第三章光现象全章教材分析与教法建议

第三章    光 现 象

                                          海门市三和中学    樊勋

一、教学结构的比较

以往教材通常以“实验现象 → 总结规律 → 解释现象”为主线组织教学内容，着眼于学科知识的完整性与系统性，着眼于对现有规律的演绎和运用上。本教材采用了从生活走向物理，从物理走向社会的思路。从学生最常见的光现象入手，引发问题，进行探究，结合探究过程再介绍探究成果在生活、生产和现代高新技术中的应用。这种处理方法属于归纳式的，既符合人类对几何光学认识的历程，也较符合学生的认知特点，较易激发学生的探究欲望。

二、倡导“归纳/发现”的教学风格

1、中国学物理的方法是演绎法，先有许多定理，然后再进行推演；美国是从现象出发，物理定理是从现象中归纳出来的，是归纳法。归纳法教学的特征是：不受已有知识和经验的局限，鼓励突破和创新；不受现有答案的局限，鼓励发表自己的新见解；不受思维定式的局限，鼓励进行移植和新的组合思维的直觉性和跳跃性。－－杨振宁论中外教育

2、演绎法是对考试有用的办法，归纳法是做学问的办法。本书大部分内容依归纳法撰写。即每一种情况或现象给出一些具体例子，在得出结论前鼓励学生去探究。

三、关于导图： 以学生日记的形式，描述了一次春游的经历。通过学生在游玩过程中的观察，用儿童的语言提出了一系列疑问。这些问题涉及到光的色彩、平面镜成像、光的反射和光的直线传播，涵盖了本章将要研究的主要内容。这样处理贴近学生的生活实际，显得真实、自然；另外也能启发学生养成在平时注意观察，善于从常见现象中提取研究课题的习惯。体现了从生活走向物理的课程要求 。

四、本章主体框架：略。

五、课时建议：本章每小节建议使用1课时。机动两课时。

六、本章重点、难点分析：有关光现象的一系列探究活动是本章的重点；红外线、紫外线的探测活动，平面镜成像特点的探究活动是本章中的难点。 

第一节   光的色彩   颜色

教学目标：

1、通过光的色散的实验探究过程，知道白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的；通过实验，并运用对比的研究方法去简单了解光的混合与颜料的混合的不同；通过阅读确认光具有能量。

2、激发学生进一步探求颜色之谜的兴趣，使学生领略色彩世界的缤纷多彩，感受到热爱自然、亲近自然的美好情感。

教材分析：

本节教材主要包含三个内容：（1）、光的色散（白光的组成）；（2）、色光混合与颜料混合的对比；（3）、光具有能量。除了“光具有能量”这一内容由学生通过阅读插图得出外，其它内容都需学生通过探究活动，自己动手操作，动脑思考得出

教材重点、难点分析：

本节的重点是光的色散和色光的混合。教学中应着重引导学生积极参与探究活动，仔细观察实验现象，概括出实验结论。同时在活动中也应让学生体会了解运用实验研究自然现象的基本方法。

