光的直线传播、光速
【教学目标】
知识目标
1知道光在同一种均匀媒质中是沿直线传播的。
2知道光的直线传播的一些典型事例（如小孔成像、日月食等）。
3记住光在真空中的传播速度。不要求知道光速的测量方法。
能力目标
1能根据光的直线传播原理找出本影和半影，能解决日月食问题。
2会使用光的直线传播性质解释有关光现象如：影子的形成。
情感目标
1通过光的直线传播的学习，让学生正确的认识日月食现象，破除传统的迷信思想，树立科学的人生观。
2用科学家对光速进行测定的不懈努力的事实，教育学生面对困难要树立信心，勇于探索。
3利用几何知识解决光学问题，学会知识的迁移和变通。
【教学设计示例】
（一）引入新课
现在我们学习光学知识，在初中我们学习过，请同学们思考如下问题：1什么叫光源，生活中有哪些物体是光源？
2光线如何表示？
3小孔成像说明了什么？
在学生思考后请同学提问，教师就学生的回答进行解释和说明。由此引入新课。
（二）教学过程
教师带动学生重点分析以下知识点：
1光源
（1）光源：（自身）发光的物体、如：太阳、蜡烛的光焰等。
注意：月亮不是光源，因为月亮本身不发光，而是反射的太阳光。
点光源：可忽略自身尺寸的光源，像质点、点电荷、理想气体一样，是理想化的物理模型。当光源的尺寸远小于它到观察点的距离时就可看作点光源。
（2）光能：光具有的能量，包含在光束中。
光源发光的过程是其他形式的能转化为光能的过程，光照到物体上，光能又可转化为其他形式的能。光束射入人眼才能引起人的视觉。
2光的直线传播
（1）介质：光能够在其中传播的物质、如：空气、水、玻璃等。
注意：光能在真空中传播，说明光的传播并不依靠介质。
（2）光直线传播的条件：同一种均匀介质中。
光直线传播产生的光现象有：小孔成像、形的形成、日食和月食等。
3影
（1）点光源的影。
点光源发出的光，照到不透明的物体上，物体向光的表面被照明，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域。
（2）较大发光面的本影和半影。
完全不会受到光的照射的范围是本影，本影周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，是半影，比较以上两图，光源的发光面积极大，本影区越小，无影灯就是根据此原理设计的。
注意强调：本身能够发光的物体叫光源，光源发出的光可用光线表示，但光线实际上是不存在的；光在同一种均匀介质中沿直线传播，正因如此，才能在障碍物的背面留下影子。
关于光的直线传播的问题，除了一些现象解释以外，还会出现一部分相关的计算和证明，大多数都是利用光的直线传播理论和几何知识来解决的。
例题1一人自街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己的脚下，如果人以不变的速度朝前走，试证明他头部的影子相对于地面的运动是匀速直线运动。
分析证明：
先根据光的直线传播和几何知识，确定某时刻人头影的位置，再应用运动学知识推导出其位移或速度的表达式即可得证。
设灯高为H，人高为h，如图所示、人以速度V经一段时间；到达位置A处。
由光的直线传播可知：人头的影应在图示B处，由三角形相似得：hH=ABOB=OB-OAOB即：OB=HH-h·OA=HH-h·v·t人头的影的速度V=OBt=HH-h·v因为H、h、V都确定，故V也是确定的，即人头的影的运动是匀速直线运动。
例2某夏天中午晴天，若发生了日偏食，在树阴下，可看见地面有一个个亮斑，这些亮斑是太阳光透过浓密的树叶之间的缝隙照射到地面上形成的，这些亮斑的形状是：A.不规则的图形B.规则的图形C.规则的月牙形D.以上都有可能
分析解答：
亮斑是由小孔成像所致，小孔成像是因光的直线传播产生的，其所成像相对物而言是倒立的与物形状相似的实像，其形状与小孔的形状无关，故选（C）。
通过以上实例的分析，请同学们注意在以后处理有关光的直线传播的问题时，一定要充分利用数学几何知识，结合正确的光路图来求解。
【习题精选】
1下述说法正确的是
A.光总是沿直线传播的
B.光在同一种介质中总是沿直线传播的
