光的直線傳播 光速

教學目標
知識目標
　　1、知道光在同一種均勻媒質中是沿直線傳播的．
　　2、知道光的直線傳播的一些典型事例（如小孔成像、日月蝕等）．
　　3、記住光在真空中的傳播速度．不要求知道光速的測量方法．

能力目標
　　1、能根據光的直線傳播原理找出本影和半影，能解決日月蝕問題．
　　2、會使用光的直線傳播性質解釋有關光現象如：影子的形成．

情感目標
　　1、通過光的直線傳播的學習，讓學生正確的認識日月蝕現象，破除傳統的迷信思想，樹立科學的人生觀．
　　2、用科學家對光速進行測定的不懈努力的事實，教育學生面對困難要樹立信心，勇于探索．
　　3、利用幾何知識解決光學問題，學會知識的遷移和變通．

 

教學建議

　　本節(jié)內容是在初中學習的基礎上進一步加深和拓寬．

　　重點掌握以下幾部分知識點：

　　1、光沿直線傳播的條件：光在同種均勻介質中沿直線傳播．

　　講解時能說明光沿直線傳播的實例有：小孔成像，本影和半影等都能證明光沿直線傳播．

　　2、光源：能夠發(fā)光的物體．是把其它形式的能轉化為光能的裝置．

　　3、光線：光線只代表光的傳播方向，它不是客現實際存在的東西，光線是光束的抽象．是在研究光的行為時用來表示光的傳播方向的有向直線．

　　4、光束：有一定關系的一些光線的集合稱為光束

　　5、介質（媒質）、光在其中傳播的物質、但要注意：光傳播時并不需要介質．

　　6、影：光線被擋住所形成的暗區(qū)．影可分為本影和半影，在本影區(qū)域內完全看不到光源的光照射，在半影區(qū)域內只能看到部分光源發(fā)出的光．如果是點光源，只能形成本影，如果不是點光源，一般會形成本影與半影．光的直線傳播可以通過本影和半影的實驗來證實如圖所示一個點光源，在不透明的物體后面能形成一塊陰暗的區(qū)域．

如圖所示兩個或幾個光源，在不透明的物體后面能造成本影和半影區(qū)域．

　　7、日食：發(fā)生日食時，太陽、月球、地球在同一條直線上，月球在中間，在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個發(fā)光表面，這就是日全食，如a區(qū)．在月球半影里的人看不到太陽某一側的發(fā)光表面，這就是日偏食如b區(qū)，在月球本影延長的空間里的人看不到太陽發(fā)光表面的中部，能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面，這就是日環(huán)食，如c區(qū)．

　　8、月食：發(fā)生月食時，太陽、月球、地球同在一條直線上，地球在中間，如圖所示，當月球全部進入地球本影區(qū)域時形成月全食，如圖a區(qū)；當月球有一部分進人地球本影區(qū)域時形成月偏食，如圖b區(qū)；但要注意，當月球整體在c區(qū)時并不發(fā)生月偏食．

　　9、光速：通常光在真空中的速度為C=3.00×10⁸m/s．

　　注意：光在介質中的傳播的速度都將小于該值．

 

教學設計示例

光的直線傳播、光速

（－）引入新課

現在我們學習光學知識，在初中我們學習過，請同學們思考如下問題：

　　1、什么叫光源，生活中有哪些物體是光源？

　　2、光線如何表示？

　　3、小孔成像說明了什么？

在學生思考后請同學提問，教師就學生的回答進行解釋和說明．由此引入新課．

（二）教學過程

教師帶動學生重點分析以下知識點：

1、光源：

　�。╨）光源：（自身）發(fā)光的物體、如：太陽、蠟燭的光焰等．

　　注意：月亮不是光源，因為月亮本身不發(fā)光，而是反射的太陽光．

　　點光源：可忽略自身尺寸的光源，象質點、點電荷、理想氣體一樣，是理想化的物理模型．當光源的尺寸遠小于它到觀提點的距離時就可看作點光源．

　�。�2）光能：光具有的能量，包含在光束中．

　　光源發(fā)光的過程是其他形式的能轉化為光能的過程，光照到物體上，光能又可轉化為其它形式的能．光束射入人眼才能引起人的視覺．

　　2、光的直線傳播

　�。�1）介質：光能夠在其中傳播的物質、如：空氣、水、玻璃等．

　　注意：光能在真空中傳播，說明光的傳播并不依靠介質．

　�。�2）光直線傳播的條件：同一種均勻介質中．

　　光直線傳播產生的光現象有：小孔成像、形的形成、日食和月食等．

　　3、影：

　　（l）點光源的影

　　點光源發(fā)出的光，照到不透明的物體上，物體向光的表面被照明，在背光面的后方形成一個光線照不到的黑暗區(qū)域．

　�。�2）較大發(fā)光面的本影和半影．

　　完全不會受到光的照射的范圍是本影，本影周圍還有一個能受到光源發(fā)出的一部分光照射的區(qū)域，是半影，比較以上兩圖，光源的發(fā)光面積極大，本影區(qū)越小，無影燈就是根據此原理設計的．

　　注意強調：本身能夠發(fā)光的物體叫光源，光源發(fā)出的光可用光線表示，但光線實際上是不存在的；光在同一種約勻介質中沿直線傳播，正因如此，才能在障礙物的背面留下影子．

　　關于光的直線傳播的問題，除了一些現象解釋以外，還會出現一部分相關的計算和證明，大多數都是利用光的直線傳播理論和幾何知識來解決的．

　　例題1：一人自街上路燈的正下方經過，看到自己頭部的影子正好在自己的腳下，如果人以不變的速度朝前走，試證明他頭部的影子相對于地面的運動是勻速直線運動．

　　分析證明：

　　先根據光的直線傳播和幾何知識，確定某時刻人頭影的位置，再應用運動學知識推導出其位移或速度的表達式即可得證．

　　設燈高為H，人高為h，如圖所示、人以速度V經一段時間；到達位置A處．

　　由光的直線傳播可知：人頭的影應在圖示B處，由三角形相似得：



　　即：

　　人頭的影的速度

　　 因為H、h、V都確定，故V也是確定的，即人頭的影的運動是勻速直線運動．

　　例2  某夏天中午晴天，若發(fā)生了日偏食，在樹蔭下，可看見地面有一個個亮斑，這些亮斑是太陽光透過濃密的樹葉之間的縫隙照射到地面上形成的，這些亮斑的形狀是：

　　A、不規(guī)則的圖形        B、規(guī)則的圖形

　　C、規(guī)則的月牙形        D、以上都有可能

　　分析解答：

　　亮斑是由小孔成像所致，小孔成像是因光的直線傳播產生的，其所成像相對物而言是倒立的與物形狀相似的實像，其形狀與小孔的形狀無關，故選（C）．

　　通過以上實例的分析，請同學注意在以后處理有關光的直線傳播的問題時，一定要充分利用數學幾何知識，結合正確的光路圖來求解．

 

探究活動

　　1、動手制作一個小孔成像觀測器．
　　
　　2、查閱資料，了解歷史上對光的傳播速度的測定方法．
　　
　　3、注意觀測發(fā)生日食和月食時的現象以及規(guī)律．

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