【核心素养目标】第三章 光的世界(全章教案)2024-2025学年沪科版八年级物理上册(共4份打包)

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【核心素养目标】第三章 光的世界(全章教案)2024-2025学年沪科版八年级物理上册(共4份打包)

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第三节 光的折射
1.物理观念:
(1)了解光的折射现象,知道折射光线、折射角的含义,了解光从空气射入水中或射入其他介质时的偏折规律。
(2)了解光在发生折射时,光路的可逆性。
(3)了解生活中光的折射现象,并能用光的折射规律进行解释。
2.科学思维:体验由折射引起的错觉,基于事实证据和科学推理对不同信息、观点进行质疑和批判,解决问题。
3.科学探究:经历“光的折射规律”的探究过程,学习描绘光路、记录实验数据的方法。
4.科学态度与责任:初步领略折射现象的美妙,获得对自然现象、对生活的热爱。认识到在生活中不能完全相信自己的“眼睛”,要有安全意识,认识到学习物理的重要性。
1.重点:
(1)探究光的折射规律。
(2)通过实验探究培养学生的科学探究能力。
2.难点:
实验探究光的折射规律。
学生分组实验:激光笔、水槽、一个可折叠的光屏、一块玻璃砖、铅笔、细线、几个小石块、烧杯、筷子、金属碗、量角器、水、牛奶。
演示实验:细长铁丝(当作鱼叉)、小鱼(塑料片剪成的)、装满水的塑料桶。
一、课题引入
1.分组实验。
(1)让学生观察空烧杯的底和盛满水后烧杯的底看起来有什么变化。
生:盛满水后烧杯的底上升了。
(2)让学生观察筷子放在装满水的金属碗中,在水面处出现了什么现象?
生:筷子在水面处“折断”了。
(3)让学生观察笔放在玻璃砖后,出现了什么现象?
生:笔看起来“折断”了。
2.演示实验。
“刺鱼”活动(个别学生上台演示)。
各组取小桶一只,加入适量的水,把数条“小鱼”(如图所示)通过细线绑在石块上,浸入水中,使“小鱼”潜入水中较深的位置。甲、乙两位同学,用细铁丝作鱼叉,快速向“小鱼”刺去,把“小鱼”刺出水面为成功,只准刺一次,看哪个同学能够成功。
有的同学失败了。
师:是否对准了“小鱼”才刺去?
生:点点头。
师:为什么对准了却刺不到呢?
有的同学成功了。
师:是否对准了“小鱼”才刺去?
生:不是,叉子往“小鱼”的下方刺去。
师:为什么对准“小鱼”下方就会刺中?
师:以上各种现象,都是光的折射现象,由此引出课题。
二、新课教学
1.光的折射现象。
演示实验:在水槽中放置一个光屏,光屏一半露出水面,如课本P74图3—24所示,水中滴入少许牛奶,搅拌均匀,让激光笔发出的光紧贴着光屏斜射向水面,让学生观察现象。
师:你们看到了什么现象?
生甲:光在空气中沿直线传播。
生乙:光从空气斜射入水中时,传播方向发生了变化(即偏折)。
引出光的折射概念。
师:光从空气斜射入水中时,传播方向会发生变化(即偏折),这种现象叫做光的折射。如图所示。
教师向学生介绍关于光的折射的几个名词:入射光线AO、折射光线OB、法线ON,入射角i、折射角r。
2.光的折射规律。
师:对光的折射你想知道什么(或你想提出什么问题)
生甲:光的折射遵循什么规律?
生乙:入射角与折射角关系如何?
生丙:入射光线、折射光线、法线关系如何?
师:我也想提出问题:如果入射角增大,折射角是增大?还是减小?折射角一定小于入射角吗?
师:你们的猜想是什么?
生甲:折射角小于入射角。
生乙:折射光线和入射光线分居法线两侧。
生丙:入射光线、折射光线和法线可能在同一平面上。
生丁:如果入射角增大,折射角可能减小。
生戊:入射角一定大于折射角。
师:你们的猜想是否正确,还是要用实验来验证,你们准备设计一个什么样的实验来验证?
生:用刚才演示光的折射现象的装置就可以研究光的折射规律。
师:下面4个人一组进行探究实验,请你们先讨论实验步骤,即先研究什么?后研究什么?并写在纸上,还要在纸上画出光路图。
学生讨论、交流。
师:请大家将你们各小组设计的实验步骤与实验内容互相交流,并请某组一位同学与全班同学进行交流。
生:实验装置如课本P74图3-24所示。
(1)观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系。
(2)比较折射角与入射角的大小。
(3)改变入射角大小,观察折射角的变化情况。
(4)换用玻璃砖,将上面的实验过程重复一遍。
(5)让光从水中斜射入空气中,观察入射角和折射角的变化(大小关系)。
师:如何观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系?
