《一、光的傳播》學習任務單

《一、光的傳播》學習任務單一、學習目標1、深入理解光源的概念，能夠準確識別生活中的各種光源。2、通過多種實驗探究，熟練掌握光沿直線傳播的條件。3、透徹理解光的直線傳播現(xiàn)象及其在生活中的廣泛應用。4、牢記光在真空中的傳播速度。5、清晰認識光線這一概念，能夠準確描述光的傳播路徑。6、深入理解小孔成像實驗及其原理。二、課前預習任務（一）教材預習（二）器材準備1、主動尋找并準備以下實驗器材：激光筆（在使用過程中要特別注意安全，避免激光筆發(fā)出的光直射眼睛）、礦泉水瓶、水、香（如果沒有香，艾灸條也可替代）、玻璃磚、果凍或者透明皂等。這些器材將有助于我們在課上進行實驗探究，直觀地感受光的傳播特性。2、生活觀察在日常生活中，用心留意身邊的光現(xiàn)象。比如，觀察太陽光透過窗戶縫隙在地面形成的光斑形狀；觀察燈光下物體的影子變化等。通過這些觀察，初步建立對光傳播現(xiàn)象的感性認識。三、課上學習任務（一）光源概念的深入理解1、概念闡述光源是指能夠自行發(fā)光的物體。這里的“自行發(fā)光”是一個關鍵要素。例如，太陽通過內(nèi)部的核聚變反應持續(xù)發(fā)光，它是一個典型的天然光源；而像電燈，是通過電流做功，將電能轉(zhuǎn)化為光能從而發(fā)光，屬于人造光源。2、練習鞏固給出一些物體，讓同學們判斷哪些屬于光源。例如：（1）螢火蟲：它自身可以發(fā)光，是光源。（2）月亮：月亮本身并不能發(fā)光，我們看到月亮亮是因為它反射了太陽的光，所以月亮不是光源。（3）蠟燭火焰：蠟燭燃燒時火焰發(fā)光，是光源。（二）光線概念的探究1、觀看視頻思考（1）根據(jù)視頻內(nèi)容，光都在哪些物質(zhì)中傳播？（2）嘗試在紙上畫出光的傳播路徑。2、光線概念講解光線是一種為了方便描述光的傳播路徑而建立的物理模型。它是一條帶有箭頭的直線，箭頭表示光的傳播方向。例如，從一個點光源發(fā)出的光，可以用若干條帶有箭頭的直線來表示其向四周傳播的路徑。這就如同我們在地圖上用箭頭表示河流的流向一樣，是一種簡化和抽象的表示方法。3、光傳播介質(zhì)的探究通過視頻和日常經(jīng)驗，我們知道光能在多種介質(zhì)中傳播。（1）光能在透明的氣體（如空氣）、液體（如水）和固體（如玻璃）中傳播。當光從一種介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時，可能會發(fā)生折射或者反射現(xiàn)象。例如，當我們把筷子插入水中時，會看到筷子好像在水面處“折斷”了，這就是光的折射現(xiàn)象；而我們在鏡子中看到自己的像，就是光的反射現(xiàn)象。（三）光的直線傳播條件的探究1、問題引導提出問題：在什么樣的情況下我們能夠看見光的傳播路徑呢？2、實驗探究（1）觀察光在空氣中的傳播路徑：利用激光筆在黑暗的環(huán)境中射出一束光，可以看到光在空氣中是沿直線傳播的。但是如果在空氣中存在大量灰塵或者煙霧時，光的傳播路徑就會更加明顯，這是因為灰塵或者煙霧顆粒對光進行了散射，使得光的傳播路徑被我們的眼睛捕捉到。（2）觀察光在水中的傳播路徑：在盛水的透明容器（如礦泉水瓶）中滴入幾滴牛奶或者墨水，使水變得略微渾濁，然后用激光筆照射，會發(fā)現(xiàn)光在水中也是沿直線傳播的。