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小孔成像验证了哪种教学方法

发布时间:2022-09-06 20:26:45

⑴ 小孔成像法

[思路分析]
一个物体可看作是由无数个物点组成的,每一个物点即一个发光点。理想情况下,由于光的直线传播,各发光点发出的光线经过小孔后在光屏上形成了一个个光点。由几何学知,发光点与落在光屏上的光点关于小孔中心一一对称,因此通过小孔后的光点截面图案与物体也成中心对称。又由于光本身由物点发出,携带了物点的特征,如形状、颜色、光洁度等,因此光点亦即像点,光点截面图案亦即物体的像。再利用像在光屏上的漫反射,我们就看到了小孔成的像,这就是小孔成像的机制。
[解题过程]
实际上,由于小孔有一定的几何尺寸,并非几何点,所以物点发出的光线经过小孔后就形成了扩散的光束,落在光屏上就变成了光斑(像斑)而不是光点。光斑间发生相互重叠,就产生了像的失真。孔越大,光斑越大,光斑间重叠越明显,像失真越严重。因此,物点经小孔后成的像总存在着失真,而且失真度主要取决于小孔的相对孔径的大小。
概括地说,小孔或清晰的像要具备3个条件。第一,小孔的线度要远大于光的波长,人们早先在使用针孔照相机时发现,当小孔很小时,像变得模糊不清。后来人们研究发现,这是由于光出现了衍射的缘故,当小孔的线度小到与光的波长可比拟时,通过小孔的光将不再直进,而是要发生衍射,这时的光学现象显然已经超出了小孔成像的范围。第二,小孔的线度要远小于物体的几何尺寸。当小孔太大时,光班重叠变得非常明显,像已经变得完全失真,这时在光屏上呈现的是小孔周围挡光部分的影子。这里我们应该注意到,在小孔能够保证光的直进性的前提下,也并不是孔越小越好,孔太小会使通过小孔的光线太弱,因而成的像太暗,使我们无法看清像。第三,小孔成像要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我们才能看到物体成的像。

⑵ 小孔成像中为了探究距离与像大小的关系,这种研究物理问题的方法叫什么

控制变量法 小孔大小不变 距离在变化 控制的是距离这一变量 小孔的大小是固定的量

⑶ 小孔成像的解释

小孔成像
演示方法
把一支削得很尖的铅笔,在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔。孔的直径约三毫米左右。设法把它直立在桌子上(如图)。然后拉上窗帘,使室内的光线变暗。
点上一支蜡烛,放在靠近小孔的地方。拿一张白纸,把它放在小孔的另一面。这样,你就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。我们称它是蜡烛的像。前后移动白纸,瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离小孔比较近的时候,像小而明亮;当白纸慢慢远离小孔的时候,像慢慢变大,亮度变暗。
改变小孔的大小,我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。
你可以在硬纸片上,扎几个大小不等、形状不同的孔,孔和孔之间相距几厘米。这时候在白纸上,就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样,但是清晰程度不同,孔越大,像越不清楚。孔只要够小,它的形状不论是方的、圆的、扁圆的,对像的清晰程度都没有影响
问题解释
这个实验至少向我们提出了三个问题:小孔成的像为什么是倒立的?像的大小和哪些因素有关?像的清晰程度和哪些因素有关?
为了说明这些问题,我们把蜡烛的火焰看成是由许多小发光点组成的,每个发光点都向四面八方射着光。总会有一小束光,笔直地穿过小孔,在白纸上形成一个小光斑。烛焰上的每一个发光点都会在白纸上形成一个对应的光斑,全部光斑在白纸上就组成了一个烛焰的像。

从图中可以看出,烛焰上部发的光沿直线通过小孔,照在白纸的下部;烛焰下部发出的光,通过小孔,照在白纸的上部,所以在白纸上形成一个倒立的像。这正好说明了光是直线传播的。

如果你把小孔搞得太大,穿过小孔的光束就变粗。由烛焰各部分射来的光束通过较大的孔以后,会在白纸上形成一些较大的光斑。这些光斑互相交叉重合,烛焰的像就变得模糊不清了。再增大小孔的孔径,白纸上就只会出现一个模糊的大光斑。

