1、第第一一单元单元 光光 1 1.1.1.有关光的思考有关光的思考 1.伽利略(1564-1642),意大利物理学家、天文学家,近代物理学之父。 2.伽利略巧妙地让铜球从斜面上滚下,这样运动时间就比竖直下落长得多,最终发现了运动距 离与时间的关系。伽利略又利用推理的方法,将结果推广到斜面竖直的情况。他认为物体下落 的时间与重量无关,仅与下落高度有关,推翻了上千年来的错误观点。 3.伽利略还用自己制造的一架放大 20 倍的望远镜,首先发现了月球上的山脉,以及木星的四颗 卫星,这一发现对于支持哥白尼的“日心说”具有重大的意义。 4.我们生活在一个光的世界里，白天，太阳是光的来源，阳光照耀的同时，也让
2、我们感受着他 的温暖；到了夜晚，月亮反射的光、灯光、火光都是光的来源。 5.太阳、激光笔等光源发出的光非常强烈，不能直接用肉眼去看，否则会对我们的眼睛造成伤 害。 6.通常我们把那些自身能发光的物体称为光源，太阳是最重要的光源。 7.判断一个物体是否是光源的标志就看这个物体自身是否能发光。 8.是光源的物体有太阳光、星光、电灯光、萤火虫、烛光、发光鱼、荧光灯、激光、手电筒发 出的光、火光等等。 不是光源的物体有：人眼看到的物体、汽车后视镜、月光等等。 9.实验一：红苹果实验 实验材料：红苹果、黑暗的房间等。 实验要求：在桌子上放一个红苹果，把门、窗户都关上，并把所有的灯都关掉，房间里完全黑 暗
3、了。房间没有窗，门也没有缝隙，没有光能够进入这个房间。想一想在黑暗中你能看到这个 红苹果吗？ 实验注意点：本次实验的难点在于创造一个完全黑暗的房间，在这个房间中没有光能够进入， 才能达到比较好的实验效果。 预测实验结果： 预测 1：我们不能看到这个红苹果，无论我们在这个房间待多长时间。 预测 2：当我们在这个房间里呆了一段时间，眼睛适应了黑暗之后，可以看见这个红苹果。 预测 3：当我们在这个房间里呆了一段时间，眼睛适应了黑暗之后，可以看到这个红苹果模糊 的影子。 实验现象：我们不能看到这个红苹果，无论我们在这个房间待多长时间。 实验结论： 这个实验说明了没有光线，人是无法看到东西的。人的眼睛是
4、通过接收物体反射回来的光线来 判断物体的。而在红苹果实验中，房间是完全黑暗的，没有任何光线进入房间，因此我们不能 在这个房间里看到红苹果。 10.人眼是通过接收物体反射回来的光线来感知周围世界的。 11.虽然我们人眼在完全黑暗的世界中不能看到物体，但是我们可以借助夜视仪来实现黑暗中 看见物体的愿望。 12.夜视仪的工作原理：夜视仪可以在黑暗的环境中将人眼看不见的光转换成电子信号，从而 让我们看到物体。 1.2.1.2.光是怎样传播的光是怎样传播的 1.声音能够通过气体、液体和固体传播，是沿着直线传播的。 2.像声音一样，光也有自己的传播方式，光在同一种物质中是沿着直线传播的。 3.实验一：光的
5、传播实验 实验材料：4 张矩形卡纸、手电筒、4 个能直立的凤尾夹等等。 实验方法： 在三张矩形卡纸的同一位置分别打一个小孔，直径约一厘米。 用夹子分别固定卡纸,并直立在桌子上，卡纸之间的间隔约 15 厘米，保持所有的小孔在一条 直线上。 在最后一张卡纸之后约 15 厘米处直立一张没有打孔的卡纸作为屏。 关闭所有灯光，拉上窗帘，保证手电筒是唯一的光源。 把手电筒放在离自己最近的卡纸前，保持一定距离，使手电筒的光能够直接穿过这些小孔。 观察纸屏并在表格的图中标出光行进的路线。 把中间的一张卡纸向左或者向右移动大约 5 厘米，再观察纸屏， 并在表格的图中标出光行进 的路线。 实验注意点： 4 张卡纸
