二、光的直线传播（培优教学课件）物理新教材苏科版八年级上册

该初中物理课件围绕“光在同种均匀介质中沿直线传播”核心知识点，以小明日记情境导入引发问题，通过手影游戏、观察烟雾及水中光的传播路径等活动，结合实验归纳规律，建立光线模型，解释影子、小孔成像等现象，搭建递进式学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过探究光在不同介质传播、小孔成像实验（改变孔形状、物距等）培养探究能力，用光线模型解释现象体现模型建构，引入《墨经》记载增强科学态度。含视频辅助理解，帮助学生建立物理观念，教师可高效开展实验教学。

苏科版八年级上册 第二章 光现象 “烟花三月，我和几个同学相约去公园游玩。 只见桃红柳绿 连绵数里，蓝天、白云倒映在碧水之中，好似‘天上有行云，人在行云里’。 远眺五亭桥，湖水倒映着她的倩影。一阵微风吹 来，湖面上波光粼粼，让人眼花缭乱……” 以上摘自小明的日记。你是否也有类似的经历？你能提出哪些与光有关的问题？ 苏科版八年级上册 导入新课 我们能看到周围的物体，是因为有来自物体的光进入了我们的眼睛。经验告诉我们，光可以在气体、液体和固体中传播。那么，光的传播路径是怎样的？ 二、光的直线传播 播放视频 学习目标 物理观念 知道“光在同种均匀介质中沿直线传播”的规律，并用该规律解释影、日食、月食、小孔成像等现象。 科学思维 将“光束”抽象为“光线”，学会用“带箭头的直线”表示光线，建立光的传播路径模型。体会“抓主要因素、忽略次要因素”的建模思想；用逻辑推理解释日食、月食的成因及小孔成像的倒立特性；思考“光是否一定沿直线传播？” 科学探究 探究光在不同介质中的传播规律，归纳得出光在同种介质中沿直线传播的结论；思考如何显示光在透明物质中传播的路径；探究小孔成像的大小等性质与哪些因素有关。 科学态度 与责任 如实记录光在不同介质中的传播特点；了解《墨经》中世界上最早的小孔成像记载、“夏商周断代工程”，增强民族科学认同感。 重点难点 重点 1．通过实验与现象归纳“光在同种均匀介质中沿直线传播”规律； 2．光在同种均匀介质中沿直线传播的现象解释。 3．会用“光线”模型定性解释影的形成、日食/月食、小孔成像等常见现象，并能用光线图进行简单推理。 难点 1．从“光束”到“光线”的抽象建模； 2．利用光路图进行小孔成像的定性分析：像的倒立、大小与哪些因素有关。 学习内容 1. 光在均匀介质中的传播 2. 光的直线传播现象 3. 小孔成像 4. 日食和月食 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 1. 光是怎样传播的 活动 2.3 观察光的传播路径 【探究1】你能将物体的影子踩在脚下吗？ 【思考】影子是怎么形成的？ 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 【结论】影子的形成说明了光在空气中沿直线传播。 1. 光是怎样传播的 活动 2.3 观察光的传播路径 【探究2】做几个有趣的手影游戏，想一想，手影为什么会随手形的改变而改变？ 手影游戏视频 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 1. 光是怎样传播的 活动 2.3 观察光的传播路径 【探究3】观察光在充满烟雾的空气中传播的路径。在容器中注入水，再看一看，光在水中传播的路径还是直线吗? 【结论】光在空气、水等介质中沿直线传播。 播放视频 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 1. 光是怎样传播的 活动 2.3 观察光的传播路径 【观察】光在其他介质中的传播路径 （1）光在玻璃砖中沿直线传播； （2）光在不均匀的液体中传播路径变弯曲； 【现象】光在均匀的透明固体、液体中都是沿直线传播的。光在不均匀的介质中，方向可能改变。 播放视频 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 【生活现象】在自然界和日常生活中，也能观察到光的传播路径。清晨，太阳光穿过树木间的空隙射入林中，犹如一缕缕笔直的金线，如图所示；夜晚，各种各样的灯光化作一道道色彩斑斓的光柱，如图所示。 