《光的直线传播》教案

《光的直线传播》教案

一、【知识与能力目标】

1.学会区分生活中的光源与非光源

2.掌握光的直线传播条件和光线作图

3.理解生活中应用光的直线传播的实例

4.掌握影子形成的原理和作图，理解日食月食原理

5.理解小孔成像产生原理并能够分析小孔成像的规律

二、【过程与方法目标】

通过演示实验、分组探究性实验，并根据小组讨论得出的实验结论分组汇报，在

掌握成像规律同时，锻炼科学实验探究和现象归纳总结能力，并在小组实验和讨

论过程中锻炼组织能力和团队合作能力，以及在分组汇报过程中锻炼表达与演讲

能力，建立对科学的兴趣和自信。

三、【情感态度价值观目标】

1.通过观察联想生活中的现象建立对科学的好奇和兴趣；

2.通过课堂演示实验建立对科学严谨性和实证性的追求；

3.通过作图构建理想模型理解光线的方向和路径，并掌握化抽象为具象的物理建

模方法；

4.通过分组探究实验培养团队合作能力和探究归纳能力，同时激发小组成员对科

学探究的兴趣和动手实践能力。

【教学重点】

1.光在同种均匀介质中沿直线传播；

2.掌握光的直线传播实例和影子的形成原理和作图方法，并会用作图法分析日食

月食现象的原理和日全食、日偏食、日环食的产生机制；

3.探究并得出小孔成像的成像规律，并能通过光路图分析成像原理。

【教学难点】

1.对“光在同种均匀介质中沿直线传播”中“均匀介质”的理解；

2.光线的理想模型搭建，并能够熟练掌握运用作图描绘点光源、平行光线的

光路；

3.小孔成像规律的探究和总结。

【授课流程】

模块名

称及目模块讲解时长

标

课前引导：太阳发出的光芒经过8分钟才能到达地球，我们看到的每

一刻的精彩都需要时间的等待。

1.光源

（1）提问：所有的物体都发光吗？引出光源

提问：列举生活中的常见光源？

学生回答：太阳，电灯，萤火虫

引出光源是自身会发光；

提问：电灯任何时候都是光源吗？

模块一学生回答：电灯开启时是光源，关闭时不是光源

引出光源是正在发光。10min

光源（2）光源定义：自身会发光且正在发光的物体叫做光源

（3）关键点：光源的两个条件，需要自身发光和正在发光同时成立。

2.常见光源

提问：太阳和发光的电灯的区别

引出自然光源和人造光源

通过观看萤火虫和发光水母的图片引出生物光源。

（1）自然光源：太阳，恒星，闪电

（2）人造光源：燃着的蜡烛，发光的点灯，霓虹灯

（3）生物光源：萤火虫，发光的水母

3.常考的非光源

月亮，钻石，电影荧幕

（它们是反射别人的光）

例题1：（多选）下列物体中属于光源的是（）

A．太阳B．月亮C．地球D．银幕E．发光的水母F．萤火虫G．猫的

眼睛H．电池I．点燃的蜡烛J．宝石K．镜子L．奥运圣火

答案：AEFIL

讲解：月亮是反射太阳光；银幕本身不发光，是反射投影仪的光；猫的

眼睛和宝石本身不发光；奥运圣火从不熄灭，指的是火焰，属于光源

练习1：少先队员们正在湖边进行篝火晚会以庆贺自己的节日，在一

片银白色的月光照耀下，燃起了一堆篝火。少先队员们的目光中流露

出莫大的喜悦。以下能称得上光源的是（）

A．少先队员们的目光B．一片银白色的月光

C．湖面上映出的篝火D．在湖边燃烧的篝火

答案：D

对光源的概念再次进行巩固练习

【模块小结】

1.光速

提问：太阳光传播到地球上先经过什么，再经过什么？

学生回答：真空、空气

老师补充：水或玻璃等也可以透光

重点：建立“介质”的概念，并通过联想阳光的照射理解哪些介质可

以透光，哪些介质不可以，为后面课程模块影子的形成做铺垫。

（1）真空中光速

模块二光可以在真空中传播，速度3×108m/s

提问：先听到雷声还是先看到闪电？

光的直回顾声速340m/s小于光速20min

（2）不同介质中的光速

线传播提问：对介质的要求？

学生回答：透明或半透明

总结：光可以在空气中、透明或半透明液体、固体中传播

各介质中传播速度大小：真空>气体>液体>固体

2.光在同种均匀介质中沿直线传播

强调同种介质和均匀介质两个条件

演示实验：利用密度不均匀的糖水做课堂演示实验

实验过程：激光笔先直射入水中，发现光沿直线传播，然后慢慢在水

中加糖，使糖水上下分层明显，液体密度明显不均匀，发现光路出现

偏折

实验目的：通过实验验证在不均匀的介质中光路会出现偏折，进一步

验证在同种均匀介质中光沿直线传播

实验结论：光在同种均匀介质中沿直线传播

提问：有没有什么方法可以表征光的传播呢？

引出光线，并引导如何表示：直线+方向箭头

3.光线

用模型表示光的传播轨迹和方向

（1）强调：光线不是真实存在的（不能说光源发出光线）

（2）形式：用一条带箭头的直线表示

（3）规范：一条光线只能画一个箭头，且画在中间

（4）两个典型光源的光线

例题1：下列关于光线的说法正确的是（）

A．光源能射出无数条光线B．光线是实际存在的

