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1、第十九章 光的传播第一节 光的直线传播 教学目标 知识目标1、知道光在同一种均匀媒质中是沿直线传播的2、知道光的直线传播的一些典型事例（如小孔成像、日月蚀等）3、记住光在真空中的传播速度不要求知道光速的测量方法能力目标1、能根据光的直线传播原理找出本影和半影，能解决日月蚀问题2、会使用光的直线传播性质解释有关光现象如：影子的形成情感目标1、通过光的直线传播的学习，让学生正确的认识日月蚀现象，破除传统的迷信思想，树立科学的人生观2、用科学家对光速进行测定的不懈努力的事实，教育学生面对困难要树立信心，勇于探索3、利用几何知识解决光学问题，学会知识的迁移和变通教学建议本节内容是在初中学习的基础上进一
2、步加深和拓宽重点掌握以下几部分知识点：1、光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中沿直线传播讲解时能说明光沿直线传播的实例有：小孔成像，本影和半影等都能证明光沿直线传播2、光源：能够发光的物体是把其它形式的能转化为光能的装置3、光线：光线只代表光的传播方向，它不是客现实际存在的东西，光线是光束的抽象是在研究光的行为时用来表示光的传播方向的有向直线4、光束：有一定关系的一些光线的集合称为光束5、介质（媒质）、光在其中传播的物质、但要注意：光传播时并不需要介质6、影：光线被挡住所形成的暗区影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源的光照射，在半影区域内只能看到部分光源发出的光如果是点光源，只能形
3、成本影，如果不是点光源，一般会形成本影与半影光的直线传播可以通过本影和半影的实验来证实如图所示一个点光源，在不透明的物体后面能形成一块阴暗的区域如图所示两个或几个光源，在不透明的物体后面能造成本影和半影区域7、日食：发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间，在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面，这就是日全食，如a区在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面，这就是日偏食如b区，在月球本影延长的空间里的人看不到太阳发光表面的中部，能看到太阳周围的发光环形面，这就是日环食，如c区8、月食：发生月食时，太阳、月球、地球同在一条直线上，地球在中间，如图所示，当月球全部进入地球本
4、影区域时形成月全食，如图a区；当月球有一部分进人地球本影区域时形成月偏食，如图b区；但要注意，当月球整体在c区时并不发生月偏食9、光速：通常光在真空中的速度为C=3.00108m/s注意：光在介质中的传播的速度都将小于该值教学设计示例光的直线传播、光速（）引入新课现在我们学习光学知识，在初中我们学习过，请同学们思考如下问题：1、什么叫光源，生活中有哪些物体是光源？2、光线如何表示？3、小孔成像说明了什么？在学生思考后请同学提问，教师就学生的回答进行解释和说明由此引入新课（二）教学过程教师带动学生重点分析以下知识点：1、光源：（l）光源：（自身）发光的物体、如：太阳、蜡烛的光焰等注意：月亮不是光
5、源，因为月亮本身不发光，而是反射的太阳光点光源：可忽略自身尺寸的光源，象质点、点电荷、理想气体一样，是理想化的物理模型当光源的尺寸远小于它到观提点的距离时就可看作点光源（2）光能：光具有的能量，包含在光束中光源发光的过程是其他形式的能转化为光能的过程，光照到物体上，光能又可转化为其它形式的能光束射入人眼才能引起人的视觉2、光的直线传播（1）介质：光能够在其中传播的物质、如：空气、水、玻璃等注意：光能在真空中传播，说明光的传播并不依靠介质（2）光直线传播的条件：同一种均匀介质中光直线传播产生的光现象有：小孔成像、形的形成、日食和月食等3、影：（l）点光源的影点光源发出的光，照到不透明的物体上，物
6、体向光的表面被照明，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域（2）较大发光面的本影和半影完全不会受到光的照射的范围是本影，本影周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，是半影，比较以上两图，光源的发光面积极大，本影区越小，无影灯就是根据此原理设计的注意强调：本身能够发光的物体叫光源，光源发出的光可用光线表示，但光线实际上是不存在的；光在同一种约匀介质中沿直线传播，正因如此，才能在障碍物的背面留下影子关于光的直线传播的问题，除了一些现象解释以外，还会出现一部分相关的计算和证明，大多数都是利用光的直线传播理论和几何知识来解决的例题1：一人自街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己
7、的脚下，如果人以不变的速度朝前走，试证明他头部的影子相对于地面的运动是匀速直线运动分析证明：先根据光的直线传播和几何知识，确定某时刻人头影的位置，再应用运动学知识推导出其位移或速度的表达式即可得证设灯高为H，人高为h，如图所示、人以速度V经一段时间；到达位置A处由光的直线传播可知：人头的影应在图示B处，由三角形相似得： 即： 人头的影的速度 因为H、h、V都确定，故V也是确定的，即人头的影的运动是匀速直线运动例2 某夏天中午晴天，若发生了日偏食，在树荫下，可看见地面有一个个亮斑，这些亮斑是太阳光透过浓密的树叶之间的缝隙照射到地面上形成的，这些亮斑的形状是：A、不规则的图形 B、规则的图形C、规
