资源简介

第四章　光现象
1.探究并了解光的直线传播;掌握光的反射和折射规律.
2.探究平面镜成像时像与物的关系.
3.了解白光的组成.
4.认识红外线、紫外线及其作用.
1.经历观察与实验的过程,能在观察和实验中发现问题,具有初步的观察能力及提出问题的能力.
2.经历从信息中分析、归纳规律的过程,提高分析概括能力.
3.小组实验,学会合作.
1.激发求知欲,提高探索物理现象或规律的能力.培养学生团结协作精神.
2.培养实事求是的态度、质疑和独立思考的习惯.
本章对光的规律性知识,尽量安排为探究性的.这些探究活动是根据实验、演示实验或者小实验演化而来的.探究实验改变了传统的教学过程,先不给出实验结论,要求学生自己通过活动获得结论.由于探究具有悬念,对学生具有挑战性和吸引力.教学中要调动学生的积极性,处理好实验的关键问题,自主地得出主要结论.
探究性学习跟知识性学习一样,也应遵循循序渐进的原则.本章安排的探究活动,具有知识浅、操作方便、规律性强的特点,结论容易获得,适宜初中生.探究能使学生体验科学研究的过程,受到科学研究方法的教育;从收集的证据中,总结和归纳出规律性的知识;从获得成功的愉悦中,提高学习自信心.
根据课程标准的要求,反射定律降低到反射规律水平,主动与学生的认识水平吻合,有利于学生体验科学探究的过程、体会科学探究的方法,为学会学习打基础.学生在探究“光反射时的规律”时,获得的事实是反射角与入射角相等的关系.至于入射光线与反射光线分居法线两侧,以及它们与法线在同一平面上的说法,教材中不强调.这样虽不很严密,但不会在学生认识实际问题时产生障碍.
折射规律是本章学习的难点.本章对光的折射知识定位较低,重点研究光从空气射入水中或玻璃中光线偏折的方向,只提出“光从空气射入水中或其他介质中时,光线向法线方向偏折”的结论.至于对实际问题的研究,对学生要求不高,能听懂即可,以减轻学生的课业负担.
初中物理的基本研究方法是实验.一如既往,本章仍然突出实验在教学中的作用,让学生在观察和实验中,直接获得生动的实验事实,体会、感悟实验方法对物理学习以及学会学习的重要性,进一步激发学习物理的兴趣.
光学知识渗透在社会生活各个方面:与技术相结合,用于引导掘进的方向;与人文精神相结合来剖析神话故事;光传递的信息,可以发现宇宙之大;平面镜成像在视力检查上的应用,光在能量方面的应用——太阳灶,以及海市蜃楼、热谱图、验钞机等等,都充满了魅力和活力.教师应该根据需要和可能,提供身边具有活力的新鲜事例于教学之中.
物理学习是培养学生对自然和科学技术的兴趣的重要途径.学生要适应现代化的生活,需要理解社会生活中的科学技术,应用物理知识解决实际问题.希望学生在多种学习活动中成长.
【重点】
1.光的直线传播;用探究法研究光的反射定律.
2.平面镜成像特点;光的折射现象;红外线、紫外线的作用.
【难点】
1.用光的直线传播来解释简单的光现象.
2.用光的反射解释一些简单现象;虚像的概念.
3.解释简单的折射现象;红外线和紫外线的作用及应用;做好探究实验及分析.
一、光源
生活、生产中有各种各样的光源.可以让学生们收集相关的资料,无论图片、文字、实物都可以.由于学生参与实际活动,学习兴趣会很高.通过对资料和实物的分析,得到光源的共同特征——能自行发光.
二、光是如何传播的
学生已经知道一些光的直线传播的知识,教学仍应重视实验,使学生的感性认识更丰富一些.
教材中用激光引导掘进方向的图,示意性地展示了光直线传播的应用.在这里未涉及光沿直线传播的条件,是因为学生对介质的均匀与否缺乏思考的基础.在后续教学中,研究折射规律时再涉及介质的均匀性.
教学时对光沿直线传播的应用还可补充一些实例.建议让学生做个“小孔照相机”,在简单的科学制作中可以学习科学知识和体验成功的快乐,同时也为第五章的内容——照相机的学习做一些铺垫.
三、光的传播速度
教材以声音在空气中传播速度的大小为基础,从“光的传播比声音快”的感悟中,学习光在真空或空气中的速度.为了使学生理解光速有多快,教材中用一幅图加以注解,形象生动地说明光速非常快.教学时应使学生了解真空中的光速是宇宙间最快的速度,并记住c=3×108 m/s这个重要物理常数.
“我们看到了古老的光”作为“科学世界”内容给出,以弘扬科学教育中的人文精神.用光速的知识理解自然世界,拓展性地了解一些天文知识,了解最大的长度单位——光年.本文可以让学生自己阅读.
四、光的反射
光的反射的引入可通过人们为什么能看到本身不发光的物体来进行,并可以利用阳光或手电筒及小镜子等进行演示说明光的反射现象,让学生理解光的反射的概念.在探究光的反射规律的实验中,实验器材可以自己制作,以便于实验的简洁易行,选择纸板时在选材上应注意用比较粗糙的硬纸板且应该提前进行纸板颜色的对比,确定对于所选光源比较明显的颜色,这样效果会更好些,在硬纸板上可以事先标上一些角度的刻线,操作过程中注意遮光,因为如果教室中太亮的话,纸板上的光线会比较模糊,不便于进行观察,关于入射角和反射角的概念应进行强调,让学生分清光线与镜面的夹角.对于光的反射定律的叙述要提醒学生注意顺序,可以让学生课下进行讨论原因.光路的可逆性并不只是反射时才具有,直线传播及折射都具有可逆性,在此应进行说明,防止学生认为只有在反射时光路才是可逆的错误认识.另外对于镜面反射和漫反射的每一条光线都遵循光的反射定律可进行适当地分析.
五、平面镜成像
平面镜的引入可以通过学生每天照镜子的感受开始,可事先提出几个启发性的问题使学生回答问题,这样对一些简单的特点的实验探究可以尽量节省时间,从教材的研究指导来看,第一个步骤的问题显得太繁,教师可以在启发学生的前提下概括出实验的步骤及所需的器材,具有指导性地进行实验探究,实验过后可以提出几个相应的问题,例如:实验中用完全相同的两支蜡烛是为了研究什么关系?实验中的刻度尺的作用是什么?以加深学生对实验过程的认识.实验结论中像与物的上下关系,只限于平面镜竖放时的情况,实际上水中倒影成像形式与平面镜是相同的,关于像的虚实可以用是否是由光线实际会聚形成或是否能在光屏上承接来解释.
六、光的折射
本节引入可由教师进行演示光的折射的实验来进行,注意在反射的同时发生了折射现象,而对于光的折射不可片面地认为只有方向发生改变时才是折射现象,实际是光只要是从一种介质进入到另一种介质时就发生了折射.有一些教师经常用筷子放入杯子中来介绍光的折射,但是学生从侧面来看筷子在水中像的位置往往低于实际的位置,而一些练习中所说的水中的筷子看起来向上弯折是从水面上方来看的,虽都是光的折射现象但要注意区分.
七、色散
应尽量给学生足够的感性认识,要做好演示实验和进行“分解太阳光”的活动.要让学生了解光的合成,用放大镜看彩色电视画面,在现象感知的基础上,再介绍色光的三原色.
在教学中,要注意调动学生积极性,为教学提供较多的背景材料.探究活动中,应充分调动学生的主观能动性,尽量让学生自主地制订探究计划和设计实验.教师应帮助学生完善探究计划,做好实验现象的记录,是培养学生科学态度的重要环节.探究中,应至少各做两组以上色光混合,以便达到客观对比的效果,在这个基础上才能得出正确的实验结论.教学中要使各组学生交流实验结果,来丰富实验事实.
第1节　光的直线传播
1课时
第2节　光的反射
1课时
第3节　平面镜成像
1课时
第4节　光的折射
1课时
第5节　光的色散
1课时
本章复习教案
2课时
第1节　光的直线传播
1.识别光源,知道大致分类.
2.知道光沿直线传播及其应用.
3.记住光在真空和空气中的传播速度c=3×108 m/s.
1.通过观察光在空气中和水中传播的实验现象,了解实验是研究物理问题的重要方法,提高观察实验能力.
2.阅读“科学世界——我们看到了古老的光”的内容,了解光可以反映宇宙的信息.
1.通过观察、实验等学习活动,养成善于观察、勤于思考、联系实际的学习习惯.
2.通过学习活动,使学生获得成功的愉悦,乐于参与物理学习活动.
【重点】　光沿直线传播的规律的了解和应用.
【难点】　能利用光的直线传播解释生活和自然中的一些简单现象.
【教师准备】　教师演示实验的器材和多媒体课件.
【学生准备】　激光笔、蚊香、火柴、果冻(半透明)、白纸板、一次性塑料水杯、牛奶、空玻璃容器、小平面镜、蜡烛、小孔成像仪等.
导入一:
同学们,假设这个世界没有光,我们看什么东西都是黑色的,或者说我们什么都看不见.由此说明光对人来说是很重要的,没有光,这个世界就不会如此五彩斑斓,如此美丽,甚至我们根本不能生存.今天我们就一起来探究光学世界.
导入二:
多媒体播放“祖国大好河山的风景”视频资料,老师自己配音:“金色的朝霞,蔚蓝的天空,郁郁葱葱的青山,姹紫嫣红的花朵——是谁把大自然点缀得如此美丽多彩?它的化妆师就是光.”据统计,人类由感觉器官接收到的信息中,有百分之九十以上的是通过眼睛得来的.
著名的诗人顾城有句名诗:黑夜给了我黑色的眼睛,我却用它来寻找光明.同学们,就让我们睁大眼睛,探寻光之秘密吧!
[设计意图]　注重知识联系,做好知识准备.
导入三:
问1:同学们在小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?
引导学生做手影游戏并在学生兴致高时突然断电;
问2:我们欣赏了这几位同学精彩的表演,你能提出与这一现象有关的问题吗?
引导学生提出要研究的问题:
如:为什么关了灯会没有手影?手影是怎样形成的?手影为什么会随手形的变化而变化?所有物体都有影吗?……
一、探究光的来源
问:刚才大家看到了,要形成影必须有光,那么光是从哪里发出来的呢?
1.多媒体播放生活中常见的发光体并引导学生概括光源的特点.
学生观察、讨论并归纳出光源的特点——能自行发光.
2.通过多媒体给出一些生活中的物体让学生辨认是否是光源;简述自然光源与人造光源.(如太阳、萤火虫、放电影的银幕、月亮、云层间的闪电、点燃的蜡烛等)
[知识拓展]　月亮本身不发光,只是反射太阳光,因此月亮不是光源.
　　[过渡语]　光是由光源发出来的,那么发出来的光又是怎样传播的呢?
二、探究光的传播
思路一
问:形成影的原因是什么?
教师引导学生猜想(可类比提示:如果在流动的水中插一木杆,水能绕过插在水中的木杆向前流动,光能否像水那样绕行呢?)
[设计意图]　培养学生猜想的能力,初步认识猜想在科学探究中的重要性.
学生思考并猜想——光沿直线传播.
问:科学仅仅靠猜想是不够的,如何验证你们的猜想是否正确呢?