C.光在同一种均匀介质中总是沿直线传播的D.小孔成像是光的直线传播形成的2光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影，对于光源面积与影大小关系的判断，正确的有A.光源面积越大，半影区越大
B.光源的面积为零，半影区不为零
C.光源面积越大，本影区越大
D.影的大小与光源的面积无关
3无影灯是多个大面积光源组合而成的，关于其照明效果，正确的是A.没有影子B.有本影
C.没有本影D.没有半影
4关于日食和月食，下列说法中正确的是
A.在月球的本影区里能看到日全食
B.在月球的半影区里能看到日偏食
C.在月球进入地球的半影区时，可看到月偏食D.在月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食5发生日食时，地球上不同地区的人可能同时观察到的现象有A.日全食和日偏食B.日全食和日环食
C.日全食、日偏食和日环食D.日偏食和日环食6在一工棚的油毡屋顶有一个小孔，太阳光通过它落到地面上形成一个圆形光斑，这一现象表明A.小孔的形状一定是圆的B.太阳的形状是圆的C.地面上的光斑是太阳的像D.光是沿直线传播的7小孔照相机的屏与孔相距5cm，物体离开小孔的距离是80cm，则像高与物高的比是。
8身高1.6m人以1m／s的速度沿直线向路灯下走去，在某一时刻，人影长1.5m，经2s，影长变为1.3m，这盏路灯的高度应是m。
9光在真空的传播速度是m／s、太阳发出的光传播到地球上约需8分20秒的时间，则太阳和地球间的距离约为m。
10织女星距地球大约2.6×1017m，我们夜晚看到的织女星是在大约年前织女星的模样。
【参考答案】
1CD2A3C4ABD5AD6BCD71：1.1688或2.6393.0×108m/s；1.5×1011m1027.5
【典型例题】
典型例题1：关于光线的概念
关于光线的概念，下面说法正确的是
A.光线是客观存在的东西
B.光线是光束的抽象
C.光线是用来表示光束传播方向的直线
D.光线是尘埃微粒对光的反射所呈现的现象分析与解答：正确选项为B.C。
典型例题2：关于日食和月食
为什么日全食时地球上只有一小区域内的人可以看到，而月食时，面向月球的半个地球上各处可以同时看到？
分析与解答：
由图甲可知，月球的本影只落在地球上极小的一个区域内。所以日全食时地球上只有一小区域内的人可以看到。当月球运行到地球的本影里时发生月食，如图乙所示，月食时凡面向月球的半个地球上的人均可同时看到。
说明：
（1）日食、月食是人们熟知的天文景象。但要弄清其中道理，须在应用光在均匀介质中直线传播的知识的同时，理解本影、半影概念；（2）应明白人能看见物体，是因为物体发出的光或物体反射的光射入人的眼睛。
典型例题3：关于本影和半影
如图所示，A是直径为10cm的发光球，B是直径为5cm的遮光板，C为光屏，三者中心共轴，AB之间间隔200cm求（1）当C离B为多远时正好在屏上的本影消失只有半影？
（2）这时半影环的半径是多少？
（3）本影可取得最大直径是多少？
分析与解答：
如图示，发光球发出的光被遮光板挡住以后在BB＇E区域出现本影，在EBD与B＇ED＇区域出现半影。
当光屏移到E点时屏上本影消失只有半影，根据三角形相似得：O′EO′E＋OO′=BB′AA′代入数据解得：O′E=200cm
由DEAA′=O′EOO′代人数据解得：DE=10cm。
即此时半影环的半径是10cm。
当将光屏C移到紧靠遮光板BB＇时，本影可取得最大的直径为5cm。
说明：涉及本影、半影等光现象的问题时，正确作出先路图是解题的首要环节，这样便将物理问题变为几何问题，运用几何知识便于解决。
光的反射、平面镜
【教学目标】
知识目标
1掌握反射定律，理解镜面反射和漫反射的异同。
2掌握平面镜成像的基本原理，知道什么是虚像，掌握平面镜成虚像的作图法和和利用几何知识进行光路控制的有关计算。
能力目标
1知道反射光路是可逆的，并能用来解释光现象和计算有关的问题。
2知道平面镜是怎样成像的，会画成像的光路图，3知道像的特点，能够证明物和像是镜面对称的。
情感目标
培养学生通过所学的物理知识来认识自然界，从而热爱生活，用正确的科学的态度对待生活，培养正确的世界观和人生观。
【教学设计示例】
（一）引入新课