（3）觀察光在透明固體中的傳播路徑：用激光筆透過玻璃磚或者透明皂照射，可以看到光在其中也是沿直線傳播的。3、對比分析與結(jié)論對比在不同介質(zhì)中的實驗現(xiàn)象，我們可以得出結(jié)論：光沿直線傳播的條件是在同種均勻介質(zhì)中。例如，在不均勻的糖水中，光的傳播路徑就不是直線，因為糖水的濃度不均勻，導致介質(zhì)不均勻。（四）光的直線傳播的應用1、影子的形成光在傳播過程中，遇到不透明的物體時，在物體后面便產(chǎn)生影子。這是因為光是沿直線傳播的，物體擋住了光的傳播路徑，在物體后面光照不到的區(qū)域就形成了影子。比如，在陽光下，我們的身體會在地面上形成影子。而且影子的長短和方向會隨著時間（太陽位置的變化）而發(fā)生改變。在現(xiàn)代生活中，皮影戲就是利用影子的原理來表演的。2、日食和月食的形成（1）日食的形成：當月球運行到太陽和地球之間，并且三者正好或幾乎在同一條直線上時，月球擋住了太陽射向地球的光，在地球上處于月影區(qū)域的人們就會看到日食現(xiàn)象。日食分為日全食、日偏食和日環(huán)食，這取決于月球遮住太陽的程度。（2）月食的形成：當?shù)厍蜻\行到太陽和月球之間，并且三者正好或幾乎在同一條直線上時，地球擋住了太陽射向月球的光，在月球上就會形成陰影，地球上的人們就會看到月食現(xiàn)象。月食分為月全食、月偏食和半影月食。3、小孔成像（1）實驗操作利用一個帶有小孔的硬紙板（小孔的直徑要比較?。?，在硬紙板的一側(cè)放置一個蠟燭火焰，在另一側(cè)用白紙作為光屏接收像。會發(fā)現(xiàn)，在白紙上會呈現(xiàn)出一個倒立的蠟燭火焰的像。（2）原理分析這是因為光沿直線傳播，蠟燭火焰上的每一個點發(fā)出的光，通過小孔后，在光屏上形成對應的像點，這些像點組合起來就形成了倒立的像。小孔成像現(xiàn)象在古代就被人們發(fā)現(xiàn)并應用，例如古代的針孔相機就是利用這個原理制作的。（五）光在真空中的傳播速度1、概念講解光在真空中的傳播速度是宇宙間最快的速度，用字母c表示，其數(shù)值為c＝3×10?m/s。這個速度非常快，例如，光從太陽傳播到地球大約需要8分鐘左右的時間。2、對比思考與日常生活中的速度進行對比，讓同學們對光的速度有更深刻的認識。例如，我們常見的汽車速度、飛機速度等與光速相比，簡直是微不足道的。四、課后拓展任務（一）光傳播現(xiàn)象解釋1、解釋生活中的光現(xiàn)象（1）為什么在茂密的樹林中，地面上會有圓形的光斑？這些圓形光斑是太陽通過樹葉間的小孔成像形成的。由于太陽是圓形的，根據(jù)小孔成像原理，地面上的光斑也是圓形的。（2）在路燈下行走時，為什么會出現(xiàn)影子長短的變化？這是因為路燈的光線可以近似看作是點光源發(fā)出的光。當人靠近路燈時，影子變短；當人遠離路燈時，影子變長。這是由光沿直線傳播以及三角形相似原理決定的。（二）光傳播應用的創(chuàng)意設計1、利用光的直線傳播原理，設計一個簡單的測量工具或者裝置。例如，可以設計一個利用激光筆和帶有刻度的木板制作的簡易水平儀。將激光筆固定在木板的一端，當木板水平放置時，激光筆射出的光線沿直線傳播，在墻壁上形成一個光點。