光的直线传播教学设计

    “光的直线传播”教学设计     重庆市育才中学 李池 卢承霞      
    Ⅰ.教学设计
    ● 教学目标
    1、知识与技能:
    ①理解并掌握光沿直线传播的条件。
    ②了解光的直线传播规律在社会生活与生产中的一些应用。
    ③了解光在真空中的传播速度c=3×108m/s。
    2、过程与方法:
    ①通过开放性的实验探究,认识光在空气、水和玻璃等均匀介质中传播的特点(沿直线传播)。
    ②观察演示实验“光在不均匀糖水中的路径”,启发学生归纳总结得出光沿直线传播的条件。
    3、情感、态度与价值观:
    ①通过开放性实验,让学生体验学光学的乐趣,并在实验过程中学习合作与交流。
    ②引导学生应用“光沿直线传播的规律”解释一些简单的自然现象,解决一些实际问题,让学生意识到光的世界既神奇美丽,又有规律可循,而且利用这些规律能帮助人们更好地认识自然,改善生活质量,提高工作效率(有价值)。
    ● 重点、难点分析
    光沿直线传播的规律的理解和掌握是本节教学的重点,设计与组织关于“光总是沿直线传播吗?”这一问题的探究活动是本书的难点。
    ● 教学模式
    科学探究教学模式。设置问题情景,使学生对所观察到的现象进行科学探究,找出现象后面隐藏的规律,教会学生掌握科学家在研究时所用的技能和术语。
    ● 实验器材
    1、学生分组:激光笔一支、果冻一个、软橡皮管一根、带孔的纸板两张、大头针几枚、平面镜一面、白屏一张、装了水的玻璃杯(水中满了少量墨水)。
    2、教师教具:小孔成像演示器(用蛋糕盒自制)、氦氖激光器(或激光笔)、水槽两个、浓度不同的糖水四种、40瓦电灯等。
    ● 主要教学过程
    一、新课引入
    课前利用课间休息,滚动播放一组与光现象紧密联系的优美图片和视频:影、倒影、水面下(视深变浅)物体,霞光万道、晨曦中穿透树林的道道阳光、白光通过三棱镜的色散、彩色的肥皂泡、北极光、日晕、日幻……最后将画面停在“节日夜空中的多彩的激光”直指本课的主题。让学生欣赏绚丽天象的同时认识到大自然中有许多光沿直线传播的例子,在轻松愉悦的环境中进入这节课的学习。
    二、新课教学
    1、探究光的直线传播的条件
    ①引导学生应用桌面上的器材,通过开放性实验探究得出:光在空气、水、以及果冻这些介质中沿直线传播,但在两种介质的界面上要发生偏折。
    [问题一]同学们刚才看到了许多光沿直线传播现象,但是光总是沿直线传播吗?
    先开放性分组实验,然后小组间交流实验结果
    方法一:用激光笔发出光束向滴了少量墨水的水中投射,可以看到光在水中沿直线传播。
    方法二:用激光笔发出光直接照射果冻,发现光在果冻中沿直线传播。
    方法三:将激光射过拉直了的橡皮管,但橡皮管弯曲就无法射过。
    方法四:将几枚大头针插在一条直线上,眼睛沿这条直线看去只能看到第一根针。
    方法五:将激光沿白屏从空气斜射入水中,可以看到光在空气和水中的路径都是直线,在空气和水的界面上发生了偏折。
    组织学生归纳得出:
    光在空气、水、果冻、玻璃中沿直线传播;但在两种介质的界面上发生了偏折。
    ②教师演示光在非均匀糖水中传播的实验。得出光在同种非均匀介质中路径发生弯曲。
    [问题二]这两个现象说明光必须在同种介质中才沿直线传播,但光在同种介质中光就一定沿直线传播吗?
    教师演示:如图1,在支架上固定一个薄水槽,其中放置一个白屏来显示光的路径,事先配有四杯浓度不同的糖水,将它们按浓度从大到小依次倒入水槽(四种糖水的量按一定的比例),由于各层糖水间相互混合,所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面75°左右的入射角,由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水,可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。
    同时做一个对照实验,用激光光束斜射入同种均匀的蔗糖溶液中,再对同学们观察──光的路径仍是直线。
    ③引导学生归纳出光沿直线传播的条件:光在同种均匀介质中沿直线传播。
    2、介绍光线的概念
    由于平时我们见得最多的是光沿直线传播的情形。所以物理学中就用带箭头的直线来表示光的传播方向.比如要表示电灯的光在空气中的传播时,我们就沿光的传播路径作一些直线,(如图2)。这种直线叫做光线。
    3、应用:解释自然现象
    ①影子的形成
    设问一:请同学们想想;如果电灯的光在传播的过程中,遇到了不透光的障碍物,在障碍物后边会有什么东西形成?
