八年级上册光的直线传播教案

这是一份八年级上册光的直线传播教案，共14页。教案主要包含了光源，光的直线传播，光的传播速度等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
4.1 光的直线传播
教学
目标
1. 能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。
2. 了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。
3. 知道光在真空中的传播速度。
4. 通过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。
教材
分析
本节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。学生在日常生活和小学科学课中已经知道光沿直线传播的结论，但仍处于初步阶段，建议教师设计一系列的实验，引导学生得出光的直线传播的规律。在教学过程中要结合实验和日常生活中的应用，用光的直线传播解释影子、日食和月食等生活中和自然界中的重要现象。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。应当向学生指出：人们之所以能看到物体是由于有光进入眼睛而引起的一种感觉；眼睛是人类感知物质世界的五种感觉器官之一（眼睛—视觉、皮肤—触觉、鼻子—嗅觉、耳朵—听觉、舌头—味觉）。要注意纠正学生认识上的一个误区：人的眼睛会发光。
学情
分析
学生在小学已经了解了一些光的直线传播现象，如影子、日食、月食等，但是这些都是凭借日常经验得出的结论，并未进行过深入的研究，认识很浅显。
本节课主要是对光的直线传播现象进行探究，得出光沿直线传播这一规律。学生已经学会了声音的传播介质、传播形式，这些知识对于学生学习光的直线传播形成了一定的铺垫作用，所以在处理这些问题时，要通过实验、活动、视频、动画、联系声音的相关知识等方式降低学生的理解难度。 由于本节课以实验探究为主，所以，教师要准备好探究实验，为学生提供一个良好的探究环境，鼓励学生大胆猜想，积极设计实验进行验证，最后通过亲身实践，得出结论。
教学重点
了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。
教学难点
用光的直线传播解释生活中的一些常见现象。
教学
器材
玻璃砖、盛水的水槽、空烧杯、激光演示有烟蚊香、一桶水（滴有少量的牛奶）、蜡烛、激光笔、盛有蔗糖水的水槽。
多媒体ppt，包含视频：《光的直线传播》、《小孔成像》、《光在不同介质中的传播》、《日食、月食》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗?光的传播又有什么特点呢?
思考问题，进入情境。
学习新课 一、光源
1. 光源
【提问】要研究光现象，首先要看看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。哪些物体会发光呢？
太阳、恒星、闪电、点燃的蜡烛、通电的电灯……
【引出光源概念】自身能够发光的物体叫作光源。
2. 光源的分类
（1）按形成原因分为天然光源和人造光源。
如：太阳、萤火虫、闪电等属于天然光源；发光的电灯、点燃的蜡烛等属于人造光源。
（2）按发光原理分为热光源和冷光源。
如点燃的火把、发光的电灯等属于热光源。萤火虫、水母等属于冷光源。

萤火虫发出淡淡的绿光 大海深处水母的发光
3. 对光源的理解
（1）光源是指能够发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。
（2）有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其他光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为这些物体就是光源，如月球、所有行星和反光的镜子，它们都不是光源。
【例题1】在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中，属于自然光源的是________；不属于光源的是______。（均填序号）
【答案】①③；②⑤。
【解析】光源是自身能够发光的物体，太阳、萤火虫、霓虹灯、工作的LED灯都属于光源，且太阳和萤火虫属于自然光源，霓虹灯和工作的LED灯属于人造光源；月亮、宝石自身不会发光，不属于光源。
知道光源的概念，列举生活中的一些光源，并说出是自然光源还是人造光源。

做例题1，能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。
学习新课 二、光的直线传播
1. 探究光沿直线传播的条件
【提出问题】光在气体、液体和固体中的传播路径怎样的？
【猜想与假设】
光在气体、液体和固体中可能沿直线传播。支持事例：透过树林的光束是直的；城市灯光中的激光束是直的等。
【进行实验】
（1）光在空气中的传播
用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。
（2）光在水中的传播
用激光手电筒把光射入水中，如图所示，就能够观察到光在水中的传播现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。

