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1、2022年高中物理 第十九章 光的直線傳播教案
我們無法想象一個沒有光明的世界,光使我們認(rèn)識周邊的事物,提供了人類直接感知信息的90%。
除了感知周邊的事物,人們很早就對宇宙天體進(jìn)行光學(xué)觀測,逐漸形成了科學(xué)的世界觀。正是有了精確的天文觀測,才有了開普勒三定律,才有牛頓萬有引力定律的誕生,為經(jīng)典物理大廈的建立打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
人們不僅對光的傳播規(guī)律進(jìn)行研究和應(yīng)用,到十七世紀(jì),科學(xué)家們還開始對光的本性進(jìn)行深層次的思考,這方面的研究到二十世紀(jì)取得了豐碩的成果。光的波粒二象性學(xué)說為人們認(rèn)識整個世界提供了一個更完美的視角。而對于光譜的研究則是人們深入探索微觀世界的契機(jī)。
正因?yàn)閷獾难芯坑兄鴥?/p>
2、個鮮明的階段,取得的成就也有著相對獨(dú)立的界線,所以我們把光學(xué)分為兩大類。一是幾何光學(xué),二是物理光學(xué)。前者研究光的傳播規(guī)律,就是本章的《光的傳播》,后者研究光的本質(zhì)屬性,即下一章的《光的波動性》。
§19~1 光的直線傳播
【教學(xué)目的】
1、知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播,并能用來解釋相關(guān)現(xiàn)象
2、理解光源的概念,知道光線是表示光的傳播方向的直線,是一個抽象模型
3、知道光在真空中的傳播速度是3×108m/s,會根據(jù)公式計(jì)算光傳播的路程和時間
【教學(xué)重點(diǎn)】
光的直線傳播,光在真空中的傳播速度
【教學(xué)難點(diǎn)】
利用光的直線傳播原理解釋一些光學(xué)現(xiàn)象
【教學(xué)過程】
○
3、、引入
我們學(xué)習(xí)光學(xué),有必要從一些最基本的概念和規(guī)律開始——
一、光源
宇宙間的物體,有的是發(fā)光的,有的是不發(fā)光的。我們把能自行發(fā)光的物體叫做——
光源:能自行發(fā)光的物體。
請大家注意構(gòu)成這個概念的字眼,關(guān)鍵詞是什么?
☆學(xué)生:自行。
那么,我們下面看這樣一些物體,(宇宙空間)太陽、月亮星星;(周邊事物)螢火蟲、(通電的)燈泡、反光鏡,哪些是光源,哪些不是?
★學(xué)生:交流、作答(太陽、螢火蟲、電燈泡)。
光源之所以自行發(fā)光,是因?yàn)橄牧似渌问降哪?,進(jìn)而將它們轉(zhuǎn)化成了光能。請大家分析一下上面提到的三個光源的能量轉(zhuǎn)化情況…
☆學(xué)生:螢火蟲——生物能→光能;電燈泡——電能→光能
4、;(教師補(bǔ)充:對于太陽的能量轉(zhuǎn)化,情形要復(fù)雜一些,我們會在第二十二章學(xué)習(xí)到。它完成的是原子能到光能的轉(zhuǎn)化。)
世界上有多種多樣的光源,我們有必要對它們進(jìn)行分類,但正如力的分類有幾種不同的體系一樣,光源的分類方式也不是唯一的。
如果我們按照光源的形成分類,可以分為自然光源和人造光源。
如果按照光源的形狀,可以分為點(diǎn)光源、線光源、面光源等。
如果按照光照的方向特點(diǎn),可以出現(xiàn)平行光源、發(fā)散光源等。
我們能看到光源,是因?yàn)樗l(fā)出的光射入眼睛,產(chǎn)生了視覺反映。我們能看到不發(fā)光的物體,是因?yàn)楣庠窗l(fā)出的光能夠被它們發(fā)射,而反射光進(jìn)入眼睛產(chǎn)生了視覺。
二、光的直線傳播 光線
光的直線傳播規(guī)律是我
5、們比較好接受的。但作為一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)結(jié)論,人們發(fā)現(xiàn),直線傳播的規(guī)律也是有條件的。所以,我們有必要先接觸一個名詞——
介質(zhì):光能夠在其中傳播的物質(zhì)。
我們遇到的一些物質(zhì)中,有些是透明的,有些則不透明??梢赃@樣看,透明物質(zhì)就是光介質(zhì)。
人們研究發(fā)現(xiàn),光只有在同種、均勻的介質(zhì)中才是直線傳播的。
1、光在同種、均勻介質(zhì)中是直線轉(zhuǎn)播的。
光的傳播知識在初中我們已經(jīng)知道了一些,請大家告訴我,為什么要強(qiáng)調(diào)“同種”?