引导学生根据提供的器材或自备器材设计实验并进行实验探究,巡视、指导学生.
(强调:激光束不能直射人眼!)
学生根据教师提供的器材分组设计实验并进行尝试实验.
问:哪些小组愿意上台跟大家一起交流?请把你们观察到的现象和得出的结论告诉大家.
引导学生上台演示并归纳结论.
小组代表演示,其余学生观察思考并归纳.
再问:光总是沿直线传播吗?有没有条件限制呢?
学生进一步思考并实验.
教师根据学生实验情况补充演示光在不同物质及同种不均匀物质中传播的情况.
学生观察思考、初步归纳出光沿直线传播的条件.
师生共同讨论得出:光在同种均匀介质中沿直线传播.
思路二
演示一:光在空气中沿直线传播.
演示二:光在水中沿直线传播.
演示三:光在玻璃中沿直线传播.
用激光演示器演示一、二、三.无激光演示器的可用幻灯机或长手电筒.
观察:让学生分别观察光在空气中、水中、玻璃中是沿直线传播的.
引导学生分析:在同种、均匀、透明物质中,光沿直线传播.
指导学生看教材图4.1 - 1,图4.1 - 2.
演示四:用三张纸板上的小孔在一条直线上,才能看到手电筒射来的光.验证光在空气中沿直线传播.
　　[过渡语]　光是一种无形的物质,如果要对它进行研究很困难,你能想个办法把一束光的传播路线和方向表示出来吗?
三、光线
师:光的传播是实际存在的,光线只是人们为了形象表示光的传播而画的带箭头的直线,它是表示光的一种模型,实际上是不存在的.
(1)学生思考并讨论;
(2)了解光线的实际意义;
(3)了解研究问题的方法——物理模型法.
[知识拓展]　光线是表示光的一种理想化的物理模型,实际上是不存在的,光线是为了研究问题方便而假想出来的,像这种建立理想化模型的方法是物理学研究问题的重要方法.
　　[过渡语]　在现实生活中,有很多现象都与光的直线传播有关,现在我们具体来研究一下.
四、光沿直线传播的应用
问1:通过刚才的研究,哪位同学来解释一下手影是怎样形成的?
问2:生活中光沿直线传播的例子有哪些?哪位同学给大家列举几个?
[设计意图]　学生思考讨论并列举光沿直线传播的其他例子.(如射击三点一线、激光准直等)
引导学生说出自然界中光沿直线传播的例子,并演示日食、月食多媒体动画.
学生观察、思考并讨论.
也可以介绍或演示其他例子.
述:我国古代对光沿直线传播早有记载,早在2000多年前《墨经》中记述了一种叫“小孔成像”的现象,下面我们重温一下古人观察到的现象.(引导学生观察小孔成像实验)
1.学生观察小孔成像实验,分析归纳出成像的特点.
2.思考回答:小孔成像中,像和物体相比较,像是　　　　立的;若要使像大一些,则烛焰应离小孔　　　　些.(投影给出)?
例子不胜枚举,希望同学们平时多去观察和思考,做个生活的有心人.
五、光传播的是什么
我们已经探讨了光的传播,你知道光传播的是什么吗?
学生通过讨论交流,了解光可以传播信息和能量.
　　[过渡语]　我们知道光的传播速度很快,那么光的传播速度到底是多少呢?
六、光传播的速度
问:打雷时,雷鸣和闪电在天空中同时发生,为什么我们总是先看到闪电后听到雷声?请同学仔细阅读教材“光的传播速度”部分然后跟大家交流一下.
巡视指导(教师指出:真空中的光速是物体运动的极限速度).
1.学生分析思考、交流讨论问题;
2.学生自学课本,了解光的传播速度情况;
3.光的传播速度很大,测光的速度是极困难的.因为光通过不太长的距离需要的时间非常短,我们不容易察觉到,17世纪天文学家和物理学家都认为光速无限大.伽利略对此提出怀疑,但实验没有成功.1767年丹麦物理学家罗默首次测得光速.1849年法国物理学家裴索在地面实验室成功地进行了光速测量.1920年美国物理学家迈克耳孙改进了裴索的实验,更精确地测定了光的速度.现在公认的光在真空中传播速度是3×105千米/秒.
光在空气中的传播速度约为3×105 km/s(或3×108 m/s),光在水中、玻璃中的传播速度比空气中的小.
1.请帮小明在下列物体中找出不是光源的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.闪电 B.太阳
C.月亮 D.亮着的电灯
解析:光源为能自身发光的物体,闪电、太阳、亮着的电灯都可以自身发光,而月亮反射的是太阳光.故选C.
2.如图所示的四种现象中,不是由于光的直线传播而形成的是 (　　)
解析:光在同种均匀介质中沿直线传播.树荫下形成圆形光斑、地上的“树影”、日食现象都是由于光的直线传播形成的,沙漠蜃景是由于光在不均匀介质中传播时,光线发生偏折形成的.故选C.
3.光线从空气进入某种液体,它的传播速度将 (　　)
A.增大 B.减小
C.保持不变 D.可能减小,也可能增大
解析:因为光在其他透明介质中的传播速度都小于光在空气中的传播速度,所以光从空气进入某种液体,光的传播速度将减小.故选B.
一、光的直线传播
1.光源
定义:能够发光的物体,叫做光源.
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:用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向,这样的直线叫光线.
3.光的直线传播应用
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
真空中的光速为c=3×108 m/s.
一、教材作业
【必做题】
教材第72页动手动脑学物理的1,2,4题.
【选做题】
教材第72页动手动脑学物理的3题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.下列物体中都是光源的是 (　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.太阳、月亮 B.烛焰、抛光金属板
C.太阳、烛焰 D.月亮、火把
2.当观察站在远处敲锣打鼓的人时,我们总是先看到他的动作,后听到锣鼓的声音.这一现象说明 (　　)
A.光的传播不需要时间,而声音的传播需要时间
B.光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大得多
C.用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些
D.总是先敲锣打鼓,后发出声音,动作先后不同
3.如图甲所示,枯井中的青蛙位于井底O点“坐井观天”,则青蛙通过井口观察范围正确的光路图是图乙中的 (　　)
　
【能力提升】
4.北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记述了光的直线传播和小孔成像的实验.他首先直接观察鸢(老鹰)在空中飞动,地面上的影子也跟着移动,移动的方向与鸢飞行的方向一致.然后在纸窗上开一小孔,使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上,结果观察到“鸢东则影西,鸢西则影东”(如图所示).阅读了上述材料后,你认为下列哪种说法是错误的 (　　)
A.“鸢东则影西,鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像
B.沈括观察到“鸢在空中飞动,地面上的影子也跟着移动”是小孔成像
C.小孔成像可用光的直线传播解释
D.小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相反
5.某人在夜晚路过某一有路灯的街道过程中,先向路灯走近后走远,此人影子的长短变化情况是　　　　.?
6.古代时,由于无法解释日食的形成原因,人们迷信地认为日食是一种凶兆.现在我们可以用光的　　　　来解释日食的原因.如图所示,有乒乓球、足球和瓦?
数较大的白炽灯.请你用这三种物品代表相应的星球,设计出观察日食成因的实验,并根据三个星球的排列位置,按示例,把答案填写在横线上.
用白炽灯代表太阳,用　　　　代表　　　　,用　　　　代表　　　　.?
7.如图甲所示是一张日环食照片.请在图乙中画出,人在其中能观察到日环食的阴影区,并在该影区内写入字母“HS”.
【拓展探究】
8.学习了光学知识后,爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象.如图所示,她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔,再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上.分别将小孔对着烛焰和灯丝,可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像.
(1)分析比较甲、乙两图,可以得出怎样的结论?
(2)分析比较甲、丙两图,可以得出怎样的结论?
(3)通过实验,可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是　　　　(选填“正立”或“倒立”)的像,说明小孔成像的原理是　.?
(4)树荫下的圆形光斑就是　　　　通过树叶间的小孔在地面上所成的像.?
【答案与解析】
1.C[解析:太阳本身能发光是光源.月亮是靠反射太阳的光,本身并不发光,所以不是光源.烛焰本身能发光是光源.镜子、抛光的金属板都不能发光,是靠反射别的光源的光.]
2.B[解析:敲锣打鼓的人的敲击动作和锣鼓声在空气中同时传播,敲击动作以光速传播,锣鼓声以声速传播,因为光速远远大于声速,所以总是先看到他的动作,后听到锣鼓的声音.故选B.]
3.A[解析:由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的,所以C,D错误;青蛙通过井口观察是光射入青蛙眼中,A正确,B错误.故选A.]
4.B[解析:在纸窗上开一小孔,因为小孔成像是倒立的,故出现“鸢东则影西,鸢西则影东”的现象.小孔成像是光的直线传播原理,小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相反,综上分析,选项A,C,D正确;沈括观察到“鸢在空中飞动,地面上的影子也跟着移动”是影子的成因,是光的直线传播形成的,因为光被挡住了,没有光的区域才变暗,所以选项B错误.]
5.先变短后变长[解析:本题考查光的直线传播的应用.当人在远处时,人与灯光的夹角小,形成的影子长;当人逐渐走近路灯时,人与灯光的夹角变大,此时形成的影子变短;当人经过路灯逐渐远离时,人与灯光的夹角又变小,形成的影子再次变长.因此,当人经过路灯时,影子先变短后变长.]
6.直线传播　乒乓球　月球　足球　地球[解析:日食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时(月球在太阳和地球之间),由于光的直线传播,太阳到地球的光线便会部分或完全地被月球掩盖,产生日食;如果用白炽灯代表太阳,用乒乓球代表月球,用足球代表地球,就能演示日食的成因.]
7.如图所示.[解析:当月球转到地球和太阳之间,且三者处于同一直线上时,月球挡住了太阳射向地球的太阳光,由于光的直线传播,在月球的阴影部分的地区就发生了日食;根据光的直线传播,画出光路;发生日环食时,月球遮住了太阳的中心部分,在地球上能看到太阳的边缘部分.]
8.(1)小孔成像中所成的像与小孔的形状无关.　(2)小孔成像中所成的像与物体的形状有关.　(3)倒立　光在同种均匀介质中沿直线传播　(4)太阳[解析:(1)比较甲、乙两图可知,不同之处是甲中是圆孔,乙中是方孔,但是在半透明的塑料膜上成的都是蜡烛倒立的像,所以小孔成像中所成的像与小孔的形状无关;(2)比较甲、丙两图可知,不同之处是甲用的光源是蜡烛,丙用的光源是灯泡,在半透明的塑料膜上成的一个是蜡烛倒立的像,一个是灯丝倒立的像,小孔成像中所成的像与物体的形状有关;(3)小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,正因如此所以所成的像都是倒立的;(4)树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔在地面上所成的像.]
　　1.总体分析
虽然光的传播是一个比较简单的教学内容,但内容还是比较多,比较杂,这要求教师要能充分把握知识之间的联系,能够做到主次分明,重点突出,难点突破.所以要上好这一节课的难度还是比较大的.我改变了旧的教学方式,提供大量器材,给学生适当的时间,让他们自己动手动脑,经历实验过程,并在其中去想,去说,去做,去表达,去感悟,去探索物理实验反映的物理本质.“发现”了光在同种均匀介质中的传播特点.通过探究光的直线传播规律,学生初步体会到了“提出问题——实验探究——得出结论——解释现象(产生问题的现象)——应用结论”的科学研究方法.较好地解决了这些问题,感觉效果很好.