光在水中的传播 光在玻璃中的传播
（3）光在玻璃中的传播
用激光手电筒把光射入玻璃砖中，就能够观察到光在玻璃砖中的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中传播。
（4）光在不同种均匀介质中的传播
在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径如图所示。
分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水后，玻璃缸里的水不均匀，光的传播路径不是直线。
【播放视频】——《光在空气、水、玻璃中的传播》
【分析与论证】
实验结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。
【交流与评估】
①由于光学实验对光源的要求较高，实验难度也较大，为了提高实验效果，光学的整个实验过程最好能在较暗的环境中进行。
②演示光在空气、水中传播时，可以转动激光手电筒，让光射向不同的方向，观察光的传播路径。
【过渡】想一想：怎么直观、形象表示光的传播情况？
2. 光线
【讲解】为了表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头的直线表示光传播的径迹和方向，这样的直线叫作光线。
光线只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。这种研究物理问题的方法叫做模型法。

3. 光的直线传播现象
【提问】我们在生活中常常看到的影子，是怎么形成的?
（1）影子的形成
【分析】 光在传播过程中遇到不透明的物体，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体，在物体后面便形成的较暗区域，就是我们说的影子。如下图：


【提问】天文现象中的日食、月食，是怎么形成的?
（2）日食、月食的形成
日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。
当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
【播放视频】——《日食、月食》
4. 光的直线传播的应用
【进行讲解】
（1）激光准直：在开凿大山隧道时，工人们常用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。

（2）射击时利用“三点一线”进行瞄准：
射击瞄准时，瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。
（3）站队列成直线
【提问】在站队时，要求排成直线，同学们是怎样做的？
【讲解】如果前面的人挡住了后面人的视线，使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。

5. 探究小孔成像特点
（1）进行实验
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，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。
③如图丙所示，将圆孔改为方孔，观察塑料膜上像的形状是否有变化。
④如图丁所示，将蜡烛换成一只发光的灯泡，观察塑料膜上的形状。

