2020-2021学年第二章 运动的世界第二节 长度与时间的测量教案设计

第一节  光的反射（一）

教学目标

    1．探究光在同种均匀介质中的传播特点，认识光在真空中的传播速度是自然界中最快的，记住真空中的光速。

    2．通过本节教学，让学生初步学习怎样从具体事例(生活或自然现象)中发现问题，并能用恰当的语言表达问题。

3．通过各种光现象的介绍，使学生认识到光现象与生活和自然密切相关，激发学生的学习兴趣。

教学重、难点

    1．重点

    (1)通过实验探究，知道光在均匀介质中沿直线传播。

    (2)让学生初步学习怎样从观察到的具体事例(生活或自然现象)中发现问题，并能用适当的语言表示。

    (3)知道影子、日食、月食的形成。

    2．难点

    (1)保证实验现象清晰、明显。

    (2)培养学生提出问题，表述问题的能力。

教具准备

  课件、激光电筒、装有水的玻璃水槽、光屏、毛玻璃、蜡烛、火柴、乒乓球、大皮球。

教学过程

    一、光的神奇

    1．让学生感受五光十色的大自然及城市夜景的美丽。

    播放根据课本图4—1、4—2为素材，并收集一些大城市的夜景制作的课件画面，并配有朗诵：由于阳光，大自然变得如此色彩斑斓；密密的树林，挡不住阳光“直”的追求；神秘的X光的杰作；五光十色的灯光给黑夜的城市带来光明，把城市装点得如此华丽；看，这是上海的东方明珠，这是北京天安门广场，这是厦门的鼓浪屿……这是福州五一广场上空交相辉映的光束……

    2．让学生提问题，并引入新课。

    师：光的世界变幻莫测，奥秘无穷，你最想知道什么?(或你想提出什么问题?)

    生甲：物体是怎么发光的?

    生乙：光是通过怎样的路径传播的?

    生丙：光传播的速度是多大?

    生丁：光的颜色的来源?

    师：同学们提的问题提得很好，这节课我们主要是探究：光在同种均匀介质中的传播特点及其应用。

    二、光的传播

    1．光源。

    师：你知道什么物体会发光?

    生甲：太阳、月亮。

    师：太阳会发光，月亮本身并不发光，而是反射太阳的光。

    生乙：电灯、蜡烛、萤火虫、水母等。

    师：能发光的物体叫光源，光源又分为自然光源和人造光源，以上哪些物体是自然光源?哪些物体是人造光源?

    生：太阳、萤火虫、水母是自然光源，电灯、蜡烛是人造光源。

    板书

    2．光的传播。

    师：声音是怎样传播的?有什么特点?

    生：声音是以波的形式在介质中传播，传播声音的介质可以是固体、液体、气体；v固>v液>v气，声音在空气中传播速度与气压、温度有关，在一个标准大气压下，15C 的空气中声音传播速度为340m/s真空不能传声。

    师：光是通过怎样的路径传播的?

    生：讨论、交流得出：可能是沿直线传播的。

    师：声音可以在固体、液体、气体中传播，光是否也可以在固体、液体、气体中传播呢?下面请大家分小组进行实验探究，四个人一组一套实验器材。光源是用激光电筒(激光笔)，为了便于观察光在空气中、水中、玻璃中的传播路径，实验中应该注意以下几点：

    (1)实验中利用点燃的香烟或蚊香产生烟雾，就可以观察到光在空气中的传播路径。

    (2)实验中在水槽中放一光屏，让光束在水中紧贴光屏表面传播，或者在水中加入一些如奶粉之类的物质，使水呈浑浊状态，这样可以清晰地观察到光在水中的传播路径。

    (3)做光在玻璃中传播的实验时，玻璃砖要有一面为磨毛面，并让光束紧贴着磨毛面在玻璃中传播，这样可以观察到光在玻璃中的传播路径。

    学生探究实验，教师巡回检查、指导。

    师：你们分小组进行探究实验，得出什么结论?

