7．光的传播定律与相对性原理的表面抵触
在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了，学校里的每个儿童都知道，或者相信他知道，光在真空中沿直线以速度ｃ＝３００，０００公里／秒传播。无论如何我们非常精确地知道，这个速度对于所有各色光线都是一样的。用力如果不是这样，则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时，其各色光线的最小发射值就下会同时被看到。荷兰天文学家德西特（Ｄｅ＿Ｓｉｔｔｅｒ）根据对双星的观察，也以相似的理由指出，光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度。关于光的传播速度与其“在空间中”的方向有关的假定即就其本身而言也是难以成立的。
总之，我们可以假定关于光（在真空中）的速度ｃ是恒定的这一简单的定律已有充分的理由为学校里的儿童所确信。谁会想到这个简单的定律竞会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大的困难呢？
让我们来看看这些困难是怎样产生的。
当然我们必须参照一个刚体（坐标系）来描述光的传播过程（对于所有其他的过程而言确实也都应如此）。我们再次选取我们的路基作为这种参考系。我们设想路基上面的空气已经抽空。如果沿着路基发出一道光线，根据上面的论述我们可以看到，这道光线的前端将相对于路基以速度ｃ传播现在我们假定我们的车厢仍然以速度ｖ在路
轨上行驶，其方向与光线的方向同，不过车厢的速度当然要比光的速度小得多。我们来研究一下这光线相对于车厢的传播速度问题。显然我们在这里可以应用前一节的推论，因为光线在这晨就充当了相对于车厢走动的人。人相对于路基的速度Ｗ在这晨由光相对于路基的速度代替。Ｗ是所求的光相对于车厢的速度。我们得到：
ｗ＝ｃ－ｖ。
于是光线相对于车厢的传播速度就出现了小于的情况。
但是这个结果是与第５节所阐述的相对性原理相抵触的。因为，根据相对性原理，真空中光的传播定律，就象所有其他普遍的自然界定律一样，不论以车厢作为参考物体还是以路轨作为物体，都必须是
一样的。但是，从我们前面的论述看来，这一点似乎是不可能成立的。如果所有的光线相对于路基都以速度ｃ传播，那么由于这个理由似乎光相对于车厢的传播就必然服从另一定律——这是一个与相对性原
理相抵触的结果。
由于这种抵触，除了放弃相对性原理或放弃真空中光的传播的简单定律以外，其他办法似乎是没有的。仔细地阅读了以上论述的读者几乎都相信我们应该保留相对性原理，这是因为相对性原理如此自然而简单，在人们的思想中具有很大的说服力。因而真空中光的传播定律就必须由一个能与相对性原理一致的比较复杂的定律所取代。但是，理论物理学的发展径。具有划时代意义的洛伦兹对于与运动物体相关的电动力学和光学现象的理论研究表明，在这个领域中的经验无可争辩地导致了关于电磁现象的一个理论，而真空中光速恒定定律是这个理论的必然推论。因此，尽管不曾发现与相对性原理相抵触的实验数据，许多著名的理论物理学家还是比较倾向于舍弃相对性原理。
相对论就是这个关头产生的。由于分析了时间和空间的物理概念，
人们开始清楚地看到，相对性原理和光的传播定律实际上丝毫没有抵触之处，如果系统地贯乇这两个定律，就能够得到一个逻辑严谨的理论。这个理论已称为狭义相对论，以区别于推广了的理论，对于广义理论我们将留待以后再去讨论。下面我们将叙述狭义相对论的基本观念。
光的传播与反射 一、 知识点睛 1. 光沿直线传播的条件：_______________。 2. 光沿直线传播的现象： 、 、 、 。 （1）日食的形成原理： 月球转到了______和______之间，且处于_____________；月球挡住了射向地球的太阳光，使地球上的某个区域没有太阳光到达，出现日食。 1区域：_________；2区域：_________；3区域：_______。 （2）月食的形成原理： 当地球转到了______和_____之间，且处于___________； 地球挡住了射向月球的太阳光，使月球上的某个区域有能反射太阳光，出现月食。 月球位于1区域：_______；月球位于1、2区域之间：________。 （3）小孔成像的原理： 小孔成像的特点：________、_______；与小孔的形状____。 物距<像距，成_______的像；反之，成_______的像。 3. 光沿直线传播的应用： 。 像距 物距
4. 光的反射定律：__________、__________、____________。 5. 光的反射光路图中的七要素： 、 、 、 、 、 、 。 6. 镜面反射与漫反射的共同点：_______________________。 二、精讲精练 【板块一】光的直线传播 1. 将一束光射入一杯白糖水中，发现白糖水中的光路不是直线而是一条向下 弯曲的曲线，如图所示，你认为发生这种现象的原因是 。 2. 如图是某中学两根旗杆在路灯照射下的影子，请画出第三根旗杆的影子。 3. 无云的晴天，如果你在野外迷失了方向，可以在平地上竖立一根杆，地面上 OA 是这根杆在阳光下的影子，过一段时间后，影的位置移到了OB ，如图所示。则AB 箭头所指的方向是______（选填“东”或“西”）。这一技能应用的光学知识是___________________________。 4. 发生月食的时候，下列说法正确的是（ ） A ． 月球的影子落到地球上 B ． 射向地球的太阳光，被月球挡住 C ． 太阳、地球、月球在一条直线上，并且月球在中间 D ． 太阳、地球、月球在一条直线上，并且地球在中间 5. 2012年5月21日清晨，我国东南沿海部分地区出现了“日环食”奇景，图甲是厦门天文爱好者拍摄 的一张日环食照片。请在图乙中画出人在其中能观察到日环食的阴影区，并在该影区内写入字母“HS ”。 6. 小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的 三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是（ ） A ． 蜡烛的正立像 B ． 蜡烛的倒立像 C ． 三角形光斑 第1题图 第3题图
