4.1《光的直线传播》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1．了解光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。
2．理解光沿直线传播及其应用。
3．了解光在真空和空气中的传播速度c=3×108m/s。
（二）过程与方法
1．观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。
2．阅读“科学世界──我们看到了古老的光”的内容，了解光可以反映宇宙的信息，感悟宇宙之宏大。
（三）情感态度和价值观
1．通过观察、实验以及探究的学
习活动，培养学生尊重客观
事实、实事求是的科学态度。
2．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。
二、教学重难点
本节的主要科学内容有三个，一个是光源，一个是光的直线传播，一个是光速。这是学生学习光学知识的第一课。光的直线传播是几何光学的基础，又是研究光的
反射、折射现象的必备知识。同时，利用光的直线传播能解释影子、日食、月食、小孔成像等生活和自然界中的重要现象。因此，本节内容以光的直线传播为重点，主要的探究活动也围绕光的直线传播展开。教学中应着重引导学生积极参与探究活动，仔细观察实验现象，或直接概括结论，或结合讨论、阅读，接受并认同有关结论。同时，在活动中也应让学生了解运用实
验研究自然现象的基本方法。使学生对光的直线传播规律有更全面、更深刻的认识，激发学生学
习光学知识的兴趣。初步培养他们观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力，为后续的科学探究活动打下基础。
教学重点：光的直线传播。
教学难点：用光的直线传播来解释简单的光现象。
三、教学策略
光现象和前面学习过的声现象联系十分紧密，研究对象都是生活中常见的一些现象。本小节主要解决三个问题：什么叫做光源？光是如何传播的？光的传播速度是多少？这三个问题和声现象中研究的三个问题很接近。什么叫做声源？声音是如何传播的？声音的传播速度是多少？所以在教学过程中可以把光和声音作一个类比，使学生对光有更深刻的理解。本节的主要物理知识蕴含于探究活动之中，学生探究能力的提高、研究方法的习得也与探究过程密不可分。因此，本节取得良好教学效果的关键是指导、帮助学生观察到清晰的实验现象，高质量地完成有关探究活动。教学中注重让学生经历从自然到物理，从生活到物理的认知过程，从而激发学生的求知欲望，发掘学生分析问题解决问题的灵感，培养学生分析问题解决问题方法的多样性，提高学生分析问题解决问题的能力。
四、教学资源准备
多媒体课件、激光演示器、酒精灯、盛有水的水槽、不同浓度的糖水、蜡烛、带有小孔的硬纸板等。
五、教学过程

教学环节
教师活动
学生活动
设计意图

导入新课（5分钟）
思考：我们的国旗是什么颜色？如果在漆黑的夜晚，没有光照，看到的国旗会是什么颜色？
漆黑的夜晚，我们什么也看
不见；站在太阳下，紧闭双眼，还是什么也看不见。这是什么原因呢？
总结：人们要看见东西，必须要有光，
而且光必须进入人们的眼睛。假设这个世界没有光，我们看什么东西都是黑色的，或者说我们什么都看不见。阳光使得我们的世界绚丽多彩，光使得我们的生活五彩缤纷。本章我们将学习光的初步知识。
思考并回答。
从学生熟悉的实例入手，引出物理问题，体现从生活到物理的课程
理念。激起学习的兴趣。

新课教学（30分钟）
一、光源
多媒体展示：太阳光、发光的水母、发光的节能灯、LED灯等。
思考：这些物体有什么共同的特点？结合课本中的图，阅读课本。然后讨论交流。
总结：这些物体能够发光，能够发光的物体都叫做光源。
讨论：“天上的星，亮晶晶”，天上的星星是不是光源？
强调：月亮、反光的镜子是不能够发光的，星星当中也只有恒星能够发光，行星和卫星是不发光的。
像太阳、萤火虫、水母这类能够自然发光的物体，叫“天然光源”；像点燃的蜡烛、发光的电灯这类由人类制造的发光物体，叫“人造光源”。
学生讨论：恒星能自身发光，是光源；行星不能发光，它是反射了其他恒星的光，才亮的，所以行星不是光源。同样，夜晚的月亮看起来很亮，它是反射了太阳的光，自身并不能发光，所以
也不是光源。
月亮不是光源，它看起来很亮是因为它反射了太阳的光辉。这为下面学习月食的形成做好了铺垫。


二、光的直线传播
教师打开激光笔，照射到教室墙壁上，观察到墙壁上出现一个红色的光斑。问：激光是沿直线传播的吗？大家看到激光的传播路径吗？想一想怎样才能观察到光在空气、水中的传播路径？
同学们刚才看了许多光沿直线传播现象，但是光总是沿直线传播吗？（先进行开放性分组实验，然后小组间交流实验结果）
方法一：用激光笔发出光束向滴了少量墨水的水中投射，可以看到光在水中
沿直线传播。[来源:学*科*网]
方法二：用激光笔发出光直接照射果冻，发现光在果冻中沿直线传播。
方法三：激光能射过拉直了的橡皮管，但橡皮管弯曲就无法射过。
方法四：将激光沿白屏从空气斜射入水中，可以看到光在空气和水中的路径都是直线，在空气和水的界面上发生了偏折。
通过讨论得出：光在空气、水、果冻、玻璃中沿直线传播
；但在两种介质的界面上发生了偏折。
问：在同种介质中光就一定沿直线传播吗？
演示实验：教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。