    生甲：光可以在空气、水、玻璃中传播，传播路径是直线。

    生乙：光可以在固体、液体、气体中沿直线传播。

    生丙：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。

    师：大家讲得很好，实验结论是要在实验事实的基础上加以概括、归纳、总结，所以结论应是：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。光在真空中也是沿直线传播的。

    板书

    3、光线。

    师：在物理学中，用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，并将这条带箭头的自线称为光线，许多光线在一起称为光束，如图。

    师：光的传播是实际存在的，光线是人们为了研究光的传播而画的图线。

    4．应用——解释一些自然和日常生活现象。

    (1)影子的形成。

    师：由于光沿直线传播，所以当光遇到不透明的物体时，就会在物体后面形成影子，如课本P53图4—2。

    演示实验①：利用灯光做手影游戏。

    (2)日食、月食的成因。

    播放课件，向学生展示日食与月食现象的发生过程。

    演示实验②：模拟“日食”现象和“月食”现象。

    器材：蜡烛、火柴、乒乓球、大皮球。

    方向：用蜡烛的火焰作为太阳、乒乓球和皮球分别作为月球和地球，让皮球绕着蜡烛的火焰运动，乒乓球绕着皮球运动。当蜡烛的火焰、乒乓球、皮球三者在同一直线上时，皮球上的某一部分在乒乓球的阴影中，这种情况相当于日食。当蜡烛的火焰、皮球、乒乓球在同一直线上时；乒乓球在皮球的阴影中，这种情况相当于月食。

    向学生介绍口全食、全环食、钻戒形日环食。

    5光的传播速度

    师：光的传播速度很快，单凭视觉几乎无法察觉到光传播所用的时间，所以在历史上很长一段时间，人们一直认为光的传播不需要时间的。直到17世纪才发现光是以一定的速度传播的。现在已公认光在真空中传播速度(光速)约为3×108m/s，相当于每秒能绕地球赤道七圈半。光在真空中的传播速度最快，在空气中传播速度接近于真空。光在水中的传播速度是真空中的3／4，光在玻璃中的传播速度是真空中的。

    向学生介绍日晷仪的原理，和小孔成像的原理——光在同种均匀介质中沿直线传播。

课堂归纳小结

师：本节课我们学到了什么?

    生：讨论、交流后得出：通过本节课学习，我们知道了：(1)能够发光的物体叫光源，如太阳是自然光源，电灯是人造光源。(2)光在同种均匀介质中是沿直线传播的，影子、日食、月食、小孔成像都是由光的直线传播造成的。光在真空中传播速度最大，为3108m/s，v水=v空，v玻=v空。

师：每位同学都对自己在本节课学习情况进行评估。

板书设计

第一节  光的反射（一）

1．光的神奇

2．光的传播

(1)光源：能够发光的物体叫光源。

  自然光源：太阳、萤火虫。

  人造光源：电灯、蜡烛。

(2)光在同种均匀介质中沿直线传播。

(3)光线：用一条带箭头的直线表示光传播路径和方向。

(4)影子、日食、月食的成因。

3．光传播速度

真空中光速c=3108m/s     v空气v真空

 v水=v真空    v玻璃=v真空

教学反思

本节课的重点是通过科学探究找到光的直线传播的规律，让学生掌握科学探究的基本环节，即“提出问题──猜想与假设──设计实验──进行实验──得出结论──交流与评估”的科学研究方法。培养学生的创新能力，给学生提供大量器材，让他们自己设计实验，选择器材，经历实验过程，并在其中思考，交流，动手，探索，感悟。从中会发现一些非常有创意的方法。

第一节  光的反射（二）

教学目标

1．通过实验认识光的反射定律，能从众多的光现象中辨识出光的反射现象。

2．在实验探究中能主动操作，能用自己的语言对实验现象作出总结。

3、能在实际中应用光的反射现象。

教学重、难点

1、重点

(1)用科学探究方法探究光的反射定律。

(2)培养学生的观察和收集数据以及团队合作精神等能力。

2．难点

(1)用科学探究方法探究光的反射定律。

(2)镜面反射与漫反射。

教具准备

学生分组实验

教学过程

    月亮不是光源，它本身不发光，我们看到的月光是月亮反射太阳的光；用一面镜子可将室外的阳光反射到室内，光的反射现象在我们生活中随处可见，我们能看到黑板上的字，看到桌子、看到同学、看到马路上行驶的汽车都是由于发生了光的反射，可以说我们的生活离不开光的反射；对于光的反射，你想知道什么?或你想提出什么问题?

