光和眼睛3.1光世界巡行

光和眼睛一、課標要求1．知道光是電磁波，知道光在真空中的傳播速度。2．通過實驗，探究光在同種均勻介質(zhì)中的傳播特點。探究并了解光的反射和折射的規(guī)律。3．通過實驗，探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系。認識凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律，了解凸透鏡成像的應用。4．通過觀察和實驗，知道白光是由色光組成的。比較色光混合與顏料混合的不同現(xiàn)象。解讀：1．關(guān)于“光是電磁波”，《標準》只有終結(jié)性要求，本章讓學生知道即可，至于“電磁波”，在九年級教材中還要進一步介紹。真空中的光速是很重要的物理常數(shù)，應該記住。2．“光在同種均勻介質(zhì)中的傳播特點”，既可從大量生活現(xiàn)象中總結(jié)得出，也可通過學生自己探究的途徑得出。關(guān)于“光的反射和折射規(guī)律”，要注意《標準》都是既有過程性的要求：“探究”，又有終結(jié)性的要求：“了解”。3．關(guān)于“平面鏡成像”的學習過程，《標準》做出了強制性的要求，即要求通過學生自己的實驗探究來學習。關(guān)于“凹透鏡”，只要求認識它的發(fā)散作用；對于“凸透鏡”，除了知道其會聚作用外，還要學習它的成像規(guī)律。關(guān)于“凸透鏡成像的規(guī)律”，既有過程性要求，又有終結(jié)性要求，即學生要通過自己的實驗探究學習這個規(guī)律，同時也要知道這個規(guī)律，并了解這個規(guī)律在實際中的應用。4．“白光是由色光組成的”，《標準》既給出了終結(jié)性要求，又給出了達到這一要求的途徑：觀察實驗。關(guān)于“光的三基色與顏料的三原色”，《標準》只有過程性要求，即要求學生通過實驗觀察比較，知道色光的混合與顏料的混合是不一樣的。二、本章教材分析本章概述本章主要讓學生學習光的直線傳播、光速，探究光的反射和折射的規(guī)律、平面鏡和凸透鏡成像的規(guī)律，研究色彩的奧秘，了解這些知識在生活和技術(shù)中的應用。光現(xiàn)象與日常生活聯(lián)系非常密切。我們生活在五光十色的世界中，無論觀看物體、對鏡梳妝，還是拍攝照片等，都離不開光。光學是物理學的一個重要分支。本章自成體系，專門用一章的篇幅介紹光的基本知識，這些知識既是生活實際中經(jīng)常用到的，也是進一步學習光學的基礎(chǔ)。本章教材大體按照“從生活走向物理、從物理走向社會”的思路編排，讓學生循序漸進地認知光的現(xiàn)象、有關(guān)規(guī)律及其應用，逐步提高學生科學探究的能力。教材第一節(jié)從生活經(jīng)驗出發(fā)，讓學生了解光的用途，感受光對人類生活的重要性，初步認識光；然后進一步研究光：探究光在同一種均勻介質(zhì)中如何傳播。知道了光在同一種均勻介質(zhì)中的傳播特點，接下來的幾節(jié)由淺入深，逐步探究光在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生反射和折射時的規(guī)律，即探究光的反射定律和折射規(guī)律。平面鏡和透鏡是分別利用光的反射和折射制成的光學元件，它們的成像規(guī)律在生活中有重要的應用。教材要求學生通過實驗，探究平面鏡成像的特點和凸透鏡成像的規(guī)律。其中凸透鏡成像的規(guī)律，讓學生經(jīng)歷較為完整的科學探究過程，對探究能力的要求比前幾個探究要高。知道了凸透鏡成像的規(guī)律，然后將有關(guān)知識應用到廣闊的社會實踐中，讓學生了解眼睛、照相機、顯微鏡、望遠鏡等成像的基本原理。顏色也是日常生活中極為普遍的光學現(xiàn)象，學生對此有濃厚的興趣，但為了不打破前面幾節(jié)知識的邏輯體系、不中斷學生的認知思路，同時考慮到不透明物體的顏色和色散等分別與光的反射和折射有關(guān)，所以將“揭開色彩的奧秘”安排在本章的最后一節(jié)。