2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 一、光的直線傳播(第一課時(shí)).doc

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2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 一、光的直線傳播(第一課時(shí)) ●本節(jié)教材分析 光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，用光線來(lái)表示光的傳播方向是一種理想處理方法，物理學(xué)中的理想化模型還有很多，可引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)理想化模型的簡(jiǎn)練及完美. 人眼在觀察物體時(shí)，是根據(jù)射入眼睛那部分光線的方向和光沿直線傳播的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)判斷物體位置的，知道這一點(diǎn)，對(duì)于解釋像的位置和觀察范圍之類(lèi)的問(wèn)題都是必須的，因此可在課堂上讓學(xué)生親自嘗試用一只眼睛和用兩只眼睛確定物體的位置準(zhǔn)確度是不相同的，并讓他們討論是為什么.影及日、月食現(xiàn)象也是光的直線傳播形成的，可讓學(xué)生適當(dāng)了解. ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.知道什么是光源，什么是點(diǎn)光源，知道光束射入人眼，才能引起人的視覺(jué). 2.知道在同一均勻介質(zhì)中光是沿直線傳播的，并能用來(lái)解釋一些光現(xiàn)象. 3.知道光線的概念并會(huì)畫(huà)出光線. 4.知道人眼根據(jù)什么判斷物體的位置. 5.知道光在真空中的傳播速度. 二、能力目標(biāo) 1.能根據(jù)光的直線傳播性質(zhì)解釋日、月食現(xiàn)象. 2.能根據(jù)光的直線傳播性質(zhì)確定物體的位置——測(cè)量遠(yuǎn)處的一棵樹(shù)到自己的距離，測(cè)量旗桿的高度等. 三、德育目標(biāo) 1.通過(guò)對(duì)“光線”概念的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)研究中去粗存精、變復(fù)雜為簡(jiǎn)練的思想方法. 2.通過(guò)動(dòng)手測(cè)量旗桿的高度體會(huì)科學(xué)理論對(duì)實(shí)際工作的指導(dǎo)作用，并培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑒?dòng)手能力及合作精神. ●教學(xué)重點(diǎn) 1.光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播. 2.人眼判斷物體位置的原理. 3.光速. ●教學(xué)難點(diǎn) 人眼是怎樣判斷物體位置的. ●教學(xué)方法 “光源”的教學(xué)采用議論法；光在同一介質(zhì)中沿直線傳播及光的直線傳播性質(zhì)涉及到的影、日食和月食現(xiàn)象分別用實(shí)驗(yàn)法和CAI課件進(jìn)行生動(dòng)、直觀的展示.人眼判斷物體的位置部分用討論法.光速的教學(xué)采用講授法. ●教學(xué)用具 激光發(fā)生器，小手電筒一支，CAI課件（影、本影、半影、“無(wú)影”燈、日食、月食現(xiàn)象形成）. ●課時(shí)安排 1 課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 一、引入新課 金色的朝霞，蔚藍(lán)的天空，郁郁蔥蔥的青山，姹紫嫣紅的花朵…是誰(shuí)把大自然點(diǎn)綴得如此美麗多彩？它的化妝師就是光.據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)由感覺(jué)器官接收到的信息中，有90%以上是通過(guò)眼睛得來(lái)的. 人類(lèi)很早就開(kāi)始了對(duì)光的觀察研究，逐漸積累了豐富的知識(shí).遠(yuǎn)在2400多年前，我國(guó)的墨翟及其弟子們所著的《墨經(jīng)》一書(shū)中，就記載了光的直線傳播、影的形成、光的反射、平面鏡和球面鏡成像等現(xiàn)象，可以說(shuō)是世界上最早的光學(xué)著作. 現(xiàn)在，光學(xué)已成為物理學(xué)的一個(gè)重要分支，它既是物理學(xué)中一門(mén)古老的基礎(chǔ)科學(xué)，又是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿科學(xué)之一，具有強(qiáng)大的生命力和不可估量的發(fā)展前景. 著名的詩(shī)人顧城有句名詩(shī)：黑夜給了我黑色的眼睛，我卻用它來(lái)尋找光明.