生:光屏是以法线为轴线可折叠的,先让光屏在一个平面上,在光屏上是否能观察到入射光线和折射光线;再将右半边的光屏向后折或向前折,在左半边光屏上可观察到入射光线的同时,在右半边光屏上是否能观察到折射光线?当光屏两半边在同一平面上时,可在光屏上同时观察到入射光线和折射光线;而当光屏两半边不在同一平面上时,不能在光屏上观察到折射光线,说明入射光线、法线和折射光线在同一平面上。
师:如何比较入射角和折射角大小。
生:靠观察目测比较角度大小。
师:大家可在光屏上空气和水分界面画一条直线,画出入射点,并在入射光线、折射光线上画个点,取出后在光屏上画出折射光路图,用量角器可测量出入射角和折射角的大小,然后画在纸上进行交流。
下面大家进行分组实验,探究光的折射规律。
学生分组进行探究实验,教师巡回检查,解惑答疑,并加以指导。
师:下面请第三小组将你们探究实验得出的光的折射规律与全班同学交流。
生甲:光折射时,折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。折射角随入射角的改变而改变,入射角增大时,折射角也增大;入射角减小时,折射角也减小。
师:有补充的吗?
生乙:光从空气斜射向水中时,折射角小于入射角;光从水中斜射向空气中时,折射角大于入射角,可见折射角不一定小于入射角。
师:讲得很好,在光的折射现象中,光路是可逆的,根据光路的可逆性,我们也能得出以上结论。
生丙:当光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角;由折射现象中光路可逆可知,当光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。
师:对刚才同学的发言,大家给予掌声鼓励。
师:当光线从空气垂直射向水面,入射角为零,折射光线方向改变吗?折射角为多少?
学生实验探究。
生:当光线从空气垂直射向水面。折射光线方向不改变,入射角为零,折射角也为零。
3.生活中的折射现象。
师:你见过海市蜃楼吗?你知道海市蜃楼是怎样产生的吗?
生甲:从报纸报道上知道有海市蜃楼的现象。
生乙:从电视上看到海市蜃楼。
生丙:我从科普读物上知道海市蜃楼是光的折射现象产生的。
在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载,宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见,海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。
海市蜃楼是怎样发生的?
我们已经知道,光是沿直线传播的,其实严格地说,光只有在均匀的介质中才沿直线传播。如果介质疏密不均,光线就不会沿直线传播,而会发生折射。
海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象,多发生在夏天的海面上。夏天,较热的空气笼罩海面,但是海水比较凉,海面附近空气的温度比空中的低。空气热胀冷缩,上层的空气比底层的空气稀疏,来自地平线以外远处物体的光线,本来不能到达我们的眼中,但有一些射向空中的光线,由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲,逐渐弯向地面,
如图所示,进入观察者的眼睛。逆着光线望去,就感到看见了远处的物体。
师:有的同学喜欢游泳,看水只有齐腰深,可下到水中就不止齐腰深了,这是什么原因?
生:这是光的折射现象。由于光从水中射向空气时,发生折射,而人的眼睛认为光是沿直线传播造成的,形成水较浅的假象。
师:同学们学了光的折射知识,要懂得应用到生活中,在游泳时要特别注意安全。
课本P73图3—22,在水中的铅笔为什么“断”为两段?教师边讲边画光路图。
师:利用光的折射还可以制成各种改变光路的器件,其中应用最普遍的是三棱镜和透镜。
演示实验:
(1)一束光经过三棱镜传播方向发生改变。
(2)一束光经过凸透镜传播方向发生改变。
三、课堂归纳小结
师:这节课你们学到了什么?
生:讨论、交流得出:通过本节课的实验探究,我们知道了光的折射现象、光的折射规律和折射现象的应用,重点是由科学探究得出光的折射规律和善于发现问题、提出问题。
师:请每位同学对自己在本节课的学习情况进行评估。
第三节 光的折射
1.光的折射现象。
法线ON,入射角i,折射角r。
2.光的折射规律。
3.生活中的折射现象。
本课难在“探究”,因为学生初学物理,他们的物理思维还没有形成,更不用说实验探究能力的具备了,所以本课的探究不能放的太宽泛了,在探究前每个环节都需要精细的思考,考虑学生可能出现哪些问题,然后考虑如何正确地引导。因为有“光的反射”一课做铺垫,所以本课学生动手操作降低了一定的难度。在探究三线共面的时候,由于学生的实际操作水平和表达能力有差异,可以考虑师生共同完成。不要花太多的时间,为在后面用光的折射规律解释生活中的折射现象和课堂练习挤出时间。第四节 光的色散
1.物理观念:
(1)了解光的色散现象。
(2)了解色光的“三原色”,认识色光的混合。
(3)了解可见光谱,以及红外线与紫外线。
2.科学思维:能运用光的色散和色光混合的知识解释常见的光现象。
3.科学探究:通过光的色散的实验探究,培养学生归纳总结一般规律的能力。
4.科学态度与责任:
(1)通过研究光的色散和混合,培养学生尊重事实的科学态度,体会自然现象的美妙。
(2)通过了解红外线和紫外线的应用对社会发展和人类生活的影响,关心我国现代光学技术。
1.重点:
(1)光的色散。
(2)引导学生观察自然现象,并使学生了解通过实验探究自然现象的基本方法。
2.难点:
光的色散实验。
演示实验:废白炽灯泡或小电珠、硬纸板、光源、小喷雾器、水槽、平面镜、光碟、两个相同的三棱镜、投影仪、铁架台、光屏、一个带狭缝的挡光板。
学生实验:红、绿、蓝三种颜色的透明胶片、光屏、放映机、颜料盒、调色板、三只聚光灯。
一、色散现象
师:课前要求你们利用盛水脸盆、平面镜、白纸做实验,你们看到了什么现象?
