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光的直线传播
【教材解读】
光的直线传播是几何光学的基础，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的重要现象，同时学习光的反射定律、折射规律都要用到光的直线传播知识，是学习反射、折射现象的基础。
本节知识看起来简单，但是学生理解有难度，由于学生认识的全部是光沿直线传播的例子，对于光沿直线传播的“条件”学生认识有难度，需要通过实验让学生认识.
教材通过学生参与两个有趣的影子游戏，提出问题，引导学生开始关于光传播的探究.并运用信息快递，古代学者对光传播的研究及图片等不同手法强化学生对光沿直线传播的结论的认同.而对于光速的处理，受条件限制是以介绍、讲解为主.

【程标准分析】
光的直线传播一节在课程标准中有明确要求：通过实验探究光在同种均匀介质中的传播特点.光的直线传播是本节科学探究内容之一，是学习光的反射定律、折射的必备知识.本节的科学探究活动也是为解决这一重点问题而展开的.根据课标的要求，探究的深度应在以下两点内容之内：（1）在同种均匀介质中传播；（2）直线传播。

【教法分析】
教学中应充分利用探究材料，如激光笔、手电筒、蚊香等.水中加牛奶或滴几滴墨水使之呈混浊状态，能很多地显示光的传播路径.另外小孔成像实验中通过小孔看见蜡烛的像，也能反映光沿直线传播.

【学法分析】
通过两个影子游戏，对学生激趣、生疑，进而产生探究释疑的欲望.在教学中应积极引导学生参与探究，做好小孔成像、透过三个小孔看烛光实验.

【教学目标】
知识与技能
1.理解光在均匀介质中沿直线传播，并能解释有关现象；
2.知道光在不同介质中传播速度不同，记住光在真空中的传播速度c=3×108m/s。
过程与方法
1.通过观察、思考、上网查阅资料等，了解光对人类生活的意义；
2.经历研究光在空气中和水中沿直线传播的过程，重点培养学生设计实验（主要是显示
光路）的能力；
3.学会用“光线”描述光的传播路径和方向，学习用作图法分析影子的成因等光学现象。
情感、态度态度与价值观 
1.通过观察和探究的学习过程，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学；
2. 通过探究物理学习活动，使学生获得成功的喜悦，乐于参与物理学习活动。

【重点难点】
重点：光的直线传播：利用实验证明光在气体、液体、固体中沿直线传播，也可以简单
演示光斜射入水或玻璃中传播方向发生改变的情况，以说明光在均匀介质中沿直线传播。
难点：解释简单的光现象：利用实验与作图的方法完成“手影”的形成、“小孔成像”
的形成，利用多媒体或挂图解释“日食”“月食”的形成。

【教学过程】
一．新课引入
前面我们讲了只要有光线进入人眼，人眼就看到物体，那么光源发出的光是如何传播的？

二．新课探究
1．光的传播
（观察课本图片）猜想光的传播路径
实验1：激光笔发出的光照射到墙上，或者穿过水缸，能看到一个亮点，光在透明介质中传播很弱，怎样才能将光的传播路径显现出来呢？
教师引导：
(1）可以用白纸板（或者黑板）衬托来显现光在空气中的传播；
（2）可以用烟雾来显现；
（3）可以将少量的奶粉颗粒放入水中来显现光在水中传播路线；
（4）可以让光穿过磨砂玻璃来显现光在固体中的传播路线

结论：光在同种均匀介质中是沿直线传播的,光在真空中沿直线传播

实验2：光在不均匀介质（盐水）发生偏折
例如：海市蜃楼
形成多发生在海面或者沙漠，因为那里的空气不均匀，光线发生偏折。
早晨，太阳从东方升起我们看到的不是实际太阳，实际太阳还在地平线以下，因为大气层不均匀，光线发生偏折。

实验3：光在不同介质发生偏折
比如：光从空气射入水中，在空气或者水中都是直线传播，但是在它们的界面处发生了折射。

2、光线：用带箭头的直线表示光线

为了形象描述光的传播物理学上通常用一条带有箭头的直线，这条直线叫光线，需注意的是，光是实际存在的，而光线并不存在，只是人为创造的物理模型。

点光源发出的光线 平行光线（如太阳光）

3、光的直线传播应用
（1）影子的形成
沿直线传播的光在传播过程中遇到不透明的物体，光不能绕过去到达物体后面，光不能到达的区域形成与物体形状相同的影子（黑斑）。
影子的形成是由于光的直线传播。

(2) 日食和月食
在古代中国，人们把日食看作是上天的警告，因此统治者对日食的观测非常关心，据说在夏朝，羲和因为漏报了日食而被斩首，古人认为日食一般应验在君死、国亡上，更可以引起兵灾、天下大乱、死亡、失地上面。
日食的形成：月亮挡住了(照在地球上)太阳光
地球在跑到月亮的影子里