C．光线就是很细的光束D．光线是用来表示光传播方向的直

线

答案：D

讲解：强调光线并非真实存在，而是为了描述光的光的方向和径迹的

理想模型。

练习1：小明在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过

程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是一条

直线（如图）；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海

波溶液，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，观

察到光线又变直。小明根据上述现象得出的结果，

正确的是（）

A．光的传播需要介质

B．光只有在水中才沿直线传播

C．光在海波溶液里不能沿直线传播

D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播

答案：D

讲解：整个实验过程是改变溶液密度后光线发生了偏折，步骤一在同

种均匀介质中光沿直线传播；在步骤二中注入密度不同的介质，改变

了介质密度，光线发生偏折，说明光在不均匀介质中不能沿直线传播；

在步骤三中把介质搅拌均匀，光线重新变直，说明在同种均匀介质中

沿直线传播。

例题2：“坐井观天，所见甚小”，请在图中用光路图作出井底之蛙“观

天”的最大范围（井中没有水）。

讲解：①简单回顾一下“老师看学生”和“学生

看老师”两种情况下光线箭头的指向，比如“老师

看学生”光线箭头是指向老师眼里，这里举例说明

后不需要再举其他的例子；②坐井观天是指青蛙看天，明确箭头指向

青蛙的眼中，画出两条光线；③画出范围，重点强调不要忘记。

练习2：如图所示,枯井中的青蛙位于井底O点“坐井观天”，青蛙通

过井口观察范围正确的光路图是（）

答案：A

讲解：两个快速判断知识点：①光路方向；②直线传播。（折射这里还

没有学，所以CD是干扰选项，不用多做描述）

【模块小结】

假设情境+头脑风暴：

如果光不沿直线传播，世界会变得怎么样？

情景呈现：

模块三

）①做操排队：联想做操时排队的方法，进而想象如果光线不沿直线传

直线传播的后果

②瞄准：联想瞄准的方法，进而想象如果光线不沿直线传播的后果

播的应40min

情境引入：

用通过手影游戏引出问题：影子如何产生？

通过对点光源发光机制的分析，提出问题：一部分光线被板砖挡住了，

如何绘制光路图？

板书有板砖遮挡的光路图，着重画出一部分被遮挡，一部分没有遮挡

的光线

提问：如果后面有一面墙，墙上会产生什么现象？

学生回答：出现影子

提问：画出影子哪条光线最关键？

学生回答：位于遮挡与未遮挡临界的哪条光线。

归纳总结影子的形成原因：光的直线传播

归纳总结影子如何作图：找出临界特殊光线

1.影子形成原因

光在传播过程中，遇到不透明的物体时，由于光在同一种均匀介质中

沿直线传播，使得没被遮挡的光线仍沿直线传播，而被遮挡的部分出

现形状和物体相似的黑色区域，即为影子。

2.影子的作图

示例：

强调：图中标黑色的部分，在平时练习和考试中都要画出，并指出画

临界光线，确定影子的范围。

课堂练习：完成笔记区练习，再次强调画特殊光线和影子的范围。

例题1：暑假中杭州新东方小明参加学校的生存夏令营，学到了野外

生存的很多知识和技能。其中之一是用影子辨别方向。如图所示，将

一根直杆竖直插在水平地面上的O点。中午前后，用描点的方法在地

面上画出杆的阴影顶端的运行轨迹，在轨迹上找出其中距O点最近的

点A，则OA所指示的方向就是_____（选填“东”“西”“南”“北”）

方向，这一判断应用的光学知识是________。

答案：北；光在同种均匀介质中沿直线传播

讲解：OA是最短影子，说明此时阳光与地面夹角最大，即正午，又因

为正午时太阳在正南方，所以影子在正北方，即OA是南北方向的，

影子是光的直线传播原理形成的现象。强调：看清题目问的是OA所

指方向还是AO所指方向。

练习1：一个人面向北方站在太阳光下，发现自己的影子在身体左测，

则此时是当天的______；有一个人夜晚站在路灯下，他的影子在他的

身后，当他向前走动时，他的影子将______。下列选项组合正确的是

（A）

A．上午；变短B．下午；变长

C．上午；变长D．下午；变短

答案：A

讲解：首先判断小明的左侧是西，右侧是东，可推出太阳光来自于东

边，则此时是当天的上午，太阳东升西落。而一个人晚上站在路灯下，

路灯相当于点光源，距离点光源越近影子越短。

提问：有的影子为什么明暗程度不一样？

引出光源不止一个，影子会重叠。

3.本影和半影

板书作图——两个光源的情况

引导S1和S2的影子的位置，每个区域S1、S2是否能照亮，发现中