“靠近”，则对光线起会 ）平行于主光轴的光线，经折射后过透镜焦点。
像清晰 五. 凸透镜成像规律：说明几点： ① 焦点是凸透镜成实像和虚像的分界点，时不成像，成实像，成虚像。 f u =f u >f u <② 二倍焦距处是像大小的分界点，时，成等大实像，时，成缩小的实像， f u 2=f u 2>时，成放大实像或放大虚像。 ③ 成实像特点：成实像时，物、像在镜的两侧 f u 2<且倒立，同时，，像变小，，像变大，物像移动方向一致。 ④ 成虚 ↑u ↓v ↑↓v u 像的特点：成虚像时，物、像在镜同侧，且正立、放大，同时，，像变大， ↑↑v u 像变小，像物移动方向也一致。 ↓↓v u ⑤ 成实像时，物、像距离最小值为4倍焦距（即）。 f 4口诀：一焦分虚实，分正倒；二焦分大小；物近（与焦点的距离）像远大，物远（与焦点 的距离）像近小；实像异侧倒，虚像同侧正；像距大（于物距）像放大，像距小（于物距） 像缩小。 例7: 将一支点燃的蜡烛放在一个凸透镜前30cm 处，在透镜另一侧的光屏上得到清晰等 大的像。若把蜡烛从原来的位置向此透镜方向移动20cm ，则此时蜡烛经该透镜所成的像是 （ ） A ．放大的虚像 B ．等大的虚像 C ．缩小 的实像 D ．缩小的虚像 例8、关于实像和虚像，下列说法正确的是： ( ) A 、实像能用光屏承接，虚像也能用光屏承接 B 、实像是光的折射形成的，虚像是光的反射形成的 C 、实像是实际光线会聚而成的，虚像是光线反向延长线会聚而成的 D 、实像是实 际存在的像，虚像是实际不存在的像，是人的幻觉形成的 六、对凸透镜成像规律的科学探究题 例9： 在做“探究凸透镜成像”的实验中： （1）将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm 处，屏上呈现出最 小最亮的光斑，则此凸透镜焦距约是__________cm ； （2）小莉同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像偏高，如图7所示，若要使烛焰成像在 光屏中心，只调节光屏，应将光屏向__________（填“上”、“下”）调节； （3）若将烛焰移至距凸透镜15cm 处，移动光屏，使烛焰在屏上得到倒立、_______清晰 的实像，_______就是应用这一原理制成的（填“照相机”、 “幻灯机”或“放大镜”）。 巩固练习： 1.如图8所示，一玻璃砖内有一凸形气泡，一束平行光垂直射 向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会（ ） A.仍然平行 B.会聚 C.发散 D.无法确定 2.一束光在空气中经凸透镜折射后，下列说法中正确的是（ ）A.一定是平行光束 B.一定是会聚光束 C.折射光束比原来的光束会聚一些 D.一定是发散光束
某同学在看到闪电后4.6s 听到雷声，求打雷处与某同学的距离． 典型例题2 打雷时，总是先看到闪电，后听到雷声，这是因为（ ） A ．打雷时，总是先发生闪电，后发出雷声 B ．打雷时，闪电和雷声虽同时发生，但光传播速度比声音快 C ．打雷时，闪电和雷声虽同时发生，但人耳比人眼反应快 D ．打雷时，闪电发生的地点和雷电发生的地点离人的距离不同 典型例题3 某同学身高1.60m ，在路灯下向前步行4m ，发现此时影子长为2m ，则此路灯距地面的高度是多少？ 典型例题4 从地球向月球发射一束激光信号，到达月球返回地球共需2.56s ，则月球与地球的距离是（） A ．51084.3?km B ．81084.3?km C ．51068.7?km D ．8 1068.7?km 典型例题5 有一位在北京某剧场里观看演出的观众坐在离演奏者30m 远处，另一位在上海的听众在自己家里收音机旁收听实况转播，北京与上海相距1460km ．问哪一个人先听到演奏声？已知无线电波与光的传播速度相同． 典型例题6 在图中画出眼睛通过小孔所能看到的外界景物的范围，并画出最边缘光线的传播方向．
甲、乙两位同学进行百米赛跑，两位裁判在终点分别为其计时，甲的裁判员看到发令枪冒烟开始计时，乙的裁判员听到发令枪响开始计时，结果测得两同学的百米时间相同，实际上两人谁跑得快？ 典型例题8 如何应用光在均匀介质中沿直线传播的规律解释影子的形成？ 典型例题9 太阳光垂直照射在塑料棚顶一个很小的“△”形孔上，在地面形成的光斑是：（）A．“△”形B．“▽”形C．“□”形D．“○”形 典型例题10 打雷时，看到闪电后经5秒钟才听到雷声，估算一下发生雷鸣处离你多远？ 典型例题11 运动会上100m跑比赛时，记时员听到发令枪声才记时，比看到冒烟记时早些还是迟些？早或迟多长时间？哪个更准确？ 典型例题12 如图所示，AB是窗口，CD为窗外一景物，用作图法画出室内可看到CD整个景物的位置和范围． 典型例题示例 例甲、乙两位同学进行百米赛跑，两位裁判在终点分别为其计时，甲的裁判员看到发令枪冒烟开始计时，乙的裁判员听到发令枪响开始计时，结果测得两同学的百米时间相
凸凹透镜成像规律光路图总结 实像可用承接物接收到，虚像承接不到，只能眼睛看到。 一、透镜 凸透镜：中间厚边缘薄的透镜； 凹透镜：中间薄边缘厚的透镜。 焦点：平行光线（太阳光）通过透镜后会聚的点，或通过透镜后发散光线的反向延长线的会聚点。（焦点一般有两个，并且一般关于透镜对称） 焦距：焦点到光心的距离。 凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用 光心：透镜的几何中心 *三条特殊光线 1.平行于主光轴的光线，通过凸透镜后会聚于焦点；通过凹透镜后，反向延长线会聚于焦点。 2.通过焦点的光线通过凸透镜后平行于主光轴；正向延长线通过焦点的光线 通过凹透镜后平行于主光轴。 3.通过光心的光线通过透镜后方向不变。 二、凸透镜成像规律 1、u>2f 2、u=2f f u2 v , = 2= >，f < v f 2< f f u2 在异侧成倒立、缩小的实像在异侧成倒立等大的实像