2.在教学中重难点的把握与突破
(1)光路的呈现.通过多媒体展示了日常生活中常见的能呈现光路的现象,学生通过直观的现象很容易就想到介质中要有尘埃、水雾等微粒就能呈现光的传播路径,从而对后续的实验设计提供了条件.
(2)不均匀的同种介质的选材问题:因为这是学生学习本课内容的一个重点,所以实验不能忽略,而这个实验中如何制造不均匀介质问题,在课前通过大量的实验,经对比发现在开水中加入蜂糖,与少许奶粉,效果比较明显.另外还通过媒体课件辅以教学(太阳光从真空射入大气层中的现象)达到了较好的教学效果.
3.充分挖掘学生的创新潜能
整节课,学生始终处于积极参与探究的状态之中,他们在思考之后,自己能去选取仪器,设计实验,想到了一些非常有创意的方法.说明学生能独立地去探索、去实践.只要给他们充分发挥的时间和空间,就会激发起他们的创新潜能.
4.存在的不足
在本节课中学生在分组实验中有的学生还是不会做,而小组中的一些成员的团结精神不强,所以有些小组的实验效果不好.这方面的问题可以从平时教育入手,课余时候多帮助基础较差的学生,这样或许能较有效地解决这一问题.
动手动脑学物理(教材第72页)
如图所示,当青蛙坐在无水的井底O点时,根据光是沿直线传播的原理,它所看到的范围仅为夹角∠AOB范围内的景色.(A,B点为井口边缘的两点)
2.因为光是沿直线传播的,且光不能穿过不透明的物体,所以光射到不透明物体上
后,在这个物体的一侧就会有一个光照射不到的区域,这就是影子.
3.射击时瞄准目标、影子、小孔成像等.
4.解:太阳到地球的距离s=ct=3×108 m/s×60 s×8=1.44×108 km.赛车跑相同路程所用的时间为t'==2.88×105 h.
小孔成像的再认识探究活动
【探究课题】　小孔成像的再认识——动手制作不同的小孔成像观测器,研究小孔成像规律.
【组织形式】　学生活动小组.
【活动总体设计】　教师提出相关问题,可以利用典型例题让学生进行讨论;制订计划与设计实验过程;观察实验现象收集相关数据;分析讨论后进行组间交流.
【相关方案】
(1)在硬纸板上用锥子扎一个直径为1 mm~2 mm的圆孔.在暗室中点燃一支蜡烛放在小孔前,在硬纸板的另一侧的光屏上就能看到烛焰的像.改变屏与小孔的距离,像的大小和亮度如何变化?
(2)平行于硬纸板移动蜡烛,光屏上像的移动方向与蜡烛的移动方向是否相同?
(3)在不同的硬纸板上分别扎出不同形状的孔,一是三角形、一是方形,孔的形状对所成像有无影响?
(4)同一硬纸板上同时有两个或三个小孔(一是圆孔、一是三角形、一是方形),则光屏上会出现一个像还是几个像?形成的像各是什么样?
【探究实验目的】
(1)要求学生写出相关的探究过程报告,培养学生科学的实验方法,由假设的提出到理论的建立需要实验的不断检验.
(2)通过组内成员和组间的相互交流,培养学生的团体合作意识.
(3)发现学生在知识理解上的问题.
第2节　光的反射
1.了解光在一些物体表面可以发生反射.
2.认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义.
3.理解反射现象中光路的可逆性.
4.了解什么是镜面反射,什么是漫反射.
5.通过观察,理解镜面反射和漫反射的主要差异.
1.通过实验,观察光的反射现象.
2.体验和感悟我们是如何看见不发光的物体的.
3.经历探究“光反射时的规律”,用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系,测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角,总结探究的结论,获得比较全面探究活动的体验.
1.在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度.
2.密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的意识.
3.鼓励学生积极参与探究活动.
【重点】　光的反射定律和应用.
【难点】　反射定律中的“三线共面”的理解和两种反射现象的应用.
【教师准备】　氦氖激光器、刻度尺、手电筒、水、盆、光的反射演示装置图、平面镜、玻璃片、投影片、手电筒(玻璃上有1~2 mm缝隙的黑纸)、白纸、小平面镜、大头针、量角器、钢笔、图钉、刻度尺、透明胶条及多媒体课件.
【学生准备】　激光手电、一小块平面镜、一块可以对折的半圆形硬纸板(用量角器的直边与纸板底边对齐,以对折形成的折痕为中心线,在线的两侧分别用量角器标注相应的角度数值).
导入一:
师:学习是快乐的,我们获取知识,去探索、去发现,去揭示大自然的奥秘.应该其乐无穷,让我们快乐地踏上科学探究的旅程.(投影出示:让我们快乐地去探索……)
首先,我们今天来个射击比赛.每个小组选一位代表,用手中的激光手电射击屏幕上的字,每组射击一个字,看哪个组射击得更准?其他同学思考并回答用到了上一节课中我们学到的什么知识?(要先划分好小组)
(学生兴趣高涨,各组很快射准了目标,并回忆起了上节课所学的知识)
师:难分高下,都很好.下面再来一场比赛,我要求把激光手电对着桌子上的镜子,最后光斑准确地击中靶心者胜利.
(增加了游戏难度,更加激起了学生的学习欲望,同时让学生认识到光的反射这一现象,并让同学们回忆在生活中还有哪些是光的反射现象,体现从生活走向物理的教学理念)
师:很好,光的反射现象是很普遍的现象,你想知道光的反射的哪些知识?
(学生带着兴趣提出他们的问题)
导入二:
阿基米德智退罗马军队的故事
2000多年前的一个晴朗的日子里,罗马帝国入侵叙拉古城,当侵略者的船队靠近叙拉古城准备登陆时,阿基米德领导拿着镜子的妇女来攻击敌人,从镜子反射的太阳光直向敌船投射过去,照得敌人睁不开眼,烤得如热锅上的蚂蚁,没过多久,帆船的篷布起了火,这一把从天而降的大火很快地蔓延开来,就这样,阿基米德带领妇女,用镜子击退了罗马人的进攻.有人说,这是战争史上第一次使用光学武器.
今天我们来研究有关光的反射的知识.
导入三:
讲桌上放一个苹果,请一位同学站起来回答,看到桌上放着什么?然后用书挡着苹果.再问,还能否看得见苹果?回答后问全体同学:用书挡着就看不到了,这说明了什么?
(回答:说明光是沿直线传播的.)
接着给该同学一平面镜,让他不改变位置想办法再次看到苹果.
这就是光的反射现象.
一、光的反射定律
思路一
演示实验1:在桌面上放一盆水,用手电筒照射到水面上.
实验现象:可以看到墙壁上有明亮的光斑,光射到任何物体表面都能发生反射.光的反射有什么规律?在讲光的反射规律时,让我们先弄清几个光反射中的名词.
演示实验2:让氦氖激光器发出的一束光线射在平面镜上,引导学生观察一点、两角、三线.教师在黑板上画出反射图.
入射点(O):入射光线与镜面上的接触点.入射光线(AO),反射光线(OB),法线(ON):通过入射点且垂直于镜面的直线.
入射角(i):入射光线与法线的夹角.
反射角(r):反射光线与法线的夹角.
[知识拓展]　反射光和入射光在同一种介质中传播,速度相同,许多物体的表面都能反射光.
探究:光反射时的规律
1.提出问题
光在反射时遵循什么规律?也就是说,反射光线沿什么方向射出?
2.设计实验和进行实验
我们用演示实验和学生实验研究光的反射,其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面,用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径.
(1)按图甲所示,先使E,F成为同一平面,使入射光线沿纸板射向镜面上的O点,让学生观察从镜面反射的光线的方向.
(2)改变入射光线的方向,让学生观察反射光线的方向怎样改变.
(3)按图乙那样,把纸板F向前折或向后折,让学生观察能看到反射光线吗?
(4)反射角和入射角的关系的实验研究,可采取如图丙所示的实验装置.
①将一张16 K的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上,在白纸中间画出虚线ON作为法线;在ON的一侧画几条角度不同的直线OA,OA1,OA2.
②让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿AO,A1O,A2O射向镜面,观察反射光线.
③分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B,B1,B2.用刻度尺画出直线分别将OB,OB1,OB2连接起来.
④再用量角器量出反射角(r)和入射角(i)的大小,并记录大小进行比较.
入射角(i)
反射角(r)
第一次
第二次
第三次
　　⑤使光线分别沿BO,B1O,B2O射向镜面,观察每条反射光线的方向.
3.分析和论证
(1)上述步骤(1)和(2)可看到E和F在一个平面内时有反射光线,且反射光线随着入射光线的改变而改变.
(2)按步骤(3)把纸板F向前折或向后折,学生将观察不到反射光线.
(3)从步骤(4)的①~④可看出反射角等于入射角.
(4)从步骤(4)的⑤可看出反射时光路是可逆的.
光的反射定律:
①反射光线与入射光线、法线在同一平面内.
②反射光线和入射光线分居法线的两侧.
③反射角等于入射角.
说明:(1)光的反射定律可概括为十二个字:三线共面,两线分居,两角相等.
(2)反射定律的第三条反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角,因为先有入射,后有反射;入射在前,反射在后;入射是因,反射是果.
(3)在反射时,光路是可逆的.
上述过程中,学生动眼观察、动手实验、动脑分析,有利于引发学习兴趣,加强对知识的理解.
【课堂练习】
1.画出下列入射光线的反射光线:教师演示如何画已知光线的入射光线或者反射光线.
2.已知反射光线与入射光线成90°夹角,请画出镜面的位置.
分析:反射中的法线,既是反射面的垂线,又是反射光线和入射光线的角平分线,掌握法线的这种双重作用,作图就容易了.
(1)根据已知条件作图甲.
(2)画出反射光线和入射光线的角平分线,即法线ON(如图乙所示).
(3)根据法线与反射面垂直,画出镜面,如图丙所示.
思路二
提出问题:光反射时遵循什么样的规律?反射光线、入射光线、法线有什么样的位置关系?反射角与入射角的关系?
[设计意图]　这是科学探究的前提要素,提出问题.培养学生的科学探究思维.
学生自由举手回答这个问题,随意猜想.
设计实验:
用一个大的纸板做承接面,垂直放在一平面镜上,用红色激光笔照在镜子上,记录反射光线.
[设计意图]　这是运用讲授法,让学生理解这个实验的方案,为了以后自己设计实验方案打下基础.
观察、思考实验方案,并思考自己能不能设计一个实验方案.
在这里介绍一些名词:反射光线、入射光线、法线、反射角、入射角.
进行实验:
请两名学生协助教师实验,根据学生做出的假设进行探究实验,学生配合教师完成实验,并记录数据,观察数据总结规律.
1.反射角等于入射角
次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
　　2.反射光线、入射光线、法线的位置
将纸面沿法线向后折或者向前折,观察还能找到反射光线吗?这说明了什么?
演示这个实验,发现不能找到反射光线.
结论:不能找到反射光线.说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内.
3.继续提问:改变入射光线的方向有没有可能让反射光线、入射光线在法线的同一侧?
