光的直線傳播一導入新課今天我給大家帶來了一個大炮筒，這是我自制的針孔相機，這個相機可以用來拍照。這是一個發光的字母F，現在我就用這個針孔相機給它拍照，我們來看一下。現在大家看到了什么？一個紅色的亮點，這是我的針孔，現在讓我來調一下焦。好，現在大家看到了什么？有點小是吧，繼續調焦，大家現在看到了什么?一個倒立的字母F，這就是發光的字母F的像。現在，我讓這個像變大，我還可以讓這個像變小。好玩嗎？想知道這個針孔相機的原理嗎？學了本節課的內容，我們將能揭開這個針孔相機的神秘面紗。（板書“光的直線傳播”）二、光源請同學們思考一下，生活中都有哪些物體能夠發光呢？誰能起來說一下？（個別提問：四名，學生回答完自行坐下）老師也搜集了一些發光物體的圖片，我們來看一下。在物理學中，我們把能夠發光的物體叫做光源。這些物體都是光源。（板書“一、光源”）大家看，上下這兩排光源有什么區別呢？上面這些都是純天然的，稱為天然光源。而下面這些都是人造的，稱為人造光源；所以光源可以分為兩類：天然光源和人造光源。晚上我們經常能看見月光，月亮是不是光源呢？月亮不是光源，月光是怎么來的呢？（個別提問）月亮本身是不能發光的，月亮是靠反射太陽光才能被我們所看見的。我們的眼睛能看見物體，眼睛是不是光源呢？遠古的人類認為，眼睛發出的光照亮了物體，所以我們才能看見物體。這種說法對嗎？不對，人的眼睛到底能不能發光，試想在一個漆黑的環境中，你還能看見物體嗎？不能，所以眼睛不是光源。一定記住，眼睛是用來看物體的，不會發光，只能接收光。三、光的直線傳播我們能看見光源，就是因為光源發出的光進入了我們的眼睛，光源發出的光是沿著怎樣的路徑進入我們的眼睛的呢？我這里有一束光，在黑板上形成一個亮斑，光從激光筆到光斑的位置到底沿著怎樣的路徑傳播的呢？直線，有沒有可能是曲線呢？如果我們能看見這束光就好了，怎樣才能把光在空氣中的傳播路徑顯示出來呢？對，我來制造一些煙霧。將紙點著，煙霧冒出上升，讓激光在煙霧中傳播。直線還是曲線？直線。這只能說明光在空氣中是沿直線傳播的。我們知道光也能在液體和透明的固體中傳播，是不是也沿直線呢？我這個水槽中裝的是淡糖水，我讓激光在其中傳播，大家看，怎么傳播的？沿直線。這說明光在液體中也是沿直線傳播的。光在固體中怎么傳播呢？現在我讓光在這個大果凍中傳播。怎樣傳播？沿直線。這說明光在固體中還是沿直線傳播的。綜合以上幾個實驗結論，我們可以得到：光在同種介質中沿直線傳播。（板書“二、光在同種 介質中沿直線傳播”）生活中經常能見到光沿直線傳播的例子，展示課件中光沿直線傳播的圖片。大家注意，我剛才實驗中用到的介質：空氣啊、糖水啊、大果凍啊，它們都是均勻的。如果介質不均勻，光還沿直線傳播嗎？我這個水槽中裝的是事先配好的濃度不均勻的糖水，下層濃度較大，而上層濃度較小。大家能看到分界線嗎？我先讓這束激光在上層均勻的糖水中傳播，大家看，怎么傳播的？沿直線傳播。現在我把這束激光向下平移，光還沿直線傳播嗎？光沿曲線傳播。這個實驗說明：光在同種不均勻的介質中沿曲線傳播。所以光沿直線傳播的條件應該加一個：均勻。（板書“均勻”）我們只能說光在同種均勻介質中沿直線傳播。為了方便地描述光的傳播，我們通常用一條帶箭頭的直線來表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫做光線。光線的箭頭要畫在線的中間，不要畫在兩端。比如，這條光線就表示一束水平向右傳播的光。大家注意，能不能說我這束激光就是一條或多條光線呢？當然不能，光線僅僅是一個模型，光線可以表示光，但并不是真實的光，這里用到了一個重要的物理方法模型法。生活中常見的光源有兩類：點光源和平行光源，燭焰就可以看作是一個點光源，而太陽光是一種平行光源，點光源的光線是發散的，平行光源的光線是平行的。