3、2f>u>f 4、u=f f v f u f 2,2><< 5、u
《光的传播》教学设计 一、教学背景 （一）教学内容分析 本节课是光学开篇的第一节，涉及光的产生和传播，其中光的传播包括传播规律、直线传播的应用、传播速度等方面内容。光的直线传播规律是几何光学的基础，是学习光的反射和折射必备的基础知识。光线是一种理想模型，通过光线教学，可以初步培养、训练学生利用物理模型来研究物理问题的能力，同时可以训练、培养学生的抽象思维能力。 （二）学生情况分析 光这个名词是学生所熟悉的，学生从小就接触到各种形形色色的光现象，但由于缺乏切身感受和直接经验，他们对光的传播规律的印象只是生活中的一些感性和片面的认识，认为光要么沿直线传播，要么发生反射，而对于光在同种不均匀的介质中传播路径会发生弯曲不容易理解。为此，教学中应设计好相关实验，为学生提供亲身经历，主动参与的机会，激发学生的学习兴趣，加强学生的直接经验和亲身体验，在实验事实基础上，帮助学生全面的理解光的传播规律。考虑到初二学生已经具备了一定的逻辑推理能力，和应用所学知识解释解决简单问题的愿望和能力，本节课在体验过程中设置了一些具有相当难度的问题，为学生挑战难关，获得成功喜悦创造了环境，同时也培养了学生的逻辑思维能力和小组交流合作的能力。 二、教学目标： 1．知识与技能 （1）理解光的传播规律并会用光线描述光的传播路径。 （2）会用光的直线传播规律解释一些现象，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）了解光在真空中和空气中的传播速度。 2．过程与方法 （1）通过实验观察光在空气、水、果冻等介质中的传播，有初步的观察能力，初步的分析概括能力。 （2）通过演示“影子”“小孔成像”等实验，有运用物理知识解决简单问题的能力。 3．情感态度与价值观 （1）乐于探索生活中的光现象。 （2）有将光的传播规律知识应用于日常生活的意识。 三、教学重点与难点： 重点：光的直线传播。 难点：如何观察光的传播路径。 四、教学策略与学习策略： 教学策略：实验探究、自主构建相结合，教师主导、学生为主体相结合。 学习策略：自主探究、合作交流相结合，小组反馈、动态评价相结合。
光的传播教案 教学目标 知识目标 1.知道光在均匀介质中沿直线传播，并能用来解释影的形成、日食、月食等现象． 2.知道光在真空中的传播速度，知道光在其他介质中的传播速度比在真空中的速度小．能力目标 1.通过光线的概念培养学生抽象思维能力，利用物理模型研究问题的能力． 2.通过观察实验分析实验培养学生学生科学的思维方法(分析、概括、推理). 3.通过解释光直线传播的现象，培养学生利用物理知识解决实际问题的能力． 情感目标 1.通过对日食、月食成因的教学，进行反对迷信、崇尚科学的思想教育． 2.通过对我国古代对小孔成像研究所取得的成就，进行爱国主义教育,对学生进行严谨的科学态度教育. 教材分析 本节的重点是理解光的直线传播规律，知道光在真空中的传播速度．难点是对光的直线传播条件的认识．学习时要认真观察实验，并注意利用光的直线传播解释生活和自然界中的一些重要现象．如小孔成像、影的形成、日食、月食等． 教材首先介绍了光源，并通过图5—1说明光源的确切含义．教材通过对生活中的光现象：汽车头灯射出的光束、电影放映机射向银幕的光束等归纳得出光的传播是直线进行的，从而引出光线的概念；然后以激光准直为例，说明光沿直线传播现象的应用，影子是生活中的常见现象，教材通过对影子、日食、月食的分析进一步证明光在均匀介质中是沿直线传播的，鉴于学生的能力教材并未对日食和月食进行过多的论述，教师要注意加以引导，避免冲淡重点知识的教学．本节的最后介绍了光速，并指出在不同介质中光的传播速度不同． 教法建议 1）加强演示实验 利用激光演示光在空气、水、玻璃中的传播情况，再用自然光进行演示，从而得出光是沿直线传播的．组织学生讨论，由学生举出应用光沿直线传播的实例，如：射击、排队等．日食和月食的讲解可配合以录像电脑模拟加强感性认识． 2）充分调动学生的主动性，让学生解释现象． 影子与我们的生活密不可分，影子是从何而来的呢？这个问题对学生会有较大的吸引力，可利用投影仪做出不同的影像，要求学生利用新学的知识加以解释，再在教师的指导下对日食和月食进行简单的说明．增加小孔成像的实验，并进行讨论，然后在教师的指导下由学生解释小孔成像的原因． 3）适当设疑强化概念 光沿直线传播是有条件的，对此可通过设疑进行强化，并通过演示实验加以证明． 4）进行学史教育培养科学探索精神 对光速的教学不要紧限结果，要增加一些学史的知识，从而培养他们的探索精神． 教学设计示例 教学重点:理解光的直线传播规律． 教学难点：对光的直线传播条件的认识． 教具： 装有水的大水槽、激光演示器或激光笔、浇花用喷雾器、方木板、白纸、大头针、直尺、图钉
凸凹透镜成像规律光路图总结 一、透镜 凸透镜：中间厚边缘薄的透镜； 凹透镜：中间薄边缘厚的透镜。 焦点：平行光线（太阳光）通过透镜后会聚的点，或通过透镜后发散光线的反向延长线的会聚点。（焦点一般有两个，并且一般关于透镜对称） 焦距：焦点到光心的距离。 凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用 光心：透镜的几何中心 *三条特殊光线 1.平行于主光轴的光线，通过凸透镜后会聚于焦点；通过凹透镜后，反向延长线会聚于焦点。 2.通过焦点的光线通过凸透镜后平行于主光轴；正向延长线通过焦点的光线通过凹透镜后平行于主光轴。 3.通过光心的光线通过透镜后方向不变。 二、凸透镜成像规律 1、u>2f 2、u=2f f v f f u2 2< < >，f v f u2 , 2= = 在异侧成倒立、缩小的实像在异侧成倒立等大的实像3、2f>u>f 4、u=f f v f u f2 , 2> < < f v f u f2 , 2> < < 在异侧成倒立、放大的实像 f u=不成像
5、u
