初中探究：光的反射定律教案

这是一份初中探究：光的反射定律教案，共9页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，教学过程，课堂训练，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
1.了解光源.
2.理解光的直线传播的知识及其应用.
3.了解光在真空中的传播速度最大，并记住光速.
4.能用光线、平行光等模型分析常见的光学问题，能体会物理研究中模型构建的意义.
【教学重点】光的直线传播、光的传播速度.
【教学难点】用光的直线传播来解释简单的光现象.
【教具准备】
演示用：激光演示器、盛有水的水槽、牛奶（或红墨水）、蚊香、火柴、玻璃杯、白炽灯、皮球、三球仪、空的易拉罐、半透明的塑料膜、蜡烛、多媒体课件等.
【教学课时】1课时.
【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、水面下的物体、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……最后将画面停在“多彩的激光”，直指本课的主题.让学生欣赏绚丽多彩的光现象的同时认识到大自然中有许多光的直线传播的例子，在轻松愉悦的环境中进入这节课的学习.
师 在生活中有很多奇妙的现象：如打雷时，雷声和闪电在同时同地发生，但为什么我们总是先看到闪电后再听到雷声呢？人的影子为什么早晚长中午短呢？在开凿大山隧道时，工程师们用什么办法才能使掘进机沿直线前进呢？大家想知道上述问题的答案吗？
学生：（异口同声地回答）想.
教师紧接着进入新课教学.
二、进行新课
1.光源
师 生活、生产中哪些物体可以发光？
学生1：太阳、电灯、蜡烛.
学生2：手电筒、火把、油灯.
学生3：霓虹灯、钠灯、汞灯、氖灯、萤火虫.
师 我们把那些正在发光的物体称为光源.
板书：
正在发光的物体称为光源.
教师介绍人造光源的发展和应用，使学生意识到人造光源的前景十分广阔.
例题1 （多媒体展示）下列物体属于光源的是（ ）
A.反射阳光的平面镜
B.月亮
C.放电影时所看到的银幕
D.收看电视时看到的电视机屏幕
解析：能够发光的物体叫光源.平面镜、月亮只是反射太阳光，不是自己发光；放电影时看到的也是银幕的反射光，不是银幕自己发光，所以它们都不是光源.只有电视机的屏幕，是电子枪发射的电子打到荧光屏上，使屏上的荧光物质发光，所以电视机屏幕是光源.
答案：D.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
2.光的直线传播
（1）光沿直线传播的条件
师 光在介质中是如何传播的？
学生：我猜测，光在介质中是沿直线传播的.
师 这位同学的猜测是否正确呢？下面我们用实验来检验一下.
演示1：在暗室里，将一束光射到有烟雾的空玻璃杯中，观察光在空气中的传播路径.
演示2：在暗室里，将一束光射到有少许牛奶的水中，观察光在水中的传播路径.
师 刚才的演示实验中，大家看到什么现象？
学生1：光在空气中沿直线传播.
学生2：光在水中沿直线传播.
注意：①光在水中（玻璃中）沿直线传播，学生的感性认识较少，一定要演示给学生看看.②演示实验可用激光器演示，也可用长手电筒演示（玻璃上用带有1～2毫米宽缝隙的厚牛皮纸或硬纸片挡住）.演示时，为了能看到光路，可以把几支蚊香同时点燃，在空气中形成烟雾，可在水中滴少许牛奶或红墨水.
板书：
光沿直线传播的条件：在同种、均匀、透明的介质中.
师总结：光在同一介质中沿直线传播是有条件的，如果介质不均匀，光的传播方向也会发生偏折.例如地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲.早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是因为不均匀的大气使光线变弯了.因此应该说，光在同一种均匀介质中才是沿直线传播的.（为了使学生亲身感受光的直线传播，激发学生学习物理的兴趣，可让学生自己做一个实验）
学生实验：讲桌上放置点亮的白炽台灯，每个学生两只手各拿一块带有小孔的硬纸板，让眼睛穿过小孔观察光源.启发学生分析：只有当眼睛、两个小孔和光源恰好在一条直线上的时候，眼睛才能看见从光源发出的光.利用上面的演示实验和学生实验，使学生认识到光在同种均匀介质中沿直线传播.由于光是沿直线传播的，在这里可以向学生解释“光线”这个物理学名词.人们为了形象地表示光的直线传播，引入了光线的概念.