四、光沿直線傳播的應用我們已經得到了光在同種均勻介質中沿直線傳播的結論，這一理論在生活中都有哪些應用呢？（板書：“三、應用”）1.小孔成像事實上，我自制的針孔相機就是光沿直線傳播的一個應用。現在我把相機拆開，大家來看一下里面的構造。這是發光的字母F，這是一塊毛玻璃做的光屏，可以承接發光字母F的像，相當于相機里面的膠片，這是針孔，就是在一張紙板上扎一個小孔，相當于相機的鏡頭，這個鐵皮桶是針孔相機的外殼。針孔相機的成像原理是什么呢？我們來看一下：這是針孔相機內部構造的示意圖，發光的字母F是一個光源，針孔就是一個小孔，毛玻璃是光屏。我們在F上取一個發光點A，它發出的一束光沿著直線傳播通過小孔，會在光屏上成一個像點A。同理，F上的另一發光點B也會在光屏上成一個像點B。F上的每一個發光點都會在光屏上成一個像點，這些像點組合起來，就構成了發光字母F的像。這種現象稱為小孔成像。大家看，這個像是正的還是倒的？倒的。而且，由于這個像能被光屏承接，所以稱為實像。以后我們還會見到虛像，虛像是不能用光屏承接的。怎么讓這個像變大變小呢？如果我控制光源到小孔的距離不變，只把光屏靠近小孔，像的大小會怎么變呢？我們通過作圖來確定此時的像。怎么變的？變小了，如果我把光屏遠離小孔呢？對，像會變大。除了調節光屏到小孔的距離能改變像的大小之外，還有其他方法嗎？如果我控制光屏到小孔的距離不變，只把光源靠近小孔，像的大小又會怎么變呢？我們也來作出此時的像。怎么變？對，變大了。如果我將光源遠離小孔呢？對，會變小。我們一起來總結一下小孔成像的特點。第一，小孔成像成的是什么樣的像？倒立的實像。第二，像的大小與什么因素有關？與光屏到小孔的距離和光源到小孔的距離有關。現在我再把針孔相機組裝好，我們再來看一下。大家現在能看到倒立的像嗎？好，怎樣使像變大呢？對，把光屏向外拉出，什么道理呢？增大光屏到小孔的距離。我們來試一下。變大了嗎？變大了。怎樣使像變小呢？將光屏向里推，什么道理？減小光屏到小孔的距離，我們也來試一下。變小了嗎？變小了。好了，神奇的針孔相機的原理簡單嗎？簡單。就是光沿直線傳播的一個應用。其實生活中小孔成像的現象是很常見的，夏天的中午，在樹蔭下，地面上隨處可見大大小小的光斑，這些光斑都是什么形狀的？圓形的。為什么都是圓形的呢？因為它們是太陽的像。小孔在哪兒呢？樹葉間的縫隙相當于小孔。所以說，樹蔭下的光斑是太陽通過樹葉間的縫隙在地面上成的實像。樹葉間的縫隙的形狀規則嗎？不規則。但地面上的光斑都是圓形的，這說明小孔成像的形狀與小孔的形狀有關嗎？無關。光斑有大有小，光斑的大小取決于誰呢？因為樹葉間的縫隙到地面的距離有大有小，所以光斑也有大有小。2.手影除了小孔成像之外，光沿直線傳播還有什么應用呢？大家都看過手影吧，我這里為大家準備了一段手影的視頻，大家欣賞一下。這么精彩的手影是怎么演出來的呢？有沒有哪位同學會表演手影？好，這位同學上來表演一下。（學生表演）大家說像不像？嗯，非常像。手影是怎么形成的呢？你能給大家解釋一下嗎？對，解釋的很好，就是手把光擋住了。謝謝你的精彩表演和回答，請回到自己的座位。我有一個問題，為什么光會被擋住呢？光難道不能繞過手繼續傳播嗎？對，因為光在同種均勻介質中沿直線傳播。手影的本質就是影子。比如，一個人在路燈下打籃球，地面上就會出現這個人的影子，這個影子應該在人的哪邊呢？左邊。為什么？人是不透明的，來自燈泡的光被人擋住，這一塊兒就會出現影區，地面上就會出現影子。影子有多長呢？影子的邊界在哪里呢？你能通過畫圖確定嗎？對，從光源出發貼著頭頂畫一條光線，地面上這一段就是這個人的影子。如果這個人向路燈靠近一點，影子是變長還是變短呢？變短。如果走到路燈正下方呢？影子最短，就在腳底下。