凸透镜成像规律及其探究实验 一、选择题（共10小题） 1、（2006?潍坊）在探究凸透镜成像的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，烛焰在光 屏上呈现一个清晰的缩小的像，要使烛焰在光屏上呈现一个 清晰的放大的像，调节的方法是（） A、透镜不动，蜡烛向透镜移动，光屏向透镜移动 B、透镜不动，蜡烛向透镜移动，光屏远离透镜移动 C、透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏远离透镜移动 D、透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏向透镜移动 2、（2008?柳州）如图所示是探究凸透镜成像规律的实验装置， 将点燃的蜡烛放在离透镜较远处，移动光屏使烛焰在屏上成一 缩小实像，然后只将蜡烛向透镜逐渐移近，那么（） A、光屏上出现等大的实像 B、光屏上出现放大的实像 C、光屏上出现缩小的实像 D、透过凸透镜可能会看到放大的像 3、如图是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图（屏 未画出），当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏， 可以在光屏上得到与物体等大的像．若透镜位置不变，将蜡 烛移到刻度为30cm处，则（） A、移动光屏，可以在屏上得到倒立放大的像 B、移动光屏，可以在屏上得到倒立缩小的像 C、移动光屏，可以在屏上得到正立放大的像 D、不论光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像 4、（2010?乌鲁木齐）物体S（未画出）经凸透镜L成像于M处的光屏上．若将光屏移至N处，仍要在屏上得到物体S的像，则在凸透镜L左侧P处放置的透镜是（）
A、B、C、D、 5、（2009?江西）如图所示，F为凸透镜的两个焦点，A′B′为物体AB的像，则物体AB在（） A、图中Ⅰ区域，比A′B′大，箭头方向向上 B、图中Ⅱ区域，比A′B′大，箭头方向向下 C、图中Ⅲ区域，比A′B′大，箭头方向向上 D、图中Ⅳ区域，比A′B′小，箭头方向向下 6、（2006?沈阳）在阳光充足的教室内．小阳手持一个焦距为10cm的凸透镜在白墙和窗户之间移动，可以在墙上看到窗户的像，这个像是（） A、倒立、等大的 B、倒立、缩小的 C、正立、放大的 D、正立、缩小的 7、用一个凸透镜成像时，下面说法中正确的是（） A、实像总是倒立的，虚像总是正立的 B、实像和虚像都可能是放大或缩小的 C、成实像时，物体离凸透镜越近，像越大 D、成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大 8、（2010?河南）如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点．F为焦点．下列几种光学仪器的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应，下列说法正确的是（） A、幻灯机是根据物体放在c点时的成像特点制成的 B、照相机是根据物体放在d点时的成像特点制成的 C、使用放大镜时的成像情况与物体放在a点时的成像情况相似 D、人眼看物体时的成像情况与物体放在F点时的成像情况相似 9、（2008?辽宁）某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘 制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图 所示，下列判断正确的是（） A、该凸透镜的焦距是10cm B、当u=15cm时，在光屏上能得到一个放大的像 C、当u=25cm时成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成的
《光的传播规律》教学设计 案例八密度 一、课标要求
1．通过实验理解密度的概念 2．尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。对物质属性的认识有所拓展。 二、教学设计思想 密度是物质的特性，不同物质的密度不同，不同性质的物质在生产生活中所起的作用不同。密度是本章教材中学生进行探究的中心内容，是学生自主学习的重点，因此密度是本章教学的重点。 新的课程标准明确提出了通过实验理解密度概念，因此本教学设计是采用实验探究方法，通过探究同种物质的质量与体积的关系引入密度这个新的物理量。这样通过亲自动手参与探究，凸显教育理念的转化，在教学中充分体现学生的主体地位，以实物引入，调动学生积极参与课堂讨论，激发并保持了学生的学习兴趣，让学生去自主制订实验探究的实验方案，亲身体验实验探究的乐趣，从而使学生不仅学到了知识人，同时还更好地掌握实验探究这一研究问题的方法，提高了学生初步的科学实践能力，贯彻了从生活走向物理、从自然走物理、从物理走向社会的教学理念。 ◆教学过程：
教学环节 课题引入 课题探究（一） 。 教学内容 1.老师带着两个等大的气球(红的为氢气球,绿的为空气球) 进教室, 上课后老师一松手,红气球向天花板飞去，而绿气 球掉向地板。这是怎么回事？学生马上提出了这样 的问题。 让学生讨论，提出意见并保留，等学生学习了新课 后看谁的说法正确 2.取出等体积的木块、铜块、铝块、三瓶装满水、 酒精、汽油的同样瓶子，让学生进行辨别，说出分 别是什么，是如何辨别的。 同学们可能会从颜色、气味去辨别。 3.紧接着提出问题,汽油、酒精易蒸发，而且气味 不是很好，能否不开盖就能辨别出来呢？还有铁块 和铝块的颜色相同，又应该如何辨别呢 让学生结合前面所学知识人，继续讨论，这时可能 会有同学想到用天平来称，这又是为什么呢？ 一、提出问题 同一种物质的质量与体积有什么关系？ 二、猜想、假设 让学生对问题进行较充分的思考后，对该问题的结 论进行大胆猜想，美工通过老师的不断引导，形成 假说：物体的质量与体积成正比或成反比。 真实的结果是怎样的呢？让同学们通 过实验来验证，而要进行实验，还要先对实 验方案进行设计。下面就请学生先设计实验 方案 三、设计实验 通过老师的提示，让学生以小组为单位，每个小组 中的测量样品选取两块以上的同种物质。让学生按 照探究的一般程序自己设计 方案、表格，并提出课本第13页的表格和图10.3 -1所示的方格纸供学生参考 样品m/g v/cm3 教学说明 出乎意料 把学生的好奇 心带进课堂。 展示实验 引导启发利 用学生的回 答，引出课 题。 培养学生提出 问题、进行猜 想、假设的能 力；使学生初 步认识到猜想 与假设在科学 探究中的重要 性。 培养学生围绕 问题进行实验 设计及选材的 能力；使学生 体会到实验设 计在科学探究