古代故事
两千多年以前,我国学者韩非,在他的书里记载了一个有趣的故事:有人请了一个画匠为他画一张画。三年以后,画匠告诉他:“画成了!”他一看,八尺长的木板上只涂了一层漆,什么画也没有,便大发脾气,认为画匠欺骗了他。画匠说:“请你修一座房子,房子要有一堵高大的墙,再在这堵墙对面的墙上开一扇大窗户。把木板放在窗上,太阳一出来,你在对面的墙上就可以看到一幅图画。”他半信半疑,照画匠的话去办。果然,在屋子的墙壁上出现了亭台楼阁和往来车马的图象,好像一幅绚丽多彩的风景画。尤其奇怪的是,画上的人和车还在动,不过都是倒着的!

大约两千四五百年以前,我国的学者—-墨翟和他的学生,作了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光的直线进行的性质。这是对光直线传播的第一次科学解释。

成像原理
原理: 光的直线传播

太阳给人类以光和热,这是人类不可缺少的光源。但是由于地球的自转,形成了白昼和黑夜。每到晚上,黑暗就笼罩着大地。生活在远古的人类祖先,对黑夜是无能为力的。黑暗给人们以可怕、可恶的感觉,直到今天黑暗仍为人们用来形容邪恶。不知经历了多少个世纪,人类才发现火也能提供光和热。开始是使用天然火,以后又发明了人工摩擦取火。人工摩擦取火的发明是人类历史的一个划时代进步,它“第一次使人支配了一种自然力,从而最终把人同动物界分开”①。生活在五十万年以前的北京猿人就已经懂得使用天然火,大约在几万年前人类又学会了用钻木的方法人工取火。火在长时期里一直是人们唯一可以利用的人造光源,后来人们创造了油灯、蜡烛,还是离不开火,一直到近代光源的发明才取代了火。

通过对光的长期观察,人们发现了沿着密林树叶间隙射到地面的光线形成射线状的光束,从小窗中进入屋里的日光也是这样。大量的观察事实,使人们认识到光是沿直线传播的。为了证明光的这一性质,大约二千四五百年前我国杰出的科学家墨翟和他的学生作了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原理。虽然他讲的并不是成像而是成影,但是道理是一样的。

在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会有这奇怪的现象呢?墨家解释说,光穿过小孔如射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面的光,成影在下边,人的足部遮住了下面的光,成影在上边,就形成了倒立的影。这是对光直线传播的第一次科学解释。

墨家还利用光的这一特性,解释了物和影的关系。飞翔着的鸟儿,它的影也仿佛在飞动着。墨家分析了光、鸟、影的关系,揭开了影子自身并不直接参加运动的秘密。墨家指出鸟影是由于直线行进的光线照在鸟身上被鸟遮住而形成的。当鸟在飞动中,前一瞬间光被遮住出现影子的地方,后一瞬间就被光所照射,影子便消失了;新出现的影子是后一瞬间光被遮住而形成的,已经不是前一瞬间的影子。因此,墨家得到了“景不徙”的结论,“景”通“影”,就是说,影子不直接参加运动。那么为什么影子看起来是活动着的呢?这是因为鸟飞动的时候,前后瞬间影子是连续不断地更新着,并且变动着位置,看起来就觉得影是随着鸟在飞动一样。在二千四五百年前,能这样深入细致地研究光的性质,解释影的动和不动 的关系,确是非常难能可贵的。墨家还从光线直线传播的原理解释了投影和半影的现象。

十四世纪中叶,元代天文数学家赵友钦在他所着的《革象新书》中进一步详细地考察了日光通过墙上孔隙所形成的像和孔隙之间的关系。他发现当孔隙相当小的时候,尽管孔隙的形状不是圆形的,所得的像却都是圆形的;日食的时候,像也有缺,和日的食分相同;孔的大小不同,但是像的大小相等,只是浓淡不同;如果把像屏移近小孔,所得的像变小,亮度增加。对于这一现象,赵友钦经过精心思索和研究,得出了关于小孔成像的规律。他认为孔相当小的时候,不管孔的形状怎样,所成的像是光源的倒立像,这时孔的大小只不过和像的明暗程度有关,不改变像的形状。当孔相当大的小孔成像示意图。时候,所得到的像就是孔的正立像。