如何让学生成功地观察到实验现象，顺利地完成本课的两个探究活动是本节教学的一个难点。

对于光的混合与颜料的混合的不同，教学时只要求学生进行颜料混合的尝试和体验，知道色光的混合与颜料混合的结果有区别，不需要学生知道原理。

教学过程

▪创设情境

▪活动3.1：分解太阳光

▪活动3.2：观察色光的混合

▪活动3.2：颜料的混合 

▪光具有能量

关于“分解太阳光”的活动：

▪光源：阳光、日光灯、大功率的白炽灯、卤素灯或幻灯机射出的光束

▪棱镜与光屏间距：40CM左右。保证光谱能展开且有足够的亮度

▪及时观察与描述：各色光的排列次序、与三棱镜的相对位置等

关于活动：观察色光的混合

实验效果取决于：

▪一是光源本身的亮度和发出的光束与白光的接近程度，亮度越高，光色越接近于白光，效果越好；

▪二是所用玻璃纸颜色要纯正，条件允许时，最好采用舞台灯光用的透明胶片或专业摄影滤色镜。玻璃纸的颜色越纯正，实验现象越明显。

▪要防止学生分辨不清相近色光(如：青、紫)而得出错误结论。

关于活动：颜料的混合 

▪由于颜料的纯度和混合的比例不一样，重叠区域的颜色会略有不同，但都接近于黑色或深灰色。

▪实验时要注意要用少量水调和两种颜料，使之混合均匀。

▪本实验只要求学生进行颜料混合的尝试和体验，知道色光的混合与颜料混合的结果有区别，不需要学生知道原理。

关于光具有能量的教学

▪本教材对于“能量”主题的处理，采用的是先分后合的思路，先结合各种运动渗透各种具体的能量形式，最后再集中讨论研究各种能量转化和转移时的共同问题。所以在光能的教学中只要学生意识到光的照射确能引起一些新的变化，会在恰当的情境中使用“光能”这一词语即可，不需要也不可能给能量下定义。

▪关于光具有能量的教学

▪教学中可让学生先观察教材中的插图，讨论范例中光照射后产生的新变化，教师也可视情况再补充几个实例，如：激光切割，用凸透镜会聚太阳光点燃火柴，利用太阳能工作的太阳帽等。

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3.人工造虹：

▪水雾可利用浇花用的小喷雾器、美发用的喷雾器或用橡皮管接在水龙头上，用手捏住另一头来产生，实在找不到上述器材也可直接将水含在口中，向空气中喷出。活动中要调整喷雾的方向，让学生能够在背对太阳的位置上观察。 