丙 丁
（2）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。
（3）实验结论——小孔成像特点
①成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
②影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离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。
【播放视频】——《小孔成像》
（4）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。
【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（ C ）
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
【解析】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3】为探究光的传播规律，小明在家中做了如下三个实验：
（1）探究光在气体中的传播规律。实验现象如图甲，为了使实验现象明显，小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香，你认为这样做的目的是________；
（2）小明探究光在液体中的传播规律。实验现象如图乙，小明接着沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到实验现象如图丙；小明再用木棍搅拌后，实验现象又恢复到图乙。以上现象说明光在___________介质中沿直线传播。
【答案】（1）显示光的传播路径；（2）同一种均匀。
【解析】（1）烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，所以点燃一盘蚊香是为了显示光的传播路径。
（2）由于糖水是不均匀的，所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到光线不再沿直线传播，而是发生弯曲，再用木棍搅拌后，糖水变得均匀，又看到光线沿直线传播了，这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
【例题4】 如图所示，小明给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。
（1）分析比较 ___________两图，可以得出结论：物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；
（2）分析比较 ______两图，可以得出结论：小孔成像时像的形状由物体的形状决定；
（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是______（选填：正立/倒立）的实像，说明小孔成像的原理是_________；
【答案】（1）乙、丙；（2）甲、丙；（3）倒立，光的直线传播.
【解析】（1）甲、乙两图，小孔形状不同，但是像的形状相同，所以小孔成像与小孔的形状无关。
（2）甲、丙两图小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，所以小孔成像与物体的形状有关。
（3）小孔成像是光沿直线传播所成的像，通过观察甲、乙、丙的像可知，小孔成像是倒立实像。
设计并进行实验，观察现象与视频，进行分析论证，归纳出结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。
知道物理模型是学习物理的一种研究方法，光线是一种物理模型，只是用来形象地描述光的传播情况，实际是不存在的。
小组讨论影子的形成原因，日食、月食的形成原因，代表回答。
举例说明光的直线传播在生活中的一些应用。小组可以进行讨论。
进行实验，分析实验现象，归纳出小孔成像的特点。
观看视频，进一步掌握小孔成像的特点。
分析例题2，进行解答，区分“影子”与“小孔成像”。
做例题3，理解探究光的直线传播规律的技巧，会归纳实验结论。
做例题4，会通过探究小孔成像特点的实验；会分析论证小孔成像的特点。
学习新课 三、光的传播速度
1. 光的传播速度
【提问】雷雨天，我们总是先看见闪电，后听到雷声，为什么？100m比赛时，先看到发令枪的烟火，还是先听到响声呢？
实际上闪电和雷鸣、发令枪的烟火与响声都是同时发生的，但我们却是先看到闪电（烟火），后听到声音。这是为什么呢？
【归纳】光传播得比声音快。
【过渡】光的传播需要时间吗？不同介质中光速相同吗？
【讲解】光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间。
（1）真空中的光速
1972年，美国科学家埃文森测得了目前真空中光速的最佳值：
c=299792457.4±0.1m/s，一般情况下，取c =3×108m/s
真空中的光速是宇宙间最快的速度，一般用字母c来表示。
（2）光在不同介质中的传播速度
光在不同介质中的传播速度不同。光在不同介质中的传播速度排列：v真空＞v空气＞v水＞v玻璃
如果一个飞人以光速绕地球运行，在1s内，能够绕地球运行7.5圈。
介质
光速
真空
3×108m/s
空气
3×108m/s
水
约为3 c/4
玻璃
约为2 c/3
（3）比较光的传播与声的传播
声音
光
真空不传声
光在真空中传播最快
15℃空气中声速340m/s
空气中光速近似3×108m/s
声音在空气中传播最慢
光在空气中比在其他
透明介质中传播的快
声音传播需要介质
光的传播不需要介质
2. 科学世界——我们看到了古老的光
【指导学生阅读】《科学世界——我们看到了古老的光》
指导学生看《科学世界——我们看到古老的光》，然后回答以下问题：
①“光年”是什么物理量的单位？
②牛郎星和织女星的距离是多少km?
根据学生回答情况进行讲解总结。
【讲解】
①“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离.
②牛郎星和织女星的距离为：
1光年＝3×108m/s（365×24×3600）s
＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km
s＝16光年＝16×9.4608×1012km＝1.51488×1014km
即牛郎星和织女星相距1.51488×1014km。
【例题5】当观察站在远处敲锣打鼓的人时，我们总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音这一现象说明（ B ）
A．光的传播不需要时间，而声音的传播需要时间
B．光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多
C．用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些
D．总是先敲锣打鼓，后发出声音，动作先后不同
【解析】敲锣打鼓时，动作与声音是同时发生的，看见的动作是光速传播的，由于光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多，所以总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音。选项B正确。
【例题6】牛郎星和织女星是银河系中两颗恒星，它们之间的距离相当遥远，即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度即光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16光年的时间。请回答下列问题：
（1）光年是什么物理量的单位？它的物理含义是什么？
（2）牛郎星和织女星相距16光年，计算下它们之间相距多少千米？牛郎星和织女星能每年相会一次吗？（一年按365天算）
【答案】（1）长度，见解析；（2）1.51×1014km，不能。
【详解】（1）光年表示光在一年内通过的距离，故光年是长度的单位。
（2）一光年的长度为
s1＝ct＝365×24×3600s×3×105km/s＝94608000×105km＝9.4608×1012km
牛郎星和织女星相距16光年，则它们之间相距
s=16s1=16 ct =16×9.4608×1012km＝1.51×1014km
牛郎星和织女星相向而行，则相遇的时间为
所以它们不可能每年都相会。

