光的直线传播 光速

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=3.00×10⁸m/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．

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．