6、直立在桌面上，卡纸之间的间隔都是 15 厘米，并且保持前三张卡纸的小孔在一条直 线上。 这个实验要在黑暗的环境中完成，保证手电筒是唯一光源，实验效果会更好。 这个实验是一个对比实验，先把 4 张卡纸放在同一条直线上，让手电筒的光能够直接穿过卡纸 上的小孔，观察光的行进路线。再把中间的一张卡纸向左或向右移动大约 5 厘米，观察光的行 进路线。 实验现象： 把 4 张卡纸放在同一条直线上，让手电筒的光能够直接穿过卡纸上的小孔，发现手电筒的光能 够直接穿过前 3 张卡纸上的小孔，照射在第 4 张卡纸上。 把中间的一张卡纸向左或向右移动大约 5 厘米， 观察到手电筒的光只能够直接穿过第 1 张卡纸 上
7、的小孔，不能穿过第 2 张卡纸上的小孔，在第 2 张卡纸上留下光斑，第 3、4 张卡纸上没有 光斑。 实验结论：光是沿着直线传播的。 4.研讨 问题 1：纸屏上的光斑在卡纸移动前后有什么变化？你是怎样解释这个现象的？ 纸屏上的光斑在卡纸移动前后发生了变化。当我们把 4 张卡纸放在同一条直线上，让手电筒的 光能够直接穿过卡纸上的小孔，可以发现手电筒的光能够直接穿过前 3 张卡纸上的小孔，照射 在第 4 张卡纸上。当我们把中间的一张卡纸向左或向右移动大约 5 厘米， 发现手电筒的光只能 够穿过第 1 张卡纸上的小孔， 不能穿过第 2 张卡纸上的小孔， 在第 2 张卡纸上留下光斑， 第 3、 4 张
8、卡纸上没有光斑。 这是因为光是沿着直线传播的， 移动卡纸之后， 就影响了光的直线传播， 因此光斑的位置发生了变化。 问题 2：你能够利用光传播的道理简单解释，为什么我们能够听到屏幕后说话人的声音，却看 不见他本人了吗？与声音的传播相比，光的传播有什么特点？ 因为声音可以通过气体、液体、固体进行传播，所以我们听到屏幕后面说话人的声音。而光是 沿着直线传播的，说话的人被屏幕遮挡住了，所以我们看不见说话的人。 与声音的传播相比，光的传播是直线传播。 1.1.3 3. .光的传播会遇到阻碍吗光的传播会遇到阻碍吗 1.光在受到一个物质或者一种物质的影响前能一直保持原来的传播方向。 2.懂得光在传播中遇到
9、不同的物体时，会发生通过、部分通过和不通过等现象。 3.在实验过程中不能用激光笔发出的光直接照射眼睛。 4.当月球运行至太阳和地球之间的某个部位时,会部分或全部遮挡住太阳光,我们从地球上就 能观测到日食;而当月球运行至地球的阴影中时,就会发生月食。 5.实验一：光照射玻璃、纸和书的探索 实验材料：手电筒、杯子、玻璃、纸张、书本等等。 实验方法： 用干净的透明玻璃片遮住手电筒并保证手电筒是唯一光源， 观察手电筒的光能否照到杯子上。 把玻璃片换成一张薄薄的纸，再观察手电筒的光能否照到前方的杯子上。 把纸张换成一本书，观察手电筒的光能否透过这本书照到前方的杯子上。 实验注意点： 本次实验要在黑暗的环
10、境中完成，要保证手电筒是唯一光源，实验效果才会更好。 本次实验是一个对比实验，在这三个小实验中唯一的变化是遮挡在手电筒前面的玻璃、纸张、 书本不同，其他的条件不会发生变化。 实验现象： 用干净透明的玻璃杯遮住手电筒时， 发现手电筒的光能够透过透明的玻璃杯照射前方的杯子 上，并且看得非常清楚。 用薄薄的纸片遮住手电筒，发现手电筒的光只能部分通过这张纸片并照射到前方的杯子上， 而前方的物体看的不太清楚。 用书本遮住手电筒的光，发现手电筒的光完全被厚厚的书本遮挡住了， 书本前方的杯子完全 看不见。 实验结论： 光的传播是会遇到阻碍的。光在遇到透明的介质时，是不会遇到阻碍的，而遇到半透明以及不 透明的