光現(xiàn)象與學生的生活及自然界聯(lián)系非常緊密，極易引發(fā)學生的學習興趣，便于學生通過科學探究的方式進行學習，教師應在引導學生聯(lián)系生活、觀察自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，讓學生親自動手進行實驗，通過合作探究發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，這是教好本章的關(guān)鍵。本章教學的重點：光的反射定律、折射規(guī)律，平面鏡成像的特點，凸透鏡成像的規(guī)律，是分析解決大量實際問題的基礎(chǔ)；而這些規(guī)律的探究過程，對于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、科學精神、探究能力，形成合作交流的意識，具有重要意義。所以光的反射和折射的規(guī)律、平面鏡和凸透鏡成像的規(guī)律，及其科學探究的過程，是本章教學的重點。本章教學的難點：凸透鏡成像的規(guī)律及其應用，涉及到焦距、物距等概念以及成放大、縮小、實像、虛像的條件，對學生來說比較復雜，是本章教學的難點。編寫特點本章教材在編寫上有以下特點：⑴教材內(nèi)容的展開，盡量從生活現(xiàn)象入手、從學生關(guān)心的問題入手，充分利用學生的興趣，符合學生的認知規(guī)律，體現(xiàn)“從生活走向物理”的課程理念。如節(jié)，傳統(tǒng)教材開頭便學習光源、光的直線傳播等抽象的物理知識，而本教材從學生身邊的光現(xiàn)象入門，首先讓學生了解光在人類生活中的重要性，拉近了物理與學生的距離，富有“親和力”。又如節(jié)，學生原本對“三基色”、“三原色”沒有多大興趣，而對色彩斑斕的世界、對物體為什么呈現(xiàn)顏色充滿好奇，教材從學生關(guān)心的色彩之謎引入，展開探究活動，進一步學習光的三基色等知識。⑵注重科學探究，讓學生動手、動腦、合作、交流，在做中學，在研中學，積極主動地探究物理現(xiàn)象，獲取物理知識。本章有完整的科學探究1個（探究凸透鏡成像規(guī)律），實驗探究3個（探究光的反射定律、探究平面鏡成像的特點、探究光的折射規(guī)律），讓學生通過自主探究認知幾何光學的基本規(guī)律，而且4個探究活動逐步放開，學生的自主程度逐步提高。除探究外，本章還安排了課內(nèi)其他活動14個，外加6個課外活動，既有觀察、實驗、制作，也有游戲、討論等，豐富多彩，生動活潑，給學生提供了較多的活動機會，為使學生真正成為課堂的主人創(chuàng)造了條件。⑶改變學科本位，跳出傳統(tǒng)初中物理教學內(nèi)容的小圈子，加強與現(xiàn)代科技的聯(lián)系，關(guān)心前沿科學，注意學科滲透。如教材新增加了望遠鏡、顯微鏡等現(xiàn)代科學研究中常用的光學儀器；眼睛怎樣看見物體、近視眼與遠視眼的防治，則是光學知識與生理（醫(yī)學）知識的融合與滲透；探討光速時，提到與“光速”密切相關(guān)的相對論，擴展學生的視野。課時安排本章共8節(jié)，建議全章教學用10課時，其中新課每節(jié)1課時，復習總結(jié)和作品交流展評用2課時。光世界巡行1．教學目標◆知識與技能⑴了解光的用途，知道光與人類生活密切相關(guān)。知道光是電磁波。⑵知道光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，并能用來解釋影子的形成等現(xiàn)象。⑶知道光在不同介質(zhì)中傳播速度不同，記住真空中的光速?！暨^程與方法⑷通過觀察、思考、上網(wǎng)查閱資料等，了解光對人類生活的意義。⑸經(jīng)歷研究光的直線傳播規(guī)律的過程，重點培養(yǎng)設(shè)計實驗（主要是顯示光路）的能力。⑹學會用“光線”描述光的傳播路徑和方向，學習用作圖法分析影子的成因等光學現(xiàn)象?！羟楦袘B(tài)度與價值觀⑺通過學習光的用途，意識到物理知識與我們身邊的自然現(xiàn)象、生活現(xiàn)象和社會實際密切相聯(lián)，從而激發(fā)認識“光”、研究“光”的興趣。2．