板书：
光线是表示光的传播路径和方向的直线，用一条带箭头的直线表示.
（2）光沿直线传播的现象及应用
教师引导同时启发学生举出光沿直线传播的例子.
学生1：激光准直.
学生2：排直队要向前看齐.
学生2：打靶瞄准.
师 光沿直线传播的事例很多，可见学习物理知识是有用的，大家一定要学好这门课程.下面我们用光的直线传播解释一些简单的光现象.
演示3：用白炽灯对着墙，把皮球放在灯和墙之间.
现象：墙上出现皮球的影子.
教师启发学生用光的直线传播的知识解释影子的形成.（学生积极发言）
师生共同活动得：
影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光的直线传播，所以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影.（如图甲所示）
演示4：用三球仪演示日食、月食的形成.教师启发学生用光的直线传播解释日食、月食的成因.
师生共同活动得：
a.日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食.在地球上的不同地区，会出现不同情况的日食.（如图乙所示）
b.月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食.月食情况与日食类似.（如图丙所示）
说明：演示时，若无三球仪可用挂图或投影片，还可播放动画教学片.
演示5：在一个空罐的底部中央打一个孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，将小孔对着烛焰.
现象：可以看到烛焰在薄膜上呈现的像.
教师启发学生用光的直线传播解释小孔成像的形成原因.
师生共同活动得：小孔成像的形成原因：烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；下部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了上部，就形成了小孔成像.（如图丁所示）
教师总结：（1）小孔成像的原理是光的直线传播；条件是孔径必须很小.小孔所成的像的形状与物体的外部轮廓相似，像的大小取决于物、孔与屏三者之间的距离.（2）正确区别影和像的不同：小孔成像和影子的形成都是由光的直线传播造成的，但二者却存在明显的不同：小孔所成的像是光实际照射到的区域，“像”的形状和物体一样；“影”是光实际照射不到的区域，“影”的形状不一定和物体一样.
板书：
应用：激光准直、排队要向前看齐、打靶瞄准.
现象：影子、日食和月食、小孔成像.
例题2 小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置进行小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角孔，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 D.圆形光斑
解析：如下图，是光线穿过小孔射到光屏上所成的像.小孔成像是由于光沿直线传播形成的，小孔所成的像是一个倒立的实像.树荫下的光斑，就是小孔成的像.小孔成像的特点：（1）小孔成像中的像是由实际光线会聚形成的，是实像.（2）小孔成像时所成的像一定是倒立的.（3）小孔成像时所成的像的形状跟物体的形状一样，与小孔的形状无关.（4）小孔成像所成的像有缩小的、放大的和等大的.
答案：B.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
3.光的传播速度
师 雷声和闪电在同时同地发生，但我们总是先看到闪电后听到雷声，这说明什么问题？
学生：这表明光的传播速度比声音的传播速度快.
师 大家回忆一下，声音在空气中（15℃）的传播速度是多少？
学生：340m／s.
师 大家已知道声音在各种介质中的传播速度，那么光的传播速度是多大呢？
教师用多媒体播放课件“光的传播速度”，并讲解.
光的传播速度（多媒体课件）
光在真空中的传播速度约为ｃ＝3.0×108m／s，这是目前为止，我们知道的宇宙中最快的速度.光在空气中的速度比在真空中略小，我们近似认为其等于真空中的光速，为3.0×108m／s；光在水中的速度约为真空中光速的；光在玻璃中的速度约为真空中光速的.
注意：（1）天文学上把光在一年里传播的距离叫光年.光年是距离单位，而不是时间单位.1光年＝365×24×60×60ｓ×3.0×105km／s＝9.461×1012km.（2）光的传播不需要介质，能在真空中传播，而声音的传播需要介质，且不能在真空中传播.（3）光速比声速大得多，一般来说，通过的介质的密度越小，光速越大，而声速越小.
板书：
光在真空中的传播速度是3.0×108m／s.
光在其他各种介质中的速度都比在真空中的小.
光在空气中的速度可近似认为是3.0×108m／s.
例题3 比较光现象和声现象，下列说法中正确的是（ ）
A.光和声音在介质中的速度都比在真空中的速度大
B.光和声音在一切介质中都能传播
C.光能在真空中传播，声音不能在真空传播
D.光和声在固体中的传播速度最大
解析：声音不能在真空中传播，光能够在真空中传播，一般情况下，声音在固体中传播速度最大，光在真空中传播速度最大.