11、物体，光的传播就会被部分遮挡或者完全遮挡。 6.实验二：光照射烟雾的探索 实验材料：水槽、激光笔、线香等等。 实验方法： 在水槽中放入点燃的线香，让线香的烟气充满水槽。 用激光笔照射充满烟气的水槽，观察水槽中发生的变化并解释自己看到的现象。 实验注意点： 这是一个过程实验，线香的烟气慢慢充满水槽，浓度越来越高，在这一过程中，请同学们认真 观察光在照射过程中发生的变化。 这次实验使用的是激光笔，在实验中不能用激光笔发出的光照射眼睛，防止眼睛受伤。 实验现象： 随着水槽中烟气浓度的增加， 我们会发现光在传播的过程中受到的阻碍越来越大，透过烟气的 光越来越弱。 实验结论： 这个实验进一步说明光在行进
12、的过程中会遇到不透明物体的阻碍。 为什么在大雾弥漫的天气中我们看不到阳光，看不到周围的物体？ 因为大雾弥漫，太阳光、周围物体发出的光等都被弥漫的浓雾遮挡，因此我们很难看到阳光和 周围的物体。 7.研讨 问题 1：光能够穿过任何物体吗？当光照射到一个不透明的物体上时，会发生什么情况？ 光能透过一些透明的物体,比如玻璃； 光能部分透过一些比较薄的物体,比如纸巾； 光不能透过 不透明的物体,因为光的去路被阻挡了,不能继续传播。 当光照射到一个不透明的物体上时，光的传播就会发生阻碍，照射到这个物体上的光就会被反 射回来。 问题 2：为什么会发生日食和月食的现象呢？大家能够用今天我们所学到的知识来解释日
13、食和 月食的现象吗？ 预设：当月球运行到太阳和地球之间的某个部位时，就会部分或者全部遮住太阳光，我们从地 球上就能够观测到日食。而当月球运行到地球的阴影中时就会发生月食。 1.4.1.4.光的传播方向会发生改变吗光的传播方向会发生改变吗 1.光在传播过程中，遇到透明物体时，能透过这些透明物体继续前进,比如玻璃；遇到半透明 物体时，能部分透过这些半透明的物体,比如纸巾；遇到不透明物体时，光不能透过,因为光的 去路被不透明的物体阻挡了,不能继续传播。 2.实验一：将一束激光笔射出的光透过空气射进水中 探究的问题：将激光笔射出的光透过空气射进这一杯水中，光的传播路线会发生变化吗？ 实验预测： 预测
14、1：光的传播路线会发生变化。 预测 2：光的传播路线不会发生变化。 实验材料：一杯水、实验记录表、激光笔等等。 实验方法： 关好门窗，保持实验室的黑暗，让激光成为实验室的唯一光源。 将一束激光笔射出的光透过空气射进水中，观察光线的传播路线是否会发生变化。 如果发生变 化，又会发生怎样的变化。 实验注意点： 本次实验要保持实验室的黑暗，让激光成为实验室的唯一光源，才能够更好的体现实验效果。 不要用激光笔发出的光照射眼睛。 实验现象： 激光笔射出的光透过空气射进水中，其传播路线会发生了变化。 实验结论： 光透过空气斜射进水中，其传播路线会发生变化。 3.实验二：把铅笔斜和垂直放入盛有水的玻璃杯中
