光的線性傳播教學(xué)設(shè)計(jì)
《光的直線傳輸》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、 教學(xué)設(shè)計(jì)
●教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)與技能：
① 了解和掌握光沿直線傳播的條件。
②了解光的直線傳播定律在社會(huì)生活和生產(chǎn)中的一些應(yīng)用。
③ 了解光在真空中的傳播速度c=3×108m/s。
2、過(guò)程與方法：
①通過(guò)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)探索，了解光在空氣、水、玻璃等均質(zhì)介質(zhì)中的傳播特性（沿直線傳播）。
②觀察并演示“光在不均勻糖水中的路徑”實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)中學(xué)生總結(jié)光沿直線傳播的條件。
3. 情緒、態(tài)度和價(jià)值觀：
①通過(guò)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，讓中學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)光學(xué)的樂(lè)趣，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)會(huì)合作與交流。
② 引導(dǎo)中學(xué)生運(yùn)用“光沿直線傳播定律”解釋一些簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象，解決一些實(shí)際問(wèn)題，使中學(xué)生認(rèn)識(shí)到光的世界既神奇又美麗，并且有有規(guī)律可循，而這個(gè)規(guī)律可以幫助人們更好地了解自然，提高生活質(zhì)量，提高工作效率（有價(jià)值）。
●重點(diǎn)難點(diǎn)分析
對(duì)光沿直線傳播規(guī)律的理解和把握是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)，本書(shū)的難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)和組織關(guān)于“光總是沿直線傳播嗎？”的探究活動(dòng)。 “
●教學(xué)模式
科學(xué)探究式教學(xué)模式。 設(shè)置問(wèn)題情境，使中學(xué)生科學(xué)探究觀察到的現(xiàn)象，找出現(xiàn)象背后隱藏的規(guī)律，教會(huì)中學(xué)生掌握科學(xué)家在研究中使用的技能和術(shù)語(yǔ)。
●實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1. 學(xué)生分組：激光筆一個(gè)，果凍一個(gè)，軟膠管一個(gè)，帶孔的硬紙板兩張，大頭針若干，平面鏡一面，白屏一塊光的直線傳播教學(xué)設(shè)計(jì)，裝滿水的玻璃杯（水底裝滿少量墨水））。
2、教師教具：小孔成像演示器（用面包盒制作）、氦氖激光器（或激光筆）、兩個(gè)水箱、四種不同濃度的糖水、40瓦電燈等。
●主要教學(xué)過(guò)程
1.新課程介紹
課前，借助課間休息，滾動(dòng)播放一組與光現(xiàn)象密切相關(guān)的精美圖片和視頻：陰影、倒影、水下物體（景深變淺）、光線、陽(yáng)光的光線晨光穿透樹(shù)林，白光透過(guò)棱鏡色散，彩色肥皂泡，北極光，太陽(yáng)暈，天芥菜……最后畫(huà)面停在“節(jié)日夜空中的七彩激光”直指本課的主題。 讓中學(xué)生在欣賞璀璨星空的同時(shí)認(rèn)識(shí)到自然界中有很多光沿直線傳播的例子，在輕松愉快的環(huán)境中進(jìn)入本課。
2.新課教學(xué)
1.探究光直線傳播的條件
①引導(dǎo)中學(xué)生使用桌面上的設(shè)備，通過(guò)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光在空氣、水、膠狀物等介質(zhì)中沿直線傳播，但在兩種介質(zhì)的交界面處發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
【問(wèn)題1】朋友們剛剛看到很多光沿直線傳播的現(xiàn)象，光總是沿直線傳播嗎？
先開(kāi)組實(shí)驗(yàn)，然后組間交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果
方法一：用激光筆向滴有少量墨水的水底投射一束光，可以看到光在水底沿直線傳播。
方法二：用激光筆直接向果凍發(fā)射光線，發(fā)現(xiàn)光線在果凍中是沿直線傳播的。
方法三：通過(guò)縮短的膠管射出激光，但很難通過(guò)彎曲的膠管射出。
方法四：在一條直線上插入幾個(gè)針腳，耳朵順著線看只能看到第一個(gè)針腳。