如果再向右走，遠離路燈呢？對，影子又越來越長。日食月食是一種奇特的天文現象，都看過嗎？沒看過的以后還有機會。日食月食其實和影子的成因是相同的。我們知道，地球繞太陽公轉，一年轉一圈，月亮繞地球公轉，一個月轉一圈，當月球恰好轉到太陽和地球中間且三點一線的時候，會發生什么呢？太陽光照到月球上會形成的影區嗎？會。如果影區正好有一部分落在地球上，地球上這個位置的人還能看見太陽嗎？看不見了，就好像太陽被什么吃掉了一樣，這種現象稱為日食。當地球恰好處在太陽和月球中間且三點一線的時候，月球就可能會處在地球的影區內，此時還能看見月亮嗎？看不見了，為什么？對，月亮不是光源，它是靠反射太陽光才能被我們所看見的，而此時太陽又照不到月球，所以月球就看不見了，這種現象稱為月食。當然了，隨著地球和月球的持續轉動，日食和月食都不會持續太長時間，一般兩三個小時就能恢復正常。3.激光準直光沿直線傳播的應用還有很多。比如激光準直。挖隧道的時候，如果沒有東西指引方向，挖著挖著就可能挖偏了。用什么指引方向呢？對，用激光。激光在空氣中沿著直線傳播，你只需要順著激光指引的方向挖就可以了。4.瞄準射擊還比如瞄準射擊。馬浩明同學喜歡玩搶，今天他帶來了自己的玩具槍，我們請他和自己的搭檔來給我們演示一下打槍時是如何瞄準的。（學生演示：搭檔拿靶心）他說，當眼睛通過缺口和準星恰好能看見瞄準點的時候就瞄準了，這是什么道理呢？根據光沿直線傳播的道理，只有當瞄準點、準星、缺口三點一線時，來自瞄準點的光才能通過準星和缺口進入人的眼睛，被人看到。謝謝兩位的表演，請回座位。光沿直線傳播的應用還有很多，由于時間有限，我們不再一一列舉。五、光速接下來，我們來研究一下光的傳播速度的問題。（板書“四、光速”）看一看這兩位同學的爭論，男生說：打雷和閃電在遠處同時同地發生，我們總是先看到閃電后聽見雷聲，是因為眼睛長在前面！女生說：不是！是光比聲音傳播快！你支持誰的觀點呢？當然是女生。但是這個男生說的貌似也很有道理啊，如果打雷的時候，我們側著頭聽，讓耳朵放在眼睛前面，我們就能先聽到雷聲了嗎？當然不能。所以說，先聽到雷聲還是先看到閃電，主要取決于光速和聲速的大小，而不是眼睛和耳朵的位置。空氣中的聲速約為340米每秒，已經很大了，光速比聲速還大。我一摁開關，激光立刻出現在黑板上，好像光的傳播不需要時間，光的傳播速度真的無窮大嗎？不是，光速非常大，但也是有限的。真空中，光的傳播速度為 3108m/s，真空中的光速用小寫的字母c來表示。空氣中，光的傳播速度接近于真空中的傳播速度。計算時也按3乘以10的8次方米每秒。光在其他介質中的速度比在真空中的速度小。在水中是真空中的3/4；在玻璃中是真空中的2/3。聲音很快，比聲音更快的是火箭，比火箭更快的光，我們來看一下光速與聲速和火箭的對比。如果雷聲從某個云層傳到人耳需要3.54秒，那閃電只需要0.000004秒；火箭從地球沿直線飛到月球需要2.5天，而激光只需要1.3秒。1.3秒就到月球了，那要走一年的話，該有多遠啊。我們知道宇宙是非常大的，如果用米和千米作為單位丈量宇宙的話，數字是非常大的，那真是天文數字，很不方便，如果用光年作為單位的話，就方便的多。什么是光年，光一年傳播的距離就是光年。1光年有多大呢？我們來做個計算，1光年等于光速乘以1年時間，等于3乘以10的八次方米每秒乘以一年的時間，換算成秒就是一年365天乘以每天24小時乘以每小時3600秒，最后得9.4608乘以10的15次方米，換算成千米是9.4608乘以10的12次方千米。大不大？大。光年是時間單位嗎？不是。光年是天文上使用的長度單位。六、課堂小結這節課的內容就學完了，這節課我們主要學習了光源、光在同種均勻介質中沿直線傳播、光沿直線傳播的應用，還有光速