学生思考并讨论:
演示这个实验,得到的结论是:不能.
4.得出光的反射定律:
①反射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线共面).
②反射光线和入射光线分居在法线两侧(两线分居).
③反射角等于入射角(两角相等).
【课堂练习】
根据光的反射定律,画出下图的反射光线.
讲解学生在黑板上做出来的图.
标准步骤:
①先在反射面上标出入射点O;
②过入射点O画出反射面的垂线ON,即法线;
③根据光的反射定律,反射角等于入射角画出反射光线.
　　[过渡语]　若光沿反射光线的路径入射,那么反射光线是否沿入射光线的路径射出呢?
二、探究光路的可逆
探究:光线沿反射光线入射,会怎样出射?
[设计意图]　要让学生意识到提出问题和作出假设是科学探究的一般过程.
让同学们举手回答:
用上面的实验仪器做一次,从反射光线方向入射,如果反射角依然等于入射角,则说明:光线发生反射时,光路是可逆的.
【做一做】
师:你从平面镜看见别人的眼睛时,别人也同时可以从平面镜里看见你的眼睛.你信吗?说说你的道理.
拿出自己准备好的小镜子试一试,并举手说说自己的感受和道理.
[设计意图]　增加学生的课堂参与度,使课堂气氛活跃,让学生学习得更轻松,对学生进行合适的思想教育,让学生明白学习的意义.
　　[过渡语]　反射面有光滑和粗糙之分,当光照射到光滑或粗糙的反射面时,反射光线的传播路径又是怎样的呢?
三、镜面反射和漫反射
光射到任何物体的表面都能发生反射.不同的表面对光的反射是不一样的.
演示实验3:让氦氖激光器的平行光射入平面镜.
现象:看到经平面镜反射后的光线仍是平行的.而且在反射光线的方向上的光是很强的.其他方向无反射光.这种光滑镜面的反射叫镜面反射,如图甲所示.
演示实验4:让氖氦激光器的平行光射入毛玻璃片上.
现象:入射光线是平行的,但经毛玻璃反射后的光线不是平行的,而是射向各个方向的.我们把这种反射叫漫反射,如图乙所示.漫反射能使我们从各个方向看到物体.
(1)物体表面光滑时产生镜面反射;物体表面粗糙时发生漫反射.
(2)漫反射和镜面反射都遵守光的反射定律.讲完漫反射和镜面反射后,为了加深理解,可以提出以下问题,引导学生讨论:
【课堂练习】
黑板“反光”时为什么粉笔字反而变得看不清楚了?为了保护学生的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议.
解答:这是因为光射到黑板和粉笔字上都要发生光的反射.黑板上“反光”部分发生镜面反射,粉笔字上发生漫反射,这两部分反射光同时射入眼睛时,由于“反光”部分耀眼的反射光比漫反射的光强,对眼睛的刺激强烈,所以黑板“反光”时粉笔字反而变得看不清楚.为了保护学生的眼睛,改变这种现状的建议是:改变学生的座位位置或改变黑板的角度或用不反光的材料.
【想想做做】
晚上,在桌上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,从侧面看去,白纸被照亮,而平面镜却比较暗.想想看,并解释为什么.
说明:这个小实验让学生回家认真做一下,以对镜面反射和漫反射有一个比较深刻的理解.
本题的答案为:因为镜面很光滑,垂直入射到镜面的光被垂直反射回去,射到其他方向的光极少,从侧面看去,基本没有光线射入眼中,所以平面镜看起来比较暗.而白纸表面粗糙,入射到白纸上的光发生漫反射后,反射光线射到各个方向,所以从侧面看到白纸比较亮.
1.生活中经常提到的“影”与我们学到的光学知识有关.在立竿见“影”和水中倒“影”中,前者是由光的　　　　形成的,后者是由光的　　　　形成的.?
解析:本题主要通过两种不同的“影”考查对光的反射和光的直线传播的理解.“立竿见影”是由于光沿直线传播,照射到不透明的竿上而形成的影子.水中的“倒影”属于平面镜成像现象,是由光的反射形成的.
【答案】　直线传播　反射
2.光射到平面镜上,入射角为45°,反射角为 (　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.0° B.30° C.45° D.90°
解析:根据光的反射定律,光发生反射时,反射角等于入射角,入射角是45°,所以反射角也是45°.故选C.
3.如图甲所示,一平面镜竖直放置,试根据图中的反射光线,画出其对应的入射光线.
解析:本题考查了光的反射定律.在光的反射现象中,若已知反射光线和入射光线中的任意一条光线,利用光的反射定律可以确定另一条光线.过入射点O作垂直于平面镜的法线,在法线上侧画出入射光线,使入射角等于反射角.
【答案】　如图乙所示.
一、光路图
二、光的反射定律
反射光线与入射光线、法线在同一平面内;
反射光线与入射光线分居法线两侧;
反射角等于入射角.
强调:
1.光在反射时,光路是可逆的.
2.入射角为0°时,反射角也为0°.
三、光的两种反射类型:
镜面反射
漫反射
相同点
镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律
不同点
反射面
不同
平整光滑
粗糙不平
反射光
方向
不同
特定方向有反射光束,其他方向则没有
各个方向都有反射光,无光线集中的反射方向
人的感
觉不同
迎着反射光看很刺眼,常说反光;其他方位看不见或不明显
各个方向都能看清
实例
黑板反光;平面镜成像;玻璃板成像;平静的水面
各个方向都能看清黑板上的字;电影屏幕用布,不用玻璃等光滑的物体
一、教材作业
【必做题】
教材第76页动手动脑学物理的1,2,3,5题.
【选做题】
教材第76页动手动脑学物理的4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.皮鞋擦过鞋油后,还要用鞋刷或软布反复擦几下,越擦越亮,这是由于 (　　)
A.反复擦可增加漫反射效果
B.反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑,增加表面光滑程度,增加镜面反射效果
C.鞋油反光性能比皮革好,反复擦可使鞋油均匀分布,增加漫反射效果
D.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果
2.如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,则小聪观察小猫光路的入射角是　　　　度,此现象说明在反射时,光路是　　　　.?
3.坐在教室里不同方位的同学都能看到黑板上的字,这是因为黑板上发生的是光的　　　　(选填“镜面”或“漫”)反射.这种反射　　　　(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律.?
4.如图所示,有束入射光线AO经平面镜反射后沿OB的方向射出,请作出平面镜的位置.
【能力提升】
5.在探究光的反射规律时,老师把一块平面镜CD竖立在讲台上,坐在B点的甲同学通过平面镜看到了坐在A点的乙同学(如图所示).在这一现象中,光线的反射角是 (　　)
A.∠1 B.∠2 C.∠3 D.∠4
6.如图所示是一种液面升降监测装置原理图.点光源S发出的一束激光与水平面成50°角射向平静的液面,入射光线与反射光线的夹角为　　　　;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S'点;?
当液面下降时,光点S'将　　　　(选填“向左”“向右”或“不会”)移动.?
7.如图所示,已知一束光的一条边缘光线a的传播光路,请根据光的反射定律作出另一条边缘光线b的传播光路,并在虚线框内画出相应的光学元件.
【拓展探究】
8.为了验证光的反射定律,海若同学准备了一块平面镜、一块画有法线ON的平整硬纸板、直尺、量角器及铅笔.
(1)这个实验还需要的一个重要器材是　　　　.?
(2)若按如图所示方式开始实验,纸板上显示出了两条光线,她想把这两条光线的传播路径保留在纸板上以便研究,请你为她设计一个简便的方法:　.?
(3)改变入射角,继续保留光的传播路径,最后纸板上留下了很多条光路,无法区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,为了避免这一问题出现,实验时应该怎样做呢?
(4)如果纸板与平面镜不垂直,入射光沿纸板照射后将会出现的现象是　.?
(5)若将一缺角的纸板按如图所示方式放置,让光沿直线AO入射,接着她以ON为轴旋转缺角纸板,发现无论缺角纸板旋转到哪个角度,反射光线都只出现在入射光线所在的纸板上,在缺角纸板上没有显示出反射光.这一现象说明　.?
【答案与解析】
1.B[解析:因为皮鞋的表面不光滑有灰尘,光射向鞋面后发生漫反射,这样皮鞋就失去了光泽;涂上鞋油后,鞋油的微小颗粒能填充到鞋面的毛孔中,用布仔细擦拭,使鞋油涂抹得更均匀,鞋面就变得十分光滑.光射向鞋面后会发生镜面反射,皮鞋看起来更光亮了.]
2.30　可逆的[解析:本题考查光的反射定律及光路的可逆性.小聪观察小猫,小猫反射出光线,经平面镜反射到小聪的眼睛中,所以小猫反射出的是入射光线,进入小聪眼睛的是反射光线.作出入射光线和反射光线的角平分线即法线,所以∠1=∠2,∠1+∠2=60°,所以,∠1=∠2=30°.小猫反射出的光线进入小聪的眼睛,小聪反射出的光线进入小猫的眼睛,所以光路是可逆的.]
3.漫　遵循[解析:能从不同方向看到不发光的物体,是因为发生了漫反射.因为黑板粗糙不平,光射到黑板上发生漫反射,反射光线仍遵循光的反射定律,反射光线射向四面八方,使不同方位的同学都能接收到反射光线,看到黑板上的字.]
4.如图所示.[解析:本题已知入射光线和反射光线,根据光的反射定律,反射光线和入射光线夹角的平分线即为法线所在的位置,由此可确定法线(注意用虚线),作垂直于法线的直线即为平面镜的位置.]
5.B[解析:B点的甲同学通过平面镜看到乙同学,是由于乙同学反射发出的光线,经镜面反射后,反射光线进入了甲同学的眼睛,所以图中的OB为反射光线,则反射光线OB与法线N'N的夹角∠2是反射角.]
6.80°　向右[解析:本题考查了光的反射.反射光线与入射光线之间的夹角为反射角和入射角的和.入射角指的是入射光线与法线之间的夹角,反射角指的是反射光线与法线之间的夹角.由题意可知入射角为40°,反射角也为40°,则入射光线与反射光线之间的夹角为80°.如图所示,当液面下降时,入射光线的传播方向不变,入射点会向右下方移动,根据光的反射定律可知,光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S'点将向右移动.]
7.如图所示.[解析:本题考查了光的反射定律的应用.画图时注意实、虚线分开.(1)画出入射光线a和其反射光线夹角的平分线,可得法线O1N1,再作法线的垂线,可得平面镜的位置;(2)延长入射光线b,与平面镜的交点即入射点O2,过O2画出法线O2N2,根据反射角等于入射角画出反射光线.]
8.(1)光源(或激光笔)　(2)沿光路用铅笔相隔一定距离在纸板上各打两个点,再过两点用直尺、铅笔将光的路径画在纸板上(两点确定一条直线)(其他合理答案均可)　(3)给对应的入射光线和反射光线编号(其他合理答案均可).　(4)在纸板上看不到反射光线　(5)反射光线、入射光线、法线在同一平面上[解析:(1)在做光的反射实验时,需要有光源,故实验中还需要的一个重要器材就是光源(或激光笔).(2)由于两点确定一条直线,所以沿光的传播路径用铅笔相隔一定距离在纸板上各打两个点,然后用直尺、铅笔将两点连接起来,即可将光线的传播路径保留在纸板上.(3)区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,可给对应的入射光线和反射光线编号.(4)如果纸板与平面镜不垂直,入射光线沿纸板照射后将在纸板上看不到反射光线.(5)发现无论缺角纸板旋转到哪个角度,反射光线都只出现在入射光线所在的纸板上,在缺角纸板上没有显示出反射光线,这一现象说明反射光线、入射光线、法线在同一平面上.]
