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课题 光的直线传播 学习目标 1.能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。 2.了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。 3.建立光线模型，会用光的直线传播来解释影子的形成、小孔成像、日月食等现象。 3.知道光在真空中的传播速度。 4.通过观察光在各种介质中传播的实验现象,了解实验是研究物理问题的重要方法。 学习重难点 1.利用手电筒完成手影游戏。
2.参考图4.1-5自制小孔成像观察仪，将小孔对着烛焰，观察烛焰在薄膜上呈现的像。
课上学习任务
【学习任务一】认识光源 1. 光源： 请指出以上物体中的光源为_______________________________________________。 光源：_________________________都叫做光源。 2.光源的分类： 天然光源______________________________________。 人造光源______________________________________。 你还有其他分类方法吗？ 【学习任务二】了解光的直线传播
活动一：手影游戏 观察：手影的形状与什么保持一致？ 思考：光线能绕过不透明物体继续向前传播吗？ 1.探究光的直线传播 猜想： 实验：观察激光在空气、水、玻璃等透明物质中的传播路径。 利用__________________等方法，显示光在空气中的光路。 利用__________________等方法，显示光在水中的光路。 空气、水和玻璃等透明物质叫做_______________。 思考：光总是沿直线传播吗？ 观察： 结论：光在______________________中是沿直线传播的。 2.光线： ⑴尝试用图像表示出光的直线传播 ⑵光线：用一条______________表示光传播的______________和____________。 ⑶引入“光线”所用的科学方法是 。 3.有趣的现象： ⑴影子的形成 观察： 思考：由于光_____________________________，所以在不透明物体后面形成影区。 请尝试画出光路图： ⑵日食、月食： 观看：日食和月食的视频。 思考：日食和月食的成因 月食发生时，________在中间，挡住了太阳射向________的光，形成影区。 日食发生时，________在中间，挡住了太阳射向________的光，形成影区。 它们都是由于__________________________________形成的。 ⑶小孔成像 制作简易小孔成像观察仪，观察灯丝的像。 发现：光屏上所成的灯丝的像与灯丝__________________________，所以为倒立的实像， 观察：用自制器材演示小孔成像的原理。 请尝试画出光路图： ⑷井底之蛙 观察：用自制器材演示井底之蛙的视野范围。 请尝试画出光路图： 4.生活中的应用 活动三：模拟植树 用三只水彩笔模拟植树，怎样才能将它们排直呢？ 请尝试用多种方法完成活动，并说明原理 说说你了解的生活中应用： 【学习任务三】光的传播速度 思考：雷声和闪电在远处总是同时发生的，可是为什么我们总是先看到闪电后听到雷声呢？ 1.光比声音传播得___________（快/慢）。 2.光________（能/不能）在真空中传播。 3.真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理学中用字母______表示。 通常情况下，真空中的光速可以近似取为____________m/s=____________km/s。 4.光在其他介质中的传播速度 在空气中它的传播速度比真空中稍小一点，通常也近似取____________m/s。 水中的光速约为真空中的____________。 玻璃中的光速约为真空中的____________。 5.《科学世界》 牛郎织女真的能每年相会一次吗？ 请大家阅读《我们看到了古老的光》，并查阅资料，自主完成文章后的问题。 课堂小结： 请同学们画出属于自己的知识结构图。