方法五：將激光沿死面從空中斜射到水底，可以看到光在空中的路徑與水底是一條直線，偏轉(zhuǎn)發(fā)生在空氣和水之間的界面。
組織中學(xué)生總結(jié)：
光在空氣、水、果凍和玻璃中沿直線傳播； 但它在兩種介質(zhì)的界面處偏轉(zhuǎn)。
②教師演示光在非均勻糖水中傳播的實(shí)驗(yàn)。 得出光路在同種非均勻介質(zhì)中發(fā)生彎曲的結(jié)論。
【問(wèn)題2】這兩個(gè)現(xiàn)象表明光在同一介質(zhì)中必然沿直線傳播，但光在同一介質(zhì)中一定沿直線傳播嗎？
班主任示范：如圖1所示，在支架上固定了一個(gè)薄薄的水槽，在里面放了一塊綠色的屏幕來(lái)顯示光的路徑。 事先準(zhǔn)備好四杯不同含量的糖水，按照含量從小到大的順序放入水槽中（四杯糖水的量是按照一定的比例列出的），因?yàn)槊恳粚拥奶撬嗷セ旌?，所以在罐中產(chǎn)生了從上到下含量逐漸增加的不均勻糖水。 一束激光從透明槽的側(cè)面以約75°的入射角沿尸體表面射入，從堿液底層斜向上射入不均勻的糖水中，即可看到激光路徑在不均勻的糖水中向上彎曲。
同時(shí)做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，用激光束斜射入同一種均勻的蔗糖堿液中，然后和朋友一起觀察——光路還是一條直線。
③ 引導(dǎo)中學(xué)生概括光沿直線傳播的條件：光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
2.引入光的概念
因?yàn)槲覀兤綍r(shí)看到最多的是光沿直線傳播的情況。 因此光的直線傳播教學(xué)設(shè)計(jì)，在化學(xué)中，用帶箭頭的直線來(lái)表示光的傳播方向。 例如，為了表示電燈發(fā)出的光在空氣中的傳播，我們沿著光的傳播路徑繪制一些直線（如圖 2 所示）。 這些線稱為射線。
3. 應(yīng)用：解釋自然現(xiàn)象
①陰影的產(chǎn)生
聯(lián)覺(jué)1：朋友們，請(qǐng)想一想； 如果電燈的光在傳播過(guò)程中遇到無(wú)法穿透的障礙物，障礙物后面會(huì)產(chǎn)生什么？
示范：在一個(gè)圓柱形的面包盒口上貼一張白紙，在上面的圓孔上固定一個(gè)不透明的紙板人，打開(kāi)旁邊的燈，小伙伴們可以在屏幕上看到一個(gè)人影，讓中學(xué)生學(xué)生分析人形的創(chuàng)造。
②日食
從影子的動(dòng)因，順利過(guò)渡到月食。
聯(lián)覺(jué)2：當(dāng)月亮、月??亮和太陽(yáng)在一條直線上運(yùn)動(dòng)，月亮在月亮的陰影區(qū)時(shí)，在月亮陰影區(qū)的人能看到太陽(yáng)嗎？ 這些現(xiàn)象叫什么？
③小孔成像
演示：繼續(xù)使用之前的設(shè)備，保持光線靜止，用一大塊硬紙板將輸入光纖完全覆蓋在圓柱形面包盒的頂部。 并在硬紙板上剪一個(gè)小圓孔。
通感3：如果開(kāi)燈，部分光線會(huì)通過(guò)小孔射到屏幕上。 請(qǐng)猜猜你會(huì)在屏幕上看到什么？
打開(kāi)燈，中學(xué)生觀察屏幕上的現(xiàn)象和鎢絲的形狀。 你看到了什么？ “V”字型的光斑和鎢絲的形狀也是“V”型的。 而且開(kāi)口正對(duì)著現(xiàn)場(chǎng)。
引導(dǎo)中學(xué)生分析針孔成像的原理。
4.光的傳播速度
簡(jiǎn)介：真空中的光速為/s，約等于3×108m/s。
3×108m/s 有多快？
你知道我們眨眼通常需要多長(zhǎng)時(shí)間嗎？ 只需要0.1秒，就在你眨眼的時(shí)候，光速飛行的超人可以飛3萬(wàn)公里。 這個(gè)距離可以讓一個(gè)普通人不停地走，大約需要250天的時(shí)間才能走完，可見(jiàn)光速。
三、總結(jié)
請(qǐng)回想一下，朋友們，你們?cè)谶@節(jié)課上學(xué)到了什么？ 我們?cè)谘芯抗獾闹本€傳播過(guò)程中經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程？
帶領(lǐng)中學(xué)生回憶：在觀察神奇而美麗的光現(xiàn)象的過(guò)程中，提出了光是否總是沿直線傳播的問(wèn)題，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，推論出光沿直線傳播在同一同質(zhì)介質(zhì)中相互交流總結(jié)。 并用這個(gè)推論來(lái)解釋一些自然現(xiàn)象。 幫助我們更好地了解自然，除此之外，我們還可以利用它來(lái)改善我們的生活和工作效率，那么你能用它做什么呢？
4. 思維拓展
① 射擊時(shí)瞄準(zhǔn)。
給定一把玩具槍和一把激光，你能想到什么？
②激光對(duì)中。
安裝高層自動(dòng)扶梯時(shí)，如何讓幾十米高的自動(dòng)扶梯豎直挺拔？
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