生:看到了白色的太阳光变成彩色的了。
师:做这个实验,最好在阳光下进行。纸板离盛水脸盆近了,光斑展不开,现象不够明显;远了,光斑亮度不够,现象也不明显,所以实验时要进行调整,获得较好效果。
师:你在生活中是否看到过自然界中的彩虹?如果看到过,请你回忆一下是在什么时候、什么情况下看到彩虹的?
生:夏天雨后的天空中看到过彩虹。
演示实验:把一个三棱镜、一块带狭缝的挡光板和一个白色光屏,按如图所示放置。让太阳光(白光)通过三棱镜,在光屏上会观察到有一条彩色光带,自上而下依次显示红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。将三棱镜转一个角度试试,依然能观察到彩色光带,但颜色分层会略有差异。
也可利用浇花或美发用的小喷雾器产生喷雾的效果,调整喷雾方向,使观察者能够在背对太阳的方位进行观察。引导学生观察:在什么情况下才能看到彩虹?人造彩虹中有几种颜色的光?如何排列?
在物理学中,把太阳光(白光)通过三棱镜后被分解为不同颜色的光,在光屏上形成一条彩色光带的现象称为光的色散。白光可被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。可见白光是由各种色光混合而成的。
二、色光混合及物体颜色
学生探究实验:4个人一组在聚光灯前蒙一块有颜色(红色、黄色或蓝色)的透明胶片,再将其发出的光投射到白色屏幕上(形成有部分光交汇)。
师:你们观察到什么现象?
生甲:透明物体的颜色与透过的光的颜色相同。
生乙:不同颜色的光能混合成另一种颜色的光。
生丙:红、绿、蓝三种颜色的光混合在一起,可以得到白光。
生丁:看到了彩色扇面。
师:实验研究表明,自然界中红、绿、蓝三种颜色的光是无法用其他颜色的光混合而成的,而其他颜色的光则都可以通过红、绿、蓝的适当混合而得到,因此,红、绿、蓝三种颜色被称为光的“三原色”。
彩色电视机的荧光屏和计算机显示器的屏幕上艳丽的画面是由红、绿、蓝这三种色光合成的。
师:阅读P79“科学书屋”的内容,回答下列问题。看到黄、橙、红等暖色,你会联想到什么?看到绿、蓝、紫等冷色,你又会联想到什么?
生:看到暖色我会联想到太阳、火等,看到冷色我会联想到草地、水等。
师:冷暖色的对比与协调,能产生美妙、生动的色感。
师:大家观察一下,为何教师里的墙壁是白色的而黑板是黑色的?
点拨:不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
生:墙壁几乎反射所有的光,所以呈现白色;黑板几乎吸收所有的光,所以呈黑色。
师:大家回答得非常好,同样的道理,如果一个不透明物体只反射红光,就呈现红色。大家再思考一个问题:放映机的灯泡发出了白光,但照到屏幕上却是五光十色,这是为什么?
点拨:透明物体的颜色由它透过的色光决定。
生:由于电影屏幕几乎反射所有的光,呈白色。当白光透过了有颜色的透明胶片时,照射到屏幕上就呈现五光十色。
三、课堂归纳小结
师:本节课我们学到了什么?