教材說明本節(jié)主要內(nèi)容有：光的用途，光源，探究光在同一種均勻介質(zhì)中的傳播特點，光線，光的傳播速度。本節(jié)是光學的開篇第一節(jié)，讓學生了解光的用途，認識光對人類生活的重要意義，對于激發(fā)學生學習本章的興趣至關(guān)重要，同時又能使學生意識到：物理知識可以幫助人們認識自然、利用自然。另外光的直線傳播、光線等是學習幾何光學的基礎(chǔ)，為進一步學習光的反射和折射，提供知識和方法上的準備。本節(jié)的編寫思路是：從“光能為我們做些什么”入手，將學生帶進絢麗多彩的光世界中：學生通過觀察身邊的現(xiàn)象，意識到人類生活離不開光，從而激發(fā)認識光、研究光的興趣；然后按照人們認知事物的一般規(guī)律，順理成章，了解“光是什么”，研究光來自何處、“怎樣傳播”、“傳播有多快”等。傳統(tǒng)教材在處理這部分內(nèi)容時，往往單純從物理知識體系出發(fā)，由光源講起，介紹光從光源發(fā)出后如何傳播、傳播速度是多少；而本教材從學生的認知心理出發(fā)，首先讓學生觀察周圍的世界，了解光的重要性，既然光這么重要，那么接下來探討學生比較關(guān)心的問題：光是什么、光是如何傳播的等等。本節(jié)教學重點：“光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”是幾何光學中最基本的規(guī)律，學習光的反射定律、折射規(guī)律都要用到光直線傳播的知識。同時利用光的直線傳播又能解釋影子、日食、月食等生活中和自然界的重要現(xiàn)象。所以光的直線傳播是本節(jié)教學的重點。本節(jié)教學難點：光線實際上是不存在的，而是一種理想模型，是人們表示光的傳播路徑和方向的一種方法。如何讓學生建立“光線”這一模型，并運用“光線”分析影子的成因等現(xiàn)象，是本節(jié)教學的難點。3．教學建議本節(jié)是光學的入門，很多知識都是從生活現(xiàn)象中歸納得出的，所以教學時可以從身邊的光現(xiàn)象入手，讓學生聯(lián)系生活經(jīng)驗，多觀察、多舉例、多提問、多發(fā)表看法，教師因勢利導，適時點撥引申，讓學生步入科學的殿堂，這是教好本節(jié)的關(guān)鍵。關(guān)于課題的引入，可以用多媒體播放一些跟光和影有關(guān)的精彩紛呈、美侖美奐的畫面，引入光現(xiàn)象。伴隨著畫面的播出，如能配以生動、優(yōu)美、抒情的畫外音，會更具感染力，例如：“我們生活在光與影交織的世界里。壯麗的泰山日出，靜謐的三潭印月，神奇的海市蜃樓，旖旎的湖光山色。明媚春光里，山花爛漫；元宵燈會上，流光溢彩。還有閃爍的星河，璀璨的霓虹，繽紛的禮花……神奇的光，把我們的世界裝扮得絢麗多彩。從本節(jié)課開始，我們將巡行在奇妙的‘光世界’中，開始我們充滿樂趣、引人入勝的科學探究之旅?！惫饽転槲覀冏鲂┦裁唇滩氖紫韧ㄟ^幾幅畫面，展示光的重要性：光使人們看見周圍的世界，光使植物發(fā)生光合作用，為生命活動提供能量，太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能使太陽能汽車奔馳，光纖通信利用激光來傳遞信息。光的用途遠不止上述這些。教師可把這些畫面作為“引玉”之“磚”，引導學生開展“活動1”?！盎顒?”的目的就是讓學生廣開思路，列舉光在實際中的諸多應用，意識到光對人類生活和生產(chǎn)的重要性。教學時可以讓學生從切身的事實出發(fā)，聯(lián)系生活觀察、思考，暢談光的作用；然后讓學生推而廣之，討論光對人類的意義、對環(huán)境的影響等。還可以讓學生設(shè)想：假如沒有光，世界將會變成什么樣子？從而體會到光的重要性。如果課前讓學生上網(wǎng)搜尋、查閱書籍，課上展開討論、相互啟發(fā)、交流看法，效果會更好。教師也可以在課前收集一些與光的用途有關(guān)的錄像資料，課堂上播放。以上關(guān)于光的討論，畢竟是對光的一些“表面化”的認識，如何引導學生深入研究光呢？為激發(fā)學生的好奇心，為下一步教學作好過渡，使整節(jié)課的教學活動按照學生的興趣自主推進，教師在學生討論交流的基礎(chǔ)上，可以“趁熱打鐵”拋出一個問題：既然光這么重要，那么關(guān)于光，你想知道什么？