☆學(xué)生:光越過不同介質(zhì)要發(fā)生折射現(xiàn)象。
為什么還要強(qiáng)調(diào)“均勻”呢?——請大家快速瀏覽以下教材P15《蒙氣差》、《海市蜃樓》。
☆學(xué)生:快速瀏覽…
為了直觀地表征光的直線傳播規(guī)律
6、,人們還引進(jìn)了光線的概念——
2、光線:沿光的傳播方向作一條線,并標(biāo)上箭頭,表示傳播方向,叫~。
在暗室的窗上開一個小孔,讓一束陽光射入,可以看到光的傳播路徑是筆直的。漆黑的夜晚,探照燈射過有煙霧的天空,我們也能“光沿直線傳播”的壯觀景象,這都是光沿直線傳播的直接證據(jù)。但是,能不能說,這些就是光線呢?
★學(xué)生:思考、交流…
教師(聯(lián)系傳媒)展示相關(guān)事實(shí):①如果天空非常明凈,我們看到的是探照燈的光柱,還是到達(dá)地面的光斑?②在太空,宇航員能看到太陽“光線”嗎?
☆學(xué)生:光斑;不能。
事實(shí)上,即使再細(xì)的光束,也不能說它就是光線,因?yàn)楣饩€是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM(jìn)的一個抽象工具,它是一個
7、理想模型,而不是真實(shí)的存在。
光線盡管是一個抽象模型,但對人們運(yùn)用光的直線傳播規(guī)律分析問題是非常有效的。下面看幾個典型的事例——
a、眼睛判斷發(fā)光點(diǎn)的位置,列隊(duì)時“向前看齊”,槍手瞄準(zhǔn);
b、小孔成像;
c、日食和月食的形成。
☆學(xué)生:補(bǔ)充一些應(yīng)用光的直線傳播規(guī)律的事例…
利用光線的概念,我們還可以準(zhǔn)確界定平行光和發(fā)散光的概念——
平行光:所有光線都平行的光叫~。請大家注意這個概念…真正的平行光源事實(shí)上是很難找到的,我們常常將太陽光近似看成平行光(但在研究小孔成像、月食和日食的形成時,并不能作這種近似處理);用一些光學(xué)儀器可以造就比較理想平行光,譬如激光器、凸透鏡等。
與平行光
8、相對應(yīng)的則有發(fā)散光(常見)和會聚光(不常見)。
三、光速
光在真空中的傳播速度為 c = 3.00×108m/s ,這就是通常意義上的光速。事實(shí)上,光傳播到其它介質(zhì)時,傳播速度會小于c(定量規(guī)律在下一節(jié)介紹)。
光速c是一個什么樣的概念呢?我們不妨做這樣一些估算——
1、如果飛船繞地球以光速飛行,它1秒鐘可以繞行7.5圈;
2、如果飛船以光速飛行,它從地球到達(dá)月球,只需要1.3秒。
盡管光速是如此之大,但由于宇宙中某些天體之間的距離非常遙遠(yuǎn),光的傳播仍需要很長的時間,如:太陽光到達(dá)地球需要8分鐘,光線從天狼星到達(dá)地球甚至需要8.7年!
由于光速很大,所以在相當(dāng)長的時期內(nèi)人們認(rèn)為光的傳播根本不需要時間,直到17世紀(jì),科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)光速是有限的,在測定光速的努力中,很多科學(xué)家都做出了貢獻(xiàn)。有關(guān)的物理學(xué)史和目前光速的權(quán)威、精確數(shù)據(jù)怎樣,請大家課后參看《閱讀材料——光速的測定》。
四、小結(jié)
本節(jié)課,我們復(fù)習(xí)了一個基本的規(guī)律——光的直線傳播,介紹了一個數(shù)據(jù)——光速,了解了幾個名詞——光源、光線、介質(zhì)、平行光等等。如果說今天的學(xué)習(xí)相比初中應(yīng)該有所提高的話,請大家留意規(guī)律的條件、數(shù)據(jù)的數(shù)量級、概念的準(zhǔn)確措辭,物理術(shù)語和口頭的俗語之所以不同,就是因?yàn)樗鼈兙哂袦?zhǔn)確的內(nèi)涵,而不是只給人一種似是而非的模糊印象。
五、作業(yè)布置