生:讨论、交流后得出,通过本节课的学习,我们知道了白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,这叫光的色散,自然界中的彩虹就是光的色散现象。七种颜色的光混合在一起,又会变为白色。光的三原色是红、绿、蓝。
师:每位同学都对自己在本节课的学习情况进行评估。
第四节 光的色散
1.光的色散:太阳光(白光)可分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
2.光的三原色:红、绿、蓝。
3.不透明物体和透明物体的颜色。
上课之前,学生对物体的颜色仅仅停留在感性认识的基础上,因此如何让学生能够从科学的角度解释物体的颜色,就成为本节课的难点。在课堂教学中,我是这样处理的,在介绍光的色散知识基础上,首先提出问题,然后结合光的反射知识,让学生理解,我们看到哪种颜色,其实就是那种颜色的色光进入了我们的眼睛。联系到教室里不同颜色的物体,举例说明,不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。由此联想到电影屏幕为白色的原因,进一步提问,放映机的灯泡发出了白光,但照到屏幕上却是五光十色,其原因在于光透过了有颜色的透明胶片,让学生体会透明物体的颜色由它透过的色光决定。这样从生活中挖掘的现象,让学生感到亲切,更符合学生的认知规律和新课程的理念。第二节 探究:平面镜成像的特点
1.物理观念:
(1)了解平面镜成像的特点。
(2)了解平面镜成虚像,了解虚像是怎样形成的。
(3)理解日常生活中平面镜成像的现象。
2.科学思维:通过应用光的反射定律作图,体会虚像的形成原因。
3.科学探究:通过经历“平面镜成像特点”的探究过程,学会运用“等效替代法”,进一步学习实验探究的基本思路和方法。
4.科学态度与责任:
(1)在探究“平面镜成像特点”中体会克服困难、解决问题的过程,“发现”成功的喜悦。
(2)通过实验,培养实事求是的科学态度。
(3)通过对平面镜应用的了解,领略物理现象的美妙与和谐,感受科学技术对人类生活的影响。
1.重点:
(1)用科学探究方法探究平面镜成像规律。
(2)了解凹面镜和凸面镜在生活中的应用。
(3)培养学生的观察和收集数据以及团队合作精神等能力。
2.难点:
(1)用科学探究方法探究平面镜成像的特点。
(2)平面镜所成的像是与物体等大的虚像。
(3)平面镜成像规律的应用。
学生分组实验:A4纸、薄玻璃板,光屏、平面镜、直角三角板、两颗棋子、蜡烛、火柴、手电筒、潜望镜、凹面镜、凸面镜、光洁的不锈钢勺子、光具盘等。
用课件向学生展示:一幅是有倒影的拱桥;一幅是跳舞的女孩在练功镜前矫正姿态……
师:平时,我们还见过哪些类似的现象?
生甲:早晨起床在梳妆镜前梳头。
生乙:超市里货架后面放的镜子里也有同样的货物。
生丙:测视力时通过前方的镜子来观察视力表。
……
师:以上都是平面镜成像,平面镜成像有哪些特点呢?
一、实验:探究平面镜成像的特点
师:先请同学们仔细观察桌面上的平面镜,看看你们有什么发现?大家可以从外形、构造、成像特点等方面进行观察。
生:仔细观察平面镜。
师:从第二组第一位同学开始轮流依次回答,每个同学用一句话说出你的发现,注意听清别人的发言,不能重复。
生甲:平面镜的表面是平的,非常光滑。
生乙:平面镜是由玻璃做的,背后镀了一层东西。
生丙:平面镜可以成像。
生丁:平面镜所成的像和物体是一样的。
生戊:平面镜所成的像和物体是左右相反的。
生己:平面镜所成的像是远小近大。
生庚:平面镜所成的像到镜面的距离和物体到镜面的距离可能相等。
师:同学们的观察可以归纳为三方面:外形特点、材料特点、成像特点,对于平面镜成的像你想知道什么?或你想提出什么问题?
生甲:像的大小和物一样大吗?
生乙:像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等吗?
生丙:平面镜是如何成像的?
师:你们猜呢?
生丙:像的大小和物一样大。
生丁:像到平面镜距离跟物到平面镜距离不相等。
师:要证明你们的猜想是否正确,怎么办?
生:实验探究。
师:请大家根据刚才的观察,写出你认为平面镜成像有什么特点,根据你的假设,思考你该怎样选择桌面上的器材进行研究,记录实验的数据和现象,归纳平面镜成像特点,下面按小组进行实验探究。
生:小组讨论、交流,然后选择器材,进行实验探究。
教师巡视。指导探究,答疑解惑。
师:好,实验做完了。给大家几分钟时间进行交流,每一小组派一个同学发言,说明你用什么方法探究平面镜成像有什么特点。
生甲:我们用了两个棋子,一个棋子A放在薄玻璃板前的格子纸上,在薄玻璃板后移动另一个棋子B,使它和A的像完全重合,说明像和物体一样大,然后数A和B到平面镜前的格子数一样,说明距离相等。
生乙:我们本来认为近大远小,但是我们发现棋子A放在玻璃前不同远近的地方,棋子B总可以和A的像完全重合,说明像和物始终是一样大。
生丙:我们在棋子A的中心位置用笔画了一个点,在棋子B的中心位置也画了一个点,把两个点用线连接,用直角三角板量度,发现两个点到玻璃板的距离相等且垂直于玻璃板,说明物像等距,且物像连线与镜面垂直。
师:平面镜所成的像是实像?还是虚像?怎么验证?