你能提出哪些問題？學生可能會提出五花八門的問題，如：光是什么？我們?yōu)槭裁茨芸匆娢矬w？光來自何處？又是如何傳播的？顏色是怎么回事？等等。有的問題正是接下來所要研究的，可以板書下來；有些問題本節(jié)不能解決，要到后面幾節(jié)逐一研究，可以向?qū)W生說明；有些問題可能超出初中范疇，仍要給學生以積極的評價（發(fā)問本身是一種難能可貴的品質(zhì)，一定要鼓勵），并留下懸念，激勵學生努力學習，繼續(xù)深造。關(guān)于“光是什么”，只讓學生常識性了解“光是電磁波”即可?？梢宰寣W生閱讀教材，知道可見光與無線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線都是電磁波，通常所說的光是指可引起人的視覺的那一部分電磁波。光是怎樣傳播的⑴光源可以由前一個教學環(huán)節(jié)中學生的自由發(fā)問，引出問題：光來自何處？針對問題，首先讓學生舉例說明，例如太陽、燈火等都能發(fā)光；然后歸納得出“能自行發(fā)光的物體叫做光源”。這樣由感性認識上升到理性認識，便于學生接受，也培養(yǎng)了學生觀察思考和歸納的能力。學生明確光源的概念以后，為加強理解，可引導學生區(qū)別日常生活中的事物哪些是光源，哪些不是光源。這里應強調(diào)光源概念中“自行發(fā)光”的含義，例如“月光”是反射的太陽光，月亮本身并不發(fā)光，它不是光源。為增強學生的學習興趣，教師還可以展示一些日常生活中的實物，讓學生辨認它們是不是光源，如拋光的金屬物品，锃亮的玻璃、硬幣、錫紙等，燃燒中的火柴，演播狀態(tài)的電視（或手機）屏幕等。如果條件允許，教師還可以播放一些圖片、錄像資料，介紹各種自然光源（如恒星、螢火蟲）、人造光源（包括古代的和新型的光源），以拓展學生視野。⑵光的直線傳播學了光源后，自然過渡到下一個知識點：光從光源發(fā)出后，是怎樣傳播的呢？光在空氣中沿直線傳播，學生有一定的生活經(jīng)驗，而對于光在水和玻璃中的傳播，感性認識比較少。教學時可以從學生的經(jīng)驗出發(fā)，引導學生深入探究。建議首先利用學生的生活經(jīng)驗，讓學生列舉實例，說明光是如何傳播的。例如舞臺上“掃射”的光束，手電筒射出的光柱，掃地時看到的從窗口射進室內(nèi)的太陽光等，這些現(xiàn)象都表明：光在空氣中是沿直線傳播的。在此基礎(chǔ)上進一步追問（引導學生深入探究）：光不僅能在空氣中傳播，也能在水、玻璃等介質(zhì)中傳播，光在空氣中沿直線傳播，那么光在其他介質(zhì)中也是沿直線傳播嗎？光在任何情況下都沿直線傳播嗎？請學生用實驗來證明自己的猜測。可以為學生多提供一些器材，讓學生創(chuàng)造性地設(shè)計實驗，以小組為單位合作交流進行實驗，觀察光在各種介質(zhì)中的傳播路徑。以下器材可供參考：盛有清水的大燒杯、牛奶、滴管、玻璃磚、光屏、果凍（大塊的）、激光筆等。為了顯示光路，指導學生將少許牛奶滴入清水中；把光屏緊貼在玻璃磚上，或把光屏插入水中，讓光掠射到光屏上。要給學生留有充足的活動時間和空間，讓學生設(shè)計各種方法進行觀察，在觀察中發(fā)現(xiàn)。實驗結(jié)束后，組織學生匯報交流研究成果。讓學生談自己的發(fā)現(xiàn)，并展示自己是如何設(shè)計實驗顯示光路的。學生一般會發(fā)現(xiàn)：光在水、玻璃、果凍等介質(zhì)中都是沿直線傳播的。甚至有的學生會發(fā)現(xiàn)：光在兩種介質(zhì)的分界面上傳播方向發(fā)生改變，教師可以讓他們把這種現(xiàn)象演示給全班學生觀察；如果學生沒有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，則由教師演示：可在水槽中插入一光屏，一半浸入水中，一半露出水面，使入射光掠射在光屏上，讓學生觀察當光在傳播過程中遇到兩種介質(zhì)的分界面時，光的傳播方向?qū)l(fā)生改變（為增強掠射效果，可對激光筆加以改造，具體方法參考本章“課程資源”之“1.