如果木板傾斜，光點的位置就會發(fā)生改變，通過觀察光點的位置變化以及木板上的刻度，就可以知道木板傾斜的程度。（三）光傳播知識的科普創(chuàng)作1、創(chuàng)作一篇關于光的傳播的科普小短文，要求包括光的傳播基本原理、現(xiàn)象以及應用等內(nèi)容，并且語言要通俗易懂，適合初中學生閱讀。光，是我們生活中無處不在的神奇存在。它像一個不知疲倦的旅行者，總是沿著直線在各種介質(zhì)中穿梭。光的傳播是有條件的，它需要在同種均勻介質(zhì)中才能保持直線傳播。就像我們在清澈的水中、均勻的空氣中或者透明的玻璃中看到的光，都是直線傳播的。但是，如果介質(zhì)不均勻，光就會改變傳播路徑，就像在不均勻的糖水中，光就不再是直線傳播了。光的直線傳播帶來了許多奇妙的現(xiàn)象。比如影子，當光遇到不透明的物體時，物體后面就會出現(xiàn)影子。這就像我們在陽光下玩耍，身體后面總會跟著一個黑黑的影子。還有日食和月食，這是天體之間的光的游戲。當月球擋住太陽射向地球的光時，就會發(fā)生日食；當?shù)厍驌踝√柹湎蛟虑虻墓鈺r，就會發(fā)生月食。另外，小孔成像也是一個很有趣的現(xiàn)象，一個小小的孔，就能讓蠟燭的火焰在光屏上形成倒立的像。光的傳播在我們的生活中有太多的應用了。在建筑工程中，工程師們利用激光準直來保證隧道挖掘的方向正確；在醫(yī)療領域，無影燈的設計也是利用了光的傳播原理，它通過多個光源從不同角度照射，使得手術區(qū)域沒有陰影；還有我們常見的皮影戲，那是古老的藝術家用影子來講述故事的智慧結(jié)晶。光的傳播速度更是令人驚嘆，它在真空中的速度達到了3×10?m/s，這是宇宙間最快的速度。光就像一個超級信使，快速地把信息從一個地方傳遞到另一個地方。了解光的傳播，就像是打開了一扇通往奇妙物理世界的大門。五、課后作業(yè)（一）基礎鞏固1、下列物體中屬于光源的是（）A.反射陽光的平面鏡B.放電影時所看到的銀幕C.月亮D.收看電視時看到的電視機屏幕答案：D。平面鏡反射陽光，自身不發(fā)光，不是光源；銀幕是反射投影儀投射的光，自身不發(fā)光，不是光源；月亮反射太陽的光，不是光源；電視機屏幕自身發(fā)光，是光源。2、光在__________介質(zhì)中是沿直線傳播的。答案：同種均勻。3、光在真空中的傳播速度為__________m/s。答案：3×10?。（二）能力提升1、解釋為什么在有霧的天氣里，汽車的霧燈是黃色的？答案：因為霧燈的光必須具有較強的穿透性才能在霧中被看到。黃色光的波長較長，在空氣中傳播時不容易被散射，相比其他顏色的光（如藍色光，波長較短，容易被散射），它更容易穿過霧層被人眼看到，從而起到警示的作用。2、畫出小孔成像的光路圖，要求標明物體、小孔、光屏以及光的傳播方向。（此處學生自己畫出光路圖，從物體的頂端和底端分別向小孔引直線，延長后在光屏上形成倒立的像）（三）思維拓展1、如果光的傳播速度突然變?yōu)楝F(xiàn)在的一半，我們的生活會發(fā)生哪些變化？（請從多個方面進行思考，如通訊、交通、天文觀測等）答案：通訊方面：由于光在光纖中的傳播速度變慢，信息傳遞會延遲，網(wǎng)絡通訊可能會變得卡頓，視頻通話會出現(xiàn)明顯的延遲現(xiàn)象。交通方面：交通信號燈的反應