月食的形成：（发生在晚上）
月食：地球挡住了(射向月亮)太阳光
月亮跑到地球的影子里

（3）小孔成像(常考)
公元四世纪就有记载，是墨子先发现的，墨子站在小黑屋的外面，黑屋的墙上有一个孔，他通过小孔看见屋子对面的墙上有他倒立的像。
实验演示并解释小孔成像原理，画光路图---光线表示光的传播方向和路径的图像。
小孔成像特点:
（1） 条件：小孔
小孔成像、大孔成斑
（2）倒立
上下左右均倒立，如图所示。
（3）实像
实像：可以在光屏上显示。
举例:投影仪在屏幕上形成的像,太阳光垂直透过树叶缝隙照射,在地面上形成的像。
（4）大小
成像大小和小孔到光屏的距离、以及物体到光屏距离有关
（5）形状
像的形状和物体的形状一样，和孔的形状无关
思考：太阳光透过树缝照射在地面上，所形成的光斑是什么形状的？

【讨论交流】日常生活中有哪些应用光的直线传播的实例？
（1） 激光准直 挖隧道
（2） 射击瞄准时要“三点一线”，眼睛瞄准枪准心（强凸起的部分），对准靶心。
（3） 检查队伍是否成直线
（4） 激光测距

4、光速
【议一议】光在传播过程中是否需要时间呢？
光传播需要时间，比如：太阳光传到地球需要8分20秒，在房间里开灯，房间立刻被照亮，这不能说明光的传播不需要时间，而是光传播的太快，人们无法觉察到。光速到底是多少呢？
【点拨】实验研究表明：光可以在真空中传播，光在真空中的光速是3×108m/s，这个速度很大，相当于光在1秒内绕地球运行7.5圈。
光年：天文学上常用的长度单位，
一光年：光在真空中一年内所走的距离，大约是9.4×1015 m。

精讲精练
重点、难点突破
一、光的直线传播
光的直线传播可解释许多常见的光现象：影子的形成、日食月食、小孔成像、激光准直.
光线不是光，但能表示光
影子是光照不到的地方.
二、光速
光在水中的速度比真空中小很多，约为真空中光速的3/4，光在玻璃中的速度比在真空中小得更多，约为真空中光速的2/3

典型例题分析
题型1 光的直线传播
【例1】如图所示，能通过三个小孔看到烛光的条件是( )

解析:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的
答案:三个小孔和烛焰在一条直线上
【変式训练1】如下图所示，找一根软硬合适的塑料水管和一个发光的手电筒，小强如图甲和图乙进行了两次观察，关于小观察的情况，下列叙述正确的是（ ）
A.图甲方式能看到灯光，因为塑料是透明体
B.图乙方式不能看到灯光，因为塑料不是透明的物体
C. 图甲的方式能看到灯光，因为水管是直的，光沿直线从管中传到眼中
D.图乙的方式不能看到灯光，因为水管没对准光，当然看不到
解析:能不能看到灯光，关键是有没有灯光射进小强眼图甲的方式，水管是直的，光在空气中沿直线传播，从管中侍小强眼中，所以能看到灯光；图乙的方式，管子是弯曲的，沿直线传播的光线不能穿过弯管，所以看不到灯光，综合分析四个项，只有C是正确的

【例2】夏日晴天的中午，两手平托着上面挖有正方形的小孔的圆形黑纸片（不透光）遮挡地面，则看到地面上有( )
A.圆形影子里有正方形光
B. 正方形影子里有一圆形光斑
C. 圆形影子里有一长方形光斑
D. 圆形影子里有一圆光斑
解析:解决此问题的方法是把问题视为“小孔成像”，像与物的形状相似，而与小孔的形状无关，地上的光庭是大阳的保所以应选D.
点评：本题的原理是光的直线传播，把该问题看作“小孔成象”是解决题目的关键。

【例3】2002年6月11日，家住上海的某天文爱好者用照相机拍摄了一张太阳的照片，发现，太阳的边缘部分缺了一块，于是这位天文爱好者认为这可能是一种_______现象，它形成的原因是________
解析:太阳出现残缺，这是一种日偏食现象，月球是地球的卫星，围绕着地球旋转.当月球转到地球与太旧之间时，由于光的直线传播，月球挡住了太阳照向地球的部分光线，就可能出现日偏食.