激光筆的改制”）。最后得出結(jié)論：光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。至于為什么是“均勻介質(zhì)”，可利用動畫課件，播放太陽光在大氣層中“彎曲傳播”的現(xiàn)象，并告訴學生：地球周圍的大氣是不均勻的，離地面越高，空氣越稀薄，從大氣層外射到地面的光線會發(fā)生彎曲。也可以演示激光在不均勻的糖水中“彎曲傳播”的現(xiàn)象（實驗方法見本章“課程資源”之“10.光在不均勻介質(zhì)中的折射”），讓學生觀察。需要注意的是，對這個問題宜從輕處理，點到為止，讓學生知道即可，不必細究，以免造成教學上的困難。⑶光線光線是一種物理模型。模型法是物理學中重要的科學方法，學生初次接觸這種方法，為了縮小物理知識與學生生活的距離，幫助學生感性地理解“建?！钡幕舅枷耄梢韵瘸鍪編追喒P畫，如圖所示。圖由此讓學生意識到：用線條可以把事物的基本特征勾畫出來，這種方法既概括達意，又簡潔方便。為了表示光的傳播情況，物理學中通常用一條帶箭頭的直線，形象化地描述光的傳播路徑和方向，這樣的直線叫光線。應該使學生知道，光線實際上是不存在的，是人們用來表示光的傳播路線的一種方法，是一種理想模型。理想模型略去事物的次要因素，用簡明、概括、直觀的方法，把事物的主要特點表示出來。另外提醒學生注意，畫光線時可用一條或幾條有代表性的線表示光的路徑，必須用箭頭標明光的傳播方向。教師要通過示范，讓學生會畫點光源發(fā)出的光線和平行光束。點光源發(fā)出的光線平行光束圖⑷點光源發(fā)出的光線平行光束圖“活動2”的目的是激發(fā)學生對影子產(chǎn)生興趣，通過活躍的課堂氣氛，把學生的注意力吸引到教學內(nèi)容上來，并引導學生分析影子的成因。手影游戲生動有趣，寓教于樂，最好由學生競相演示，如果沒有學生會做，教師可做示范，再讓學生學做。光源可以用投影儀，手與銀幕（或墻壁）的距離越近，影子的邊緣輪廓越清晰。圖手影做完手影游戲后，先讓學生討論闡述影子的成因；然后引導學生嘗試畫光路圖，進行分析（如圖所示）。圖影子的成因關(guān)于日食和月食的形成，最好用三球儀來說明；也可以用功率較大的白熾電燈作光源，用足球作地球，用乒乓球作月亮來觀察；或者設(shè)計制作多媒體動畫課件，用光路圖來說明（畫圖時不必畫半影區(qū)，不要涉及日、月食的種類）。結(jié)合學習日食和月食，可以對學生進行破除迷信的思想教育。為了豐富學生對光的直線傳播的認識，還可以列舉日常生活中的其他一些例子，讓學生解釋，如射擊瞄準、激光準直等。光的傳播有多快“光的傳播需要時間嗎？”可以先讓學生猜一猜（如能引起學生爭辯，效果更好），以激起學生的興趣，然后再讓學生閱讀教材自學課文?？磿笞寣W生小結(jié)，要明確兩點：⑴光在真空中傳播得最快，約為c=×108m/s；光在真空中的速度是一個重要的物理常數(shù)，常常用到，最好讓學生記住。為幫助學生理解光速有多快，可以用一些比喻，如：從北京到香港，乘火車約用27h，乘飛機約用3h，而光則可達；光在1s內(nèi)傳播的距離相當于繞地球七圈半等。4．教學評價●課堂測評1．我們很難直接看到光的傳播路徑，在研究和描述光的傳播路徑時，分別用到了哪些方法？對你有什么啟示？2．光與人類生活息息相關(guān)。讓我們展開想象的翅膀，以“假如沒有光”為話題，寫出2個場景：⑴；⑵。3．請通過社會調(diào)查或查閱資料了解：除了課本上提到的例子外，在生活中還有哪些事例應用了光的直線傳播？4．在學校運動會上，如果讓你做百米賽跑的終點計時員，你如何準確記錄起跑的時間？說出你的理由。5．操場邊有一棵大樹，一個晴朗的夏日里，王霞發(fā)現(xiàn)：陽光透過樹葉的縫隙，在地面上照射出許許多多的光斑，這些光斑盡管有的大，有的小，但幾乎都是圓形的。這是為什么呢？王霞去請教老師。老師告訴她：這些光斑都和太陽的形狀相似，是太陽的“像”；你可以拿一只點燃的蠟燭做光源，用削得很尖的鉛筆在一張紙片中心扎一個小孔（直徑約3mm），設(shè)法把它立在桌子上（如圖所示），另拿一張白紙放在小孔后面，試一試能在后面的這張白紙上能看到蠟燭的像嗎？（實驗時拉上窗簾，使室內(nèi)