▪彩虹出现后，要注意提醒学生仔细观察。在什么情况下能看到彩虹？彩虹中有几种颜色？是如何排列的？

▪设计本题的目的是让学生亲自经历彩虹的形成与观察，激发学习物理的兴趣，对彩虹形成的原因不作要求，对有兴趣了解的同学，教师可指导他们查找有关资料。

第二章    人眼看不见的光

教学目标：

1、通过探究活动，确认红外线、紫外线的存在，了解它们的性质。

2、初步尝试通过可见的效应来研究不可见事物的探究方法，见识红外线和紫外线在生活、高科技领域的应用，体会科技的力量。

3、通过阅读、讨论，客观认识科技发展对人类生活和自然环境的影响，培养学生善待自然、保护自然的意识。

教材说明：

▪考虑到红外线和紫外线既有广泛的应用，又是对上节“光与光能”内容的补充，与紫外线有密切关系的臭氧空洞也是环境保护的热点，恰当介绍有助于扩大学生的知识视野，

▪扭转“光都可见”的偏见，启发他们客观认识科学技术的影响，培养其环境保护意识。

▪另一方面该节内容引入自然，是上一节探究活动的自然延伸，符合科学探究活动的内在操作逻辑和顺序，能和前节构成一个较为完整的探究链条，有利于提升学生的探究能力。 

教学过程

▪提出问题，创设情境

▪活动3.4：探测红光外侧的热效应

▪介绍红外线的应用

▪活动：探测紫外线

▪介绍紫外线的应用

关于活动：探测红光外侧的热效应

▪此实验的现象表现得较为细微，适合进行分组实验

▪温度计应放在距离三棱镜较近的位置上，否则红外线散布范围太大，会让温度计示数上升不明显

▪一般能上升2℃~3℃左右。

▪若再将温度计移到红光或其它色光区域，可观察到温度计示数反而下降 

红外线的特点：

▪红外线与可见光一样，能发生反射、折射现象，能透过透明的物体，也能被物质吸收。

▪而且任何温度高于绝对零度的物体(如人体等)都在不停地辐射红外线

▪色彩丰富多样 

▪ 红外线透过烟雾的性能好 

关于红外线应用 

▪红外探测

▪红外寻的

▪红外成像

关于活动：探测紫外线

▪紫外线探测实验的效果较为明显。

▪如果找不到涂有荧光物质的纸条，可用其它荧光物质代替。较为方便的是用钞票上的荧光标记来探测。

▪教师事先用验钞机显示出标记，并用铅笔在钞票上圈定其位置和范围，然后将钞票放入太阳光谱中，向紫光端慢慢移动，当圈定的位置移至紫光外侧时，可见到荧光标记显现出来。

紫外线指数：

▪紫外线指数是指在一天中太阳在天空中的位置最高时（一般是在中午前后），到达地面的太阳光线中的紫外线辐射对人体皮肤的可能损伤程度。紫外线对人类皮肤的损害是根据“红斑作用光谱曲线”作出的。这一光谱曲线已被国际光照委员会采纳来代表人类皮肤对太阳紫外线的平均反应。

▪紫外线指数预报： 

▪气象部门通过分析气象条件对紫外线辐射的影响程度，据此发布紫外线指数预报，以指导公众采取适当的防护措施。紫外线指数用0－15的数字来表示。通常规定，夜间的紫外线指数为0，在热带、高原地区，晴天无云时的紫外线指数为15，紫外线指数越大，也表示在愈短的时间里紫外线对皮肤的伤害愈强。

紫外线指数等级及相应的防护措施

防晒用品的防晒指数 

▪紫外线防御化妆品的效果的定量表示

▪中国、日本和美国 ：“SPF”（Sun protection Factor）；欧洲国家 ：“IP”  ； IP×2＝SPF 

▪SPF＝涂抹上防晒剂部分的MED／未涂抹防晒剂部分的MED

▪MED，是Minimum Erythema Dose的缩写，其定义为“造成皮肤出现微弱红斑所需的最低紫外线量。”

