指出了燭(光源)的遠近、強弱和小孔、像屏的遠近之間的關(guān)系，指出像屏近孔的時候像小，遠孔的時候像大;燭距孔遠的時候像小，近孔的時候像大;像小就亮，像大就暗;燭雖近孔，但是光弱，像也就暗;燭雖遠孔，但是光強，像也就亮。實驗的最后一步是撤去覆蓋井面的兩塊板，另在樓板下各懸直徑一尺多的圓板，右板開廣四寸的方孔，左板開各邊長五寸的三角形孔，調(diào)節(jié)板的高低，就是改變光源、孔、像屏之間的距離。這時仰視樓板上的像，左邊是三角形，右邊是方形。這說明孔大的時候所成的像和孔的形狀相同:孔距屏近，像小而明亮;孔距屏遠，像大而暗淡。 從以上的實驗結(jié)果，趙友欽得出了小孔的像和光源的形狀相同、大孔的像和孔的形狀相同的結(jié)論，并指出這個結(jié)論是"斷乎無可疑者"。用這樣嚴謹?shù)膶嶒?，來證明光的直線傳播，闡明小孔成像的原理，這在當(dāng)時世界上是絕無僅有的。

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