思考回答，知道光的传播速度比声音快。
知道真空中的光速是宇宙间最快的速度，并记住光速的大小。
知道光在不同介质中的传播速度不同。
阅读第89页《科学世界——我们看到了古老的光》，以小组为单位讨论3个问题并进行回答。
做例题5，对比声速，理解光速的概念。
做例题6，理解光年的概念，会利用光速进行计算。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1. 有下列物体：①星星、②月亮、③太阳、④钻石、⑤电灯、⑥电视屏幕、⑦无影灯、⑧萤火虫、⑨灯笼鱼。
上述物体中：
（1）一定是光源的有 ；
（2）一定不是光源的有 ；
（3）可能是光源的是 。
【答案】③⑧⑨；②④⑥；①⑤⑦.
【解析】（1）太阳、萤火虫、灯笼鱼，它们都能发光，一定是光源；
（2）月亮、钻石、电视屏幕，它们不发光，一定不是光源；
（3）有的星星发光；电灯、无影灯通电时发光，所以它们可能是光源。
2．下列现象中不是由于光的直线传播引起的是（ ）
A．日食月食 B．阳光下的树影
C．手影 D．我们能看到本身不发光的物体
【答案】D.
【解析】A．日食和月食的形成原因是光的直线传播，故A不符题意；
B．阳光下的树影，影子是由光的直线传播形成的，故B不符合题意；
C．手影，影子是由光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．我们能看到本身不发光的物体，是由于光在物体上发生了漫反射，D符合题意。
故选D。
3. 出现金星凌日天象时，人们可通过滤光镜观察到太阳上有一小黑点，如图所示，小黑点即为金星，该天象是由于光的______而形成的，太阳、地球和金星三个天体可能分别处在图中a、b、c三个位置的某个位置上，其中金星应处在______位置上，试举出一个生活中应用此知识的例子如______。
【答案】直线传播，b，激光准直。
【详解】“金星凌日”现象的成因是光的直线传播，当金星转到太阳与地球中间且三者在一条直线上时，金星挡住了沿直线传播的太阳光，人们看到太阳上的黑点实际上是金星，由此可知发生金星凌日现象时，金星位于b位置。
排纵队、射击瞄准、激光准直等都是光沿直线传播在生活中的应用。
4．如图所示，在盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹。下列关于实验的讨论错误的是（ ）
A．该实验中使用的激光笔属于光源
B．我们能看到光在水中的径迹，这是光直线传播的结果
C．我们看到光在水中的径迹是直线，说明这束光在水中是沿直线传播的
D．从该实验还可以看出，光在玻璃中也可以传播
【答案】B
【详解】A．激光笔正在发光，是光源，故A正确，不符合题意；
B．我们能看到光在水中的径迹，光照在牛奶颗粒上发生了漫反射，我们能观察到光的传播路径，故B错误，符合题意；
C．光在同一种均匀介质中沿直线传播，故C正确，不符合题意；
D．光先进入玻璃，再进入水中，可在玻璃中传播，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．光在不同介质中传播速度_____ (选填“相同”或“不同”)，光在______ 中传播得最快，其速度为______ m/s或______ km/s，一台激光器朝着月球发射激光信号，经过2.7 s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为______ m。
【答案】不同，真空，3×108，3×105，4.05×108。
【详解】光在不同介质中传播速度是不同的，光在真空中的速度大于光在介质中的传播速度；光在真空中传播得最快，其速度为3×108m/s或3×105km/s。
一台激光器朝着月球发射激光信号，经过2.7 s后才接到从月球返回的信号，则光在地月间传播了一个来回，所以月球到地球的距离为
6. 如图所示，小明制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：
（1）烛焰在半透明膜上所成的像是______；（选“实像”或“虚像”）
（2）如果小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是_____；
A．三角形光斑 B．圆形光斑 C．烛焰的正立像 D．烛焰的倒立像
（3）将半透明膜靠近小孔时，则人眼看到的半透明膜上的像将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是__________。
【答案】（1）实像；（2）D；（3）变小；（4）孔到地面的距离不同.
【详解】（1）小孔成像的原理是光的直线传播，因此烛焰在塑料薄膜上所成的像是倒立的实像。
（2）烛焰经小孔成倒立的实像，像的形状与烛焰形状相同，小孔的形状无关，即烛焰在塑料薄膜上成的像是烛焰的倒立的像，故D符合题意，ABC不符题意。故选D。
（3）小孔成像的大小取决于物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离，将半透明膜靠近小孔时，像距变小，物距不变，由于光沿直线传播，则像变小，即人眼看到的塑料薄膜上的像将变小。
（4）圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔所成太阳的像，由于树叶缝隙到地面的高度不同，故使得光斑大小不同。
板
书
设
计
第1节 光的直线传播
一、光源：能够发光的物体。
1．自然光源：太阳、萤火虫、水母等。
2．人造光源：蜡烛、灯泡、火柴等。
二、光的直线传播
1. 条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。
2. 光线：通常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向。
3．光的直线传播的实例：影子的形成；日食与月食；小孔成像等；
4. 应用：①激光准直；②射击瞄准时的“三点一线”等。
三、光速
1．光在真空中传播速度最大为3×108m/s
2．不同介质中的光速不同：v气>v液>v固
3. 光年：光在一年内传播的距离，是长度单位。
课
堂
小
结
第1节 光的直线传播
作
业