思维点拨:实像会成在光屏上,虚像不会成在光屏上。
生:用光屏放在棋子B的位置,看能否观察到棋子A的像。
师:大家动手实验,并说说你的结论。
生:平面镜所成的像是虚像,因为光屏上承接不到像。
师:下面我们大家一起来归纳、总结平面镜成像的特点。
生:平面镜所成的像是虚像,像与物体的大小相同,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。
师:平面镜的像究竟是怎样形成的?
教师出示一支点燃的蜡烛。
师:看到烛焰的同学请举手,为什么你们能看到。
全体学生举手,生:因为烛焰发出的光沿直线传播进入我们的眼睛。
教师把蜡烛放在平面镜前。
师:现在看到烛焰的像的同学请举手,为什么你们能看到?
部分学生举手,生:因为烛焰发出的光经平面镜反射后进入我们的眼睛。
师:另一部分学生你们为什么看不到?
生:因为反射光没有进入我们的眼睛。
课件演示模拟平面镜成像原理:一个发光的点发出两条光线射到平面镜上,发生反射后进入眼睛,
两条反射光线的反向延长线会聚成一个像点。一个物体由无数个物点组成,每个物点都有对应的像点,无数个像点就组成了像,虚像是由反射光线反向延长线会聚形成的。
再用纸条模拟平面镜成像过程,教师在黑板上边讲解边演示。如右图所示。
师:前面同学说平面镜所成的像与物是左右相反是因为参照物不同的一种不准确的说法,而近大远小是因为视角不同。
课件演示视角图。等高的物体当离人眼远近不同时,所夹的视角不同,近时视角大,所以我们觉得它大,反之则认为它小。
二、生活中的面镜
1.平面镜成像特点的应用。
师:平面镜成像的特点在日常生活和生产实践中有哪些应用。
生甲:潜望镜。
生乙:房间的一堵墙用平面镜装饰,使房间看起来更宽敞。
生丙:许多城市大楼采用玻璃幕墙进行装修,大楼外观更加华丽,可美化城市。
师:事物都是一分为二的,采用玻璃幕墙进行室外装修有什么缺点?(或者说会产生什么不良后果?)
生甲:会产生镜面反射,强烈的反射光线会影响某个位置居民正常的休息。
生乙:会产生光的反射,暴露了居民家的隐私。
师:玻璃幕墙反射光线,会影响居民正常的工作、生活、休息,这就叫光污染,已经引起了环保部门和建筑设计部门的重视,如何防止玻璃幕墙造成的光污染?
生甲:在面向居民住宅区的大楼外墙装修时不用玻璃幕墙。
生乙:在居民住宅区也安装一个大平面镜反射光线。
师:请一位同学上讲台,将视线与讲台齐平,你能看到我放在讲台下的东西吗?
生甲:看不见。
师:我给你一面镜子,谁来帮助这同学?
生乙用镜子在讲台上方不断改变角度,最后使生甲看到讲台下方的粉笔盒。
师:在刚才实验中,平面镜作用是什么?
生乙:改变光路。
师:刚才平面镜与水平面成多少度角?
生乙:45。
师:大家讨论归纳一下平面镜的应用有几方面?
生:平面镜的应用:①可以成像;②可以改变光路。
2.凹面镜和凸面镜的应用。
(1)凹面镜的应用
师:凹面镜在日常生活和生产实践中有哪些应用呢?
生甲:手电筒、探照灯
生乙:太阳灶
生丙:汽车头灯
生丁:耳鼻喉科医用凹面镜
(2)凸面镜的应用
师:凸面镜在日常生活和生产实践中有哪些应用呢?
生甲:拐弯镜
生乙:汽车后视镜
生丙总结:凸面镜也叫广角镜,主要用于各种弯道、路口,可以扩大视野,以减少交通事故的发生;也用于超市防盗,监视死角。
三、课堂归纳小结
师:本节课我们学到了什么?
生:讨论、交流后得出:本节课通过对平面镜成像的探究,得出了平面镜成像的特点;通过比较探究,认识了平面镜以外的凹面镜和凸面镜,学会了平面镜、凹面镜和凸面镜在日常生活和生产实践中的应用。
师:每位同学都对自己在本节课的学习情况进行评估。
第二节 探究:平面镜成像的特点
1.平面镜成像特点:虚像,像与物体大小相同,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。
2.平面镜的应用。
(1)改变光路。
(2)成像。
3.凹面镜和凸面镜的应用。
给教师意想不到的收获:学生对平面镜提出了许多教师想不到的问题,例如:为什么小镜子能照出很大的像?摩托车旁的镜子是不是平面镜?实验结论的描述时,有同学大胆质疑:我找到像的位置了,可是为什么像总会更高或更低些?我动一动玻璃板后,有时又能用不亮的手电筒接到像呢?这位同学对实验的评估,我在自制教具时并没有考虑垂直问题(因为玻璃板事先有要求做成垂直支架),这一来倒在课堂上让学生给解决了,这让我深信:学生的细致可以超出教师!