　　本节教学本着自主探究、兴趣主导的思想,我在课堂上是这么实施教学方案的.我以温故而知新的方法,复习光的直线传播,接着提出:我们为什么能看到日光灯,烛焰?在漆黑的夜晚,我们看不到桌子,书本上的字,怎样才能看到呢?等问题提问引入课题,同学们思考:是呀,这些物体本身不发光,不是光源,怎么也有光线进入我们眼睛?此时,有同学们说是光的反射,老师接着反问,那么什么是光的反射呢?此时马上演示光的反射实验,这个实验很简单,学生都可以自己做:在桌子上放一盆水,用强光的手电筒照射到水面上,可以在墙壁上看到明亮的光斑.学生明白这种现象就是光的反射.同时让学生知道物理就在身边,消除对物理学习的恐惧感.紧接着探究光的反射中的几个名词,学生自己设计实验,自己动手操作,观察、画光路图,测量得出三线,两角的关系,通过对实验数据及实验现象的分析、归纳和总结得出光的反射定律.在此过程中也遇到一些困难,如白纸板的折转,和对反射光线的观察,有少部分同学不会,这时教师引导学生,并让他们和同组同学交流,顺利完成探究活动.由于让他们自己参与实验探究,课堂气氛非常活跃.老师紧接着提问,如果入射角分别为0°和90°时反射角方向会怎样.学生认真思考,并变换角度实验,演示完实验后教师分别用课件展示当入射角不同时的几种光路图.通过上述观察和想象,学生自然地、逐步地勾画出光反射时的路径,形成了对光的反射规律的猜想.教师引导学生归纳出光的反射定律的三条内容.
对于“镜面反射”“漫反射”的内容,我感觉处理比较仓促,不应拘泥于教材,可以开放课堂空间,让学生课下通过多种渠道收集信息,在课堂上展示,以取得更好的效果.
动手动脑学物理(教材第76页)
1.反射角是60°,光路如图甲所示.如果光垂直射到平面镜上,反射光将按原路返回,如图乙所示.
2.这是一道结合实际的题.要通过观察、体验后再回答,如图所示.
3.如图所示.
4.迎着月光走时,光线照射到地面上,遇到水面会发生镜面反射,反射光线容易射入眼睛,光线强烈.射到路面发生漫反射,光线四处散射,显得阴暗,所以迎着月光走时,发亮处为水面.当背着月光走时,人与来自月亮的入射光线在同一侧,在水面发生镜面反射的反射光线不可能进入眼睛,所以比发生漫反射的路面显得还暗,这时暗处反而是水面.
5.解: s=ct=3×108 m/s××2.53 s≈3.8×108 m.
用空粉笔盒自制成反射演示器
演示光的反射定律
本实验可用空粉笔盒作为学生分组实验的器材,具体办法是:先照图(a)那样,剪去粉笔盒的盖子和两个侧面,保留底面和另外两个侧面.再将侧面2沿底线剪开,使它可以绕跟侧面1相邻的棱转动[图(b)];为了防止棱被撕开,可在里面贴一条医用胶

布.再在侧面的外表面以棱为对称轴画上角的标度[图(c)].为了便于操作,可以将侧面1的直角边裁成以O为圆心的圆弧[图(d)].
反射面可用普通平面镜的边角料,截成小长方块,尺寸可大可小.小平面镜的背面可贴上稍皱的香烟铝箔纸,以用来做漫反射实验.平面镜两端用医用胶布包牢,正中留一条不宽的缝(如图所示).
光源可用袖珍电筒(如钢笔电筒).这种电筒多用聚光灯泡,发出的光束较为集中,为了使光线清晰,可用胶布遮挡灯口,使光束成平扁形.实验时,使屏的两个半面在同一平面内,把小平面镜的中缝正对光屏的棱,平放在桌上.此时棱就作为入射点的法线.将小电筒的玻璃面靠近面1的圆弧边,并使小电筒玻璃面上留的狭缝跟圆弧边垂直.在学生自己做这个实验时,按亮电筒,不用暗室也能看到一束入射光和一束反射光(如图所示).
第3节　平面镜成像
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.
4.初步了解凸面镜和凹面镜及其应用.
1.经历“平面镜成像特点”的探究,学习对实验过程中信息的记录和处理.
2.观察实验现象,感知虚像的含义.
3.通过观察感知球面镜对光线的作用.
1.在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐,获得“发现”成功的喜悦.
2.培养实事求是的科学态度.
3.通过对平面镜、球面镜应用的了解,初步认识科学技术对人类生活的影响.
【重点】
1.平面镜成像的特点.
2.利用平面镜成像的特点来作图.
3.利用平面镜解决实际问题.
【难点】
1.虚像的概念.
2.平面镜成像的原理.
【教师准备】　同样大小(长短、粗细均相同)的蜡烛两支、平面镜一面、平板玻璃一块、火柴、支架、细线、刻度尺、白纸、电脑等多媒体设备.
【学生准备】　玻璃板、相同的蜡烛两支、火柴、8 K方格纸一张、平面镜、刻度尺、不锈钢饭勺.
导入一:
空箱取物
内容介绍:利用平面镜事先做好一个黑色的“空箱”,从“空箱”中取出已放在箱子里面的物体.
以魔术开场引出平面镜成像的课程学习.
如图所示魔术箱内有一个平面镜,从P处放入一物,箱中不见物体;换从Q处放入,箱中却见两个物体.
[设计意图]　根据初中生的心理特点,这个简单的小魔术可以很好地吸引学生的注意力,并对教师接下来的授课内容充满好奇和探索,让同学们在轻松愉快的氛围下和教师一起学习与平面镜成像有关的物理知识.
导入二:
王后与魔镜引发的思考
1.魔镜的诚实
播放《白雪公主》动画经典片段:
王后与魔镜的最后一次对话、镜子碎成无数片……
教师:魔镜的回答使王后的嫉妒之火无法熄灭,最终,她造成了自己的毁灭.问题是:王后为什么那么相信魔镜?你能结合自己的生活感受谈谈相信镜子的理由吗?
学生讨论:从镜子中看到的都是和物体一模一样的、很真实.
2.魔镜的形状
教师:(肯定学生的生活感受)指出:人们把表面光滑的物体叫镜子.有的表面弯曲,有的表面平直.大家猜一猜:不会说谎的“魔镜”表面会是什么形状呢?
组织学生自己探究:魔镜的表面是什么形状.
教师请学生拿出不锈钢饭勺观察勺底、勺背(球面镜)的成像情况:
①观察自己在上面的形象(都缩小、凸正凹倒);
②将手指从勺的凹面渐渐离开,观察手指成像变化(近处正立放大,较远倒立缩小),学生的发现:魔镜若成像真实不夸张,应该是平面镜的形状.
教师:肯定学生的“平面镜”发现,作为本节课的研究内容.
板书课题:平面镜.
教师:我们从平面镜中感觉到的“一模一样”到底是怎么回事?我们感觉到的“真实”是真的存在吗?我们看到的东西好像就在镜子背后,它又到底会在哪一处呢?这些曾经迷惑着我们的问题就在眼前,今天就让我们一起来探求答案吧.
导入三:
视频动画:猫咪的担心
运用多媒体播放一段猫咪照镜子的视频动画,运用动画中猫咪照镜子的神态、动作加上恰到好处的配音激发学生的学习兴趣.教师提出两个问题“猫咪在干什么?”“它的担心有必要吗?”向学生说明在物理学上猫咪叫物体,镜中的猫叫像.进而提出生活中除了镜子还有哪些物体也能成像?根据学生的举例及亲身摸镜子和玻璃板的体会,引出本节课的课题.
[设计意图]　通过有趣的动画、朴实的生活画面及亲身体会,引起学生的兴趣,同时让学生了解平面镜、物体和像这些名称,为进一步探究做好铺垫.
一、平面镜成像的特点
思路一
1.演示实验
教师准备一张白纸,两支长度相等的蜡烛,一块玻璃板,一支记号笔,一个打火机.上课之前在白纸上已经标记好了平面镜的位置以及在一侧标出距离平面镜8.0 cm和12.5 cm的位置.
请一位学生协助教师完成实验,教师点燃一支蜡烛,学生的任务是用另一支蜡烛去找玻璃板前点燃的蜡烛的虚像并作下标记.
[设计意图]　师生互动,在具体的物理情景中进行交融的教学活动,培养学生的动手能力及观察能力.
2.分析实验
把实验用的白纸贴在黑板上,让学生测量虚像到平面镜的距离.
PPT协助进行实验分析.
学生可总结出平面镜成像的三个特点:①等大;②等距;③垂直.
3.小游戏
游戏介绍:一位同学做教师的像,教师连续做一些动作,全班同学以像的方式随之做动作,在座的同学做评委.
[设计意图]　小游戏的穿插,寓教于乐,把学生的学习热情推向高潮,更引出了平面镜成像的第四个特点(对称).在轻松愉快的氛围当中,学生不仅掌握了本节课的重点及难点,更能深刻地体会到遨游于科学世界是一件多么有趣,多么开心的事情.既满足学生的好奇心和求知欲,也体现了学生的主体地位.
4.拓展实验:镜子中有几根蜡烛
实验器材:两个平面镜,一根蜡烛.
(1)取两个平面镜正面相对,你观察镜子会看到奇怪的现象——一个镜子中有无数个镜子出现.
原理揭秘:正面相对的两个镜子甲、乙,甲相对于乙是个物体,可以在乙中成一个像,这个像相对于甲镜子又是一个“物体”,在甲镜子中成像,在甲镜子中成的像相对于乙镜子又是一个物体再次在镜子乙中成像,如此不断地有“物”出现,就有无数个大小相同的像出现在镜子中,因此,在甲、乙镜子中都能看到无数个镜子.
(2)改变镜子的位置,成不同的角度(例如:135°、90°、60°、45°等),观察蜡烛的数目,总结规律.
现象:观察中发现,两个镜子之间夹角大于90°,在每个镜子中只能成一个像.两个镜子之间夹角等于90°,在每个镜子中成一个像,在镜子交角处成了一个像或者在一个镜子中看到两个像,在另一个镜子中看到一个像,总共有三个像出现.当继续减小两镜之间的夹角时,会看到每个镜子中的像的个数逐渐增加,当两个镜子之间夹角为0°时,每个镜子中又有无数个像出现.
原理揭秘:实际上,两个镜子之间夹角为0°和180°是特例.夹角为180°时,两个镜子在一个平面内,两个镜子中只能成一个像.0°时相互平行,情况和“两个平面镜镜面相对的成像”相同.夹角为锐角时,成像原理和夹角成0°时类似.
思路二
1.向学生阅读课文中的探究并说明探究活动的目的和做法.
目的:
(1)研究物体在平面镜中所成的像和物体有什么关系.
(2)研究像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系.