同學(xué)們，就讓我們睜大眼睛，探尋光之秘密吧. 二、新課教學(xué) （一）光源 ［教師］光源者，顧名思義，光之“源頭”，請(qǐng)問(wèn)，同學(xué)甲是不是光源？ ［學(xué)生］哄笑，答：不是. ［教師］那么你們說(shuō)什么是光源？ ［生1］電燈. ［生2］太陽(yáng). ［生3］點(diǎn)燃的蠟燭. ［教師］月亮是不是光源？ ［生齊］不是. ［教師］為什么？ ［生齊］它是反射的太陽(yáng)光. ［教師］我們來(lái)歸納一下.光源是指能自行發(fā)光的物體.反射別處光的不能算. 對(duì)不對(duì)？ ［生齊］對(duì). ［教師］光有沒(méi)有能量？ ［生］有. ［教師］請(qǐng)舉例. ［生1］太陽(yáng)能熱水器.光能把水加熱. ［生2］植物吸收光生長(zhǎng). ［生3］光電池. ［教師］對(duì).光源發(fā)光要消耗其他能.比如電燈發(fā)光消耗電能.蠟燭發(fā)光消耗化學(xué)能等.光源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為光能.光能又可以再轉(zhuǎn)化為其他形式的能.自然界的總能量是…… ［生］守恒的. 板書(shū)歸納兩點(diǎn)：光源——點(diǎn)光源—— （二）光的直線傳播光線 1.光的直線傳播 （1）實(shí)驗(yàn)：拉上窗簾，關(guān)上所有的燈.在暗室里打開(kāi)激光發(fā)生器.學(xué)生看到一細(xì)束激光在屏上沿直線行進(jìn)的路徑. （2）打開(kāi)小手電筒，學(xué)生也可以看到光束沿直線行進(jìn). （3）在激光束行進(jìn)的路途中放上一塊玻璃磚,可看到傳播方向發(fā)生變化. ［總結(jié)］光在同一均勻介質(zhì)中，是沿直線傳播的. 2.光線 ［教師］如果沿著光的傳播方向作一條線，并標(biāo)上箭頭.表示光的傳播方向，這樣的線就叫做光線.要注意，光線這個(gè)概念是一種科學(xué)的抽象，用來(lái)表示光的傳播方向.光線并非實(shí)際存在.在剛才的實(shí)驗(yàn)中我們也已經(jīng)看到了，即便是很窄的一束激光，也是有一定粗細(xì)的.不存在像幾何線那樣的光線. 我們所說(shuō)的光線只是一種簡(jiǎn)練的符號(hào)語(yǔ)言，以便于我們用幾何學(xué)的方法研究光的傳播. ［歸納］ 光線 表示光的傳播方向 幾何抽象、非實(shí)際存在 （三）人眼是怎樣判斷物體位置的 ［教師］人眼在什么情況下能看到物體？ ［生1］白天，有光源. ［生2］眼睛沒(méi)有問(wèn)題. ［哄笑］ ［教師］兩位同學(xué)說(shuō)的都對(duì).光射入人的眼睛里，可以使人眼產(chǎn)生視覺(jué)反應(yīng).我們能看到光源，是因?yàn)樗l(fā)出的光射入了眼睛.我們能夠看到花草、樹(shù)木及彼此，是因?yàn)樗鼈兿蛩拿姘朔椒瓷涞奶?yáng)光射入了我們的眼睛. ［教師］請(qǐng)同學(xué)們一起來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn).請(qǐng)預(yù)備按我說(shuō)的來(lái)做. （學(xué)生活動(dòng)） ［教師］每人拿兩支筆.（學(xué)生照做） ［教師］閉上眼睛.（學(xué)生笑做） ［教師］睜開(kāi)一只眼.（生大笑做） ［教師］從左、右方向移動(dòng).不要前后移動(dòng)，將兩只筆筆尖相碰. ［學(xué)生有興趣地做］ ［很多學(xué)生沒(méi)有成功，再做］ ［教師］兩只眼睛都睜開(kāi)，再做做看. ［學(xué)生做，很容易完成］ ［教師］知道上帝為什么給我們兩只眼睛了吧. ［學(xué)生大笑］ ［教師］設(shè)想如果我們都是獨(dú)眼龍. ［生笑］那交通事故就會(huì)增多了. ［生開(kāi)心地笑，興趣盎然］ ［教師］現(xiàn)在讓我們來(lái)解釋一下剛才的實(shí)驗(yàn).我們可以把筆尖看成是點(diǎn)光源.眼睛的瞳孔是很小的，我們可以粗略地認(rèn)為只有一條光線進(jìn)入一個(gè)瞳孔（如圖19—1），人眼按照直線傳播的經(jīng)驗(yàn)，只能判斷出發(fā)光點(diǎn)在這條直線上，但無(wú)法確定它的遠(yuǎn)近.當(dāng)兩只眼睛都睜開(kāi)時(shí)，情況就如圖19—2那樣，我們就能準(zhǔn)確確定物點(diǎn)的位置了. 圖19—1 圖19—2 ［生甲］好像一只眼睛也能差不多的判斷.只是比兩只眼睛的準(zhǔn)確性稍差一些而已. ［教師］你說(shuō)的有道理，這是由于兩個(gè)原因造成的.第一是你的經(jīng)驗(yàn).第二是進(jìn)入一個(gè)瞳孔的光用一條光線來(lái)代表也是一種粗略的處理.但我們可以這樣說(shuō)，由于瞳孔很小，只根據(jù)一只眼睛進(jìn)入的光束來(lái)判斷往往是無(wú)法準(zhǔn)確的.