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《4.3 日地月的相对运动（1）——光的直线传播》教学设计
课程名称 4.3 日地月的相对运动（1）——光的直线传播 课程类型 新授课
教学目标 1.科学观念：知道光在同一种均匀介质中沿直线传播（空气中、水中、玻璃中传播路径都是直的；在浓度不均匀的糖水中光路发生弯折）；知道光线是带箭头的直线，用来表示光的传播路线和方向（模型法）；知道光能在空气、液体、固体等透明物体中传播，也能在真空中传播（光的传播不需要介质）；知道光在不同介质中传播速度不同，真空中最大（3×10 m/s），水中约为真空中的3/4，玻璃中更小；知道光年是天文学上计量天体间距离的单位（光在真空中1年内传播的距离）。 2.科学思维：通过“激光在空气、水、玻璃、糖水中传播路径”的系列实验，经历“实验—比较—归纳”得出“同种均匀介质中光沿直线传播”的过程；通过墨翟“小孔成倒像→推测光沿直线传播”的科学史，体会用现象推理规律的科学思维；用光线模型解释小孔成像的倒立像成因。 3.探究实践：能完成激光显示光路的实验（喷雾、荧光水、牛奶水、玻璃板）和糖水浓度实验；能设计制作“针孔照相机”，观察记录不同孔径下像的特征（倒正、明暗、清晰度），解释像倒立的原因并说明使像更明亮的方法；能完成关于光速、光年、小孔成像的练习。 4.态度责任：通过了解墨翟和小孔成像、沈括《梦溪笔谈》中关于影的记载，感受中国古代在光学上的成就，增强文化自信；通过“观竿测影”等实践活动，养成用实验事实说话的科学态度。
教学重难点 （一）教学重点： 1.光在同一种均匀介质中沿直线传播（实验验证）。 2.光线的表示（模型法）；光在真空中的速度（3×10 m/s）及光年。 3.小孔成像的原理（倒立实像）及像的大小变化规律。 （二）教学难点： 理解“同一种均匀介质”的限定条件（不均匀介质中光路弯折）；区分光的传播不需要介质与声音的传播必须有介质；用光线图解释小孔成像倒立的原因；分析针孔照相机中孔径、屏孔距离变化对像的影响。
教学过程 【环节一】情景导入 墨翟指出，物体通过小孔所成的像是倒像，据此推测光是沿直线传播的。展示生活中的光现象：森林中的光束（自然）、城市光束（人类社会）、车灯光束（人类工业）——我们都能看到一束束直线的光。提出问题：我们能否用实验验证光是沿直线传播的？循着这些现象，一起探究光的传播规律。 【环节二】新知探究 一、探究实践——光沿直线传播吗？ （1）核心知识点 / 学生活动： 实验1：在空气中喷水壶喷水，打开激光笔，让激光射到有少量水的空气中——光在空气中的传播路径是直的。 实验2：在有机玻璃容器中加入适量的水，用水溶性荧光笔搅拌几次或滴几滴牛奶，让激光射到水中——光在水中的传播路径是直的。 实验3：将一束激光射到玻璃板中——光在玻璃板中的传播路径是直的。 归纳：光在同一种均匀介质中沿直线传播。 进一步思考：光在不均匀介质中如何传播？ 思考与实验（糖水实验）：①用注射器将200mL浓糖水缓慢注射到荧光液的下方，再将激光束逐渐向下移动——光在浓度不同的糖水中的传播路径发生弯折；②搅拌糖水（使其均匀）后再让激光束射过溶液——光的传播路径是直的。 （3）教师指导：强调结论中“同一种”“均匀”两个限定词；解释显示光路的方法（雾、荧光、牛奶使光发生散射而可见，并非改变了光路）。 二、光线（科学方法：模型法） （1）核心知识点： 光可以沿同一方向传播，也能向四面八方传播。 为了形象地表示光的传播情况，我们常用一条带箭头的直线表示光的传播路线和方向，这样的线叫作光线——这是用模型法研究物理现象。 （2）学生活动： 画出点光源向四面八方发光的光线，以及平行光的光线，体会光线是“模型”而非真实存在的线。 （3）教师指导：说明模型法——用简化的图形（带箭头的直线）表达复杂的传播情况，突出主要特征。 三、光的传播与光速 （1）核心知识点： 光能在空气、液体、固体等透明物体中传播，也能在真空中传播。 光在不同介质中传播的快慢是不同的：在真空中的传播速度最大，为3×10 m/s；在空气中的传播速度接近于真空中的传播速度；在水中的传播速度约为真空中的3/4；光在玻璃中的传播速度比在水中的传播速度更小。 注意：光的传播不需要介质，即光在真空中也能传播；声音的传播必须有介质才可以，两者不能混淆。 光年：光在真空中1年内传播的距离等于1光年，天文学上常用光年作为单位来计量天体之间的距离（光年是长度单位）。 （2）学生活动： 计算：1光年约等于多少千米？（3×10 m/s×365×24×3600s≈9.46×10 m） 辨析：光年是不是时间单位？