为了证实这个结论,赵友钦设计了一个比较完备的实验。在楼下的两间房子的地板中各挖两个直径四尺多的圆井,右边的井 深四尺,左边的深八尺,在左井里放置一张四尺高的桌子,这样两井的深度就相同。作两块直径四尺的圆板,板上各密插一千多枝蜡烛,点燃后,一块放在右井井底,一块放在左井桌上。在井口各盖直径五尺、中心开小方孔的圆板,左板的方孔宽一寸左右,右板的方孔宽半寸左右。这时可以看到楼板上出现的都是圆像,只是孔大的比较亮,孔小的比较暗。赵友钦用光的直线传播的道理,说明了东边的烛成像于西,西边的成像于东,南边的成像于北,北边的成像于南,每根烛都有对应的像,由于一千多枝烛是密集成圆的,所成的像也相互连接成为圆像。这样就说明了在光源、小孔、像屏距离不变的情况下,所成的像形状不变,只有照度上的差别:孔大的“所容之光较多”,因而比较亮;孔小的“所容之光较少”,因而比较暗。如果把右井里东边的蜡烛熄灭五百枝,那右边房间楼板上的像西边缺半,相当于日月食的时候影和日、月食分相等一样。如果在左边中蜡烛巯密相间,只燃点二三十枝,那像虽是圆形分布,但是各是一些不相联接的暗淡方像;如果只燃一烛,方孔对于烛光源来说不是相当地小,因而出现的是方孔的像;把所有的烛重新点着,左边的像就恢复圆形。其次,在楼板上平行于地面吊两块大板作为像屏,这时像屏距孔近,看到的像变小而明亮。接着去掉上面所说的吊着的两块板,仍以楼板作为像屏,撤去左井里的桌子,把蜡烛放到井底,这时左井的光源离方孔远,左边的楼板上出现的像变小,而且由于烛光弱,距离增加后亮度也变弱。从这些实验结果,赵友钦归纳得出了小孔成像的规律,指出了烛(光源)的远近、强弱和小孔、像屏的远近之间的关系,指出像屏近孔的时候像小,远孔的时候像大;烛距孔远的时候像小,近孔的时候像大;像小就亮,像大就暗;烛虽近孔,但是光弱,像也就暗;烛虽远孔,但是光强,像也就亮。实验的最后一步是撤去覆盖井面的两块板,另在楼板下各悬直径一尺多的圆板,右板开广四寸的方孔,左板开各边长五寸的三角形孔,调节板的高底,就是改变光源、孔、像屏之间的距离。这时仰视楼板上的像,左边是三角形,右边是方形。这说明孔大的时候所成的像和孔的形状相同:孔距屏近,像小而明亮;孔距屏远,像大而暗淡。

从以上的实验结果,赵友钦得出了小孔的像和光源的形状相同、大孔的像和孔的形状相同的结论,并指出这个结论是“断乎无可疑者”。用这样严谨的实验,来证明光的直线传播,阐明小孔成像的原理,这在当时世界上是绝无仅有的。

光的直线传播性质,在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷,测量日影的长短和方位,以确定时间、冬至点、夏至点;在天文仪器上安装窥管,以观察天象,测量恒星的位置。

此外,我国很早就利用光的这一性质,发明了皮影戏。汉初齐少翁用纸剪的人、物在白幕后表演,并且用光照射,人、物的影像就映在白幕上,幕外的人就可以看到影像的表演。皮影戏到宋代非 常盛行,后来传到了西方,引起了轰动。

相关试验
【目的和要求】

认识小孔成像为规律,理解物点和像点一一对应的关系。

【仪器和器材】

蜡烛、小孔屏(孔径1-3毫米),毛玻璃屏。

【实验方法】

1.按图2.2-1所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛,调整蜡烛和屏的高度,使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后,可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2.移动蜡烛或毛玻璃屏的位置,可以看到,蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远,得到的像越大。