上一节我们学习了光的直线传播，知道光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，光在真空中的传播速度是3×108m/s，光在其他介质中也是沿直线传播的，只是其传播速度小于真空中光速，当光照到两种介质的交界面时，发生反射现象，光的反射现象，我们在初中也已经做过初步的学习，现在我们将进一步学习这一部分内容。
（二）教学过程
光的反射部分在内容上与初中没有太大的区别，所以可以先让学生思考自学，而后教师进行讲解和分析。教师可以将主要精力放在平面镜的成像上。
学生思考：
何为光的反射？
光的反射定律内容是什么？
列举光的反射现象。
漫反射和镜面反射的区别和联系。
平面镜成像的特点和规律。
平面镜成像作图。
教师讲解：
光的反射：
1人是怎样看见周围物体的？
物体发出的光（或物体被照明而反射出来的光）进入人的眼睛，并在视网膜上形成清晰的像，人根据这像来识别物体。
2.光的反射定律：
（1）反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
（2）反射光线，入射光线在法线两侧。（3）反射角等于入射角。
A.入射角、反射角是指入射光线、反射光线与法线的夹角，不是与界面的夹角。
B.在理解反射定律时，不能片面认为就是反射角等于入射角、因为符合与入射角相等的直线有无数条，只有加上“反射光线，入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧”，反射光线才能确定。
C.在反射现象中，光路是可逆的。
D.光线照射到光滑的平面上，产生镜面反射；照射到粗糙物体表面，产生漫反射、平行光线在粗糙面上发生漫反射时，虽然反射光线显得杂乱无章，但对每一条光线而言，都遵循反射定律。
光路的可逆性：当光线沿反射光线方向入射时，反射光线一定沿入射光线光方向反射。
3.平面镜成像：
像与物相对平面镜对称、等大、且为虚像。
关于像的问题：实像是物体发出的光会聚在一起而成的像。而虚像不是实际光线会聚在一起而成像的，而光沿直线传播的观念。认为逆着射来的光就可以找到物体，物体发出的光经过平面镜反射进入人眼中，平面镜中的是虚像。虚像是虚的，但人视网膜上像是实在的。
平面镜成像作图法：（1）利用对称性作图。（2）利用反射定律作图。
【习题精选】
1垂直射到平面镜的光线，被平面镜垂直反射后，若将平面镜旋转45°，则反射光线转过的角度为：A.22.5°B.45°C.90°D.180°2平面镜成像的特点是A.像位于镜后，是正立的虚像
B.镜后的像距等于镜前的物距
C.像的大小跟物体的大小相等
D.像的颜色与物体的颜色相同
3一个点光源S，放在平面镜MN前，若MN不动，光源S以速度2m/s沿与镜面成60°角度的方向向右匀速直线运动，如图所示，则光源中的像将：A.以速率4m/s沿OS直线方向向右平移B.以速率2m/s沿垂直于OS方向向下平移C.从平面镜的另一侧向O点以2m/s的速率直线运动D.在S上看到的像以23m/s的速率直线运动4A.B.c三条光线交于一点P，如图如果在P点前任意放一块平面镜，使三条光线皆能照于镜面上，则A.三条光线的反射光线一定不交于一点
B.三条光线的反射光线交于一点，该点距MN的距离与P点距MN的距离相等C.三条光线的反射光线交于一点，该点距MN的距离大于P点距MN的距离D.三条光线的反射光线的反向延长线交于一点5如图所示，安装在墙上的一块长为L的平面镜，其下边缘离地高度为h，一人从上面通过平面镜以观察地面，人比平面镜高d，离墙距离为S，问他通过镜子看到地面的像有多长？并作出光路图。
6一个半径为5m的圆形蓄水池装满水，水面与地面相平，在水池的中心上方离水面3m处吊着一盏灯，求一个身高1.8m的人可以离开水池边缘多远的距离还能看到灯在水中的像、【参考答案】1C2ABCD3CD4B5（L＋hd-hL＋d）·S63m【典型例题】典型例题1：关于平面镜反射
光线经过成θ的交角的两平面镜的两次反射后，出射光线跟入射光线的夹角为；若光线经过相互平行的两平面镜两次反射后，出射光线和入射光线的夹角为；若光线经过相互垂直的两平面镜两次反射后，出射光线和入射光线方向的关系是。