8、则的月牙形 D、以上都有可能分析解答：亮斑是由小孔成像所致，小孔成像是因光的直线传播产生的，其所成像相对物而言是倒立的与物形状相似的实像，其形状与小孔的形状无关，故选（C）通过以上实例的分析，请同学注意在以后处理有关光的直线传播的问题时，一定要充分利用数学几何知识，结合正确的光路图来求解扩展资料最早测出光速的人光学里有一个常数，即光在真空（或空气）中的传播速度为千米/秒,你知道这个常数最早是怎样测出的吗?1609年，意大利科学家伽利略制造出了世界上第一架天文望远镜，并用这架望远镜发现了大量新天体，其中有木星的四颗卫星。后来经过探测证实，每颗卫星绕木星运行的周期都是不变的。1676年，法国天文学
9、家罗默观察木星的卫星的运动达6个月之久。他仔细地测定其中一颗卫星出现在轨道每个位置上的时间，发现这颗卫星在预定位置上出现的时间逐渐推迟。后来，他又发现木星的卫星到达预定位置的时间要比开始观察时晚了16分钟，此后他又惊奇地发现木星的卫星出现时间又逐渐提前了。这究竟是怎么回事呢？罗默经过认真思考，终于揭开了这个谜底。他认为木星的卫星绕它运行一周的时间是不变的，卫星每次出现在预定位置上的时间也应该一样，之所以会发生时间推迟和提前的现象，是因为木星反射出的光传播到地球需要时间。当地球离木星近时，木星及它的卫星反射光就到得早；当地球离木星远时，其反向光到达地球的时间就晚。而6个月正好是地球绕太阳运行半周
10、的时间。地球对应这段时间的位置移动为地球到太阳距离（93106英里）的2倍，于是他得出这样的结论：光大约花16分钟才走完这段距离差。罗默据此推算出光在真空（或空气）中的传播速度.这个结果与用现代科学技术所测定的值是很接近的，罗默由此而成为第一个测得光速的人。最早的光学实验 世界上最早的光学实验，是我国二千四五百年前，由杰出科学家墨翟和他的学生进行的。在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着小孔站在屋外，屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会出现这奇怪的现象呢?墨家解释说，这是因为光线像射箭一样，是直线进行的。人体下部挡住直射过来的光线，穿过小孔，成影在上边；人体上部挡住直射过来的光
11、线，穿过小孔，成影在下边，就成了倒立的影。并且还指出，人的位置离墙壁由远及近，暗室里的影也由小变大，倒立在墙上。这在世界上是对光直线传播的第一次科学解释。探究活动1、动手制作一个小孔成像观测器2、查阅资料，了解历史上对光的传播速度的测定方法3、注意观测发生日食和月食时的现象以及规律典型例题典型例题1关于光线的概念关于光线的概念，下面说法正确的是（ ）A、光线是客观存在的东西B、光线是光束的抽象C、光线是用来表示光束传播方向的直线D、光线是尘埃微粒对光的反射所呈现的现象分析与解答答：正确选项为B、C典型例题2关于日食和月食为什么日全食时地球上只有一小区域内的人可以看到，而月食时，面向月球的半个地
12、球上各处可以同时看到？分析与解答：由图甲可知，月球的本影只落在地球上极小的一个区域内所以日全食时地球上只有一小区域内的人可以看到当月球运行到地球的本影里时发生月食，如图乙所示，月食时凡面向月球的半个地球上的人均可同时看到说明：（1）日食、月食是人们熟知的天文景象但要弄清其中道理，须在应用光在均匀介质中直线传播的知识的同时，理解本影、半影概念；（2）应明白人能看见物体，是因为物体发出的光或物体反射的光射入人的眼睛典型例题3关于本影和半影如图所示，A是直径为10cm的发光球，B是直径为5cm的遮光板，C为光屏，三者中心共轴，AB之间间隔200cm求（1）当C离B为多远时正好在屏上的本影消失只有半影
13、？（2）这时半影环的半径是多少？（3）本影可取得最大直径是多少？分析与解答：如图示，发光球发出的光被遮光板挡住以后在BBE区域出现本影，在EBD与BED区域出现半影当光屏移到E点时屏上本影消失只有半影，根据三角形相似得： 代人数据解得： 由 代人数据解得：DE=10cm即此时半影环的半径是10cm当将光屏C移到紧靠遮光板BB时，本影可取得最大的直径为5cm说明：涉及本影、半影等光现象的问题时，正确作出先路图是解题的首要环节，这样便将物理问题变为几何问题，运用几何知识便易解决习题精选1、下述说法正确的是（ ）A、光总是沿直线传播B、光在同一种介质中总是沿直线传播的C、光在同一种均匀介质中总是沿直
14、线传播的D、小孔成像是光的直线传播形成的2、光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影，对于光源面积与影大小关系的判断，正确的有（ ）A、光源面积越大，半影区越大B、光源的面积为零，半影区不为零C、光源面积越大，本影区越大D、影的大小与光源的面积无关3、无影灯是多个大面积光源组合而成的，关于其照明效果，正确的是（ ）A、没有影子 B、有本影C、没有本影D、没有半影4、关于日食和月食，下列说法中正确的是（ ）A、在月球的本影区里能看到日全食B、在月球的半影区里能看到日偏食C、在月球进入地球的半影区时，可看到月偏食D、在月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食5、发生日食时，地球上不同地区的人可能同时观察到的现象有（ ）A、日全食和日偏食B、日全食和日环食C、日全食、日偏食和日环食D、日偏食和日环食6、在一工棚的油毡屋顶有一个小孔，太阳光通过它落到地面上形成一个圆形光斑，这一现象表明（ ）A、小孔的形状一定是圆的B、太阳的形状是圆的C、地面上的光斑是太阳的像D、光是沿直线传