①像下图那样,将一张8开的白纸铺在水平桌面上,中间画一道竖线和一道横线,把竖立玻璃板放在横线上,竖立在白纸上.
②把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面,观察到玻璃板后面出现了蜡烛的像.
③另拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动,使它与前面蜡烛的像重合(左右移动,直到从不同位置看上去它们都重合在一起),这时后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置.改变玻璃前蜡烛的位置,把实验再做两次,每次都记下两支蜡烛的位置.
④在白纸上画出玻璃板的位置,移开玻璃板,用刻度尺画实直线,把每次实验中两支蜡烛的位置连接起来,量出两支蜡烛到玻璃板的距离,记录下并比较它们的大小,再用量角器测量看它们是否与镜面垂直.
⑤把测量结果填写在下表中.
蜡烛到平面镜的距离
蜡烛的像到平面镜的距离
物体与像大小的关系
物体和像的连线与平面镜的关系
第一次
第二次
第三次
　　注:实验过程中像找到时,让学生拿光屏,看像是否能呈现在光屏上.
2.学生分组实验
以上把教材的演示实验再改为学生实验,学生通过动手实验,自己进行分析总结,既有利于知识的学习,也有利于能力的培养.
3.在实验基础上得出成像特点
引导学生根据实验结果回答:
(1)平面镜中的像与物体大小是否相同?怎么知道的?
(2)像到镜面的距离与物体到镜面的距离是否相等?怎么知道的?
答:(1)平面镜中的像与物体大小相同.因为无论蜡烛到玻璃板的距离是远还是近,一支蜡烛与另一支蜡烛的像总是重合的.
(2)像和物体到镜面的距离相等,因两支蜡烛到玻璃板的距离相等.
平面镜的成像特点:
①像和物体的大小相等.
②像和物体到镜面的距离相等.
③像和物体的连线垂直于镜面.
　　[过渡语]　我们知道平面镜能够成像,那么平面镜所成的像是实像还是虚像,所成的像能否用光屏来接收呢?
二、平面镜成虚像
1.演示“水火相容”实验介绍:两支蜡烛一支放在玻璃板前点燃,另一支放在一个烧杯中置于玻璃板后,透过镜子可以看到后面的蜡烛也是点燃的,往烧杯中注水火苗浸没于水中.
[设计意图]　激发学生的好奇心,对虚像的概念有一个基本的认识——不实际存在的像.学生抽象思维能力较弱,将抽象的虚像概念通过多媒体演示出来,生动呈现虚像的形成过程,学生可以较为直观地感知虚像的含义,从而突破难点.
2.平面镜成像原理
对于平面镜成的像是靠光的反射形成的,我们能看见物体,是因为有光射入眼睛,我们也能看到物体在平面镜里的成像,成像的光是从哪里来的呢?
(1)先给出一个发光点S,然后提问学生:
你们知道S能发出多少条光线,方向如何?射到平面镜上的光线有多少条?其实S能向四面八方发出无数条光线,所以射到平面镜的光线有无数条.
(2)解释选出一条入射光线,并画出它的反射光线,再选出另一条入射光线,并画出它的反射光线.这两条反射光线沿传播方向能否相交?如果人的眼睛正处于这两条光线传播的路径上,会觉得这两条光线是从哪里发出的?并在图上画出一只眼睛.
分析可知:
①两条反射光线不能相交.
②当眼睛正处于反射光线的路径上时,根据光线直进的经验,眼睛会觉得反射光线好像是从它们的反向延长线在镜后的交点S'发出的.边讲边把这两条反射光线用虚线向镜后延长,得交点S'.
(3)由上可知:
①S'是S发出的光线经平面镜反射后反射光线反向延长线的交点.但镜子后面实际上并没有这个发出光线的点,所以S'叫虚像.
②物体上的每个点在镜子里都有一个像点,所有的像点就组成整个物体的虚像.虚像不是实际光线会聚而成的.
[知识拓展]　实像是实际光线会聚而成的,虚像不是实际光线会聚而成的,实像既可以用眼睛观察到,也可以显示在光屏上,而虚像只能用眼睛观察到,不能在光屏上显示出来.
　　[过渡语]　刚才我们研究了平面镜的成像特点,那么平面镜在现实生活中有哪些具体应用呢?
三、平面镜的应用
教师提问平面镜在日常生活中有哪些应用.
[设计意图]　启发式教学,体现了学生的主体地位.以提问的方式进行,让学生充分思考,学会运用物理知识解释实际问题,使得课堂与生活紧密联系,真正体现了从物理走向生活,从生活走向物理这一教学理念.对光污染的讲解以及鲜明深刻的事例,给予同学强烈震撼,说明物极必反,事物都是具有两面性的哲学思想.
学生会回答很多例子.
教师对学生所举的例子进行总结,根据平面镜的不同作用进行分类.
①用来成像
教师根据同学举的例子进行讲解——从古代到现代的日常生活,医学,室内装潢上.
②改变光的传播方向
教师讲解军事方面,核潜艇上应用到的潜望镜.
③光污染
教师介绍事物都是有两面性的,平面镜虽然用处广泛,但使用不当还会造成光污染.
1.平静湖面的上空,一只鸟正冲向水面捕食,它在湖水中的像是　　　　(填“虚”或“实”)像,鸟在向下俯冲的过程中,像的大小　　　　(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”).?
解析:本题主要考查对平面镜成像特点的理解和掌握.一只鸟正冲向水面捕食,水面上出现的鸟的倒影就是鸟在水面上成的虚像,在鸟向下俯冲靠近水面的过程中,鸟与水面的距离变小,但鸟在水中所成的像始终不改变,与鸟的大小相等.
【答案】　虚　不变
2.如图所示,在观察平面镜成像的实验中,下列叙述正确的是 (　　)
A.棋子在平面镜中成的是实像
B.棋子在平面镜中成的像比实物大
C.棋子与它的像关于镜面对称
D.棋子移近平面镜时,像会远离平面镜
解析:平面镜所成的像是与物体等大的虚像,A,B错;平面镜成的像和物体各对应点到平面镜的距离相等,并且像和物体各对应点的连线与平面镜垂直,所以棋子与它的像关于镜面对称,C正确;棋子移近平面镜时,像会靠近平面镜,D错.故选C.
3.如图所示,请根据平面镜成像的特点,画出物体AB在平面镜MN中所成的像.
解析:平面镜成像的特点:像与物大小相等、像与物到镜面的距离相等、像与物连线与镜面垂直、左右互换,即像物关于平面镜对称,利用这一对称性作出AB的像;分别作出物体AB端点A,B关于平面镜的对称点A',B',用虚线连接A'B'即为AB在平面镜中的像.
【答案】　如图所示.
4.“探究平面镜成像特点”的实验如图所示.在竖立的茶色玻璃板下方放置一把刻度尺,两支相同的蜡烛A和B分别竖立于玻璃板两侧,以蜡烛A为成像物体.
(1)用茶色玻璃板代替平面镜,目的是　　　　.?
(2)点燃蜡烛A,从A一侧观察蜡烛B,缓慢移动蜡烛B直到与蜡烛A的像　　　　,可以得知像与物大小相同;用刻度尺和笔将A,B所在的位置连接起来,发现像和物的连线与玻璃板　　　　,像和物到玻璃板的距离　　　　.?
(3)如果在蜡烛B的位置上放一光屏,无论怎样移动,在光屏上都　　　　(填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是　　　　像.?
解析:(1)透明的玻璃板,可以观察到玻璃板的另一侧,便于找到像的位置;(2)点燃蜡烛A,小心地移动蜡烛B,直到与蜡烛A的像完全重合为止,发现:物、像大小相等;物、像连线与玻璃板垂直;物、像到玻璃板的距离相等;(3)平面镜所成的像是虚像,所以无论怎样移动,在光屏上都不能承接到蜡烛A的像.
【答案】　(1)便于确定像的位置　(2)完全重合　垂直　相等　(3)不能　虚
一、平面镜成像
1.特点
①像和物体的大小相等.
②像和物体到镜面的距离相等.
③像和物体的连线垂直于镜面.
2.原理
像是反射光线反向延长线的交点,是虚像.
二、平面镜的应用
1.成像
2.改变光路
一、教材作业
【必做题】
教材第80页动手动脑学物理的1,2,3,5题.
【选做题】
教材第80页动手动脑学物理的4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.当你在竖直放置的平面镜前用右手写字,且正在往右移动笔时,镜中的像正在 (　　)
A.用右手写字,往左边移动笔
B.用右手写字,往右边移动笔
C.用左手写字,往左边移动笔
D.用左手写字,往右边移动笔
2.如图所示,小柯采用透明玻璃板、蜡烛等器材探究“平面镜成像特点”.下列关于该实验的表述不正确的是 (　　)
A.实验时选用的两支蜡烛大小应相同
B.透明玻璃板摆放应该与纸面垂直
C.若把光屏放在B位置,蜡烛的像可以呈现在光屏上
D.该实验在较暗的环境下效果更好
3.小东以1.5 m/s的速度向挂在墙上的平面镜行进,则镜中的像向他靠近的速度是　　　　m/s.小东身高1.6 m,他在镜中的像的高度为　　　　m.?
【能力提升】
4.小明在某商场买鞋,他选了一双新鞋在垂直的试鞋镜前试穿,如图所示,但在镜中他看不到自己穿着的新鞋的像,为了看到,他应该 (　　)
A.弯腰或下蹲
B.使身体离镜子远一些
C.使身体离镜子近一些
D.把穿着鞋的脚抬高一些
5.检查视力时,人与视力表的距离要求为5 m,由于医务室房间太小,医生首先将视力表贴在一面墙上,然后在对面墙上正对着视力表挂一大平面镜,视力表到镜子的距离为3 m,检查视力时 (　　)
A.人应面对镜而坐,人与镜的距离为2 m
B.人应面对镜而坐,人与镜的距离为2.5 m
C.人应面对视力表而坐,人与视力表的距离为2 m
D.人应面对视力表而坐,人与视力表的距离为3 m
6.如图所示,某人站在离湖岸边6 m的C处,刚好能看见湖对岸的一棵树HG在水中完整的像,如果眼距地面的高度为1.5 m,湖两岸均高出湖水面1 m,湖宽40 m,则该树HG的高度为　　　　m.?
7.如图所示,在练功房里,小红同学利用平面镜来帮助矫正舞蹈姿势.画出她的脚上B点的光线经过平面镜后进入人眼A点的光路图.
【拓展探究】
8.在探究“平面镜成像的特点”时:
(1)实验中应选　　　　(填“玻璃板”或“平面镜”)和两支　　　　(填“相同”或“不同”)的蜡烛及其他器材进行实验,为了便于观察,该实验最好在　　　　(填“较明亮”或“较暗”)的环境中进行.?
(2)为了探究所成的像是虚像还是实像,在成像的位置处放置一光屏,则在光屏上　　　　(填“能”或“不能”)观察到镜前点燃蜡烛的像;实验中观察到镜后的蜡烛与镜前蜡烛的像总是重合的,说明像与物的大小是　　　　的;两次实验的像与物对应点的位置如图所示,实验中平面镜是放在图中　　　　(填“PQ”或“MN”)的位置.?
【答案与解析】
1.C[解析:平面镜所成的像与物体关于平面镜对称,所以当用右手握笔时,在平面镜中看到的是用左手握笔;当握笔的手向右移动时,在平面镜中看到的就是这只手向左移动.]
