第第頁第三章光現(xiàn)象綜合實(shí)踐活動(dòng)2023-2024學(xué)年蘇科版物理八年級(jí)上冊（含答案）>研學(xué)案

學(xué)校：設(shè)計(jì)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：

【課題】

>

【教學(xué)目標(biāo)】

1.通過仔細(xì)觀察樹蔭下的光斑，描述觀察到的現(xiàn)象，積極思考，發(fā)現(xiàn)并提出可探究的問題培養(yǎng)在對自然現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)問題意識(shí)和能力。

2.體驗(yàn)探究樹蔭下光斑的過程，能針對問題提出猜想，設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)，有控制變量的意識(shí)并能用已學(xué)知識(shí)論證結(jié)果。

【教學(xué)重點(diǎn)】

探究樹蔭下光斑的過程

【教學(xué)難點(diǎn)】

探究過程的設(shè)計(jì)

【教法學(xué)法】

觀察法、實(shí)驗(yàn)法、科學(xué)探究法等

【教學(xué)器材】

有不同孔的卡片、光屏、照相機(jī)、直尺

【教學(xué)過程】

一、新課導(dǎo)入

由“①小孔成像的原理是什么？②小孔成像中所成像是什么性質(zhì)？”兩個(gè)問題引出新問題。

二、探究過程（活動(dòng)方案）

發(fā)現(xiàn)問題：晴天的正午，從樹蔭下走過，你會(huì)看到地面上有一些光斑，如圖所示

仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，有些光斑形狀不規(guī)則，還有一些光斑是圓形的，這些圓形光斑的亮度較暗。那么樹蔭下的光斑的形狀和亮度與哪些因素有關(guān)呢？

提出猜想：

光斑的形狀與樹葉間的縫隙的形狀有關(guān)。

光斑的形狀與樹葉間縫隙的大小有關(guān)。

光斑的形狀與樹葉間的縫隙到地面的距離有關(guān)。

光斑的亮度與樹葉間縫隙的大小有關(guān)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在卡片制作不同形狀、不同大小的孔。卡片1帶有孔的尺寸都為1cm的四個(gè)小孔（正方形、三角形、菱形、圓形），卡片2帶有孔的尺寸都為3mm的四個(gè)小孔（正方形、三角形、菱形、圓形），卡片3帶有一個(gè)孔的尺寸為3mm的正方形小孔，卡片4帶有三個(gè)孔的尺寸依次為1mm、2mm、3mm的正方形小孔。

收集證據(jù)

針對猜想1和2進(jìn)行探究，控制孔到地面的距離一定，讓太陽光透過大小相近（孔的尺寸較大），形狀不同的卡片1上的四個(gè)透光孔，觀察光斑的形狀和亮度。拍照并進(jìn)行記錄。

小孔的形狀正方形三角形菱形圓形

光斑的形狀正方形三角形菱形圓形

光斑的亮度通過四個(gè)小孔的光斑的亮度基本相同，均較亮

注：孔的尺寸都為1cm，置于白紙上方1m處

表1

控制孔到地面的距離一定，讓太陽光透過大小相近（孔的尺寸較?。?，形狀不同的卡片2上的四個(gè)透光孔，觀察光斑的形狀和亮度。拍照并進(jìn)行記錄。

表2

小孔的形狀正方形三角形菱形圓形

光斑的形狀圓形圓形圓形圓形

光斑的亮度通過四個(gè)小孔的光斑的亮度基本相同，均較暗

注：孔的尺寸都為3mm，置于白紙上方1m處

控制孔的大小、形狀不變，改變孔到地面的距離，讓太陽光透過卡片3上孔的尺寸為3mm的正方形小孔，觀察光斑的形狀和亮度。拍照并記錄

表3

孔到地面的距離1m0.5m0.1m

光斑的形狀圓形近似正方形正方形

光斑的亮度光斑的亮度基本相同，均較暗

注：小孔形狀均為正方形，孔的尺寸為3mm，置于白紙上方1m處逐漸靠近地面

控制孔到地面的距離一定，讓太陽光透過大小不同，形狀相同的卡片4上的透光孔，觀察光斑的形狀和亮度。拍照片并進(jìn)行記錄。

小孔的尺寸3mm2mm1mm

光斑的形狀圓形較暗，近似圓形很暗，看不清形狀

光斑的亮度隨著孔的尺寸的減小，光斑的亮度逐漸變暗

注：小孔形狀均為正方形，孔的尺寸依次為3mm、2mm、1mm，置于白紙上方1m處

表4

分析論證

表1初步結(jié)論：光斑形狀與孔的形狀相似。

表2初步結(jié)論：光斑形狀近似為圓形。

表1和表2綜合結(jié)論：光斑的形狀是由孔的大小決定的。通過小孔形成的光斑與孔的形狀無關(guān)，通過大孔形成的光斑是由于卡片不透光部分在光屏上形成了影子。光斑的亮度是由孔的大小決定的，通過小孔形成的光斑由于進(jìn)光量的減少而使像變暗。

表3初步結(jié)論：距離光屏越近，光斑形狀與孔的形狀越相似。

表4初步結(jié)論：小孔成像并非孔越小越好，因?yàn)橄裉担床磺濉?/p>

表3和表4綜合結(jié)論：光斑的形狀與小孔到地面的距離有關(guān)。當(dāng)小孔到地面的距離較小時(shí)，光屏上出現(xiàn)的是與小孔形狀相同的光斑；當(dāng)距離足夠大時(shí)大孔所形成的亮斑也為圓形。光斑的亮度是由孔的大小決定的。

交流與小結(jié)