【注意事项】

1.配合演示要画出小孔成像的光路图,运用光的直线传播规律说明小孔成倒立实像以及物点和像点一一对应的关系。

2.孔的大小,物与小孔的距离配合要适当,以保证所成实像既清晰又有一定的亮度。一般来说,孔径越小,像越清晰,像的亮度越差;孔径越大,物与小孔屏的距离应越大。

3.毛玻璃屏的毛面应对着小孔,观察者即可从屏的毛面对光的漫反射看到实像,也可从毛玻璃屏透射的光看到实像。

4.本实验应在暗室中进行。

【参考资料】

用几个小灯泡组成如图2.2-2所示的图案,作为物屏,代替蜡烛做小孔成像实验。

将物屏、小孔屏和毛玻璃屏按图2.2-3所示摆好,使它们的中心大致在一条直线上。依次点亮物屏上的小灯泡,如从箭头尾部的灯泡开始,可以看到,在毛玻璃屏上依次出现一个个小的圆形光斑,直到屏上显示出由圆形光斑组成的与物相似的图案。这个实验可以很直观地看到物点和像点的一一对应关系。实验所用的小孔孔径可取大一些,以增大像的亮度。

【思考题】

根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。

(提示:本小实验可辅以“光现象”部分的物理实验教学,以此培养和提高学生的实验能力和素养。)

⑷ 小孔成像原理

原理是:光在同种均匀介质中,在不受引力作用干扰的情况下沿直线传播。

孔成像,大约两千四五百年以前,我国的学者—-墨翟(墨子)和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光的直线进行的性质。

这是对光直线传播的第一次科学解释。用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒影,我们把这样的现象叫小孔成像。

前后移动中间的板,墙体上像的大小也会随之发生变化,这种现象说明了光沿直线传播的性质。

(4)小孔成像验证了哪种教学方法扩展阅读:

性质应用

古代天文历法

光的直线传播性质,在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷,测量日影的长短和方位,以确定时间、冬至点、夏至点;在天文仪器上安装窥管,以观察天象,测量恒星的位置。

此外,我国很早就利用光的这一性质,发明了皮影戏。汉初齐少翁用纸剪的人、物在白幕后表演,并且用光照射,人、物的影像就映在白幕上,幕外的人就可以看到影像的表演。皮影戏到宋代非 常盛行,后来传到了西方,引起了轰动。

照相机和摄影机

现在的一些照相机和摄影机就是利用了小孔成像的原理——镜头是小孔(大多数安装凸透镜以保证光线成像距离),景物通过小孔进入暗室,像被一些特殊的化学物质(如显影剂等)留在胶片上(数码相机、摄影机等则是把像通过一些感光元件存储在存储卡内)。