    演示;在一个圆筒形蛋糕盒的筒口处糊一张白纸,底部的圆洞上固定一个不透光的纸板人,打开后边的电灯,同学们在屏上可以看到一个人影,让学生分析人形的形成。
    ②日食
    由影子的成因,顺利过度到日食。
    设问二:当地球、月亮和太阳运动到一条直线上,地球处在月亮的影区时.地球上影区中的人能看到太阳吗?这种现象叫什么?
    ③小孔成像
    演示:仍然运用前边的器材,保持电灯不动,用一个大纸板完全遮住圆筒形蛋糕盒底部的进光口.并在纸板上开一个小圆孔。
    设问三:如果打开电灯,一部分光将穿过小孔射到屏上,请同学们猜想一下,在屏上将看到什么?
    打开电灯,学生观察屏上的现象以及灯丝的形状,大家看到什么了?“V”字形的光斑,灯丝的形状也是“V”字形的。但是开口和光斑相反。
    引导学生分析出小孔成像的原理。
    4、光的传播速度
    介绍:光在真空中的速度是299792458m/s,近似等于3×108m/s。
    3×108m/s到底有多快呢?
    你知道我们平时一眨眼需要多少时间吗?需要0.1秒,就在你眨眼的工夫,一个以光速飞行的超人,能够飞行3万公里。这个距离让一个普通人不停的走,大约要走250天,可见光速之大。
    三、小结
    请同学们回想一下,这节课你收获了什么?研究光的直线传播我们经历了一个什么样的过程?
    带领学生回忆:在观察神奇美丽的光现象的过程中,提出光是否总是沿直线传播的问题,然后通过实验探究,在相互交流中概括出了光在同种均匀介质中沿直线传播的结论。并且运用这个结论解释了一些自然现象。帮助我们更好的认识自然,不仅如此,还可以利用它改善我们的生活,提高工作效率,那么利用它你能做些什么?
    四、思维拓展
    ①射击时瞄准。
    给你一个玩具枪和激光器,你能想到什么?
    ②激光准直。
    安装高楼电梯时,怎样使几十米高的电梯又正又直?
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nbsp;  五、作业
    ①课后请用光的直线传播知识来测学校旗杆的高度?
    ②试一试,制作一架小孔照相机,并用它来观察蜡烛所成的像,看一看,在什么情况下,蜡烛所成的像放大,在什么情况下所成的像较小?并试着解释为什么?
    ③对日食有兴趣的同学可登录网站www.astron.sh.on
    Ⅱ.对教材的认识和课后反思
    1.对教材的认识
    本节课是学生的第一节光学课,新课程标准对这部分的内容要求是:“通过实验探究光在同种均匀介质中的传播特点”。而笔者经过深入调查初二学生的潜在知识和感性认识,知道大量学生已经积累了许多光沿直线传播的生活经验,比如从手电筒的光,汽车车灯的光等等。所以这节课设计的重点应该是激发学生热爱光学,让学生通过实验探究来认识光的传播特点,知道光沿直线传播是要有条件的。
    2.课后反思
    (1)学生学会了如何学习
    这节课的内容,在以往的教学中常常只是简单介绍了事,但是笔者改变了旧的教学方式,提供大量器材,给学生适当的时间,让他们自己动手动脑,经历实验过程,并在其中去想,去说,去做,去表达,去感悟,去探索物理实验反映的物理本质。“发现”了光在同种均匀介质中的传播特点。通过探究光的直线传播规律,学生初步体会到了“提出问题──实验探究──得出结论──解释现象(产生问题的现象)──应用结论”的科学研究方法。这种探究方法,将对今后的实验研究起着不可估量的作用。
    (2)充分挖掘了学生的创新潜能
    整节课,学生始终处于积极参与探究的状态之中,他们在思考之后,自己能去选取仪器,设计实验,想到了一些非常有创意的方法。说明学生能独立地去探索、去实践。只要给他们充分发挥的时间和空间,就会激发起他们的创新潜能。
    (3)充分展现了物理实验及其教学的魅力。
    本课设计的富有创意的物理实验,突破了长期以来的教学难点,成功演示了光在非均匀介质路径发生弯曲的现象,实验效果非常好,让学生在经历实验探究的活动中,领略了光的奇妙(学生过去从来没有亲眼见过光的路径发生弯曲),发展了对科学的好奇心,体验了探索自然规律的喜悦。本课获得第六届全国中学物理青年教师教学大赛一等奖,得到了来自全国的评委、老师的一致好评。
    摘自:《物理教学参考》

《光的直线传播教学设计》