光的传播知识点总结 一、光源 能发光的物体叫做光源。光源可分为天然光源（水母、太阳）和人造光源（灯泡、火把） 二、光的传播 1、光在同种均匀介质中沿直线传播； 2、光沿直线传播的应用： ●小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像） ●取直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准； ●限制视线：坐井观天（要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图）；一叶障目； ●影的形成：影子；日食、月食（要求知道日食时月球在中间；月食时地球在中间） 3、光线：常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向 三、光速 1、真空中光速是宇宙中最快的速度；在计算中，真空或空气中光速c=3×108m/s; 2、光在水中的速度约为3/4c，光在玻璃中的速度约为2/3c； 3、光年：是光在一年中传播的距离，光年是长度（距离）单位；1光年≈9.4608×1015m≈9.4608×1012km； 注：声音在固体中传播得最快，液体中次之，气体中最慢，真空中不传播；光在真空中传播的最快，空气中次之，透明液体、固体中
最慢（二者刚好相反）。光速远远大于声速，（如先看见闪电再听见雷声，在100m赛跑时声音传播的时间不能忽略不计，但光传播的时间可忽略不计）。 四、光的反射 1、当光射到物体表面时，有一部份光会被物体反射回来，这种现象叫做光的反射。 2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 3、反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。 注：入射角与反射角之间存在因果关系，反射角总是随入射角的变化而变化，因而只能说反射角等于入射角，不能说成入射角等于反射角。（镜面旋转X°，反射光旋转2X°）垂直入射时，入射角、反射角等于0° 4、反射现象中，光路是可逆的（互看双眼） 5、利用光的反射定律画一般的光路图（要求会作）： 确定入（反）射点；根据法线和反射面垂直，做出法线；根据反射角等于入射角，画出入射光线或反射光线 6、两种反射：镜面反射和漫反射。 ●镜面反射：平行光射到光滑的反射面上时，反射光仍然被平行的反射出去； ●漫反射：平行光射到粗糙的反射面上，反射光将沿各个方向反射出去；
光学的基本原理及应用 人类很早就开始了对光的观察研究，逐渐积累了丰富的知识。远在2400多年前，我国的墨翟(公元前468—前376)及其弟子们所著的《墨经》一书，就记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，可以说是世界上最早的光学著作。 现在，光学已成为物理学的一个重要分支，并在实际中有广泛应用．光学既是物理学中一门古老的基础学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。 按研究目的的不同，光学知识可以粗略地分为两大类．一类利用光线的概念研究光的传播规律，但不研究光的本质属性，这类光学称为几何光学；另一类主要研究光的本性(包括光的波动性和粒子性)以及光和物质的相互作用规律，通常称为物理光学。 一、光学现象原理 光的传播速度很快，地球上的光源发出的光，到达我们眼睛所用的时间很短，根本无法觉察，所以历史上很长一段时间里，大家都认为光的传播是不需要时间的．直到17世纪，人们才认识到光是以有限的速度传播的。 光速是物理学中一个非常重要的基本常量，科学家们一直努力更精确地测定光速．目前认为真空中光速的最可靠的值为
c＝299 792 458 m/s 在通常的计算中可取 c＝3.00×108m/s 玻璃、水、空气等各种物质中的光速都比真空中的光速小． （一）直线传播 光能够在空气、水、玻璃透明物质中传播，这些物质叫做介质．在小学自然和初中物理中我们已经学过，光在一种均匀介质中是沿直线传播的．自然界的许多现象，如影、日食、月食、小孔成像等，都是光沿直线传播产生的． 由于光沿直线传播，因此可以沿光的传播方向作直线，并在直线上标出箭头，表示光的传播方向，这样的直线叫做光线。物理学中常常用光线表示光的传播方向。有的光源，例如白炽灯泡，它发出的光是向四面八方传播的；但是有的光源，例如激光器，它产生的光束可以射得很远，宽度却没有明显的增加．在每束激光中都可以作出许多条光线，这些光线互相平行，所以叫做平行光线．做简单实验的时候，太阳光线也可以看做平行光线．