15、探究的问题：将铅笔分别倾斜和垂直放入盛有水的玻璃杯中，看看铅笔会有怎样的变化？ 实验方法： 将铅笔分别倾斜和垂直放入盛有水的玻璃杯中 实验现象： 将铅笔倾斜插入盛水的玻璃杯里，铅笔看上去好像在水面上折断了一样。 将铅笔垂直插入盛水的玻璃杯里，铅笔看上去没有变化。 实验结论： 光透过空气斜射进水中，其传播路线会发生变化。 4.从哪个角度观察，能够使鱼缸中的一条鱼看上去变成两条？ 从方形鱼缸的棱角处观察鱼缸里的鱼，能够使一条鱼看上去变成两条鱼。 5.为什么从方形鱼缸棱角处看，水缸中的一条鱼会看成两条鱼呢？ 因为光的折射现象， 一条鱼反射的光经左右两个分界面后改变了方向,分别进入人眼,看起来就 是两
16、条鱼了。 6.什么是光的折射？ 光的折射是指光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介 质的交界处发生偏折的现象。 7.光的折射条件 发生光的折射需要两个条件，一是光从一种透明介质进入另一种透明介质，二是光斜射。 光由空气斜射入水中时，光的路线发生变化；将铅笔倾斜放入盛有水的玻璃杯中，铅笔像折断 一样发；从方形鱼缸棱角处观察鱼缸中的金鱼，会发现鱼缸中的一条鱼看上去变成了两条，这 些都是因为光的折射现象造成的。 8.生活中光的折射现象举例： 水中筷子“断了” ，海市蜃楼， 插鱼时往鱼的下部插，池水“变浅” ， 从水中看岸上的景物比实际位置高。 9.研讨 问题 1：斜射
17、入水中的光在水面发生了什么变化？你怎样解释这个现象？ 斜射入水中的光会在水面发生折射现象，看上去像在水面处折断一样，这是光的折射现象。光 从空气进入水中，光的传播路线会发生变化。 问题 2：斜放入水中的铅笔有哪些变化？你怎样解释这个现象？ 铅笔斜放入盛有水的玻璃杯中，在水面处看上去铅笔像折断一样，这是光的折射现象，光从空 气进入水中就是由一种介质进入另一种介质，它的传播路线会发生改变。 问题 3：你是怎样调整角度使鱼缸里的鱼看起来是两条的？ 只要我们从方形鱼缸的棱角处观察鱼缸里的鱼，一条鱼看上去就像是两条。这也是利用光的折 射现象，从空气进入玻璃中、水中，光的传播路线发生改变。一条鱼反射的光经
18、左右两个分界 面后改变了方向,分别进入人眼,看起来就是两条鱼了。 1.1.5 5. .认识棱镜认识棱镜 1.光由空气斜射入水中时，光的路线会发生变化，这种现象就是光的折射现象。 2.光由空气斜射入玻璃等其他透明物体时，也能发生折射现象。 3.让一束白光通过三棱镜，会发现白光被分解成了红橙黄绿蓝靛紫 7 种颜色的光。 4.白光是由红橙黄绿蓝靛紫 7 种颜色的光组成的。 5.通过制作彩色轮活动，懂得色光可以在一定条件下混合成白光。 6.三棱镜的特点：三棱镜是透明的玻璃体，具有三条棱，横截面是三角形。 7.彩虹的颜色是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。 8.彩虹形成的原理：彩虹，是气象中的一种光学
19、现象，当太阳光照射到半空中的水滴，光线被 折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 7 种颜色。 9.彩虹的形成就是光的折射现象的一种表现。 10.尽管太阳光用肉眼看上去几乎是白色的,但它是由许多不同颜色的光组成的。 当白光进入棱 镜时,由于不同颜色的光发生折射的程度不一样,就出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种 颜色的光。其他物体发出的光也具有不同的混合颜色。 11.实验一：观察白光通过三棱镜后发生的变化 实验材料：三棱镜、强光（白光） 。 实验方法： 关闭教室中所有的灯，拉上窗帘，让教室尽可能的变黑暗。让一束强光（白光）通过三棱镜， 仔细观察看到的