【归纳】光在均匀的介质中都是沿直线传播的。 【注意】光的传播不需要介质，可以在真空中传播。 探究新知 2. 光线 一、光在均匀介质中的传播 【定义】光线：物理学中，常用一条带箭头的直线表示光传播的路径和方向，这样的线叫作光线。 【注意】光线的画法： 画光线时必须沿着光的传播方向，用实线画出一条直线，用箭头表示光的传播方向，且箭头一般画在直线的中间位置。 【理解】光线是物理模型：光线是人们为了便于研究和表示光的传播而引入的物理模型。实际问题中，往往用多条光线来描述光的传播特点。 点光源 平行光源 探究新知 3. 光速 【想一想】雷雨天，我们总是先看见闪电，后听到雷声，为什么呢？光速有多大呢？不同介质中光速相同吗？ 【思考】事实上闪电和雷鸣是同时发生的，但我们却是先看到闪电，后听到雷声。这是为什么呢？ 光传播得比声音快得多 研究表明，光的传播需要时间，只是它传播得非常快。光在真空中每秒约传播3×108m。 【思考】打开电灯，灯光立即照亮整个房间，难道光的传播不需要时间？ 播放视频 一、光在均匀介质中的传播 探究新知 一、光在均匀介质中的传播 （1）真空中的光速是宇宙中最快的速度，用 c 表示。 c=2.99792×108m/s。计算中，可以近似取 c=3×108m/s= 3×105km/s 3. 光速 （2）光在不同介质中的传播速度 介质 光 速 真空 空气 水 玻璃 c=3×108m/s 约为3c/4 约为2c/3 c=3×108m/s 一般情况下， v真空＞v空气＞v水＞v玻璃 如果一个人以光速绕地球飞行，他在1秒的时间内能绕地球转7.5圈。 探究新知 光速和声速的比较 声音 光 真空不传声 15℃空气中声速340m/s 声音在空气中传播最慢 声音传播需要介质 光在真空中传播最快 空气中光速近似3×108m/s 光在空气中比在其他 透明介质中传播的快 光的传播不需要介质 一、光在均匀介质中的传播 探究新知 【例题1】用激光笔将一束光射入不均匀的糖水溶液，观察到光在糖水中的径迹如图所示，如果用玻璃棒充分搅拌糖水后，会看到_____________________________________现象，原因是___________________________________________________________。 光在糖水中的径迹变为直线 【详解】[1][2]用玻璃棒充分搅拌糖水后，传播的介质变均匀，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，因此会看到光在糖水中的径迹变为直线。 一、光在均匀介质中的传播 光在同种均匀介质中沿直线传播 探究新知 二、光的直线传播现象 1. 影子的形成 光在传播过程中，遇到不透明物体时，在物体的后面便会留下一片光照射不到的区域，就形成了影子。 播放视频 探究新知 二、光的直线传播现象 播放视频 【思考】（1）皮影戏是中华传统文化的瑰宝，其中蕴含着什么物理原理？ 日晷 1. 影子的形成 （2）日晷是我国古人使用的计时工具，你知道它是怎样工作的吗？ 光的直线传播 探究新知 《墨经》是《墨子》一书的重要部分，也是中国古代重要的哲学、逻辑学和科学著作，其中记载了小孔成像现象及其解释（如图）“景（影）到（倒），在午有端，与景长，说在端。”“景：光之人，煦（照）若射。下者之人也高，高者之人也下……”这里的“景（影）”指所成的像，“午”指遮光屏，“端”指小孔。意思是，像之所以 倒转，是由于遮光屏上有一个小孔，光如箭那样笔直地射入，通过 小孔后上下位置颠倒。我国北宋科学家沈括所著的《梦溪笔谈》中， 也有关于小孔成像的记载。书中形象地描述了飞鸢通过窗户缝隙形 成的影，其上下颠倒、左右相反。宋元时期的赵友钦还利用实验得 到了小孔成像的大小、明暗与物距和孔的大小之间的关系，从而证 明了光沿直线传播的特性。这些实验比西方类似的实验要早得多。 古人对小孔成像的研究 三、小孔成像 探究新知 探究小孔成像的实验 三、小孔成像 播放视频 【探究实验】（1）如图甲所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。 （2）如图乙所示，将点燃的蜡烛放在小孔前，并适当调整蜡烛到小孔的距离，观察塑料膜上是否有像。 （3）不断调整蜡烛、塑料膜到小孔的距离，观察塑料膜上像的大小是否有变化。 甲 乙 探究新知 探究小孔成像的实验 三、小孔成像 【探究实验】（3）如图丙所示，将圆孔改为方孔或其他形状小孔，观察塑料膜上像的形状是否有变化。 （4）如图丁所示，将蜡烛换成F光源或其他形状的物体，观察塑料膜上的形状。 【实验分析】烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。 【实验结论】①成像性质：倒立的实像。 ②影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。 ③像的形状：与物体的形状相同，与小孔的形状无关。 探究新知 小孔成像现象 例如，树下的圆形光斑，实质是太阳经小孔所成的像。发生日食，在地面上的光斑，是日食时日面形状的投影，所以光斑会变成月牙形。 【思考】树荫下的光斑如果不是圆形光斑，而是不规则形状的光斑，那么其形成原因又是什么呢？ 三、小孔成像 【结论】树荫下的光斑都是光的直线传播形成的，其中不规则光斑是太阳光透过树叶间较大的不规则空隙形成的；圆形光斑是太阳光透过较小的空隙形成的，属于小孔成像现象。 探究新知 【详解】A．“莺东则影西，莺西则影东”说明“影”是倒立的，描述的是图乙，故A错误； B．“若莺飞空中，其影随莺而移”，这是影子的形成，描述的是图甲，故B错误； C．图甲是影子的形成，图乙是小孔成像，都可用光的直线传播来解释，C正确； D．小孔成像时像是倒立的，所以像移动的方向与物移动的方向相反，D错误。 故选C。 【例题2】沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔，使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，如图所示。对此分析正确的是（　　） A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的是图甲 B．“若莺飞空中，其影随莺而移”描述的是图乙 C．图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释 D．小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与物相同 C 三、小孔成像 探究新知 四、日食和月食 1. 日食 如图所示，月球运行到地球和太阳之间时，太阳光被月球挡住，在地球上形成阴影区，处在阴影区的人看不到太阳或只能看到太阳的一部分，这种现象叫作日食。太阳光全部被月球挡住时形成日全食，部分被挡住形成日偏食。 播放视频 探究新知 2. 日食 如图所示，地球绕着太阳运转，在背对太阳一侧形成长长的阴影区一一地影，一旦月球进入这个阴影区就会发生月食。太阳光全部被地球挡住时形成月全食，部分被挡住时形成月偏食。 播放视频 四、日食和月食 探究新知 中国的夏、商、周三代历时 2 000 多年，创造了灿烂的古代文明。但由于历史文献中没有关于这三个王朝具体年代的记载，使得中华 5 000 年文明史中有 2 000 多年的历史年代模糊不清，无法得到世界公认。中国的文明史到底有多长？怎样确定夏、商、周的具体年代？科学家联想到了日食和月食。 1996 年，我国首次实施人文社会科学与自然科学相结合，多学科交叉联合攻关的大型科学研究项目——“夏商周断代工程”。科学家根据古籍中“天再旦”“天再昏”等天象的记载，利用物理学得出的天体运行规律，推算出历史上日食、月食发生的年代，再结合文献、考古等方面的研究成果，为夏、商、周三个王朝确切年代的确定提供了重要依据。 日食月食和夏商周断代工程 四、日食和月食 探究新知 【详解】由图示知，太阳光射向月球时，地球把光线挡住了，在月球上留下阴影，这是月食现象，可以用光的直线传播来解释。 当太阳光直线传播向地球时，月球把光挡住，会形成日食。 【例题3】如图所示，图中描述的是_______ 现象（选填“日食”或“月食”），此现象可以用光的_____________原理来解释（选填“直线传播”“反射”或“折射”）。类似的现象还有 ________ 。