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1. 中国古代有关小孔成像的研究 世界上第一个小孔成倒像的实验 大约两千四五百年以前，我国的学者--墨翟(墨子)和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验。《墨经》中这样纪录了小孔成像: "景到，在午有端，与景长。说在端。" "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。在远近有端，与于光，故景库内也。" 这里的"到"古文通"倒"，即倒立的意思。"午"指两束光线正中交叉的意思。"端"在古汉语中有"终极"，"微点"的意思。"在午有端"指光线的交叉点，即针孔。物体的投影之所以会出现倒像，是因为光线为直线传播,在针孔的地方，不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。"与"指针孔的位置与投影大小的关系而言。"光之人，煦若射"是一句很形象的比喻。"煦"即照射，照射在人身上的光线，就像射箭一样。"下者之人也高;高者之人也下"是说照射在人上部的光线，则成像于下部;而照射在人下部的光线，则成像于上部。于是，直立的人通过针孔成像，投影便成为倒立的。"库"指暗盒内部而言。"远近有端，与于光"，指出物体反射的光与影像的大小同针孔距离的关系。物距越远,像越小;物距越近，像越大。 赵友钦的试验 十四世纪中叶，元代天文数学家赵友钦在他所着的《革象新书》中进一步详细地考察了日光通过墙上孔隙所形成的像和孔隙之间的关系。他发现当孔隙相当小的时候，尽管孔隙的形状不是圆形的，所得的像却都是圆形的(其中所含原理是因为:这时的小孔成像成的是太阳的像，故为圆形);日食的时候，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，只是浓淡不同;如果把像屏移近小孔，所得的像变小，亮度增加。对于这一现象，赵友钦经过精心思索和研究，得出了关于小孔成像的规律。他认为孔相当小的时候，不管孔的形状怎样，所成的像是光源的倒立像，这时孔的大小只不过和像的明暗程度有关，不改变像的形状。当孔相当大的时候，所得到的像就是孔的正立像。 为了证实这个结论，赵友钦设计了一个比较完备的实验。在楼下的两间房子的地板中各挖两个直径四尺多的圆井，右边的井 深四尺，左边的深八尺，在左井里放置一张四尺高的桌子，这样两井的深度就相同。作两块直径四尺的圆板，板上各密插一千多枝蜡烛，点燃后，一块放在右井井底，一块放在左井桌上。在井口各盖直径五尺、中心开小方孔的圆板，左板的方孔宽一寸左右，右板的方孔宽半寸左右。这时可以看到楼板上出现的都是圆像，只是孔大的比较亮，孔小的比较暗。赵友钦用光的直线传播的道理，说明了东边的烛成像于西，西边的成像于东，南边的成像于北，北边的成像于南，每根烛都有对应的像，由于一千多枝烛是密集成圆的，所成的像也相互连接成为圆像。这样就说明了在光源、小孔、像屏距离不变的情况下，所成的像形状不变，只有照度上的差别:孔大的"所容之光较多"，因而比较亮;孔小的"所容之光较少"，因而比较暗。如果把右井里东边的蜡烛熄灭五百枝，那右边房间楼板上的像西边缺半，相当于日月食的时候影和日、月食分相等一样。如果在左边中蜡烛巯密相间，只燃点二三十枝，那像虽是圆形分布，但是各是一些不相联接的暗淡方像;如果只燃一烛，方孔对于烛光源来说不是相当地小，因而出现的是方孔的像;把所有的烛重新点着，左边的像就恢复圆形。其次，在楼板上平行于地面吊两块大板作为像屏，这时像屏距孔近，看到的像变小而明亮。接着去掉上面所说的吊着的两块板，仍以楼板作为像屏，撤去左井里的桌子，把蜡烛放到井底，这时左井的光源离方孔远，左边的楼板上出现的像变小，而且由于烛光弱，距离增加后亮度也变弱。从这些实验结果，赵友钦归纳得出了小孔成像的规律，指出了烛(光源)的远近、强弱和小孔、像屏的远近之间的关系，指出像屏近孔的时候像小，远孔的时候像大;烛距孔远的时候像小，近孔的时候像大;像小就亮，像大就暗;烛虽近孔，但是光弱，像也就暗;烛虽远孔，但是光强，像也就亮。实验的最后一步是撤去覆盖井面的两块板，另在楼板下各悬直径一尺多的圆板，右板开广四寸的方孔，左板开各边长五寸的三角形孔，调节板的高低，就是改变光源、孔、像屏之间的距离。这时仰视楼板上的像，左边是三角形，右边是方形。这说明孔大的时候所成的像和孔的形状相同:孔距屏近，像小而明亮;孔距屏远，像大而暗淡。 从以上的实验结果，赵友钦得出了小孔的像和光源的形状相同、大孔的像和孔的形状相同的结论，并指出这个结论是"断乎无可疑者"。用这样严谨的实验，来证明光的直线传播，阐明小孔成像的原理，这在当时世界上是绝无仅有的。

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