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【物理素材】魔幻的光【十三】  

2014-11-30 06:44:56|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《光的直线传播》课标要求









《光的直线传播》课标要求

新课标为减轻学生的课业负担,对小学科学课程中已经学习的物理知识,初中又没有进一步提升,则没有必要进行简单地重复。为此删去了“探究光在同种均匀介质中的传播特点”的要求。在实际教学中,可以根据学生掌握知识的情况,灵活处理。










《光的直线传播》课标解读
江苏丰县初级中学 刘庆贺










一、课标要求

新课标为减轻学生的课业负担,对小学科学课程中已经学习的物理知识,初中又没有进一步提升,则没有必要进行简单的重复。为此删去了“探究光在同种均匀介质中的传播特点”的要求。在实际教学中,可以根据学生掌握知识的情况,灵活处理。

二、课标解读

本专题属于课标三大主题之一──“运动和相互作用”主题的二级主题“声和光”。物质处于永恒的运动和相互作用中,物质运动和相互作用的规律是物理学的核心内容,也是学习物理学的基础。这部分内容涉及较多的物理概念和规律,比较抽象。教学时应注意联系学生的生活实际,采用多样化的教学方式,发挥实验在物理教学中的重要作用,让学生经历对知识的探究过程,发展学生探究问题和解决问题的能力,培养学生的科学态度和科学精神。本条目课程内容主要涉及体验性目标。具体说明如下:

探究光在同种均匀介质中的传播特点”属于体验性目标,从行为动词看,“探究”属于“经历”层次的体验性目标。要求让学生了解人的眼睛是接收光的感觉器官,人们之所以能看到物体是由于有光进入眼睛而引起的一种感觉,它是人类感知物质世界的五种感觉之一。

了解自身能够发光的物体叫做光源,知道光源大致分为自然光源(如太阳、恒星、闪电、发光的水母、萤火虫等)和人造光源(如发光的电灯、点燃的蜡烛等)两类。但像月亮表面、镜子等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们,这样的反射光的物体不能称为光源。

了解光在同种均匀介质中沿直线传播,海市蜃楼、隔着火焰看物体发现物体会晃动等现象就是光在不均匀介质中不沿直线传播引起的视觉现象。光的直线传播是几何光学的重要基础,利用它可以简明地解决成像问题。人眼就是根据光的直线传播来确定物体或像的位置的。为了表示光的传播情况,我们通常用一条带箭头的直线表示光的径迹和方向,这样的直线叫光线。光线是表示光的传播方向的直线,光线是一种几何的抽象,在实际当中不可能得到一条光线。它是人们研究光现象的一种方法,即建立物理模型的方法。

了解光沿直线传播的应用。光的直线传播性质,在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷,测量日影的长短和方位,以确定时间、冬至点、夏至点;在天文仪器上安装窥管,以观察天象,测量恒星的位置。此外,我国很早就利用光的这一性质,发明了皮影戏。

用光沿直线传播解释影子的形成:光从光源传播出来,照射在不透光的物体上,不透光的物体把沿直线传播的光挡住了,在不透光的物体后面受不到光照射的地方就形成了影子。能利用光的直线传播知识解释人的影子早晚长,中午短的道理。

了解日食和月食的形成原因是光的直线传播。日食是在月球运行至太阳与地球之间时发生的。这时对地球上的部分地区来说,月球位于太阳前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。月食是当月球运行至地球的阴影部分时,在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮蔽,就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线上。

了解小孔成像的形成原因和成像规律。用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间,屏幕上就会形成物的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,像的大小也会随之发生变化。这种现象反映了光线直线传播的性质。小孔成像中成的是光源的像,与孔的形状无关;小孔所成的像大小都是倒立的;小孔所成的像是放大还是缩小的取决于物距和像距的比较,像距等于物距时成相等的像,像距大于物距时成放大的像,像距小于物距时成缩小的像。蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远,得到的像越大。

了解激光准直也是利用了光的直线传播。激光准直就是用激光束作为基准线,在被测点上设置激光束的接收装置,求得准直点偏离值的一种测量方法。此外,队列对齐、射击瞄准也都利用了光的直线传播。