答案:日偏食光的直线传播
【变式训练2】“金星凌日”是一种天文奇观.发生“金星凌日”时，在地球上看到金星从太阳面上移过，它的产生和日食的道理相同.如图所示为发生“金星凌目”现象时的示意图，图中金星的位置在（ ）
A甲  B.乙  C.丙  D.丁
解析：考查学生关于光的直线传播知识.题目叙述得很详细，指出“金星凌日”产生的道理与日食的成因相同，因此，可以用光的直线传播来解释.把太阳、金星、地球都看成是一个点，“全星凌日”发生时，金星的位置正好在“丁”位置处，故选D选项
答案D

【例4】一个人沿马路行走时，经过一盏路灯，路灯照射人的影子长短会发生变化，其变化的情况应该是（ ）
A. 逐渐变长  B.逐渐变短 C.先变长  D.先变短，再变长
解析：如图所示，光源和障碍的高度一定，二者距离越远，影子越长，当人和路灯间的距离变短，影长也随着变短，当人远高路灯而去时，影子随人和路灯间的距离变长而变长。
答案D

题型2光速
【例5】站在远处观察锣鼓队时，我们总是先看到队员敲打锣鼓的动作，而后听到锣鼓的声音，这是因为（ ）
A.人眼比耳反应快，灵敏
B.敲打锣鼓后，隔一段时间才发出声音
B. 声音在空气中传播比光在空气中传播慢
D.以上说法都有道理
解析：此题考查光速比声速大这一知识点，敲打锣鼓时，发出的声音与敲打锣鼓的动作是同时产生的，敲打的动作是以光速传播的.速度大约为c=3.0×108m/s，听到的声音是以声速传播的，速度大约为v=340m/s，因而先看到敲打的动作，后听到发出的声音.
答案C
方指指导：对于“先看到现象，后听到声音”的原因是光的传播速度远大于声音的传播速度，如先看到闪电后听到雷声、百米赛跑计时员看到发令枪冒烟就开始计时等.

规律方法总结：
一、光的直线传播
通过实验验证得出光沿直线传播：光不仅在空气中沿直线传播，在水、玻璃等透明物质中的传播路线也是直的.光沿直线传播的条件：光在同种、均匀、透明介质中才沿直线传播.
二、光速
真空中的光速是宇宙间最快的速度，在物理学中用字母c表示，真空中光速为c=3x108m/s.
光在其他各种介质中的传播速度都比真空中的小.

巩固检测
青蛙坐井观天，光线是进入青蛙眼中，你看见小帅哥不是我的眼中发出两束光进入青蛙眼中。
生活应用与现象解释
1. 下列现象中，不能用光的直线传播解释的是( )
A. 射击时要“三点一线”
B. 一叶障目
C. 排队时向前看齐
D. 水中倒影
分析:B、如果光能拐弯，树叶不就看到了吗？
D、没学，但是不影响做题，“倒影”是光的反射，比如说：有一棵树，树在水中有一个倒影，光线照到水面上反射到人眼，人眼通过这条光线认为光是沿直线传播的，照到下面有棵树。

2、天文奇观“金星凌日”是在地球上看到金星从太阳上移过的现象，它的产生和日食的道理相同。如图为发生“金星凌 日”现象时的示意图，图中金星的位置在( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

3、科幻小说《往日之光》的作者鲍勃⋅肖，曾经幻想一种慢透光玻璃，光穿过这种玻璃需要十年。尽情想象，假如光速只有3m/s，我们的世界会发生什么变化？写出生活中两个可能发生的情景，你就是科幻家哦。
情景一：开灯后过1、2秒灯才可以亮
情景二：
解析：如果光速只有3m/s，晚上开灯后，可能需要1、2秒后房间才能亮起来，房顶3m，灯亮了后要传播到地面需要一段时间。
路上行驶很危险，比如开辆车遇到一个人，光速还没车速快，太阳光照到人身上，人身体再把光线反射到司机眼里，等司机看到人，车已经撞上去了。

比如打雷闪电，会先听到雷声后看到光，和声速差好几百倍

小孔成像深入分析：
1、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。

如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明膜上看到的像是( D )
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

2、如图所示的日偏食， 月球把太阳遮住了一半， 此时透过茂密的树叶， 在树下地面上形成的亮斑是( )

A. 月牙形的
B. 圆形的
C. 树叶形的
D. 小孔的形状
解析：月亮把太阳遮住一部分，光源成月牙形的，树叶之间有缝隙，小孔成像是倒立的，月牙倒立的还是月牙

3、在探究树荫下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示。接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化 情况。下列合乎要求的是(C )

【资料链接】
无影灯
观察医院手术室的”无影灯”，它是将发光强度大的灯在灯盘上排成圆形。形成一个分布区域较大的光源，从不同角度把光线照射到手术台上，即使医生的手及器械在灯光与病人手术区域之间，也只遮住了部分光线，其他灯光仍能照亮被遮挡住的部分。光照到不透光的物体上会在其后留下影子，光完全照不到的地方叫“本影”，有一部分被遮挡的区域叫做“半影”。无影灯就是使医生手术时不在病人手术部位产生本影。