總體結(jié)論：由于太陽到地球的距離無法改變，所以樹蔭下的光斑形狀和亮度主要受到兩個(gè)因素影響，即樹葉間縫隙的大小和樹葉間縫隙到地面的距離。不管光斑是不是像，都是由于光沿直線傳播形成的。

三、課后作業(yè)；

1.如圖1所示為“小孔成像”的示意圖，該現(xiàn)象可以用_________來解釋；若小孔與火焰和光屏的距離分別為1m和2m，火焰正對小孔的橫切面積S，則火焰在光屏上像的面積為_____。

(

圖1

)

2.2023月5月21日早晨，臺(tái)州地區(qū)天空出現(xiàn)了難得一見的日偏食景象（如圖2）。此時(shí)，小明同學(xué)將太陽光垂直照射在紙板一個(gè)很小的“△”形孔上，那么在地面形成的光斑是（）

(

圖2

)

A.“▽”形B．形C．“○”方形D．“△”形

3.下表是小明同學(xué)在卡片上挖孔所做的研究太陽的小孔出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)記錄。小明和他的同學(xué)分析下表的結(jié)果，得出一些結(jié)論，請你幫他補(bǔ)充完整。

小孔的形狀□○△

小孔的尺寸/ｍｍ151015101510

地面光斑形狀小孔距地10cm□□□○○○△△△

小孔距地20cm○□□○○○○△△

小孔距地40cm○□□○○○○△△

小孔距地80cm○○□○○○○○△

小孔距地120cm○○○○○○○○○

小孔距地200cm○○○○○○○○○

(1)小孔成像是由于______形成的．

（2）由于太陽距我們很遠(yuǎn)，到達(dá)地面的光線幾乎平行，所以，當(dāng)小孔到地面的距離足夠小時(shí)，地面上的光斑與小孔的形狀是一致的，這不是太陽的像．要使太陽通過小孔成像，必須注意小孔的大小和小孔到地面的距離，當(dāng)小孔到地面的距離一定時(shí)，小孔越______（填“大”或“小”），地面上就越容易得到太陽的像．

（3）小明另使用形狀為“☆”的小孔來研究太陽的小孔成像，當(dāng)小孔距地面40cm時(shí)，地面上的光斑為“☆”，則小孔距地面10cm時(shí)，地面上的光斑形狀為______：

A．○B(yǎng)．☆C．□D．△

(4）如上表所示，當(dāng)小孔的尺寸為5mm，小孔距地80cm時(shí)，用一張卡片覆蓋在△孔上（相當(dāng)于把孔變?。?，遮住孔的一部分，讓太陽光透過小孔，與不遮住小孔相比，光斑的形狀______（選填“變化”或“不變”），亮度______（選填“變亮”、“變暗”或“不變”）．

4.探究樹蔭下光斑的綜合實(shí)踐活動(dòng)中，

（1）為了研究孔的大小對光斑形狀的影響，小華設(shè)計(jì)了四種開有不同形狀孔的卡片甲，并用另一張卡片乙覆蓋在甲上，如圖所示．接著，從圖示位置沿箭頭方向水平移動(dòng)乙，觀察光斑形狀的變化情況．下列合乎要求的是______．

（2）小華在研究距離的大小對光斑形狀的影響時(shí)，用開有尺寸大小為1厘米的菱形孔的卡片甲對著太陽，當(dāng)卡片距地面30厘米時(shí)，光斑呈______形，將卡片逐漸遠(yuǎn)離地面時(shí)，光斑逐漸變______（選填“亮”或“暗”），到1米以上時(shí)，光斑逐漸呈______形．

5.學(xué)習(xí)了光學(xué)知識(shí)后，愛動(dòng)腦筋的小明和小紅想自己探究小孔成像現(xiàn)象．如圖所示，他們給兩個(gè)空罐的底部上都分別打上一個(gè)圓孔和一個(gè)方孔，再用兩片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上．分別將小孔對著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過小孔所成的像．

（1）甲圖中點(diǎn)燃的蠟燭距小孔20cm，它成像在距小孔15cm，則半透明膜上的像是（）

A．倒立、放大的虛像B．正立、縮小的虛像C．倒立、縮小的實(shí)像D．正立、放大的實(shí)像

（2）由甲、乙兩圖可知實(shí)驗(yàn)是在研究小孔成像與____________的關(guān)系．

（3）分析比較___和___兩圖，可以得出小孔成像與物體的形狀有關(guān)；

（4）小明和小紅明白了：樹蔭下的圓形光斑（如圖所示）就是________通過樹葉間的小孔在地面上形成的像．

（5）小明和小紅還聯(lián)想到：

在太陽光或者日光燈下，如果擋住了光的去路，地面上就會(huì)形成影子．細(xì)心的小明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在日光燈下的影子灰蒙蒙一片，一點(diǎn)也不清楚，特別是處處裝點(diǎn)著電燈的大廳里，人和物的影子就更是模糊不清了．這是為什么呢？小明去問物理老師，老師拿出幾根蠟燭、一個(gè)圓柱形鐵塊，讓小明做了如下實(shí)驗(yàn)：

①木塊放在桌子上，旁邊點(diǎn)上一只蠟燭．觀察鐵塊的影子．（如圖a）

②在旁邊再點(diǎn)上一只蠟燭，觀察鐵塊的影子（如圖b）

③繼續(xù)在鐵塊旁邊點(diǎn)蠟燭，直到將蠟燭圍滿鐵塊四周，觀察鐵塊的影子（如圖c和d）

小明發(fā)現(xiàn)，蠟燭影子越來越_____（填“深”或“淺”），這時(shí)他又比較了一下白熾燈和日光燈，看到白熾燈的燈絲很集中，而日光燈的燈管卻很長，他想了一會(huì)后，高興的說：“老師，我明白了！