    生甲：反射光将沿什么方向射出?

    生乙：光的反射有什么规律?

    生丙：为什么光会发生反射现象?

    生丁：反射光与入射光存在什么关系?

    师：大家提的问题提得很好，由于时间所限，我们不可能每个问题都去研究，这节课我们先来探究光的反射有什么规律，其他问题大家可以回去查资料，回去研究。

一、光的反射定律

师：这是一条入射光线射到一个平面镜上，下面请问这们讨论猜想一下反射光线将沿什么方向射出?

    师：请同学将其猜想在黑板上一一画出，为了便于说明标出1、2、3……如图2所示。

    下面我们先表决一下，支持1的请举手，支持2的请举手，支持3的请举手。

    下面我们调换一下座位，请支持1的坐在左边，请支持2的坐在中间，请支持2的坐在右边，支持1的最多，支持2的最少，不过不要灰心，真理有时掌握在少数人手里，我们现在三军对阵，如何决出胜负呢?

    生：做实验。

    师：做实验首先要设计实验方案，需要什么器材?怎样去做?请各组利用桌面上的实验器材：光源、一个平面镜、一个可折转的光屏、量角器、三角板、铁架台，讨论设计实验方案。

    学生讨论、思考，设计实验方案，教师巡视指导。

    师：先请一组到讲台上将其实验方案演示给全体同学看，其他组的同学要进行评议：这个设计方案行不行。

    该组同学设计实验装置与课本P55图4一7相同，可在光屏上看到入射光线和反射光线，全班同学给予掌声鼓励。

    生：分4个人一小组做实验，找反射光线。

    师：1、2、3组的实验结果，得出反射光线将沿哪个方向射出?

    生：沿1方向射出。

    师：有没有沿2、3方向射出?

    生：没有。

    师：可见光沿2、3方向射出的猜想是错误的。

    师：请1的支持者站起来，通过实验证明你们的猜想是正确的，让我们用掌声向他们表示祝贺。其他同学也不要气馁，下次受到鼓励的可能就是你们。

    通过实验我们找到了反射光的射出方向，谁能给这两条光线起个名字呢?

    生：入射光的光线叫入射光线，反射光的光线叫反射光线。

    师：入射光线、反射光线存在怎样的位置关系呢?我们还需要通过实验来研究，为了研究问题方便，我们可以把我们在塑料板上找到的入射光线、反射光线传播路径以及平面镜所在的位置在塑料板上画出来。因为两点决定一线，所以在找到入射光线、反射光线传播的路径后，点两个点就可将其传播路径画下来。

    生：在纸板上画入射光线、反射光线以及平面镜的位置，找两线位置关系。

师：反射光线的位置与入射光线的位置有什么关系。

    生：入射光线与平面镜的夹角跟反射光线与平面镜的夹角相等。

    师：入射光线与镜面的夹角有两个(一个是锐角，一个是钝角)，同理反射光线与镜面的夹角也有两个，你们说入射光线与镜面的夹角和反射光线与镜面的夹角相等到底指哪一个角呢?可见这种说法是不确切的，不惟一的，为了更确切地描述入射光线、反射光线的位置关系，我们需要添加一条辅助线，这条辅助线加在哪里合适?

    生：讨论、交流。

    师：请一位同学自己上台将辅助线加上。

    师：这条辅助线与镜面垂直，既不偏向入射光线，也不偏向反射光线，非常“公证”地站在中间，像“法官”一样，因此我们就称它为“法线”，引入法线后，同学们考虑一下，如何描绘这两条光线的位置关系更确切?或者说就惟一了呢?

    生：讨论、思考得出：入射光线和法线的夹角与反射光线和法线的夹角相等。

    师：谁能给这两个角起名呢?

    生：入射光线与法线的夹角叫入射角，反射光线与法线的夹角叫反射角。

    师：根据一次实验的结果就能下结论吗?

    生：不能。

    师：怎么办?