20、现象。 实验现象： 当一束强光（白光）透过三棱镜之后照射在墙上，白光变成了色光。 实验结论： 白光是由多种颜色的光组成的，三棱镜能够利用光的折射原理，将白光分解成色光。 12.实验二：制作一个彩色轮，将色光混合成白光 实验材料：硬纸板、水彩笔、火柴头、棉线等等。 实验方法： 用硬纸板剪一个直径 5 厘米的圆，在圆上画出三个大小相同的扇形，用水彩笔将三个扇形分 别涂上红、绿、蓝三种颜色。 圆纸片中间扎一个小孔将火柴头插在圆纸片中间小孔中。 快速旋转彩色轮，观察彩色轮快速旋转时发生的变化。或者用棉线穿过彩色轮，高速旋转彩 色轮，观察彩色轮旋转时发生的变化。 制作彩色轮的注意点： 三个扇形大小相同，
21、 火柴头要插在圆盘的中间， 高速旋转彩色轮， 仔细观察彩色轮发生的变化， 特别是颜色方面的变化。 实验现象： 彩色轮旋转时，红、蓝、绿三种颜色已经看不清，当旋转速度越来越快时，会看到彩色轮慢慢 接近白色。 实验结论： 色光经过高速旋转会混合成白光。 13.研讨 问题 1：白光通过三棱镜时发生了什么变化？你认为三棱镜对光起到了什么作用？ 白光通过三棱镜时出现了红橙黄绿蓝靛紫等 7 种颜色的光。 三棱镜在这中间起到了很大的作用, 主要是对光产生了折射作用，将白光分解成了色光。 问题 2：彩色轮快速旋转时发生了什么变化？你认为这说明了什么？ 彩色轮在快速旋转时，几乎成了白色。这说明色光可以混合成白光
22、。 1.6.1.6.光的反射现象光的反射现象 1.我们照镜子时，能够从镜子里看到自己，是由于光的反射现象形成的。 2.与镜面反射现象一样， 任何物体都能反射光， 只不过光在不同物体表面的反射情况有所不同。 我们能够看到物体，就是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 3.镜子的特点：镜子表面非常光滑，镜子的背面镀了一层水银。 4.实验一：光的反射实验 实验材料：手电筒、黑色卡纸、胶带、白色的纸屏。 实验方法： 将卡纸剪成比手电筒光圈直径略大一点的圆，在剪好的卡纸中间划开一道缝隙， 并用透明胶 带将卡纸固定在手电筒光圈上，打开手电筒，会有一道狭窄的光束射出来。 关闭教室中所有的灯，拉上窗帘，先用手电
23、筒照射白板或纸屏，调整手电筒距白板或纸屏的 距离，以确保能看清楚一道光斑。 在白板或纸屏的某处做一个记号，再通过调试平面镜，使光反射到标记的位置。 不断重复上面的实验，直到你能预测平面镜会将光反射到什么位置。 实验注意点： 本次实验要在黑暗的环境下完成，实验时要关闭教室中所有的灯，拉上窗帘，使手电筒的光成 为教室唯一光源。 在做这个实验时，要不断反复的重复实验，直到自己能够了解光的反射路线，能够预测平面镜 会将光反射到什么位置。 实验现象： 利用镜面进行光反射的时候，当镜面呈一个固定的角度时，镜面会将光反射到同一个位置。 实验二：调整镜子的位置，使反射光到达某一指定地点 实验要求：通过调整镜子