第二章第一节光的传播 教学目标 1、知道什么是光源，知道光源大致分为自然光源和人造光源。 2、知道什么是光线，会画光线。 3、通过实验探究，知道光沿直线传播的条件。 4、列举光沿直线传播在实际生活中应用。会解释光沿直线传播的现象。 5、知道光在真空中的传播速度。 教学过程： 一、引入新课 我们生活在多彩多姿的光的世界里，天天沐浴着太阳的光辉长大。这一节我们就来认识一下光。 二、预习新课 1、请同学们自主看书34页到35页，完成预习导学案上的学点一和学点二。时间10分钟。 2、学生讨论：光源和光的传播两个学点。 3、教师点拨：光源https://www.doczj.com/doc/9b11350911.html,/view/56137.htm的关键点是自身能够发光。有些物体不发光我们也能看见是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛。光的传播路径是直的：学生举例说明。 下雨的时候看到打开的车灯，雾天看到开着的车灯 https://www.doczj.com/doc/9b11350911.html,/view/48013.htm，有灰尘的时候看到的灯光，夜晚看到的手电筒的光。 光线https://www.doczj.com/doc/9b11350911.html,/view/48013.htm：理想模型法。 三、学生探究： 1、学点一：光源 。由于光源较为简单，所以在学生讨论之后教师点拨一下就可以过去了，不再做详细讲解。 2、学点二：光的传播。 通过学生的举例引导学生思考：我们看到的这些光线都是在特定的时间和特定的情况下看到的，为什么在白天或是晴天的时候我们看不见这些光线呢？引起学生的思考：如何才能在透明的空气和透明的水中能更清晰的看到光的传播路径呢？从而让学生想到用牛奶和香来观察光的路径。 3、学生合作探究实验： 结论：光在水中、空气中、玻璃砖中都是沿直线传播的。 光沿直线传播的条件：同种、均匀、透明的介质
中学物理凸透镜成像原理及规律
物理凸透镜成像原理及归率 目标认知： 学习目标： 1.理解凸透镜的成像规律。 2.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。 3.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。 4.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。学习重点： 1、理解凸透镜的成像规律； 2、会应用凸透镜的成像规律解决实际问题。学习难点： 凸透镜成像规律的探究和总结过程。 知识要点梳理： 探究凸透镜成像规律： 实验：从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。 1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）； 2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。 物距像的性质像距应用
（u ） 倒正 实虚 放大或缩小 (v) u ＞2f 倒立 实像 缩小 f ＜v ＜2f 照相机 u=2f 倒立 实像 等大 v=2f 特点：实像大小转折点 f ＜u ＜2f 倒立 实像 放大 v ＞2f 幻灯机 u=f 不 成 像 特点：像的虚实 转折点 u ＜f 正立放大虚像 v ＞u 放大镜 规律方法指导: 一、要解决凸透镜成像问题，同学们要弄清以下几个问题： 1.跟主光轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点； 2.通过焦点的光线，经凸透镜折射后跟主光轴平行； 3.通过光心的光线，经过凸透镜折射后方向不变。 现在，我们利用这三条光线完成凸透镜成像规律作图，作法：
①画一直线表示主光轴； ②把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置； ③物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）； ④画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.； ⑤通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出； ⑥两条折射光线在透镜另一侧相交于一点； ⑦过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像； ⑧若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧； ⑨过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示: 二、凸透镜成像规律口决记忆法：
第五讲光的传播 光学和几何学、天文学、力学一样，是一门有悠久历史的学科，重点研究光的发生、光的本性、光的传播规律、光与物体间的相互作用，以及这些知识在生产和生活中的应用。在讨论光的传播路径时使用了很多的几何知识和方法，所以常将这部分光学称为几何光学。 一、光的直线传播规律 1．光源 我们周围的大多数物体自己不发光，但能反射从别处射来的光．有些物体，像太阳、恒星、蜡烛、白炽灯、荧光灯、霓虹灯和激光器等，能够发光。这种发光的物体叫做光源。其中，太阳和恒星是天然光源，其他是人造光源。无论哪种光源，发光时都要消耗其他能量．光源是把其他能量转化为光能的物体或装置。只要这种转化过程不停止，光源就不断地把光辐射出去。 【例1】能够发光的物体叫做光源。下面的8种物体中， 一定是光源的有 ； 一定不是光源的有；可能是光源的有。 A．太阳；B．月亮；C．星星；D．流星；E．钻石；F．蜡烛的火焰；G．发光的电灯；H．打开的电视机。 2．光的直线传播现象 光能够在真空中或空气、水等透明的物质（称为介质）中传播。大量事实说明光在同一种均匀介质中沿直线传播。在光学中，常用一条线说明光的传播情况，这条线叫做光线，在光线上用箭头表示光的传播方向。在同一种均匀介质中的光线为带箭头的直线。小孔成像和影都是光的直线传播所形成的有趣现象。 从光源发出的光，照射到不透明的物体上时，会在物体的后面形成一个光线照射不到的黑暗区域，这就是物体的“影”。图5－1为点光源所形成的影；图5－2则为较大光源所形成的影，1区为本影区、2区为半影区、3区为伪本影区。 光沿直线传播是有条件的，这个条件就是“介质是均匀的”。折射率是表示物质光学性质的物理量；两种介质是否均匀的标志，是它们的折射率是否相同。如果介质不均匀，光就会沿弯曲的路径传播。 声音只能在介质中传播。与声音不同，光除了在介质中传播外，还能够在真空中传播。在真空中，光也沿直线传播。 【例2】有关小孔成像的下列说法中，正确的是（Ａ、Ｃ） A．小孔所成的像可以是彩色的B．像的清晰程度跟小孔的大小无关 C．将照相底片放在光屏处可以拍摄到像D．成像用的小孔必须是圆形的 【例3】将一根蜡烛点燃，放在具有针孔的纸板前面，在纸板后面屏幕上，可以看见一个倒立的蜡烛像。试用光的直线传播规律解释这个现象。 【例4】用光的直线传播规律，说明日食、月食的形成。 【例5】一根50cm长的木棍，竖直地立在水平地面上，影子的长度是40cm。与此同时，一根旗杆的影长为16m。由此可知这个旗杆的高度为。 3．光的速度 图5－1 图5－2