光的波动学说

对光的波动学说,比如杨氏干涉实验、双缝实验等光的干涉实验起到很关键性作用,小孔成像的原理和干涉实验的方法在现代物理学中仍然非常有用。

⑸ 五年级科学上册光是怎么传播的教学方法

一、设计思想
随着教学改革的不断深入,有必要将教材作为资源,创造性地使用教材,努力挖掘教材和生活中有探索价值的因素来改编、创编新的教学内容.例如“光是如何传播的?”这一课题内容,笔者正是从“光的直线传播”一课的教学过程中,改编、创编出来的.把验证型的课题改为探索型课题来研究.
1.挖掘教材和生产、生活中的创造性因素
光现象在生活中极为普遍,学生的感性认识比较丰富,但现行教材在“光是如何传播的”这个关键性问题上只用“在小学自然中我们已经学过的直线传播”这样一句话回避过去了,并没有介绍光如何才能沿直线传播,教材的方法教育功能被大大削弱了.为了克服这一缺陷,针对学生现有的知识水平和认知特点,在不增加教学难度的前提下,笔者采用研究性学习策略,尝试让学生带着教材走向生活实际,让学生从生产、生活中发现有关光的传播问题,提出光的传播需要哪些条件等问题,然后进行有目的的研究,达到解决问题,培养学生提出问题和解决问题的意识.
2.变验证型实验为探索型实验
本节课按照传统验证型实验的教学方法,教师一边讲解,一边实验演示,或者教师让学生通过实验来验证光的直线传播规律.这种教师走一步学生跟一步的固定模式,学生根本没有主动参与、自主探索的机会,没有探索的空间,不可能从发现问题中发展能力,极大地压抑了学生的创新潜能,也失去了宝贵的教育价值.因此,改验证型实验为探索型实验,让学生自己动手,在实验过程中探索物理实验反映的物理本质,从而形成正确的物理概念和掌握物理规律.探索型实验教学有助于学生自主发现新问题和解决新问题的能力.
3.突出学生自主探究
以探究光的直线传播条件为核心,重视光的直线传播的应用,是处理本节课教学内容所遵循的基本原则.从教学模式上突出“探究”,让学生参与以“探究”为目的的实验活动.让学生去想,去说,去做,去表达,去感悟.传统教学常常将“光的直线传播”作为介绍课来处理,忽略了课题的方法教育功能和学生的思维能力和探索能力的培养.因此笔者力图将本课题的教学变为师生共同参与的探究课.设计引入课题从常见的“人眼看物体”开始讨论,以激发学生认识光的兴趣并对学生进行劳动创造人类文明的思想教育.问题提出后,让学生自行设计实验,通过实验研究,让学生自己归纳出光的直线传播的条件,充分体现学生的自主学习.同时,对于一些抽象的物理现象通过现代化教学手段直观化,让学生从直观的物理现象中自行探究得出结论.使学生始终处于积极参与探究的状态之中,充分展现物理课教学的特点和魅力.
二、教学过程
(一)创设情景,引入新课
联系实际提出问题,激发兴趣,引起注意.
老师:请同学们打开窗帘,我们看到明媚的阳光照进了教室,老师看到了大家一张张的笑脸.试想,如果在伸手不见五指的夜晚,我们还能看见物体吗?这是为什么?
学生:不能看见.因为夜晚没有光,我们什么也看不见.
老师:白天,如果我们紧闭双眼,仍什么也看不见,这又是为什么?
学生:没有光进入我们的眼睛.
老师:对!实际上我们的周围就是一个充满五颜六色的光的世界,同学们一定都想知道光的奥秘,从本章开始,老师将和同学们一起走进光的世界.
(二)讲授新课
1.光源
通过图片的直观展示,对学生进行劳动创造人类文明的思想教育.
老师:光是从哪里来的呢?
学生:太阳、火把、手电筒等都是能够发光的物体.
老师:我们把能发光的物体叫做光源.自然界和人类生活中有很多能发光的物体,它们都是光源,谁能给大家举几个例子呢?
学生:太阳、闪电、电灯、蜡烛、萤火虫……
老师:为了使用方便,人们研究并制造了人造光源,它的发展有一段很长的历史,请看图片展示:原始人用篝火照明,后来又出现了火把、油灯、蜡烛,现在又有了更方便的各种电灯,人造光源还在发展和改进.
2.探究光的直线传播的条件
以生产和生活中的自然现象为对象,让学生参与知识的获取过程,培养学生观察、实验技能,让学生深入探讨、自主探索和总结物理规律.
老师:请看老师手中的小激光器,它发出的光在远处的墙上产生一个亮点(演示).请大家猜测,光源发出的光是怎样传播的呢?
学生:是沿直线传播的.
老师:他的猜想正确吗?在生活中,你们见过光是沿直线传播的吗?举例说明.
学生:见过,比如电影放映机射向银幕的光是直的,手电筒射出的光也是直的……
老师:回答得很好,但要想确切了解光的直线传播规律,同学们必须自己去探究.因为我们这节课的课题就是研究探索“光是如何传播的?”
学生:我们在郊游时,老师曾说过看起来清澈见底,不太深的池水,不会游泳的人可千万不要下去,因为它的实际深度可能很深,容易发生危险.眼睛受骗,是不是说明光不一定是沿直线传播的?
老师:(激疑)对呀!你提出的问题很有创意.我们就是要通过这次实验来探索日常生活中光的传播问题,现在开始实验.
这时,教室里各组学生选用已准备好的小激光器、水、果冻、蜡烛、手电筒、带孔的纸板、三球仪等器材进行实验.各组选择的器材不同,实验的步骤不同,探究的问题不同,遇到的问题也不同,气氛异常活跃.此时教师要适当地向学生指导和点拨.
最后,笔者把不同小组实验中探索的共同问题投影在屏幕上,开始提问学生.
(1)光可以在哪些物质中传播?这些物质有什么共同特点?
(2)光在这些物质中是沿什么路径传播的?
(3)光总是沿着这样的路径传播吗?有没有条件限制呢?
……
学生1:光可以在空气、水、果冻等介质中传播.
学生2:光在这些介质中都是沿直线传播.
学生3:(疑释)这说明我们刚才的猜想是正确的.
老师:有不同答案的请回答.
学生4:光在空气这一种介质中沿直线传播,在水中也沿直线传播,如果光从空气进入水中,它在分界面处不沿直线传播.并演示用激光通过有粉笔末的空气进入水中时光线不是直的.
学生5:这说明光必须在同种介质中才沿直线传播.
老师:(激疑)光在同种介质一定沿直线传播吗?