因?yàn)楣馐怯写旨?xì)的，可以認(rèn)為一個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的光只有一束可以進(jìn)入一個(gè)瞳孔. ［生稱(chēng)］是. ［教師］現(xiàn)在讓我們來(lái)歸納一下人眼判斷物體位置的依據(jù). （1）人眼的經(jīng)驗(yàn)是——光沿直線傳播. （2）兩條光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為物點(diǎn)的位置. （四）光的直線傳播現(xiàn)象舉例 ［CAI課件展示］ 1.影 a.點(diǎn)光源形成的影 b.面光源——本影、半影 c.面光源線度遠(yuǎn)大于物體線度——本影區(qū)小 d.多個(gè)面光源——無(wú)本影區(qū) 2.日食現(xiàn)象（日食和月食現(xiàn)象播放錄像） 3.月食現(xiàn)象 4.小孔成像（CAI課件） （五）光速 ［教師］如果我們晚上在室內(nèi)打開(kāi)燈.我們會(huì)感覺(jué)房間內(nèi)的各處同時(shí)沐浴在光輝中，而不是由近及遠(yuǎn)地漸亮.所以在歷史上很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們一直認(rèn)為光的傳播是不需要時(shí)間的.直到17世紀(jì)才發(fā)現(xiàn)光是以有限速度傳播的；只不過(guò)由于光傳播得很快，在日常接觸到的距離內(nèi)，憑感覺(jué)無(wú)法覺(jué)察而已.現(xiàn)在已知的光速值為：光在真空中的傳播速度c=3108 m/s. 這么快的速度是怎樣測(cè)定的呢？同學(xué)們一定有興趣知道，就請(qǐng)看看課本的閱讀材料吧. ［學(xué)生看閱讀材料：光速的測(cè)定.用時(shí)5分鐘］ ［教師］當(dāng)然，現(xiàn)在已知的光速是用更先進(jìn)的方法測(cè)定的.同學(xué)們?nèi)绻信d趣，可以到網(wǎng)上查查看. （六）課堂討論 1.現(xiàn)在需要知道學(xué)校里升國(guó)旗的旗桿的高度，你能否利用光的直線傳播想出一種測(cè)量的辦法來(lái)？（太陽(yáng)光可看作平行光） ［教師提示］認(rèn)為太陽(yáng)光是平行. ［學(xué)生思考討論］ 有學(xué)生畫(huà)出如圖19—3所示的光路圖. 圖19—3 ［教師再啟發(fā)］按照你們現(xiàn)在的設(shè)想. 如果能知道哪些量就可以了？BC是什么？ ［學(xué)生］∠ACB.BC是影長(zhǎng)，可以用直尺測(cè)出來(lái). ［教師］有什么方法可以知道∠ACB？再想想，太陽(yáng)光是平行光這個(gè)條件有什么用？ ［學(xué)生熱烈討論］ ［學(xué)生甲］再拿一個(gè)長(zhǎng)度已知的桿，用來(lái)測(cè)角度. 圖19—4 ［教師在黑板上畫(huà)出圖19—4］ ［教師］課后請(qǐng)你們?nèi)?shí)地測(cè)量然后把報(bào)告交上來(lái). 2.舉出幾個(gè)利用光的直線傳播解決實(shí)際問(wèn)題的例子. ［學(xué)生討論］ ［討論結(jié)果］ （1）隊(duì)伍是否排整齊，是根據(jù)光沿直線傳播觀察的. （2）瞄準(zhǔn)射擊 （3）木工檢查木板是否平直 （4）眼睛確定物體的位置 （七）課堂鞏固訓(xùn)練 1.________叫光源.光源是把________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能._____________叫點(diǎn)光源，點(diǎn)光源是理想化模型.實(shí)際光源可看成由無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)光源組成. 2.關(guān)于日食和月食的下列說(shuō)法中正確的是 A.在月球的本影區(qū)里可看到日全食 B.在月球的半影區(qū)里可看到日偏食 C.在月球進(jìn)入地球的半影區(qū)時(shí)，可看到月偏食 D.在月球完全進(jìn)入地球的本影區(qū)時(shí)，可看到月全食 3.盛夏時(shí)， 我們?cè)跇?shù)陰下?？吹揭粋€(gè)個(gè)圓形的光斑，這現(xiàn)象表明 A.樹(shù)葉之間形成的小孔是圓的 B.樹(shù)葉的形狀是圓的 C.太陽(yáng)的形狀是圓的 D.光不是沿直線傳播的 4.光年是天文學(xué)上用的長(zhǎng)度單位，1光年為光在1年里走過(guò)的距離.天狼星距地球約8.7光年，合多少千米？ 5.點(diǎn)光源S和不透明小球A同處于一個(gè)水平面上，并位于豎直墻MN的一側(cè)，如圖19—5所示.讓小球A做自由落體運(yùn)動(dòng)，那么下落的A球在墻上的影子的運(yùn)動(dòng)是 圖19—5 A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng) C.