了解光在真空中的传播速度c=3×108m/s。了解除真空外,光能通过的物质叫做(光)介质,光在介质中传播的速度小于在真空中传播的速度。光在空气中的传播速度非常接近于c=3×108m/s。光在水中的速度约为【物理素材】魔幻的光【十三】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室,光在玻璃中的速度约为【物理素材】魔幻的光【十三】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室。通过对比,了解光和声在传播方面的不同。










《光的直线传播》课标重难点突破
江苏丰县初级中学 徐钦连










一、教学内容分析

本节是学生学习光学知识的第一课。光的直线传播是几何光学的基础,又是研究光的反射、折射现象的必备知识。学生在日常生活和小学科学课中已经知道光沿直线传播的结论,但认识很浅显,建议教师设计一系列的实验,引导学生得出光的直线传播规律。在教学过程中要结合实验和日常生活中的应用,用光的直线传播解释影子、日食、月食、小孔成像等生活和自然界中的重要现象。使学生对光的直线传播规律有更全面、更深刻的认识,激发学生学习光学知识的兴趣。

教学重点:光的直线传播。

教学难点:用光的直线传播来解释简单的光现象。

二、重难点突破

1.光源

突破建议:

学生刚刚学过声源,可以让学生仿照声源的概念自己来归纳光源的概念。学生回答“能发光的物体叫做光源”,他们的理由是“能发出声音的物体叫做声源”。但这样是不是完整呢?很多物体都“能”发光,但是不是所有发光的物体都是光源呢?举几个例子来说,比如电影荧幕、月亮、镜子,它们看起来都“能”发光,但它们是不是光源呢?先分析一下,电影荧幕的光来自放映机上的投影灯,月亮的光是反射太阳的光,镜子也是反射其他物体的光,它们自己是不会发光的,所以都不是光源。可以提问学生,“我们怎样修改光源的概念才够完整?”学生自然会回答:能自行发光的物体叫做光源。

为了加深学生的理解,可以让他们列举生活中的光源。具体方法可以让学生分组讨论,以小组为单位进行比赛,看哪一个小组列举得最多,每个小组派一名代表回答。因为是比赛的形式,所以学生的参与热情会比较高,最后列举的数目也会很多。表扬列举得最多的小组,激发他们的上进心,同时对其中可能出现的错误进行纠正。比如说,学生可能会说“蜡烛”“电灯”“星星”等是光源,告诉他们“点燃的蜡烛”“开着的电灯”才是光源,“星星”并不都是光源,只有“恒星”“流星”是光源,而“行星”“卫星”“彗星”等都不是光源。

在学生理解的基础上说明,光源是可以分类的。太阳、闪电、萤火虫、灯笼鱼、斧头鱼等属于自然光源,点燃的蜡烛、开着的电灯、火焰等属于人造光源。

2.光的直线传播

突破建议:

学生都有这样的生活体验,晚上汽车、摩托车或者是手电筒的光都是直线传播的,那么可以让他们大胆地猜测一下“光是如何传播的?”。学生答:“光是沿直线传播的”,猜测完了以后,需要用实验来验证自己的猜测。

学生已经知道一些光的直线传播的知识,但作为物理学习,应重视演示实验,使学生的感性认识更丰富一些。教学中可以选择那些小学自然课做过的实验,再次展示光在空气中沿直线传播的现象。比如讲桌上放置点亮的白炽台灯,每个学生两只手各拿一块带有小孔的硬纸板,让眼睛通过小孔观察台灯。启发学生分析:只有当眼睛、两个小孔和光源恰好在一条直线上的时候,眼睛才能看见从光源发出的光。

光在玻璃和水中沿直线传播,学生的感性认识较少,一定要演示给学生看看。做这个演示实验的方法较多,如:

(1)可以用激光笔发出的激光束垂直射入水中或玻璃中,观察激光束在玻璃或水中的传播路径。为了能看到水中的光路,可以在水槽的里面铺一张白纸作衬,也可以在水中滴少许牛乳或墨水,以显示光路。