24、的位置，使反射光达到某一指定地点。 实验方法： 在教室黑板上划出一个区域， 要求学生利用镜子反射阳光， 使反射的阳光反射到黑板中的规定 区域。不断重复上面的实验，知道你能够利用平面镜使阳光反射到黑板上的规定位置。观察阳 光是怎样从镜子反射回来的，光的反射有怎样的规律。 实验结论： 光的反射规律：光在反射过程中,入射角等于反射角。 光的反射示意图： 5.光投射到镜面进行反射， 我们称之为镜面反射； 光投射到表面不太光滑的物体上产生的反射， 我们称之为漫反射。我们能够看到物体就是因为他们反射的光进入了我们的眼睛。 6.研讨 问题 1：你能够画出光在镜面上反射的路线吗？ 问题 2：我们发现的光的反射
25、规律相同吗？ 相同的，光的反射规律是一样的。光的反射规律：光在反射过程中,入射角等于反射角。 7.利用光的反射原理测量月地距离。 月球离我们有多远,这是一个无法用尺子测量的难题。当美国宇航于 1969 年和 1971 年登上月 球时,科学家利用光的反射原理解决了这个问题。 他们在月球上安置了几面特殊的镜子(激光反 射器)。 地球上的科学家向镜子发射光,光可沿入射光的路线返回。科学家测量了光反射回地面 需要的时间,然后根据光速计算出地球到月球的平均距离约为 38.4 万千米。 8.光的反射现象在日常生活中广泛运用的例子： 汽车的后视镜也运用了光的反射原理。汽车后视镜做出凹面形状， 后面的景物反射
26、回人眼时 就缩小了，由此可以在很小的镜面中看到后面大面积的景物。 光的反射在生活中有着广泛的运用，最常用的应该属于大家常见的镜子。由于光的反射镜子 可以把接收到的光反射过来，这样人就可以在镜子中看到自己的样子。如果把镜子的表面做的 不是很平整，那么在镜子中看到的样子就会发生拉伸或者扭曲现象，这就是哈哈镜的原理。哈 哈镜表面做的不平整，当人从镜子中看到自己的扭曲的样子时，会忍不住哈哈大笑，哈哈镜因 此得名。 高速公路上的标志牌都是用回归反光膜制成，夜间行车时，他能把车灯射出的光逆向返回， 所以标牌上的字特别醒目。 运用各种曲面对光的不同反射作用可以使光汇集或者发散。 手电筒里的反射镜就是运用这个
27、 原理将从小灯泡发出的光反射后沿直线射出的。 1.1.7 7. .制作一个潜望镜制作一个潜望镜 1.潜望镜在科学研究和国防建设上有很多用途： 科学家用潜望镜在地下室里观察火箭的发射 科研工作者用潜望镜保护墙内观测有放射性危险的实验 潜水艇在水下航行时用潜望镜观察海面和空中的情况 在坑道和坦克内无法观察外面的情况下，利用潜望镜就可以解决这些问题。 在城市雨水、污水河流管道及城市供水、工业废水等管道中可以运用管道潜望镜观察管道中的 情况， 对于工作人员无法进入或者环境危险恶劣的空间运用潜望镜就是对检测人员人身安全的 一种保障。 2.潜望镜的结构 潜望镜中有同一方向放置的两个平面镜，代表光照射下的物
28、体经过两次反射后进入人的视野。 3.潜望镜的工作原理： 潜望镜是利用两个反射镜使物体的光线经两次反射而折向眼中， 潜望镜之所以可以从下边看到 上面的情况并且十分清楚，是因为两块平面镜互相平行，并且都与水平方向呈 45 度夹角，外 面的景象通过平面镜的两次反射成像，从而让我们从下面看到了上面的景象。 4.制作简易潜望镜 制作材料：纸盒、铅笔、直角三角板、剪刀、镜子等等。 制作方法： 在纸盒两个长边距边缘约一厘米处各画一条直线。 用直角三角板在纸盒的两端距边缘约一厘米处各画一条斜线。 在纸盒的对应面上重复画上面的线。 用剪刀将 4 条斜线剪开。 像图中那样将两面镜子插入纸盒开口处，并保持镜子的反射面是相对的。 在镜子的反射面前各开一个窗口。