加速度增大的直線運(yùn)動(dòng) D.加速度a＞g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 參考答案：1.略2. ABD3.C4.2.71013 km 5.簡(jiǎn)答：依題意畫(huà)出圖19—6.B是A球下落前的影子.A′是A球下落時(shí)間t的位置，此時(shí)影子為B′. 圖19—6 AA′=gt2① BB′/AA′=② BB′=gt2 即影子運(yùn)動(dòng)的加速度a=g 做勻加速運(yùn)動(dòng).因?yàn)镾B＞SA，所以a＞g.選D. 三、小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的知識(shí)主要有： 1.光源.點(diǎn)光源. 2.光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播. 3.光的直線傳播性質(zhì)的應(yīng)用——如測(cè)旗桿的高度等. 4.光直線傳播所形成的一些現(xiàn)象——日食、月食、小孔成像. 5.眼睛是怎樣確定物體位置的——兩條光線的交點(diǎn)及光沿直線傳播. 6.光線概念 7.光速c=3108 m/s（真空中） 四、布置作業(yè) 1.測(cè)本校旗桿的高度——給出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟,測(cè)量數(shù)據(jù)等. 2.宇航員看到的太空是一片漆黑的，為什么？（可到圖書(shū)館或網(wǎng)上查找，將資料打印或手寫(xiě)均可） 光源——能自行發(fā)光的物體 點(diǎn)光源——沒(méi)有大小的發(fā)光點(diǎn) 光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播 光線——表示光的傳播方向的帶箭頭的直線 光直線傳播的典型現(xiàn)象 光直線傳播的應(yīng)用 人眼怎樣判斷物體的位置 光速c=3108 m/s（真空中 ） 光沿直線傳播 兩條光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)為物點(diǎn) 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 光的直線傳播 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.對(duì)光線的概念，下列說(shuō)法中正確的是 A.光線是客觀存在的物質(zhì) B.光線就是光束 C.光線是用來(lái)表示光束傳播方向的直線 D.光線是塵埃微粒對(duì)光的反射所呈現(xiàn)的現(xiàn)象 2.當(dāng)太陽(yáng)位于頭頂正上方時(shí)，設(shè)想在屋頂開(kāi)一個(gè)方形孔，則： （1）若孔為邊長(zhǎng)3 mm的方形孔，太陽(yáng)光通過(guò)孔照到屋內(nèi)地板上光斑的形狀是 A.方形 B.圓形 C.長(zhǎng)方形 D.無(wú)法判定 （2）若孔為邊長(zhǎng)30 cm的方形孔，則地板上光斑的形狀是 A.方形 B.圓形 C.長(zhǎng)方形 D.無(wú)法判定 3.在距豎直墻MN一段距離的A點(diǎn)，有一小球，在球的左邊緊靠小球處有一固定的點(diǎn)光源S，如圖19—7所示.給小球一向右的水平速度讓小球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，則小球在碰墻以前，它在墻上的影子由上而下的運(yùn)動(dòng)是 圖19—7 A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng) C.變加速直線運(yùn)動(dòng) D.初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 4.身高1.7 m的人以v=1 m/s的速度沿平直路面遠(yuǎn)離路燈而去.在某個(gè)時(shí)刻人影長(zhǎng)l1= 1.3 m,2 s后影長(zhǎng)l2=1.8 m. （1）求路燈S懸吊的高度H. （2）人是勻速地遠(yuǎn)離路燈而去的，他影子的頂端是做勻速運(yùn)動(dòng)還是做加速運(yùn)動(dòng)？ （3）在影長(zhǎng)l1=1.3 m和l2=1.8 m時(shí)影子頂端的速度各是多少？ 5.一同學(xué)自制了一個(gè)針孔照相機(jī)，照相機(jī)尺寸為10 cm10 cm16 cm（如圖19—8所示）.照機(jī)底片尺寸為8 cm8 cm.這位同學(xué)用此照相機(jī)來(lái)照一棵15 m高的樹(shù)，他照的樹(shù)的像高6 cm，問(wèn)照相機(jī)距離樹(shù)多遠(yuǎn)？ 圖19—8 參考答案：1.C 2.(1)B (2)A 3.A 4.(1)8.5 m (2)勻速運(yùn)動(dòng)（3）1.25 m/s 5.30 m