改变光的传播方向 教学目标 科学探究 1.通过观察与水有关的光现象,让学生用类比的方法整理有关实验信息,认识水可以改变光的传播方向。 2.通过模拟彩虹实验,让学生知道水珠可以分解阳光。 3.能在教材引领下完成观察与水有关的光现象实验,清晰地描述实验过程,尝试初步推测实验现象产生的原因。 情感态度与价值观 1.愿意把本组实验方法与其他组交流,培养学生的团结合作精神。 2.细致的观察,客观的记录。 科学知识 1.初步了解天上的彩虹是阳光射向空中的小水珠后形成的。 2.知道水能像镜子一样反光,也能像玻璃一样改变光的传播路线。 教学准备 与水有关的光现象的图片或影像资料、美发用或杀虫用喷雾器、不透明水盆、滴管、胶纸或玻璃片、手电筒、投影机、白纸、小剪刀、玻璃烧杯等。 一.教学导入
1.观察教材中的四幅插图:反射、折射、色散…… 2.列举看到过的类似的与水有关的光现象,谈谈教材中图片中的光现象和自己列举光现象分别说明水对光可以产生什么作用 3.质疑:在水中为什么可看到月亮? 天上的彩虹是什么原因引起的? 放大镜也可能用水来制作吗? …… 二.活动水放大镜 1.准备材料:滴管、水。 2.学生实验。 3.交流、评价:比一比,谁的放大镜效果更好。 4.齐读小指南车卡通人的话。 三.活动水中的小石子 1.把小石子放在盆子中眼睛刚好看不到的位置,保持眼睛的位置不动,逐渐往盆中加水。 2.提问:你看到了什么? 3.分析:实验现象说明了什么? 四.活动人造彩虹 1.过渡:天上的彩虹在我们的心中是既美丽又神秘,如果我们能用一定的方法把彩虹造出来,那将是多么愉快的事! 2.三棱镜可以分解阳光,那么水是否也可以?我们可以做
1、物距(u)大于2倍焦距时 规律：物距(u)大于2倍焦距时，像距(v)大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立缩小的实像。 应用：照相机、眼睛、摄像机都是根据这个原理工作的。 2、物距(u)等于2倍焦距时 规律：物距(u)等于2倍焦距时，像距(v)等于2倍焦距，成倒立等大的实像。 应用：利用凸透镜成倒立等大的实像，测焦距f=u／2=v／2
3、物距(u)大于1倍焦距小于2倍焦距时 规律：像距（v）大于2倍焦距，成倒立放大的实像 应用：幻灯机、投影仪、电影放映机都是根据这个原理工作的。
5、物距小于1倍焦距时 规律：物距小于1倍焦距时，成正立放大的实虚像。 应用：放大镜，利用放大镜看物体，若想使看到的像更大些，物体靠近焦点位置。
凸透镜成像规律 1.物在：二倍焦距以外，成倒立缩小实像；二倍焦距处，成倒立等大实像 ;一 倍焦距到二倍焦距，成倒立放大实像； 一倍焦距处，不成像;一倍焦距以内，成正立放大虚像； 成实像时物和像在凸透镜异侧，成虚像时物和像在凸透镜同侧 蜡烛，凸透镜，光屏应尽量保持在等高且在同一条直线上。 透镜成像满足透镜成像公式：(只作了解) 1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距）（异侧时要带上正负号） 物体靠近凸透镜过程中［2F外→F)，像距越来越远，像越来越大，最后靠到一倍焦距以内成虚像。 物体远离凸透镜过程中（O→2F外］，像距越来越小，像越来越大。 凹透镜成像规律 当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在透镜的同侧； 当物体为虚物，很复杂，故在此不介绍。 凹透镜与凸透镜的区别 一.对光线的作用 凸透镜主要对光线起会聚作用 凹透镜主要对光线起发散作用 三.成像性质 凸透镜是折射成像，成的像可以是正、倒；虚、实；放、缩，起聚光作用凹透镜是折射成像只能成缩小的正立像，起散光作用 凸透镜是折射成像 面镜是反射成像
光的传播 一、光的传播 1、光源：能发光的物体叫做光源。 光源可分为天然光源（水母、太阳），人造光源（灯泡、火把）; 月亮、钻石、镜子、影幕不是光源。 2、光在同种均匀介质中沿直线传播； 光的直线传播的应用： （1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）。实像：由实际光线会聚而成的像。 ①小孔成像的条件：孔的大小必须远远小于孔到发光 的距离及孔到光屏的距离。 ②像的大小与发光体到孔的距离和像到孔的距离有 关，发光体到小孔的距离不变，光屏远离小孔，实像 增大；光屏靠近小孔，实像减小； 光屏到小孔的距离不变，发光体远离小孔，实像减小； 发光体靠近小孔，实像增大。 （2）取得直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合； 射击瞄准； （3）限制视线：坐井观天、一叶障目；
（4）影的形成：影子；日食、月食 日食：太阳月球地球；月食：月球太阳地球常见的现象： ①激光准直。 ②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在 物体的后面形成黑色区域即影子。 ③日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。 如图：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日环食。 ④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小 孔成像成 倒立的实像，其像的形状与孔的形状无 3、光线：常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向；（是理想化物理模型，非真实存在） 4、所有的光路都是可逆的，包括直线传播、反射、折射等。 5、真空中光速是宇宙中最快的速度；c=3×108m/s=3×105 m/s; 6、光年：是光在一年中传播的距离，光年是长度单位； 声音在固体中传播得最快，液体中次之，气体中最慢，真