答案：C.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
【课堂小结】
通过这节课的学习，我们知道光在同种均匀介质中是沿直线传播的，知道了光沿直线传播的现象：影子的形成、小孔成像、日食、月食的形成等.我们进一步探究了光的传播速度，知道光在真空中的传播速度最快，是3.0×108m／s，我们可以利用光速来求星球之间的距离.
【课后作业】完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.
第2课时 光的反射
【教学目标】
1.了解光的反射定律.
2.会用光线及平行光等模型分析常见的光学问题.
3.能完成“探究光的反射定律”的实验，有安全意识，能完成实验报告.
4.能体会光的反射对人类生活和社会发展的影响.
【教学重点】用探究法研究光的反射定律.
【教学难点】
1.反射定律中“三线共面”结论的得出；
2.用光的反射解释一些简单现象.
【教具准备】
演示用：激光灯、刻度尺、手电筒、水、盆、光的反射演示装置图、平面镜、玻璃片、多媒体课件等.
学生用：手电筒（玻璃上有1～2mm缝隙的黑纸）、白纸、小平面镜、大头针、量角器、钢笔、图钉、刻度尺、透明胶条.
【教学课时】1课时.
【教学过程】
一、新课引入
师 我们坐在教室的任何一个位子都能看见讲台上放的粉笔盒，但是，有的同学却看不见黑板上某处写的粉笔字（我们常常说“反光”），你知道这是什么原因吗？这节课我们就一起来学习光的反射有何规律.
二、进行新课
1.光的反射
（1）光的反射现象
师 我们为什么能看见日光灯、烛焰？
学生：日光灯、燃烧的蜡烛是光源，我们能看见光源是因为光源发出的光射入我们的眼睛.
师 在漆黑的夜晚，我们看不到屋子里的桌子、电视，怎样才能看到呢？
学生：打开灯就能看到屋子里的东西.
师 为什么打开灯就能看见屋子里的东西呢？
学生：（不知道其中的原因）……
师 所有的物体表面都能反射光，我们能看到不发光的物体，就是因为它们反射的光射入了眼睛.下面我们一起来做个有趣的实验.
演示实验1：在桌面上放一盆水，用强光的手电筒照射到水面上，变换手电筒照射到水面上的角度.
实验现象：可以看到墙壁上有明亮的光斑，变换手电筒照射到水面上的角度，墙壁上的光斑移动.
教师举例说明：光射到任何物体表面都能发生反射.
（2）光反射中的物理名词
师 在讲光的反射定律之前，让我们先弄清几个光反射中的名词.
演示实验2：让激光灯发出的一束光线射在平面镜上，引导学生观察一点、两角、三线.（多媒体展示）
入射点（O）：入射光线与镜面的接触点.
入射光线：（AO）；反射光线：（OB）.（注意强调光线的方向与其对应的读法）
法线（ON）：通过入射点且垂直于镜面的直线.
入射角（i）：入射光线与法线的夹角.
反射角（r）：反射光线与法线的夹角.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
2.光的反射定律
（1）提出问题：光在反射时遵循什么规律？也就是说，反射光线沿什么方向射出？
（2）设计实验和进行实验：我们用演示实验和学生实验研究光的反射，其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面，用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径.
实验步骤：
①按图甲所示，先使Ｅ、Ｆ成为同一平面，使入射光线沿纸板射向镜面上的O点，引导学生观察从镜面反射出的光线的方向.
②改变入射光线的方向，让学生观察反射光线的方向怎样改变.
③按图乙那样，把纸片Ｆ向前折或向后折，让学生观察是否能看到反射光线.
④让学生两人一组做实验，研究反射角和入射角的关系，可采取如图丙所示的实验装置.步骤如下：
ａ.将一张16K的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上，在白纸中间画出虚线ON作为法线；在ON的一侧画几条角度不同的直线AO、A1O、A2O.
ｂ.让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿AO、A1O、A2O射向镜面，观察反射光线.
ｃ.分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B、B1、B2，用刻度尺画出直线分别将OB、OB1、OB2连接起来.
ｄ.再用量角器量出入射角（ｉ）和反射角（ｒ）的大小，并记录大小进行比较.
ｅ.使光线分别沿BO、B1O、B2O射向镜面，观察每条反射光线的方向.