课本中对凹面镜和凸面镜的介绍少之又少,学生能够通过查阅资料和网络资源对凹面镜和凸面镜的基本知识加以掌握。通过对日常生活和生产实践中的各种面镜的举例分析,学生从中领悟精髓,熟练掌握面镜的应用。这样从生活中挖掘的现象,让学生倍感亲切,更符合学生的认知规律和新课程的理念。第一节 探究:光的反射定律
1.物理观念:
(1)知道光源;知道光在同种均匀介质中沿直线传播;知道光速。
(2)了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
(3)理解光的反射定律。知道在反射现象中光路的可逆性。
(4)知道镜面反射和漫反射。
2.科学思维:知道光线、平行光是物理模型,能运用这些模型分析常见的光现象和简单的光学问题。
3.科学探究:经历“探究光的传播路径”和“探究光的反射定律”过程,知道科学探究中收集证据包括观察现象和记录数据,进而通过分析论证得出结论,认识到收集证据的重要性。
4.科学态度与责任:
(1)通过对光沿直线传播的探究性学习活动,让学生认识到物理知识与生活和社会的密切联系,激发学习的兴趣。
(2)在“探究光的反射定律”过程中,培养学生严谨、实事求是的科学态度。
1.重点:
(1)通过实验探究,知道光在同种均匀介质中沿直线传播。
(2)通过实验,探究光的反射定律。
2.难点:
(1)保证实验现象清晰、明显。
(2)光的反射定律的应用。
多媒体、激光笔、装有水的玻璃水槽、光屏(可折转)、玻璃砖(一面为磨毛面)、蚊香、牛奶、硬纸板、平面镜、量角器、三角板、铁架台、大头针。
一、光的传播
许多物体都不能发光,为什么我们能看见它们呢?
1.光源。
师:你知道什么物体会发光?
生甲:太阳、月亮。
师:太阳会发光,月亮本身并不发光,而是反射太阳的光。
生乙:电灯、蜡烛、萤火虫、水母等。
师:正在发光的物体叫光源,光源又分为自然光源和人造光源,以上哪些物体是自然光源?哪些物体是人造光源?
生:太阳、萤火虫、水母是自然光源,电灯、蜡烛是人造光源。
2.光的传播。
师:声音是怎样传播的?有什么特点?
生:声音是以波的形式在介质中传播,传播声音的介质可以是固体、液体、气体;在不同介质中速度大小关系为v固>v液>v气;声音在空气中传播速度与温度有关,在1个标准大气压下,15 ℃的空气中声音传播速度为340 m/s,真空不能传声。
师:光是通过怎样的路径传播的?
生:讨论、交流得出:可能是沿直线传播的。
师:声音可以在固体、液体、气体中传播,光是否也可以在固体、液体、气体中传播呢?下面请大家分小组进行实验探究,四个人一组一套实验器材。光源是用激光电筒,为了便于观察光在空气中、水中、玻璃中的传播路径,实验中应该注意以下几点:
(1)实验中利用点燃的蚊香产生烟雾,这样就可以观察到光在空气中的传播路径。
(2)实验中在水槽中放一光屏,让光束在水中紧贴光屏表面传播,或者在水中加入一些牛奶,这样可以清晰地观察到光在水中的传播路径。
(3)做光在玻璃中传播的实验时,玻璃砖要有一面为磨毛面,并让光束紧贴着磨毛面在玻璃中传播,这样可以观察到光在玻璃中的传播路径。
学生探究实验,教师巡回检查、指导。
师:你们分小组进行探究实验,得出什么结论?