学生6:用准备好的三张带孔的纸板,孔中间穿一条细线,看见灯光时细线处于直线,就说明光在同种介质(空气)中沿直线传播.
老师:我们生活在地球,它周围的大气并不均匀,请看从大气层外射向地面的阳光还是沿直线传播的吗?(利用微机动画演示早晨太阳光线的偏转)
学生1:通过动画演示可知:早晨,当太阳在地平线以下时,我们就看见了它,就是因为不均匀的大气使光线变弯了的缘故.
学生2:光在同种介质中沿直线传播是有条件的.
学生3:(释疑总结)光沿直线传播的条件是光在同种且均匀的介质中.
3.光沿直线传播的应用
发掘生活中的问题和现象,启发学生思维,在变化的情景中,激发学生去探究.用科学知识解释实际生活中的现象.
老师:光的直线传播在实际生活中有什么应用?
学生:检查排直队,打靶瞄准时(动画演示)要“三点一线”等.
老师:(设疑)有一个问题请大家讨论,开凿火车隧道时为了防止凿出的隧道不直,用今天所学的知识有办法解决吗?(学生讨论,教师点拨,教师用微机模拟激光准直来凿隧道,并演示掘进机在激光束的引导下工作)
老师:(设疑)(演示手影)请看,这是生活中常见的一种光学现象,谁能用今天所学的知识来解释一下?
学生讨论后得出结论:光在均匀介质沿直线传播过程中,遇到不透明的物体,在物体后面光不能达到的区域便形成了影子.
老师:能否根据影子的形成,说明汽车的前灯为什么安装在车头的下部?(提示:夜间行车,灯光照射的路面一片光亮,表明路面是平坦的;如果有黑影,说明路面是坎坷不平的)
学生:(释疑)由作图可知,对于同样高的障碍物,如果光线从较高的地方射向障碍物,其影子比较短;光线从较低的地方射向障碍物,其影子比较长.影子长一些有助于司机看清前面路面的凹凸情况,所以汽车的前灯要安装在车头的下部.
老师:回答的
非常好!(设疑)老师还知道同学们最爱看动画片,请看:(播放)《宝莲灯》片段中发生了什么自然现象?
学生:月食.
老师:(激疑)你相信月亮确实被天狗吃了吗?用微机动画模拟演示日食、月食的成因.
学生讨论、交流后回答.
学生1:月球运行到地球与太阳中间并成一直线时,太阳的光被月亮挡住,地球表面上某些地区短时间内看不到太阳就出现日食.
学生2:地球运行到月球与太阳的中间并成一直线时,太阳光被地球挡住,不能射到月亮上,月亮上出现阴影,出现月食.
4.光的传播速度
老师:(设疑)光的传播速度到底有多大呢?很早以前就有人感兴趣,让我们先来看一个自然现象:(播放雷鸣闪电动画)打雷时闪电和雷声实际是同时发生的,我们先听到雷声还是先看到闪电?
学生:先看到闪电.
老师:(激疑)这说明了什么?
学生:光的传播速度比声音的传播速度大得多.
老师:(释疑)光的传播速度很大,测定光的转播速度是非常困难的.第一个测量光速的科学家是伽利略,但遗憾的是他失败了.后来经过几代科学家的不懈努力,测出的结果一次比一次精确,现在公认光在真空中的传播速度是3×108m/s.
(三)巩固深化
老师:同学们都在路灯下走过(动画演示一个人在路灯下走过时的情形),请大家仔细观察,这里有一个很有趣的现象,看谁能发现.
学生:人的影子会发生长短变化.
老师:谁能用学过的知识解释,为什么人的影子会发生长短变化呢?(学生回答,教师鼓励,微机辅助演示释疑)还有什么问题呢?
学生:小孔成像是怎么回事?能利用这节课的知识解释吗?
老师:你提的问题很好!请同学们观看我国古代伟大的思想家、科学家墨翟的介绍,并欣赏小孔成像的动画演示.
老师:(启发)通过图片介绍和动画演示,你了解到了什么?
学生:我们知道墨翟是世界上第一个论述光的直线传播规律,并最早进行小孔成像实验的科学家.
老师:(引申)同学们在明确小孔成像的特点和原理后,还可用白炽灯和不透光的纸观察灯丝的像,根据小孔成像制作针孔照相机,这个“小实验”及“小制作”留给大家去研究.
三、教学体会
以往在“光是如何传播的”教学中,教师占用绝大部分的时间在讲,确切地说是在“灌”.学生只有很少的时间去思考、学习,并且还要在教师的指定下背、写概念和规律,学生处于被动接受状态,毫无激情,只是疲于应付,课堂学习效率很低,一部分学生开始产生厌学情绪.通过研究性学习的开展,笔者体会颇深.
1.学生学会了如何学习
这节课中,笔者没有让学生去机械地记忆有关光源、影子、光线等概念,也没有让学生死记硬背光的直线传播规律,而是提供大量材料,给学生适当的时间,让学生积极主动地参与到实验探究的教学过程中.这样学生通过设计实验、实验探究后,检验猜想,“发现”了光的直线传播规律.从中掌握了探索物理知识的方法,培养了学生的科学素质.这样的教学充分体现了学生在“做”中“学”、“学”中“悟”的现代教育思想和教育观念.把学生真正看成一个有思维、有创新的人,而不是知识储存的仓库.当然,这只是学生接触到光学的第一个规律,但从本节实验中学生所学到的探究方法,将对今后的实验研究起着不可估量的作用.
2.充分挖掘了学生的创新潜能
在学生自己选择器材进行实验探究时,学生在思考探究后,自己能去选取粉笔末演示光通过有粉笔末的空气进入水中光线不是直的,非常有创意.说明学生能独立地去探索、去实践.所以,只要给学生充分发挥的时间和空间,就会激发起学生的创新潜能.另外,学生所做的“激光准直”、“果冻实验”、“小孔成像”等小实验,都是把学生研究性学习的积极性推向了高潮.
3.“一石激起千层浪”
这节课的学习效果如何,学生的感受就能说明一切.课后,一名学生深有感触地说,上这样的课,就知道怎样学了,也会学了.还有的学生说,假如能经常地这样去训练,那我们对科学实验探究的兴趣,必超过对足球、电子游戏的迷恋.因为他们急于去探索科学的奥妙.所以,这节课并没有将重点放在知识结论上,而是放在激发学生的探究兴趣上,让学生经历有意义的探究活动,体验正确的认识是怎样产生的,这是笔者在教学过程中认为比较成功的一面.虽然有些问题还不能用现有的知识来解释,但让学生带着问题进行学习,本身就是探索.这种以实验探究为手段,让学生自己解开科学之谜的方法,激发了学生的求知欲,调动了学生的学习主动性,有利于培养学生的独立探索能力和创造能力.