（不是，是长度单位） （3）教师指导：强调“光在真空中最快、声音不能在真空中传播”的对比记忆。 四、探究实践——制作“针孔照相机” （1）核心知识点： 目标：制作“针孔照相机”，探究针孔成像的特点。 器材：不透明纸盒，卡纸，半透明纸，剪刀等。 制作：制作或寻找一个不透明纸盒，在A端开一小孔作为镜头，在B端蒙一张半透明纸作为光屏；小孔的大小要能改变，半透明纸到小孔的距离也要能改变——一架简易的“针孔照相机”便制作完成。 观察记录：依次插入大孔、中孔、小孔的镜头，将镜头对着窗外很亮的景物，记录景物呈现在半透明纸上的像的特征（倒或正、亮或暗、清晰度）；保持镜头位置不动，缩短光屏到小孔的距离——半透明纸上所呈现的景物范围变小，景物的大小变小。 问题讨论：为什么用针孔照相机“拍摄”出来的像是倒立的？——画图解释：物体上部的光线沿直线通过小孔后落在光屏下部，下部的光线落在光屏上部，所以成倒立的像。 如何使光屏上的像更明亮：（1）适当增大镜头孔径（不能过大，否则成像模糊）；（2）将被拍摄物体靠近镜头；（3）在光线充足的室外或明亮的室内进行拍摄。 （2）学生活动： 分组制作针孔照相机，完成大孔、中孔、小孔的成像特征记录表（孔越小像越暗但越清晰；孔太大则成像模糊）。 画光线图解释像倒立的原因。 （3）教师指导：说明小孔成像的原理是光的直线传播；辨析“清晰”与“明亮”的矛盾（孔径小则清晰但暗、孔径大则亮但模糊）。 【环节三】课堂小结 引导学生回顾本课核心内容：光在什么条件下沿直线传播？光线如何表示？光在真空中传播速度多大？光年是什么单位？小孔为什么能成倒立的像？学生梳理知识框架，教师总结强调“同一种均匀介质中光沿直线传播”和小孔成像原理。 【环节四】作业设计 完成课件“小试牛刀”练习： 1.关于光速，不正确的是（A）光的传播速度总是3.0×10 m/s（光在介质中的速度小于真空中的速度）。 2.不能用光的直线传播来解释的是（D）水中倒影（属于光的反射）。 3.沈括《梦溪笔谈》中关于鸢影、窗隙成像的记载，下列说法错误的是（A）丙图中的“窗隙”越大现象越明显（窗隙越小，小孔成像现象越明显）。 4.用针孔照相机观察烛焰，保持小孔和烛焰位置不变，分析正确的是（D）若向左推动内筒（缩短屏孔距离），半透明膜上烛焰的像将变亮。（像始终是倒立的；像是否放大取决于物像距；向右拉动内筒像将变大。） 5.激光笔射向清水、注入浓糖水后光路弯折、搅拌均匀后光路又变直，结论正确的是（D）光在同一均匀介质中沿直线传播。 6.宁波某校“观竿测影”活动，2023年3月14日正午杆影OA长55.7cm，下列说法不正确的是（C）预测2023年6月20日正午杆影长度将比55.7cm长（6月20日接近夏至，正午太阳高度更大，杆影应更短）。
板书设计 4.3 日地月的相对运动（1）——光的直线传播 一、光沿直线传播 1.条件：同一种均匀介质（空气、水、玻璃中路径都是直的） 2.不均匀介质（浓度不同的糖水）中光路弯折 二、光线：带箭头的直线表示传播路线和方向（模型法） 三、光速 1.真空中最大：3×10 m/s；水≈3/4真空；玻璃更小 2.光在真空中也能传播（不需介质；声音必须靠介质） 3.光年＝光在真空中1年传播的距离（长度单位） 四、小孔成像（针孔照相机） 1.原理：光的直线传播→倒立的像 2.孔越小越清晰但越暗；屏孔距缩短→像变小 3.更明亮：适当增大孔径／物体靠近／光线充足
教学反思 1. 效果评估： （1）知识掌握：大部分学生能正确表述“光在同一种均匀介质中沿直线传播”，记住真空中的光速和光年的含义；部分学生对“均匀”条件的理解（糖水实验）和光年是长度单位仍易出错。 （2）探究实践：激光显示光路的系列实验现象明显、成功率高；针孔照相机的制作和成像观察学生兴趣浓厚，多数小组能完成孔径—像特征的记录表。 （3）思维培养：从墨翟“倒像→直线传播”的推理和沈括的记载中，学生体会到用现象推理规律的科学思维；光线模型初步建立了理想化方法的观念。 （4）态度责任：中国古代光学成就（墨翟、沈括、观竿测影）增强了学生的文化自信和科学自豪感。 2. 改进方向： （1）糖水实验的浓度梯度可预先配置多组，便于小组间对比观察光路弯折程度。 （2）小孔成像的“清晰—明亮”矛盾可设计孔径可调的进阶实验，让学生亲手寻找平衡点。 （3）可播放日食形成、手影戏等视频，拓展光直线传播的应用场景。 （4）光年概念可结合“太阳距地球1.5亿千米，光需约8分钟”“比邻星光需4.22年”等数据强化距离感。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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