（写出一种即可） 日食 月食 直线传播 四、日食和月食 课堂小结 课堂练习 1．关于光的传播，下列说法正确的是（　 　） A．光不能在真空中传播 B．光比声音传播速度慢 C．光在水中的传播速度是3×108m/s D．光在同种均匀介质中沿直线传播 【详解】A．光的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误； B．光在空气中的传播速度约为，声音在空气中的传播速度约为，故B错误； C．光在真空的传播速度约为，在水中的传播速度小于在真空的传播速度，约为真空中传播速度的，故C错误； D．由光的传播规律可知，光在同种均匀介质中沿直线传播，故D正确。 故选D。 D 课堂练习 2．中华典籍《周礼·考工记》中有“识日出之景，与日入之景”的记载，这是一种通过日出、日落时细杆的影子进行辨方正位的方法，如图所示。这种方法依据的是（ 　　） A．光的折射 B．光的反射 C．光的直线传播 D．光的色散 【详解】影子是光的直线传播形成的，因为光是沿直线传播的，所以日出、日落时，太阳位置不同，细杆的影子方向和长度也不同，从而可以通过影子来辨方正位。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 C 课堂练习 3．如图所示是烛焰通过小孔成像的图，则烛焰通过小孔成像（      ） A．一定是放大的像 B．一定是缩小的像 C．是光的直线传播造成的 D．像的大小与烛焰到小孔的距离无关 【详解】ABD．小孔成像的大小由烛焰到小孔的距离和像到小孔的距离有关，像到小孔的距离大时，成放大的像，烛焰到小孔的距离大时成缩小的像，故ABD不符合题意； C．小孔成像的原理是光沿直线传播，成倒立的实像，故C符合题意。 故选C。 C 课堂练习 4．如图所示，月亮分别处于哪个位置能看到月全食和月偏食（　 　） A．3、1 B．3、2 C．4、1 D．4、2 【详解】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，故3位置能看到月全食，2位置能看到月偏食。 故选B。 B 课堂练习 5．手机防窥膜起到的效果是只有正对屏幕时能看到，如果从侧面则看不到。其结构上采用了超细不透明百叶窗光学技术，其立体结构放大示意图如图甲，工作原理如图乙所示。防窥结构层利用_________________（选填“光沿直线传播”、“光的 反射”或“光的折射”）的原理达到防窥目的，为达 到更好的防窥效果，应___________（选填“降低”或 “升高”）超细百叶窗的高度。 【详解】[1]手机防窥膜两侧看不清屏幕内容，是因为光沿直线传播，只有在特定角度范围内的光线才能透过防窥膜。 [2]要让防窥效果更好，即可视范围减小，应适当升高超细百叶窗的高度，这样能透过光线的角度范围就更小。 升高 光沿直线传播 课堂练习 6．日晷是我国古代利用太阳投射的晷子来测定时刻的一种计时仪器。其原理如图所示，通常由铜制的晷针和石制的晷面组成。清晨，阳光斜照在晷针上，在晷面上投下长长的影子，随着时间推移，影子的位置和长度会发生变化。 （1）从清晨到正午，晷针在晷面上的影子长度变化情况是___________； （2）日晷在阴天或夜晚无法使用，这是因为日晷计时依赖于___________； （3）若要提高此日晷计时的精确度，在不改变晷面大小的情况下，可以 尝试的一种改进方法是：________________________________________。 【详解】（1）由于晷针指向北极，而晷面，即投影面与赤道平行，一天内太阳高度角不变，从清晨到正午，晷针在晷面上的影子长度是不变的，只是方向发生改变，影子的长度随季节而发生改变。 （2）太阳发出的光线照射到晷针上，在光无法透过的地方形成了阴影区域，即为影子，故晷针在晷面上影子的形成原理是光是沿直线传播的，需要太阳光才能形成影子，没有太阳光不能形成影子。 （3）将晷面的分度值变得更小，即把晷面上的时间刻度划分得更精细，就可以提高日晷计时的精确度。 不变 阳光照射 将晷面上的时间刻度划分得更精细 谢谢大家！ Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf58.45.100 $