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?，?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191），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192那樣，我們就能準(zhǔn)確確定物點(diǎn)的位置了.圖191 圖192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193所示的光路圖.圖193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194教師在黑板上畫(huà)出圖194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195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195A.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ag的勻加速直線運(yùn)動(dòng)參考答案：1.略2.ABD3.C4.2.71013 km5.簡(jiǎn)答：依題意畫(huà)出圖196.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196AA=gt2BB/AA=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BSA，所以ag.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197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197A.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198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198參考答案：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