（3）分析和论证：
A：上述步骤①和②可看到Ｅ和Ｆ在一个平面内时有反射光线，且反射光线随着入射光线的改变而改变.
B：按步骤③把纸片Ｆ向前折或向后折，学生将观察不到反射光线.
C：从步骤④的ａ～ｄ可看出反射角等于入射角.
D：从步骤④的ｅ可看出反射时光路是可逆的.
师生共同分析总结出光的反射定律.
板书：
光的反射定律：①三线共面：反射光线、入射光线、法线在同一平面上；②两线分居：反射光线和入射光线分居法线的两侧；③两角相等：反射角等于入射角.④在反射时，光路是可逆的.
师总结：理解光的反射定律应注意以下四点：①入射光线与反射光线间是因果关系，故光的反射定律中的“反射角等于入射角”不能颠倒位置.②当入射光线垂直于反射面入射时，入射角为0°，反射角也为0°.③反射角等于入射角，但由于反射角由入射角来决定，即反射角随入射角的变化而变化.④在反射现象中，光路是可逆的.入射光线沿原来反射光线的相反方向射到反射面上时，反射光线将沿原来入射光线的相反方向射出.
例题1（多媒体展示）已知反射光线与入射光线成100°夹角，请画出镜面的位置.
解析：法线既是反射面的垂线，又是反射光线和入射光线的角平分线，掌握法线的这种双重作用，作图就容易了.
答案：（1）根据已知条件作图甲；（2）画出反射光线与入射光线的角平分线，即法线ON，如图乙所示；
（3）根据法线与反射面垂直，画出镜面，如图丙所示.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
3.镜面反射和漫反射
师 光射到任何物体的表面都能发生反射，不同的表面对光的反射是不一样的.下面我们一起来做两个实验.
演示实验3：让平行光射向平面镜.
现象：看到经平面镜反射后的光线仍是平行的，而且在反射光线的方向上的光是很强的，其他方向无反射光.
师 这种光滑镜面的反射叫镜面反射.
演示实验4：让平行光射向毛玻璃片.
现象：入射光线是平行的，但经毛玻璃反射后的光线不是平行的，而是射向各个方向.
师 我们把这种反射叫漫反射.漫反射能使我们从各个方向看到物体.
教师用多媒体展示课件“镜面反射和漫反射”，并讲解.
镜面反射和漫反射（多媒体课件）
师总结：对于黑板反光，为了保护同学的眼睛，改变这种现状的建议是：改变同学的座位，或改变黑板的角度，或用不反光材料制作黑板.
例题2 （多媒体展示）晚上，小丽在桌子上铺一张白纸，把一小块平面镜放在白纸上，用手电筒照射如右图所示，若手电筒从竖直上方照下来，人从侧面观察到 更亮一些，这是因为发生了 的缘故.
解析：镜面反射后的光线射向同一方向，正好处在这一方向上时，光线很强，其他方向上几乎没有反射光线；漫反射时反射光线射向各个方向，所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体.当手电筒的光正对着平面镜照射时，在平面镜上会发生镜面反射，所以光线会集中在竖直方向，从侧面观看到的平面镜是暗的；而白纸发生漫反射，所以在侧面看到的纸更亮一些；
答案：白纸；漫反射.
师 光的反射最普遍的应用就是使我们能看到物体.我们之所以能看到物体，是因为这些物体能反射光（非光源物体）.生活中光的反射现象还有很多，如黑板反光、水中倒影等.光的反射在科技和生活中的应用很广泛，如①自行车尾灯：晚上汽车的灯光不论从哪个方向射向自行车尾灯，光线都会反向射回；②红宝石激光器使很强的激光多次反射形成激光束；③人造卫星利用光的反射在太空中感知地面的矿藏和森林，估计农作物的产量；④光纤利用光的反射现象传递信息等.光的反射给人们带来很多方便，但某些时候光的反射也会产生负面影响，如光污染.光污染主要是由于阳光射到玻璃表面发生了镜面反射.玻璃外墙将射向玻璃表面的光线反射回来，射到周围房间内或行人的眼睛中，对他人造成干扰或伤害.
【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
【课堂小结】
本节学习的重点是用探究法研究光的反射定律，学习时应通过实验总结出规律.在运用规律解决问题时，应注意抓住规律的关键所在.光的反射是一种普遍现象，需要同学们在今后的学习中多联系实际运用好本节知识.
【课后作业】完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.
【板书设计】