⑹ 小孔成像实验要怎样做

把一支削得尖且细的铅笔,在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔圆圈。

小孔的直径约三毫米,设法把它直立在桌子上,然后拉上窗帘,使室内的光线变暗。

点上一支蜡烛,放在靠近小孔的地方。拿一张白纸,把它放在小孔的另一面。这样,就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。是蜡烛的像。前后移动白纸,瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离蜡烛比较近的时候,像小而明亮;当白纸慢慢远离蜡烛的时候,像慢慢变大,亮度变暗。

改变小孔的大小,我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。

可以在硬纸片上,扎几个大小不等、形状不同的孔,孔和孔之间相距几厘米。这时候在白纸上,就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样,但是清晰程度不同,孔越大,像越不清楚。孔只要够小,它的形状不论是方的、圆的、扁圆的,对像的清晰程度和像的形状都没有影响。

(6)小孔成像验证了哪种教学方法扩展阅读:

1、放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛,调整蜡烛和屏的高度,使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后,可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2、移动蜡烛或毛玻璃屏的位置,可以看到,蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远,得到的像越大。

第二种:剪去易拉罐的上部,蒙上一层塑料膜,在罐底钻一个小洞。将小洞向外对着发光物体,即可在塑料膜上得到倒立的像。

目的和要求

认识小孔成像为规律,理解物点和像点一一对应的关系。

仪器和器材

蜡烛、小孔屏(孔径1-3毫米)、毛玻璃屏

实验方法:

1、按图2.2-1所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛,调整蜡烛和屏的高度,使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后,可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2、移动蜡烛或毛玻璃屏的位置,可以看到,蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远,得到的像越大。

注意事项:

1、配合演示要画出小孔成像的光路图,运用光的直线传播规律说明小孔成倒立实像以及物点和像点一一对应的关系。

2、孔的大小,物与小孔的距离配合要适当,以保证所成实像既清晰又有一定的亮度。一般来说,孔径越小,像越清晰,像的亮度越差;孔径越大,物与小孔屏的距离应越大。亦是光向四面八方分散的越广。所以孔径不宜过大。

3、毛玻璃屏的毛面应对着小孔,观察者即可从屏的毛面对光的漫反射看到实像,也可从毛玻璃屏透射的光看到实像。

4、本实验应在暗室中进行。

得到的道理:

1、只要小孔足够小,无论孔的形状如何,对所成像的清晰程度和像的形状都没有太大的影响。

2、像距孔越近,所成像越小且亮;反之,越大且暗。

3、孔距蜡烛越近,所成像越大且暗;反之,越小且亮。

4、小孔成像的实验中,所成的像为倒立的实像,且像的大小、清晰程度与上面的结论有关。

⑺ 小孔成像实验步骤及目地

一 实验目的:通过小孔成像的现象来观察光在空气中是怎么行进的。
二 实验原理:因为光在空气中是沿直线传播的,所以蜡烛的光线透过硬纸板上的小孔在墙面上才能形成和蜡烛火苗一样的倒影。
三 实验器材:1 蜡烛一枝2火柴一盒3硬纸板一张4大头针一枚
四 实验步骤:先用大头针在硬纸板上钻上小孔,放好备用,再用火柴将蜡烛点燃,将其固定在离墙30cm左右的地方,将硬纸板放在蜡烛和墙之间,将室内的光线遮住,把蜡烛的高度调整好,使蜡烛的火苗刚好对准硬纸板上的小孔,前后慢慢移动硬纸板,直到看到墙面上有清楚的影子为止。
实验结果:经过实验,我发现蜡烛的光在墙上的影子是倒立的,而且用蜡烛对着硬纸板时,蜡烛离硬纸板越远,蜡烛的影子越小,离硬纸板越近,蜡烛的影子越大。所以,证明了光在空气中是直线行进的。

⑻ 小孔成像的原理是什么

小孔成像的原理是:光的直线传播

解析:因在同一种介质中光沿直线传播,所以光线穿过小孔时光源上下部分交换,但成像形状不变,像与光源形状相同。

小孔成像,大约两千四五百年以前,我国的学者—-墨翟(墨子)和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光的直线进行的性质。这是对光直线传播的第一次科学解释。

用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒影,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,墙体上像的大小也会随之发生变化,这种现象说明了光沿直线传播的性质。

(8)小孔成像验证了哪种教学方法扩展阅读:

性质应用

1、光的直线传播性质,在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷,测量日影的长短和方位,以确定时间、冬至点、夏至点;在天文仪器上安装窥管,以观察天象,测量恒星的位置。

2、我国很早就利用光的这一性质,发明了皮影戏。汉初齐少翁用纸剪的人、物在白幕后表演,并且用光照射,人、物的影像就映在白幕上,幕外的人就可以看到影像的表演。皮影戏到宋代非 常盛行,后来传到了西方,引起了轰动。

3、现在的一些照相机和摄影机就是利用了小孔成像的原理——镜头是小孔(大多数安装凸透镜以保证光线成像距离),景物通过小孔进入暗室,像被一些特殊的化学物质(如显影剂等)留在胶片上(数码相机、摄影机等则是把像通过一些感光元件存储在存储卡内)。

⑼ 小孔成像用什么物理方法要方法的名称啊

1、光的直线传播 2、理论结合实际的物理方法
如果是答初高中物理考卷,标准答案有一填1,两个就填两。
目前有两种理论解释这一现象,几何光学和波动光学。初高中只讲几何光学。波动光学:利用菲尼尔积分公式可以得到像。在计算时把小孔当做限制函数处理在对传播后的光场分布做傅里叶变换乘以限制函数即得到像的角谱、再进行傅里叶逆变换就得到了像。

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