(2)本实验也可以用光具盘,让光垂直玻璃面射入玻璃中(并掠过光具盘),观察光在玻璃中的传播路线。

关于光沿直线传播的条件,建议教师课堂上演示光在非均匀糖水中传播的实验。

【物理素材】魔幻的光【十三】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室

图1

如图1,在支架上固定一个薄水槽,其中放置一个白屏来显示光的路径,事先配有四杯浓度不同的糖水,将它们按浓度从大到小依次倒入水槽(四种糖水的量按一定的比例调配),由于各层糖水间相互混合,所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面75°左右的入射角,由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水,可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。同时做一个对照实验,用激光光束斜射入同种均匀的蔗糖溶液中,再让同学们观察──光的路径仍是直线。

还可以让学生进行实验:将激光笔固定好,并使激光束打到墙壁上,会看到一个光斑,然后用酒精灯对激光束加热,会看到光斑抖动,通过分析,让学生明白,这是因为加热使激光束穿过的空气不均匀,不能沿直线传播。进而指出生活中隔着火焰看静止的物体好像在跳动、海市蜃楼等现象都是空气不均匀引起的。由此得出光沿直线传播的条件:光在同种均匀介质中沿直线传播。

由于光的传播有方向,在这里可以向学生交代“光线”这个物理学名词。应该使学生知道,人们用光线是来表示光的传播路线。光线是带箭头的直线,箭头表示光传播的方向。教学中,可以结合实际,示范性表示手电筒光束的光路,或放电影时的光束的传播路径。

关于光的直线传播的应用,教材中用典型事例──激光引导掘进方向的图,示意性地展示了它的应用原理。如果能向学生介绍一些利用激光准直的其他实例,学生会更感兴趣。

关于小孔成像,建议学生课堂上做一下分组实验:燃着的蜡烛、挖有几个形状不同小孔(如正方形、三角形等)的硬纸板、白纸。让硬纸板在蜡烛和白纸之间,调整硬纸板、白纸之间的距离,在白纸上能看到烛焰的像吗?像是正立的还是倒立的?像的形状与小孔的形状有关吗?学生会顺利得出白纸上出现了倒立的烛焰的像,“像”只是与烛焰相似,与小孔的形状无关。指出夏天浓密树荫下会有一个个圆形的亮斑,这是太阳通过树叶缝隙造成的小孔在地面上成的太阳的像,所以也是小孔成像现象。

关于日食、月食现象。建议教师先进行动画演示日食、月食,然后让学生思考:什么情况下会发生日食?什么情况下会发生月食?最后总结出发生日食时,太阳、月亮、地球在一条直线上,月球在中间,地球在月球的影子里;发生月食时,太阳、月亮、地球在一条直线上,地球在中间,月球在地球的影子里。

3.光速

突破建议:

可以通过问题直接引入,前面学习了声音在空气中的传播速度是340m/s,那么光的速度与此相比较是大还是小呢?打雷的时候,雷声和闪电是同时发生的,但我们总是先看到闪电后听到雷声,这是什么原因呢?列举生活中各种物体的速度,然后给出光的速度,做一个比较。摩托车速度20m/s,汽车速度30m/s,飞机速度200m/s,宇宙飞船速度8000km/s,而光在真空中的速度达到3×108m/s。

可以通过举例说明光速到底有多快:

(1)如果一个飞人以光速绕地球运行,在1s的时间内,能够绕地球运行7.5圈。

(2)太阳发出的光,要经过大约8min到达地球。如果一辆1000km/s的赛车不停地跑,要经过17年的时间才能跑完从太阳到地球的距离。

学生有了一定的了解以后可以说明:真空中的光速是宇宙间最快的速度,一般用字母c来表示。一般在真空和空气中的光速都表示为c=3×108m/s。在其他介质中光也可以传播,比如在水中,v【物理素材】魔幻的光【十三】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室,在玻璃中v玻璃【物理素材】魔幻的光【十三】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室。即光速从大到小依次为:v真空v空气vv玻璃。可以让学生对比光和声传播方面的异同,以加深知识的掌握。










《光的直线传播》教材插图









教材插图

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2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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