间部分是S1、S2都找不到的区域，上方和下方两边是其中一个光源

能照亮，另一个光源照不到的。

给出中间区域为本影，两边区域为半影

总结影子明暗程度不同的原因，因为光源不止一个，有的部分是本影

有的部分是半影。

4.日食与月食

提问：你们见过最大的影子是什么？

学生回答：是日食，月食

引导得出最大的影子是月食，因为是地球的影子

板书画图：太阳、月亮的位置

日全食、日环食、日偏食、月全食、月偏食的区域

下图是月球的影区分布，当人随地球运动到B区时会看到日全食，运

动到A区时会看到日偏食，运动到C区时会看到日环食。

画图方法详细说明：

①将太阳上方的一点看成点光源S1，照射到月球上，画出两条光线

（不要忘记画光线箭头）；

②将太阳下方的一点看成点光源S2，同样照射到月球上，画出两条光

线，这样在图中共有四条光线，各个区域也就划分出来了。

讲解过程：

①光在同种介质中沿直线传播，是太阳光照射到月球和地球上；

②日食发生时三者的顺序是太月地，而月食是太地月，注意区分；

③光线完全被挡住的B区是是日全食，挡住旁边一部分是日偏食，

挡住中间一部分的是日环食（配套前面笔记2的图片）。三种现象

不可能同时看到。

练习：2012年5月21日清晨，我国东南沿海部分地区出现了“日环

食”奇景。图甲是厦门天文爱好者拍摄的一张日环食照片。请在图乙

中画出，人在其中能观察到

日环食的阴影区，并在该影

区内写入字母“HS”。

讲解：①根据上面例题已经

知道日环食的位置；②从太阳的上面和下面的一点分别发出两条光

线，即可画出日食发生的所有区间，画图过程中注意提醒学生标好光

线箭头；③在最终区域里写上“HS”。

【模块小结】

视频引入：通过墨翟视频引入小孔成像

提出问题：小孔成像是如何产生的？成像的大小与物体离小孔的距离

模块四有什么关系？成像大小与成像离小孔的距离有什么关系？成像形状

与小孔的形状有什么关系？

小孔成1.分组实验——探究小孔成像的规律30min

①首先强调实验纪律，保证实验有序开展，每组选定组长和数据记录

像人员，根据提出的问题设计实验思路；

②助教分发实验器材，分组组装开始实验，实验过程15min，

由学生自己探究小孔成像的规律，完成实验报告；

③根据小组讨论得出的实验结论每组派代表分组汇报，交流讨论锻

炼科学实验探究和现象归纳总结能力

实验归纳总结：

板书小组讨论结果的关键点，去粗存精，归纳总结小孔成像和物距像

距的关系，以及成像形状和小孔形状无关。

板书作图：小孔成像的光路图，通过光路图分析验证得到的小孔成像

规律和特点。

2.小孔成像的原理和规律

（1）原理：光在同种均匀介质中沿直线传播。

（2）规律：小孔成像实验中，所成像为倒立的实像(与物体上下颠倒，

左右相反)

成像特点：u是物距，v是像距。

①u=v，等大倒立的实像；

②u>v，缩小倒立的实像；

③u<v，放大倒立的实像；

（3）实像和虚像

①实像：能够呈现在光屏上的像是实像

②虚像：不能够呈现在光屏上的像，只能用肉眼观察的像是虚

像。

1.

2.例题1：（2018建兰期中）小丁从科学课上学习到小孔会成“上下颠

倒，左右相反”的像，他为了验证这个说法，准备制作一个LED屏作

为物体进行研究，请你帮助小丁选择最适合进行研究的LED屏形

（）

答案：D

3.讲解：A选项X形状的光源，颠倒后，形状和原来是一样的，所以不

能明显的表现出上下颠倒的特性，故A错误；B选项H形状的光源，

颠倒后，形状和原来是一样的，所以不能明显的表现出上下颠倒的特

性，故B错误；C选项W形状的光源，左右颠倒后，形状和原来是一

样的，所以不能明显的表现出上下颠倒的特性，故C错误；D选项L

形状的光源，上下颠倒、左右颠倒后，形状和原来都是不一样的，所

以能明显的表现出小孔成像的特性，故D正确

练习1：2009年夏季，中国出现了日食奇观。小华借助小孔成像实验

装置对“”形太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明

光屏上看到像的形状是（）

答案：C

讲解：此处再重点强调一遍，小孔成像的特点：上下颠倒，左右相反。

练习2：现在市面上有一种透明的LED闹钟，若将LED闹钟正对自己，

然后手持手电筒，将下面的时刻通过小孔成像投影到墙上，则我们在

墙上看到的时间应该分别是：

7时24分8时0分8时50分11时20分

讲解：可以将试卷顺时针或者逆时针旋转180度，再读数，快速识别

钟表问题。

3.小孔成像特点

4.（1）明暗：像距不变时，孔距蜡烛越近，所成像越大且暗，反之越

小且亮；物距不变时，像距孔越近，所成像越小且亮，反之越大且暗。

5.（2）形状：当孔较小时，不管透光孔的形状如何，成像形状就是物

体形状；当孔较大时，成像形状与透光孔的形状相同。

6.

例题1：

如下图所示，某兴趣小组在空易拉罐底部中央戳个小圆