一、作图成像法 光学作图，是掌握光学内容的有效途径之一。因此，凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条，而找到像点，这种方法适用于基础较好的学生，也可以作为实验后，强化知识的一种补充，也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生，作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点，画出三条特殊光线中的任意两条，然后找到光线通过凸透镜后相交的点，或者光线的反向延长线的交点，就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系，画出像也与主光轴垂直，就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。 本文列举两种利用作图法探究成像规律，作图在下： 两条光线：(1)过光心的光线方向不变；(2)平行于主光轴光线通过焦点。 二、光路可逆法 光路可逆性是光学的一个重要知识点，学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根据作图法作出一种成像规律的图后，提醒学生从光路可逆性来考虑问题，把作出来的图，从反面看一下，又是什么成像规律？这样所有的成像规律，就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性，完成两个成像规律！
五、口诀记忆法 总结归纳口诀，一直是我们教师追求高效教学效果的有效途径，下面列举一些简单的口诀，有的是学生自己想出来的，供大家参考： 口诀一：凸透镜成像，远缩小近放大！(远处的物体成缩小的像，近处的物体成放大的像) 口诀二：物近像远大，物远像近小！(物体近的，成像远，而且放大，反之) 口诀三：物远成实像，倒立缩小放大；物近成虚像，正立虚像放大。 (成实像时，像是倒立的，先是缩小的再是放大的；成虚像时，像是正立的，是放大的虚像) 这种方法，在实施过程中，效果是比较好的。学生也设计了适合自己的口诀。由此推广，在学习其他知识时大多可以利用这种方法。 七、辅助线记忆法 作辅助线，按照物体的运动轨迹，把像点的运动轨迹用辅助线描出来，具体辅助线的作图方法是：过倒立、等大实像的顶端和焦点画出辅助线，所有的像的顶端的轨迹都在这条线上。详细图作图如下： 辅助线帮助学生记忆，这种方法可以在实验后引入，可以解决一些变化类题型。
光的传播 一、本节三维目标要求 1.知识与技能 理解光沿直线传播的条件，认识反射、折射现象。 了解光在真空中的传播速度c＝3×108m/s。 了解光的在社会生活与生产中的一些应用 2.过程与方法 观察光在空气、水和玻璃中传播的实验现象，认识光沿直线传播是有条件的。 通过讨论“光传播的是什么”，了解光是传播能量和信息的重要载体。 3.情感、态度与价值观 通过介绍墨子在光学中的贡献，激发学生的民族自豪感，进行爱国主义教育。 通过对光沿直线传播的探究性学习活动，使学生认识到理论的片面性。 二、重点与难点 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节的重点和难点。 三、教学实施建议 （一）教学过程 本节分为三个教学板块，（1）探究光沿直线传播的条件，认识反射和折射；（2）了解光的应用；（3）了解光的传播速度。 1.实验探究过程设计 实验前可以展示一些霞光万道、晨曦中穿透树林的道道阳光、节日夜空中的多彩的激光等优美图片或视频，让学生欣赏绚丽景象的同时认识到大自然中有许多光沿直线传播的例子，在轻松的环境中进入这节课的学习。 光在空气中沿直线传播，学生在小学科学中已经知道，因此我们对光传播规律的探究不能简单重复，所以教材提出“光总是沿直线传播吗？”的问题，即要引导学生探究“光沿直线传播的条件是什么？” 探究光沿直线传播的条件，应该让学生讨论光在哪些情况下会改变传播方向，在老师的指导下总结出三种可能情况：（1）光在遇到其他物体，在界面处发生反射；（2）光遇到其他透明物体，在界面处发生折射：（3）在同种不均匀介质中，光线可能发生弯曲。 光遇到其他物体时，会改变传播方向，学生的感性认识较少，一定要让学生亲自做一做。做这些实验的方法较多，以下对实验作几点说明： （1）在探究活动中要求给每组学生配备激光笔，教师要强调激光束一定不能直射入眼睛。 （2）可以把激光笔发出的激光束照射到光滑的桌面以及小平面镜上，观察反射现象。用激光笔发出的激光束照射到水中或玻璃中，观察激光束在玻璃或水中的传播路径。为了能看到水中的光路，可以在水槽的里面铺一张白纸作衬，也可以在水中滴少许牛乳或墨水。 （3）光在同种不均匀介质中传播的实验难度较大，建议课上放一段实验的视频，有兴趣的学生可以课下探究。 通过以上探究，教师应该引导学生对所观察到的物理现象作出总结，并得出“光在均匀介质中沿直线传播，光在两种介质的交界面，发生反射和折射”这一结论。 2.教学过程说明 在组织学生探究活动的同时，还应注重以下环节： （1）光线的概念较抽象，我们在更多的地方用光束来描述。整个光学教学中，我们强调要让学生经历从光束到光线的认识过程，教材图4-1-1和4-1-2的（b）中，要求学生自己画出光传播的路径，开始不要统一画法，关键是要学生经历“用光线来表示光的传播路线”的过程。最后让学生在比较中统一光线的画法，但对光线不一定要下严格的定义。 （2）学生可能会提出这样的问题：“光传播的是什么？”在讨论交流中，可以通过教材中图4-1-6的四幅图片，向学生说明光具有能量，可以传播信息。同时也可以以此作为进一