2.C[解析:本题考查平面镜成像的特点和实验方案.实验中选用两支相同的蜡烛A和B,目的是比较物、像大小关系;在实验中必须将玻璃板竖直摆放,才能确保蜡烛与像完全重合,才能使实验达到效果;物体在平面镜中成虚像,光屏放在虚像的位置上,光屏上不会承接到平面镜成的像,C选项的说法错误.探究平面镜成像实验时,烛焰是成像物体,在明亮的环境中,烛焰和明亮环境的亮度对比度降低,成像不太清晰,故该实验在较暗的环境下效果更好.]
3.3　1.6[解析:本题主要考查的是平面镜成像的特点,属于基础知识.因为平面镜成像的特点是像与物体大小相等,已知小东身高1.6 m,不管他离平面镜有多近,他在镜中的像高不变,还是1.6 m.已知他以1.5 m/s的速度在垂直平面镜的方向上走近平面镜,由平面镜成像的特点可知,他在平面镜中的像也以1.5 m/s的速度在垂直平面镜的方向上走近平面镜,即像相对于他的速度为3 m/s.]
4.A[解析:根据图示,要想看到镜中的新鞋,就要使眼睛看到新鞋成的像;鞋子反射的光线经过平面镜反射后必须能进入人的眼中,由图可以看出:当弯腰或下蹲时,会看到镜中的鞋.当人靠近、远离镜子或者抬高腿时,反射光线射到人身上光线的位置不变,人仍然无法看到新鞋的像.]
5.A[解析:由题意可知,视力表离平面镜为3 m,根据平面镜的成像特点,像与物到镜面的距离相等,可知视力表的像离镜子也是3 m,所以人离镜子2 m时,视力表的像与人的距离为3 m+2 m=5 m,正好符合要求.]
6.8[解析:本题考查平面镜成像的特点及光的反射.解题的思路是根据平面镜成像的特点就可以作出GH经水面反射后射入人眼的光路图.再根据相似三角形的性质解答.首先作出G,H两点关于水面的对称点G',H',即GH的虚像,然后把人眼和H'连接起来作出反射光线,如图所示.根据对顶角相等可知,∠BOA'=∠AOH',
因此Rt△AOH'∽Rt△A'OB,所以,而由题可知,A'B=1 m,OA'=40 m-OA,即……①,根据同位角相等可知,∠BOA'=∠DBC,而∠BOA'=∠AOH',因此∠DBC=∠AOH',所以Rt△AOH'∽Rt△CBD,所以,而由题可知,CD=1.5 m,BC=6 m,即……②,由②式可得OA=4AH'……③.把③式代入①式可得,解得AH'等于0或等于9 m,根据题意可知AH'=9 m,而AG'=1 m,所以G'H'=AH'-AG'=9 m-1 m=8 m,即该树HG的高度为8 m.]
7.如图所示.[解析:根据平面镜成像的原理可知,反射光线好像是由像点直接发出,所以作出B点关于镜面的对称点B',即为像点,再连接像点B'与A,即可得到入射点,再连接B与入射点即为入射光线.]
8.(1)玻璃板　相同　较暗　(2)不能　相同　PQ[解析:(1)为了确定像的位置,实验中要使用透明的玻璃板.两支蜡烛大小相同,后面的蜡烛又和前面蜡烛的像完全重合,这样就证明了像与物大小相同,所以两支蜡烛相同是为了比较像与物大小关系.在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在比较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向玻璃板的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮.所以在比较黑暗的环境中进行实验最好.(2)因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以光屏不能接收到烛焰的像,说明平面镜成的像是虚像.实验中观察到镜后的蜡烛与镜前蜡烛的像总是重合的,说明像与物的大小是相同的;因为平面镜成像特点中的像与物体对称,所以实验中平面镜是放在图中PQ的位置.]
　　平面镜成像是光的反射的重要应用,是光现象中很重要的一部分内容.平面镜成像的现象在生活中经常见到,学生对此并不陌生,也很感兴趣,但对成像规律和特点往往停留在感性认识的基础上,缺乏较理性的认识和科学的探究.教材在处理这部分内容时,突出了以下几点:
1.突出学生的自主探究.基于初二学生探究基础和知识储备实际情况,教材直接给出了定位像的方法,在此基础上,要求通过学生的自主学习,探究平面镜成像的位置和大小特点.并且通过课后作业的形式布置了探究凸面镜和凹面镜成像特点的任务,把课内探究和课外探究有机地结合在一起.
2.本课主要围绕科学家在科学探究时从问题→实验→问题→实验→结论的过程.教学中教师要合理引导,防止出现学生盲目探究,在学生遇到问题时,教师要在思考方向上给以启发、点拨,最后还是由学生自己去思考,去解决.
【本课不足之处】
1.对基础差的学生关注不够,他们在合作探究的过程中遇到的困难会很多,可是由于在课堂上需要面对的是大多数学生,另外在课堂上时间有限也是一个原因,如果是小班制授课这个问题就解决了.
2.对于错误的处理方法需要完善,在以后的教学中要鼓励学生发现错误、纠正错误.
3.在得出实验结论后,我又试着问同学除了刚才的实验结论,你还能提出什么问题,还有什么猜想.此时学生普遍提不出问题,表现为思维短路.能否提出有价值的问题是衡量一个人有无创新能力的重要标志.
在今后的教学中,要考虑怎样培养学生提出有价值问题的能力、动手能力,让学生带着问题走进课堂,带着更深刻甚至更多问题走出课堂,不能把学生培养成被动的、吸收知识的工具.
【本课成功之处】
通过本次课的教学和课后学生反映的情况来看,学生对本节课的整体内容的掌握还是比较好的.在基础知识方面,大家都能对实验的过程有很好地理解,对于实验的目的也非常清楚,能够很好地利用这次实验来解决实际练习时遇到的问题.在学习技能方面,同学们掌握了一种重要的实验技能——替代法,知道了在适当的时候可以利用已有的知识和已掌握的技能更好地处理学习中遇到的问题和麻烦,适当的时候,用简单明了的操作来替换复杂困难的操作,用简单明了的问题代替复杂困难的问题.在情感态度方面,同学们通过这次学习,明白了学习过程应该是一个团结协作,共同努力达到目的的过程,体会到了合作的快乐.
动手动脑学物理(教材第80页)
1.2 m;3 m;像的大小不改变.
2.如图所示.
3.如图所示.
4.视力表在镜中的像与被测者的距离为:2.7 m+(2.7-0.4)m=5 m,采用此种方法可以在较小的空间内完成视力检查工作,能够节省空间.
5.如图所示.
制作潜望镜
实验原理:根据光的反射原理
实验器材:小平面镜、纸板、牛皮纸、白胶布.
实验方法:在纸板上划出三条平行线,像图中所表示的一样,每条线之间的距离都是7 cm.把涂黑的部分剪去.用刀子沿着虚线划一条痕迹(注意不要划透).然后,利用桌边折一下,这样就做成一个长方形的盒子,用牛皮纸把它粘好.用白胶布把小镜子像图中那样粘好(要使小镜子和长纸盒之间的交角等于45°).两面小镜子平行对好.这样,一个潜望镜就做成了.
实验指导:
做潜望镜只需要两面一样大的小方镜和一块硬纸板.假如你的小镜子边长为7 cm,这样,你就应该准备一张宽4×7=28(cm)的硬纸板.纸板的长度可以根据条件自己决定.纸板长一些,潜望镜就可以做得高一些.
第4节　光的折射
1.知道光的折射定义.
2.知道入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角等名词.
3.光的折射规律及应用.
4.会应用有关光的折射知识解释一些生活现象.
1.能在学习光的传播和反射的基础上提出新的问题,培养提出问题的能力.
2.通过实验观察、认识折射现象,培养学生初步观察的能力.
3.使学生进一步了解科学探究活动过程,培养学生初步的探究能力.
1.有与他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的见解.
2.逐步领略折射现象的美妙,获得对自然现象的热爱、亲近感觉.
【重点】
1.探究并了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律.
2.使学生进一步了解科学探究活动过程,培养学生初步的探究能力.
【难点】　光线进入不同介质中,折射角和入射角的关系;用光的折射解释自然现象.
【教师准备】　玻璃砖、激光笔、小桶、水、圆表盘、纸杯,碗两只、硬币、投影仪、多媒体计算机及课前准备的课件等.
【学生准备】　玻璃砖、激光笔、小桶、水、圆表盘、纸杯,碗两只、硬币(10组).
导入一:
同学们可能都听过“后羿射日”的神话故事:天空中出现了十个太阳,后羿力大无比,射掉了九个太阳,剩下现在的一个太阳,使温度适宜人们居住.但是2010年7月26日乐山的天空中却又同时出现了三个太阳,你相信吗?
播放“三日同辉”的视频资料.
师:学习了光的折射知识,你就能回答这个问题了.
导入二:
一、硬币重现
小组同学准备纸杯和硬币演示魔术:硬币再现(放在杯底刚好看不见的硬币,加上水后又会重新看见).
为什么硬币和人的位置没变,加水后又重新看到硬币了呢?
二、筷子弯折
小组同学将筷子斜放在盛有水的碗中,看到筷子好像弯折一样.
为什么直的筷子斜放在水中看上去是弯折的呢?
[设计意图]　通过设计生动有趣的活动,达到激发学生学习兴趣的目的,从而实现对本节新课的自然过渡.
实验,观察现象,并尝试分析其原理.
和光的折射有什么关系呢?同学们对刚才的现象一定很好奇,让我们一起来进行本节课的学习,就可以揭开它们的神秘面纱了.
一、探究光的折射现象
思路一
观察光从空气斜射入水中的情况:当光从空气斜射入水(或玻璃)中时,其中一部分光被反射出去,另一部分光就要进入水(或玻璃)中传播.进入水中的光线是否还沿原来的方向传播?请看实验:
1.把激光笔安装在铁架台上,在旁边放上水槽,打开激光笔让一束光线射在水槽中.
2.在不移动水槽和激光笔位置的前提下,向水槽中加水,可观察到光斑的位置发生了改变.如图所示,这说明光在水中的传播方向发生了改变.
3.根据你所观察到的现象画出相应的光路图.
4.假如光从空气斜射到其他透明介质,传播方向是否也会改变(例如玻璃)?
[设计意图]　直观的实验现象展示光的折射概念,生动形象容易理解,为后面的光的折射规律的探究做铺垫.
教师点拨实验并说明实验方法.向学生提出:不移动水槽和光源,当向水槽中加水后,光斑的位置会变化吗?怎样变化?
观察现象:射入水槽的光线沿直线传播.加水后传播方向发生改变(光斑由B点移动到B'点),也就说明光的传播方向发生改变.画出光路图.
小组一位同学做实验,其他同学观察、分析、思考.
教师提示学生联系光的反射概念引出光的折射概念.
学生回忆光的反射概念,与光的折射进行对比.
光折射的概念:光从空气斜射入水(或玻璃)时,传播方向会发生偏折,这种现象叫光的折射.
教师帮助学生认识光的折射的六要素.(多媒体投影要素的具体定义)
总结:认识(一点)入射点O,(两角)入射角i、折射角r,(三线)入射光线AO、折射光线OC、法线NN'.