    生：改变入射光的方向，再做两次，并将实验所测数据记录在表格中。

师：请大家设计实验记录表格，并请一位同学上黑板画出表格。

生：

    师：用什么量入射角、反射角?

    生：用量角器。

    师：下面大家做实验探究反射角与入射角的关系，用不同颜色的笔画入射光线和反射光线，并将所测数据记录表格中，得出实验结论。

    生：实验结论是：入射角与反射角相等。

师：先有入射角，后有反射角，因此只能讲：反射角等于入射角。而不能讲：入射角等于反射角，这是不能只考虑数值大小关系，还要考虑物理意义。

    对课本P55图4一7光路图你还可得出什么结沦?

    生甲：反射光线和入射光线分居法线两侧。

    生乙：反射光线、入射光线与法线在同一平面内。

    师：甲乙两同学回答正确，乙同学的结论你能用实验验证吗?

    生乙：可以。如果将光屏的另一半以法线为轴向后折，在光屏的另一半就看不到反射光线了。

    师：大家一起做实验探究，是这样的吗?

    生：通过实验得出：是这样的。

    师：可见反射光线，入射光线和法线在同一平面上。请大家总结光的反射规律。

    生：光反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。

    师：介绍“模型法”：一幅图三条光线就将光的反射规律形象地描绘出来了，这就是物理学上常用的——种研究问题的方法——“模型法”。

    师：根据“逆向思考法”，若让入射光线逆着反射光线的方向入射，同学们猜想一下，反射光线沿什么方向射出呢?

    生：可能逆入射光线的方向射出。

    师：我们的猜想对不对呢?怎么办?

    生：需要通过实验来验证。

    师：实验结果是什么?

    生：入射光逆着原来的反射光线，反射光逆着原来的入射光，可见，在光的反射现象中，光路是可逆的。 

二、镜面反射与漫反射

    演示实验l：拿一块平面镜将太阳光反射到某同学的眼上，问其，感觉如何?(刺眼)刺眼说明光很强，看不清。其他同学有没有这一感觉?(没有)没有说明光没有反射到你眼中。

    演示实验2：拿一块面积、形状与平面镜相同的硬纸壳，再做相同的实验，再提问那个同学．问此时有何感觉?(不刺眼，能看清)反问其他同学能不能看清?(能看清)，能看清说明有光射入你的眼睛。

师：光射到硬纸板上所发生的反射我们把它叫漫反射；光射到平滑镜面的反射我们把它叫镜面反射。

    生：为什么会发生漫反射和镜面反射?

    教师取两张硬纸条，把一些大头针垂直插在硬纸条上，可以看到这些大头针互相平行，教师把其中一张硬纸条注意折几折后，插在这张硬纸条上的大头针不再互相平行。

    师：平的纸条把它看成平滑的反射面，大头针看成法线，平行光射向平滑平面时，入射角相等，反射角也相等，光沿同一方向射出去，发生镜面反射。弯折的纸条凹凸不平。各个入射点的法线方向各异，平行光射向凹凸不平的表面时，入射角不相等，反射角也不相等，反射光线向各个方向射出，发生漫反射，让学生看课本P56图4—8，进行想象、理解。

    注意：漫反射时，每条光线的发射都遵守光的反射定律。

课堂归纳小结

师：本节课我们学到了什么?

    生：讨论、交流后得出：本节我们通过对光的反射现象的探究，得出了光的反射规律，学到了科学探究的方法，知道了镜面反射和漫反射。

    师：每位同学对自己在本节课的学习进行评估。

板书设计

第一节  光的反射(二)

      (光的反射定律)

    1．光的反射定律：

    光反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。

2．镜面反射与漫反射。

教学反思

作为新课标下光的反射一节内容，无论从教材的内容知识点数量和难度要求都大大降低了，而更多地将注意力放在学生的合作探究、讨论、观察和思考能力的培养上。所以让学生动起来，不仅是手动起来，更重要的是思维动起来，而且是一种主动积极的思考，而不是一种被动的思考。尽管教材的本节内容和要求都降低了，但如何让学生充分利用“倒”出来的这部分空间和时间，让学生多发言、多探讨、多动手，真正地去利用自己的聪明才智掌握知识也是这堂课的出发点。