图1
如图1，在支架上固定一个薄水槽，其中放置一个白屏来显示光的路径，事先配有四杯浓度不同的糖水，将它们按浓度从大到小依次倒入水槽（四种糖水的量按一定的比例），由于各层糖水间相互混合，所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面75°左右的入射角，由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水，可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。同时做一个对照实验，用激光光束斜射入同种均匀的蔗糖溶液中，再让同学们观察──光的路径仍是直线。[来源:学&科&网Z&X&X&K]
学生实验：将激光笔固定好，并使激光束打到墙壁上，会看到一个光斑，然后用酒精灯对激光束加热，你看到了什么？这是什么原因造成的？
联想总结：隔着火焰看静止的物体好像在跳动、海市蜃楼等现象都是空气不均匀引起的。光沿直线传播的条件：光在同种均匀
介质中沿直线传播。
由于光沿直线传播，所以物理学中就用带箭头的直线来表示光的传播方向。比如要表示电灯的光在空气中的传播时，我们就沿光的传播路径作一些直线。这种直线叫做光线。
老
师：用光的直线传播可以解释很多现象，早在2000多年前，我国古代学者就对光的直线传播
就有了一定的研究，如小孔成像。现在大家做一下这个实验：燃着的蜡烛、挖有几个形状不同小孔（如正方形、三角形等）的硬纸板、白纸。让硬纸板在蜡烛和白纸之间，调整硬纸板、白纸之间的距离，在白纸上能看到烛焰的像吗？像是正立的还是倒立的？像的形状与小孔的形状有关吗？
总结：夏天浓密的树荫下会有一个个圆形的亮斑，这是太阳通过树叶缝隙造成的小孔在地面上成的太阳的像，所以也是小孔成像现象。
用光的直线传播还可以解释日食、月食现象。（动画演示日食、月食）思考：什么情况下会发生日食？什么情况下会发生月食？
思考：影子为什么是黑的呢？影子的形成说明什么？
讲桌上放置点亮的白炽台灯，每个学生两只手各拿一块带有小孔的硬纸板，让眼睛通过小孔观察台灯。
启发学生分析：只有当眼睛、两个小孔和光源恰好在一条直线上的时候，眼睛才能看见从光源发出的光。
让学生通过讨论回答：可以在黑暗的环境下进行实验，也可以在空气中制造水雾或烟雾来显示光路。如果将水变混浊，也可以显示光路，如向水中滴几滴墨水。
 
 
 
 
 
学生设计并进行实验。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
学生通过观察思考明白糖水浓度不均匀，光不再沿直线传播。
 
 
 
 
 [来源:学科网]
 
 
 
 
 
学生能看到光斑在抖动。这是因为加热使空气分布不均匀，光不沿直线传播。
 
 
 
 
 
 
 
 [来源:学+科+网]
 
 
 
 
 
学生进行实验并得出答案：白纸上出现了倒立的烛焰的像，“像”只是与烛焰相似，与小孔的形状无关。
 
学生通过讨论得出：发生日食时，太阳、月亮、地球在一条直线上，月球在中间，地球在月球的影子里；发生月食时，太阳、月亮、地球在一条直线上，地球在中间，月球在地球的影子里。
 
讨论交流：人是不透明的，光不能传到不透明物体的后面，无光的地方就是黑色。光不能绕到物体后面说明光不会转弯，也就是光只能沿直线传播。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
对于光沿直线传播，学生有一定的感性认识，这里的重点是放在如何设计实验，如何显示光路，如何得出光沿直线传播的条件。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
通过实验得到光沿直线传播的条件。
 
 
 
 
 
 [来源:学科网ZXXK]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
通过光的直线传播解释生活和自然中的有关现象，培养学生观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力。


三、光速
大家知道：打开电灯，房间墙壁立刻被照亮了，光的传播需要时间吗？实际上很早以前科学家们就争论过这样的问题，意大利科学家伽利略进行了第一次测量光速的尝试。遗憾的是并没有成功，这是因为光传播得太快了。
现在的科学实验表明：光传播也需要时间，而且光在不同介质中传播的速度不同，光在真空中传播的速度最大，约为3×108m/s，相当于1s内绕地球赤道7圈半，目前没有任何物体的速度超过光速。在空气中的传播速度比真空略小，但也可以认为是3×108m/s。光在水中的传播速度约为在真空中的3/4，在玻璃中的传播速度约为真空中的2/3。到这里我们可以得到光速在空气、水、玻璃中的大小关系v空气>v水>v玻璃。
知道了光速后，科学家利用激光制成了激光测距仪，可以测量月球与地球间的距离。思考：①激光测距仪的工作原理是什么？②激光测距技术一般应用在哪些方面？③能不能用声呐来测量地球到月球的距离，为什么？
讨论：为什么雷雨时总是先看到闪电后听到雷声？你能不能想出一个办法来测发生雷电的地方离你有多远？
大家联想一下，运动会百米赛跑时，计时员是怎么计时的？为什么？
比较：声和光的有哪些相同和不同？
 
 
学生聆听、思考。
 
 
 
通过讨论明确：闪电和雷声是同时发生的，但闪电是以光速传播，而雷声是以声速传播，光速比声速大得多，所以先看到闪电后听到雷声。要测量打雷处的距离，需要知道声音在空气中的传播速度v=340m/s，还要测出声音从发声处到人耳的时间t，即看到闪电计时开始，听到雷声计时结束，根据s=vt算出距离。
 
了解物理知识在生活中的应用，体现从物理走向社会的理念。

课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内
容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记