生甲:光可以在空气、水、玻璃中传播,传播路径是直线。
生乙:光可以在固体、液体、气体中沿直线传播。
生丙:光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
师:大家讲得很好,实验结论是要在实验事实的基础上加以概括、归纳、总结的,所以结论应是光在同种均匀介质中是沿直线传播的。光在真空中也是沿直线传播的。
3.光线。
师:在物理学中,用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,并将这条带箭头的直线称为光线,光线互相平行的光称为平行光,如图所示。
师:光的传播是实际存在的,光线是人们为了研究光的传播而画的图线,是一种“模型”。
4.应用——解释一些自然和日常生活现象。
(1)影子的形成。
师:由于光沿直线传播,所以当光遇到不透明的物体时,就会在物体后面形成影子,如课本P60图3-2。
演示实验1:利用灯光做手影游戏。
(2)日食、月食的成因。
播放课件,向学生展示日食与月食现象的发生过程。
演示实验2:模拟日食现象和月食现象。
器材:蜡烛、火柴、乒乓球、大皮球。
方向:用蜡烛的火焰作为太阳,乒乓球和大皮球分别作为月球和地球,让大皮球绕着蜡烛的火焰运动,乒乓球绕着大皮球运动。当蜡烛的火焰、乒乓球、大皮球三者在同一直线上时,大皮球上的某一部分在乒乓球的阴影中,这种情况相当于日食。当蜡烛的火焰、大皮球、乒乓球在同一直线上时,乒乓球在大皮球的阴影中,这种情况相当于月食。
向学生介绍日全食、日环食。
向学生介绍日晷和小孔成像的原理——光在同种均匀介质中沿直线传播。
5.光的传播速度。
师:光的传播速度很快,单凭视觉几乎无法察觉到光传播所用的时间,所以在历史上很长一段时间,人们一直认为光的传播不需要时间。直到17世纪才发现光是以一定的速度传播的。现在已公认光在真空中传播速度(光速)约为3×108m/s,相当于每秒能绕地球赤道七圈半。光在真空中的传播速度最快,在空气中传播速度接近于真空。光在水中的传播速度是真空中的,光在玻璃中的传播速度是真空中的。
二、实验:探究光的反射定律
我们能看见很多不发光的物体,就是因为发生了反射。当光射到物体表面时,被物体表面反射的现象叫做光的反射。那么,发生反射时,反射光与入射光有怎样的关系呢?请你提出猜想,并通过实验验证你的猜想。
师:一束入射光射到一块平面镜上,如图1所示,下面请同学们讨论猜想一下反射光将沿什么方向射出?
师:请同学将你们的猜想在黑板上一一画出,为了便于说明,标出1、2、3,如图2所示。
下面我们先表决一下,支持1的请举手,支持2的请举手,支持3的请举手。
下面我们调换一下座位,请支持1的坐在左边,请支持2的坐在中间,请支持3的坐在右边,支持1的最多,支持2的最少,不过不要灰心,真理有时掌握在少数人手里,我们现在三军对阵,如何决出胜负呢?
生:做实验。
师:做实验首先要设计实验方案,需要什么器材?怎样去做?请各组利用桌面上的实验器材:光源、一块平面镜、一个可折转的光屏、量角器、三角板、铁架台,讨论设计实验方案。
学生讨论、思考,设计实验方案,教师巡视指导。
师:先请一组到讲台上将其实验方案演示给全体同学看,其他组的同学要进行评议,这个设计方案行不行。
该组同学设计实验装置与课本P63图3-7相同,可在光屏上看到入射光线和反射光线,全班同学给予掌声鼓励。
生:分4个人一小组做实验,找反射光线。
师:1、2、3组的实验结果,得出反射光线将沿哪个方向射出?
生:沿1方向射出。
师:有没有沿2、3方向射出?
生:没有。
师:可见光沿2、3方向射出的猜想是错误的。
师:请1的支持者站起来,通过实验证明你们的猜想是正确的,让我们用掌声向他们表示祝贺。其他同学也不要气馁,下次受到祝贺的可能就是你们。
通过实验我们找到了反射光的射出方向,谁能给这两条光线起个名字呢?
生:入射的光线叫入射光线,反射的光线叫反射光线。
师:入射光线、反射光线存在怎样的位置关系呢?我们还需要通过实验来研究,为了研究问题方便,我们可以把找到的入射光线、反射光线传播路径以及平面镜所在的位置在纸板上画出来。因为两点决定一线,所以在找到入射光线、反射光线传播的路径后,描两个点就可将其传播路径画下来。
生:在纸板上画入射光线、反射光线以及平面镜的位置,找两线位置关系。
师:反射光线的位置与入射光线的位置有什么关系?
生:入射光线与平面镜的夹角跟反射光线与平面镜的夹角相等。
师:入射光线与镜面的夹角有两个(一个是锐角,一个是钝角),同理反射光线与镜面的夹角也有两个,你们说入射光线与镜面的夹角和反射光线与镜面的夹角相等到底指哪一个角呢?可见这种说法是不确切的,不唯一的,为了更确切地描述入射光线、反射光线的位置关系,我们需要添加一条辅助线,这条辅助线加在哪里合适?
生:讨论、交流。
师:请一位同学自己上台将辅助线加上。
师:这条辅助线与镜面垂直,既不偏向入射光线,也不偏向反射光线,非常“公正”地站在中间,像“法官”一样,因此我们就称它为“法线”。引入法线后,同学们考虑一下,如何描绘这两条光线的位置关系更确切?或者说就唯一了呢?