　　[过渡语]　在光的折射现象中,这些现象肯定遵循一定的规律,折射现象的规律是什么呢?下面,我们来探究一下光的折射规律?
思路二
光的折射有什么规律?三线、两角之间有什么关系?(复习光的反射规律)
探究1:光从空气斜射入水(玻璃)中的折射规律.
问:光从空气斜射入水(玻璃)中,折射光线向界面偏折,还是向法线偏折?如图所示(激发求知欲,明确探究目的).
学生猜想,并画出猜想的折射光线的位置(可能的猜想如图所示).演示实验,学生认真观察实验现象,并讨论分析.
结论1:光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线向法线偏折(折射角小于入射角).(画光路图)
探究2:改变入射光的方向,发现什么规律?
演示实验,学生认真观察实验现象,并讨论分析.
结论2:折射角随入射角的增大而增大.
探究3:光从水(玻璃)斜射入空气中的折射规律.
光从水(玻璃)斜射入空气中,折射光线向法线还是界面偏折?
结论3:光从水或其他介质斜射入空气时,折射光线向界面偏折(折射角大于入射角).(画光路图)
探究4:光垂直界面入射时的折射规律.
结论4:光垂直入射时光的传播方向不变(折射角=入射角=0°).(画光路图)
引导学生分析入射光线、折射光线、法线之间的关系.
师生归纳光的折射规律:
光折射时,折射光线、入射光线与法线在同一平面内;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,折射角也增大,入射角减小,折射角也减小.当光从空气斜射入水或玻璃等透明物质时,折射角小于入射角;当光从水或玻璃等透明物质斜射入空气时,折射角大于入射角.简记:“三线共面、两线分居、两角不等(空气中的那个角总是大角)”.
二、光的折射规律的探究
针对光的折射现象,大家讨论一下,光折射时要遵循什么规律呢?利用给出的实验器材设计实验进行探究.
教师:结合光的反射规律来探究光的折射规律需研究哪些方面?
[设计意图]　采用类比法,更深入地理解光的折射与光的反射的异同点.让学生学会归纳类比的学习方法.
学生讨论、思考后提出问题.
教师介绍实验器材,巡视指导.
学生思考、讨论,设计实验方案,进行实验.
教师:为研究问题的方便,我们可以把我们在白纸上找到的入射光线、折射光线传播的路径按照几何的作图方法画出来.因为两点决定一条直线,所以在找到入射光线、折射光线传播的路径后,点两个点就可以将其传播路径画出来.
(1)观察光从空气斜射入玻璃时传播方向发生改变.
教师点拨:在桌上放一张白纸,将半圆玻璃砖放在白纸上,半圆玻璃砖的直边做界面,圆心做入射点O,让光源射出的光束斜射到玻璃砖的圆心上.这时可以看到在入射点O处,有一条较暗的反射光线;另外还有一条较明亮的光线射向玻璃中.玻璃中的光线偏离了原来的入射方向发生了折射.过O点垂直于玻璃砖直边的线是法线.
(2)改变入射光线的方向,观察折射光线的变化.
(3)实验观察光从空气垂直射入玻璃时的情况.入射光线垂直于玻璃砖的直边入射,入射光线与法线重合,观察光线进入玻璃砖后,有没有发生折射.把观察到的现象画在纸上,这时的折射角多大?由此可以得出什么结论?
教师对学生作的光路图进行点评,对实验中所观察到的反射光线略作说明.
多媒体再现实验现象.
教师对各小组的团结协作情况进行点评.
学生在白纸上按照几何的作图方法画图.
实验结论:折射光线、入射光线和法线在同一个平面内;折射光线和入射光线分居法线两侧;当光从空气斜射入水(或玻璃)时,折射角小于入射角;光从空气垂直射入水(或玻璃)时,传播方向不改变(入射角等于折射角等于零度).
归纳光的折射规律(让学生进一步分析两角不等可以分为几种情况),教师多媒体展示结论:①三线共面;②两线分居;③两角不等.
　　[过渡语]　我们知道,在光的反射现象中,光路是可逆的,那么,在光的折射现象中,光路是否也具有可逆性呢?
三、折射光路的可逆性探究
1.先让光由空气射入水中,记下入射光线、入射点、折射光线的位置.
2.再让光线逆着折射光线方向入射,观察折射光线是否逆着原入射光线方向射出.
师演示,生观察.
共同归纳:在折射时光路是可逆的.
　　[过渡语]　在日常生活中,我们会接触很多折射现象,这些折射现象,我们该怎样用折射定律进行解释呢?
四、利用光的折射解释相关现象
1.体验“叉鱼”
制作鱼模型并固定于方形水槽中,用直铁丝作鱼叉,对准看到的鱼下叉,看谁能叉准,并让该同学说出叉准鱼的“奥妙”是什么?
(进一步激发学生的热情,体验成功的喜悦)
2.利用动画讲解“鱼的虚像形成的原因”.
3.水里的鱼看到空中的飞机比实际高.
4.学生讨论“折射断筷”“硬币升高”的原因.
5.观察玻璃砖后的钢笔“错位”.
(让学生再次体验折射使眼睛产生的错觉)
6.折射现象不仅会使眼睛“受骗”,有时还会产生一些很美的奇观.
(播放“海市蜃楼”、2001年北京天空出现的“三日同辉”的影像资料)
1.如图所示的光路示意图中,MN是空气与玻璃的分界面,PQ为法线,根据图示,MN下方的物质是　　　　,折射角是　　　　,反射角是　　　　.?
解析:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角.光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角,光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角.在此题中,MN是空气与玻璃的分界面,PQ为法线,根据图示,空气那侧是大角,折射角大于入射角,所以MN下方的物质是玻璃,折射角是角6,反射角是角3.
【答案】　玻璃　∠6　∠3
2.下列现象可以用光的折射解释的是 (　　)
A.在游泳池边看到的池底比实际浅
B.夜晚看到人在路灯下形成的影子
C.通过汽车后视镜看到车后更广阔的范围
D.晴朗夏日的中午,在树下看见圆形的光斑
解析:看到池水变浅是由于光从水中斜射入空气时,折射角变大,人眼逆着折射光线看到池底变浅了,属于光的折射现象;路灯下影子的形成、树下圆形的光斑是由光的直线传播形成的;通过汽车后视镜能看到更广阔的范围是由于光的反射.故选A.
3.潜入水中工作的潜水员看见岸上树梢位置变高了.如下图所示的四幅光路图中,哪一幅图能正确说明产生这一现象的原因 (　　)
解析:潜水员看到岸上的树,是树反射的光进入了他的眼睛.树反射的光从空气斜射入水中时,发生折射,折射光线向法线靠拢,人逆着光线看去,就看到树变高了,故选项C正确.故选C.
4.如图所示是一条光线由空气斜射入水中后的折射光线,在图中大致画出这条入射光线及其反射光线.
解析:反射和折射是在两种介质的界面上同时发生的现象,反射遵从反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;折射遵从折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线与入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其他透明介质时,折射角小于入射角.因为折射光线在水中,所以入射光线在空气中,先过折射点(入射点)画出法线,根据折射角小于入射角画出入射光线,再根据反射角等于入射角画出反射光线.
【答案】　如图所示.
1.光的折射现象
光从空气斜射入水(玻璃)时,传播方向会发生偏折,这种现象叫做光的折射现象.
2.光的折射规律
(1)折射光线、入射光线和法线在同一平面内;
(2)折射光线、入射光线分居在法线两侧;
(3)当光从空气斜射入水(或玻璃)时,折射角小于入射角;
(4)当光从水(或玻璃)斜射入空气时,折射角大于入射角;
(5)当光垂直入射时,光的传播方向不变;
(6)光的折射现象中,光路是可逆的.
3.生活中的折射现象
池底变浅、海市蜃楼等.
一、教材作业
【必做题】
教材第84页动手动脑学物理的1,2,3题.
【选做题】
教材第84页动手动脑学物理的4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示,小明将一枚硬币放在碗的底部,眼睛在A处恰好看不到它.沿碗壁缓缓向碗中加水,小明在A处又看到硬币,这是利用了光的　　　　现象,此时小明看到的是硬币的　　　　(填“虚”或“实”)像.?
2.图中是我们常见的生活现象,由于光的折射形成的是 (　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
3.当光从空气斜射入玻璃时,如果改变入射角,使入射角减小,则 (　　)
A.反射角减小,折射角不变
B.反射角减小,折射角减小
C.反射角不变,折射角减小
D.反射光线与折射光线间的夹角减小
4.有经验的渔民使用钢叉捕鱼时,钢叉要对准看到的“鱼”的下方叉,因为实际的鱼在看到的“鱼”的下方.如图所示的四幅图中,能正确反映渔民看到“鱼”的光路图是 (　　)
【能力提升】
5.如图所示,容器底有一探照灯S发出一束光线投射到MN木板上,在B点形成一光斑,当向容器中注水时,光斑B将移向 (　　)
A.B的上方 B.B的下方
C.B的左边 D.B的右边
6.如图所示,将刻度尺斜插入水中,从水面上看去,水中尺子的刻度情况 (　　)
A.变得疏了
B.变得密了
C.一部分变疏一部分变密
D.疏密没有变化
7.如图所示,由发光点S发出的某一条光线射到空气和水的界面上,同时发生折射和反射,其反射光线过P点,折射光线过Q点,试在图中按题意画出光路图.
【拓展探究】
8.阅读短文,回答问题:
彩　虹
彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带.
研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的原因.如图甲所示,光线从点C进入半径为R的水珠,经点D反射,再从点E射出.AB是通过水珠球心O且与入射太阳光平行的直线,用x表示进入水珠的光线距AB的距离,α表示射出光线与AB的夹角,画出过入射点和球心O的直线(即该入射点的法线),进一步研究可以得出α与x的关系如图乙所示,入射的太阳光分布是均匀的,但射出的光线分布是不均匀的,在α最大时强度最大,能被地面上的人观察到.
牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光,当太阳光进入水珠时,也会产生类似效果.从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,致使不同色光的α的最大值略有不同.
由于不同色光的α最大值略有不同,对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到,进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠.所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色.
(1)在图甲中,如果连接OD,则∠CDO　　　　(填“>”“=”或“<”)∠ODE.?
甲
(2)根据图乙可知,x从0增加到R的过程中,α的变化情况是 (　　)
乙
A.增大 B.先增大后减小
C.减小 D.先减小后增大
(3)如图甲所示,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而　　　　.?
(4)图乙给出的是红光的α - x图像,其α最大值是42°,则紫光的α最大值　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)42°.?
(5)图丙中画出了红光通过小水珠时α最大值的光路,请在图丁中画出红光通过大水珠(虚线圆)时α最大值的光路.(图丁中已画出小水珠的光路)
丙
丁
【答案与解析】
1.折射　虚[解析:硬币反射的光线从水中射入空气中,在界面远离法线,偏向眼睛,是利用了光的“折射”现象;小明的眼睛逆着光线看到的是折射光线反向延长线所在的位置,不是实际光线会聚的像,所以是“虚”像.]
2.B[解析:A.倒影,是平面镜成像,是光的反射现象;B.水面“折”枝,是光由水中进入空气中时发生折射,所以看起来好像折断,是光的折射现象;C.手影?

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