▪ SPF值越高，其防晒效果也越佳 

臭氧空洞的成因

▪氟利昂和哈龙产生的氯和溴在平流层通过化学过程破坏臭氧是造成南极空洞的主要原因。

第三节   光的直线传播

教学目标：

1、积极参与影子游戏，在游戏中能引发对阴影成因的思考，并通过探究，归纳得出光的传播规律。进而能用光的直线传播来理解小孔成像、日食月食等现象。

2、了解光的传播需要一定的时间，知道真空中、空气中的光速。理解激光测距的原理。

3、了解我国古代在光现象研究上的成就，知道中华文明对科学发展作出的贡献。

教材说明：

▪本节的主要科学内容有两个，一是光的直线传播，二是光速

▪未强调光沿直线传播的条件,也未安排相应的探究活动。

▪本节内容以光的直线传播为重点，主要的科学探究活动也围绕光的直线传播展开

▪光速的内容以介绍讲解为主，尽管如此，教材还是作了必要的铺垫 

教学过程

▪创设情境,激发兴趣

▪活动3.5：影子游戏

▪光的直线传播

▪光速

关于光沿直线传播的教学

▪充分了解学生的原有学习情况 

▪针对不同的情况，采用不同的教学设计。

▪探究光的传播路径的活动很多 ，教师要有所选择。

探究光的传播路径的活动 

▪直接显示光直线传播的探究活动

如：显示光在空气、水和玻璃中的传播路线

▪间接反映光直线传播的探究活动

如：在探究影子成因中，说明光沿直线传播 

如：通过小孔成像说明光沿直线传播 

关于光速的教学

▪不能仅仅局限在光速的记忆上 

▪给予学生多方面“科学雨露”的滋养

光速无限和光速有限的争论

光速测量的历史沿革

伽利略失败的测光速实验  

第四节．平面镜

教学目标：

1、通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系，理解平面镜中像的一些主要特点。

2、经历探究平面镜成像特点的活动过程，提升学生多方面的研究能力。在活动中学会与他人分享探究成果，并初步养成甄别假设、调整探究计划的意识。

3、通过物像和镜面三者间的关系，引导学生领略平面镜成像中的简洁对称之美

教材说明：

▪本节主要包含两个内容：一是关于平面镜成像特点的探究活动，二是平面镜的应用 

▪重点内容是探究平面镜成像的特点 

▪知识的难点是对虚像概念的理解

▪探究活动中的难点是如何确立虚像的位置。

教学过程

▪创设情境,激发兴趣

▪活动3.6：探究平面镜成像特点

▪对称法作图

▪平面镜成像的应用

▪凸面镜和凹面镜

教材对成像特点探究活动的处理思路

▪统放结合：

统------ 虚像、虚像位置的确定

半放------ 物像等大、物像等距

全放------ 一些次要的成像特点 

关于平面镜成像特点探究的教学

▪提出猜想

▪实验验证

▪交流与评价

▪总结结论

选择实验器材时应注意

▪选贴有半透膜的玻璃或茶色玻璃作为平面镜

▪尽可能选薄一些的玻璃

▪玻璃一定要保证垂直放置

▪物体可选用跳棋、去掉反光罩的手电，蜡烛

确定虚像的位置的方法

▪重合法 (教材)

▪方格纸法

▪坐标法

第五节    光的反射

教学目标：

1、会以专门术语描述光的反射现象，初步理解反射定律，了解平面镜成像的原理

2、经历反射定律的探究过程，进一步学习通过观察现象来提出问题和猜想，培养学生根据探究目的，制定探究计划，设计和进行实验，收集、辨别有效信息和处理信息的科学探索的能力

3、领略反射现象、平面镜成像的现象和原理中对称简洁与和谐统一的物理之美

教材说明： 

▪本节的科学内容主要有：探究光的反射定律，平面镜成像的原理，光的反射的应用 

▪本节的重点是探究反射定律 

▪对反射定律的表述严密性不作过高要求

▪不要求会画出成像的光路图 

教学过程

▪提出问题，创设情景

▪活动3.7：探究光的反射规律

▪平面镜成像原理

▪镜面反射和漫反射

▪光反射现象的应用

关于反射定律探究的教学

▪反射现象的演示要清晰可见，保证学生形成正确的表象

▪实验验证时，要鼓励学生自制实验器材，设计出不同的实验方案 。

关于平面镜成像原理的教学

▪提出问题，引发学生思考

▪阅读教材，了解主要论点

▪讨论验证，进行批判阅读

▪鼓励存疑，从“问题”走向“更多的问题” 

生活中利用光的反射来工作的器具

▪角反射器

▪反射式望远镜

▪运动鞋使用的反光条

警示马夹

荧光灯反光罩

公路标志牌

反光猫眼 

www光污染的调查

▪本题设置的目的主要是让学生学习科学调查的方法，体验科学调查的过程，培养人际交往的能力。

▪调查前教师要对学生进行必要的指导，要告诉学生如何写调查报告，调查时的注意事项。

▪教师要鼓励学生在课后开展此项活动，只要学生进行了此项活动，就应得到教师的认同。对在调查后能交上调查报告的同学，教师应予以表扬和鼓励。

▪活动结束后，要及时组织学生进行评估和交流。并可提出消除光污染的具体措施，建议社区管理部门加以改变。

怎样写调查报告

▪某一问题进行调查研究后，写成的书面汇报材料

▪调查报告没有固定的格式 

▪一般格式包括标题、前言、正文、结尾等几部分 

怎样写调查报告

▪标题：标明调查对象和主要问题 

▪前言：交代调查研究的目的、对象、内容、方法等 

▪正文：调查的具体内容、结论、解决存在问题的做法、建议

▪结尾：调查人所在单位、姓名、调查时    间    

关于光污染的调查 

▪报告标题可定为“关于＊＊＊地区光污染情况的调查”

▪调查目的可定为“为了了解＊＊地区光污染的现状，向有关部门提出整改建议”

▪内容可包括该地区光污染的种类、现状、造成的主要危害，产生的原因、相关人员对光污染的认识和态度，防止和消除光污染可行的途径、方法或主要障碍，向有关部门提出的建议。

▪根据调查的内容的性质可相应地采用观察、走访、问卷等调查方法。