生:讨论、思考得出:入射光线和法线的夹角与反射光线和法线的夹角相等。
师:谁能给这两个角起名呢?
生:入射光线与法线的夹角叫入射角,反射光线与法线的夹角叫反射角。
师:根据一次实验的结果就能下结论吗?
生:不能。
师:怎么办?
生:改变入射光的方向,再做两次,并将实验所测数据记录在表格中。
师:请大家设计实验记录表格,并请一位同学上台在黑板上画出表格。
生:
实验次数 入射角i 反射角r
第一次
第二次
第三次
师:用什么工具量入射角、反射角?
生:用量角器。
师:下面大家做实验探究反射角与入射角的关系,用不同颜色的笔画入射光线和反射光线,并将所测数据记录在表格中,得出实验结论。
生:实验结论是入射角与反射角相等。
师:先有入射角,后有反射角,因此只能讲:反射角等于入射角。而不能讲:入射角等于反射角,这时不能只考虑数值大小关系,还要考虑物理意义。
观察课本P63图3-7光路图,你还可得出什么结论?
生甲:反射光线和入射光线分居法线两侧。
生乙:反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
师:甲乙两同学回答正确,乙同学的结论你能用实验验证吗?
生乙:可以。如果将光屏的另一半以法线为轴向后折,在光屏的另一半就看不到反射光线了。
师:大家一起做实验探究,是这样的吗?
生:通过实验得出:是这样的。
师:可见反射光线、入射光线和法线在同一平面上。请大家总结光的反射规律。
生:光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
师:根据“逆向思考法”,若让入射光线逆着反射光线的方向入射,同学们猜想一下,反射光线沿什么方向射出呢?
生:可能逆着入射光线的方向射出。
师:我们的猜想对不对呢?怎么办?
生:需要通过实验来验证。
师:实验结果是什么?
生:入射光逆着原来的反射光线;反射光逆着原来的入射光线。可见,在光的反射现象中,光路是可逆的。
三、镜面反射与漫反射
演示实验l:拿一块平面镜将太阳光反射到某同学的眼上,问其感觉如何?(刺眼)刺眼说明光很强,看不清。其他同学有没有这一感觉?(没有)没有说明光没有反射到你眼中。
演示实验2:拿一块面积、形状与平面镜相同的硬纸壳,再做相同的实验,再提问那个同学,问此时有何感觉?(不刺眼,能看清)反问其他同学能不能看清?(能看清)能看清说明有光射入你的眼睛。
师:光射到硬纸板上所发生的反射我们叫它漫反射;光射到平滑镜面的反射我们叫它镜面反射。
生:为什么会发生漫反射和镜面反射?
教师取两张硬纸条,把一些大头针垂直插在硬纸条上,可以看到这些大头针互相平行,教师把其中一张硬纸条折几折后,插在这张硬纸条上的大头针不再互相平行。
师:平的纸条把它看成平滑的反射面,大头针看成法线,平行光射向平滑平面时,入射角相等,反射角也相等,光沿同一方向射出去,发生镜面反射。弯折的纸条凹凸不平。各个入射点的法线方向各异,平行光射向凹凸不平的表面时,入射角不相等,反射角也不相等,反射光线向各个方向射出,发生漫反射,让学生看课本P65图3-9,进行想象、理解。
注意:漫反射时,每条光线的反射都遵守光的反射定律。
四、课堂归纳小结
师:本节课我们学到了什么?
生:讨论、交流后得出:通过本节课学习,我们知道了:(1)正在发光的物体叫光源,如太阳是自然光源,电灯是人造光源。(2)光在同种均匀介质中是沿直线传播的,影子、日食、月食、小孔成像都是由光的直线传播造成的。光在真空中传播速度最大,约为3×108 m/s,v水=v真空,v玻=v真空。我们通过对光的反射现象的探究,得出了光的反射规律,学到了科学探究的方法,知道了镜面反射和漫反射。
第一节 探究:光的反射定律
1.光的传播。
(1)光源:正在发光的物体叫光源。
(2)光在同种均匀介质中沿直线传播。
(3)光线:用一条带箭头的直线表示光传播路径和方向。
(4)影子、日食、月食的成因。
(5)光传播速度。
真空中光速约为c=3×108 m/s,v空气≈v真空,v水=v真空,v玻璃=v真空。
2.实验:探究光的反射定律。
光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。
3.镜面反射与漫反射。
本节课的重点是通过科学探究找到光的直线传播的规律和光的反射定律,让学生掌握科学探究的基本环节,即“提出问题——猜想与假设——设计实验——进行实验——得出结论——交流与评估”的科学探究方法。培养学生的创新能力,给学生提供大量器材,让他们自己设计实验、选择器材、经历实验过程,并在其中思考、交流、动手、探索、感悟。从中学生会发现一些非常有创意的方法。

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