综合实践活动教学设计(第二课时)

“探究树荫下的光斑”综合实践活动

【教学目标】

1.

通过观察树荫下的光斑视频，能描述观察到的现象，尝试对现象进行分类，充分猜想，提出有价值、可探究的问题。

2.

能在控制变量意识下设计实验，进行实验并收集证据，论证自己的猜想，得出结论。

3.

能应用所学物理知识解释观察到的现象，进一步从理论上论证猜想的正确性。

4.

将实验过程和结论与他人交流分享；并在实验或交流过程中提出新的探究问题。

5.

运用课堂学习的探究方法，课后进一步深入探究。

【教学重、难点】

重点：引导学生根据现象提出物理问题；并由浅入深地探究出光斑形状的影响因素。

难点：制作符合要求的卡片；探究活动的组织。

【教具准备】

（每小组一套）：强光手电筒、白纸1张、卡片（已开一个梯形长孔）、宽双面胶、小剪刀、米尺、带三个大孔的卡片。

【教学过程】

学完第三章光的知识后，老师经常在生活中观察，生活中哪些光现象我们已经可以进行解释？哪些现象我们又可以利用所学知识方法进行进一步的探究？当然，我们进行科学探究最重要的是能提出问题。

比如，老师经过学校门口的大树时，墙上留下树的阴影（PPT展示图1），老师会想到：树荫是怎么形成的？你们知道吗？（生答：光在均匀介质中沿直线传播，遇到不透明的物体会在物体后方留下阴影）

同时，老师还发现树荫下还留下了光斑（PPT展示图2），根据老师提供的问题链，你能提出科学的问题吗？

【问题链1】你能提出科学的问题吗？

问题1 你能描述观察到的现象吗？

（学生讨论汇报）树荫下的光斑有些较暗，有些较亮，较暗的光斑接近圆形，较亮的光斑成不规则形状。

问题2 你能根据现象提出一个问题吗？

（学生讨论汇报）光斑是怎样形成的？光斑的形状及大小与什么因素有关？

问题3 如果我们来探究光斑形状与哪些因素有关，你能提出哪些猜想？

（学生讨论汇报）光斑的形状可能与孔的形状、孔的大小、光源的形状有关。

当学生猜想遇到困难时模拟真实情境，用投影仪打出强光源，用夹子夹好一片大树叶（八角金盘树叶），通过手机自拍杆放在距投影仪屏幕约1m的位置，观察现象；再将两片树叶交错成一个约0.3cm的小间隙，再将夹好的树叶放在距屏幕2米的位置，观察现象。

【问题链2】

你能收集有效证据证明你的猜想吗？

问题1

如何收集证据证实你的猜想是正确的呢？我们用强光手电筒模拟太阳，用带孔的卡片模拟树叶间隙，把白纸放在地面或直接利用教室墙壁作为光屏。在探究光斑的形状与孔的形状和孔的大小关系时，应使用什么物理研究方法？

问题2

在探究光斑的形状与孔的形状关系时，需要改变什么因素，控制哪个因素不变？孔的形状一般有哪些？至少需要设计几种形状的孔？

问题3

在探究光斑的形状与孔的大小关系时，需要改变什么因素，控制什么因素不变？我们至少需要设计几个形状相同、孔径不同的孔？

分组实验：

4人一组，在卡片的长形孔中间贴一些宽双面胶，制成3个孔径相近、形状不同的孔，如图所示。

生：在地面上铺一张白纸。甲同学把米尺竖直立在白纸一侧。乙同学将硬纸板置于白纸上方1m高度处，丙同学打开强光手电筒，举过头顶对准卡片上的孔向下照射，观察白纸上出现的光斑形状，丁同学在表中记录数据和现象。

序

①

②

③

孔径/cm

像距/m

孔形

光斑形状

（教师提供给学生带梯形孔卡片分成三组，三组卡片中间长条宽度分别为1cm、0.6cm、0.2cm，既控制了同一组不同形状的孔的大小，又预设了全班约1/3的小组能观察到圆形光斑，还将探究孔径对光斑形状的影响隐含在各小组实验中）

让能观察到圆形光斑和不能观察到圆形光斑的小组分别展示

问题4

对比观察两个小组卡片上孔的大小，你们能找到得不到圆形光斑的原因吗？

问题5

小孔成的像总是圆的，是谁的像，你有证据吗？

【问题链3】

进一步探究，你愿意分享交流你的收获吗？

问题1

利用大孔你能否得到圆形光斑？试一试，你会有新的发现吗？

把带孔的卡片置于白纸上方1m高度，用另一张纸慢慢遮住三角形孔的一部分，如图所示，观察白纸上光斑的形状和亮度。

问题2

将手电筒和卡片同时上移，来增加卡片到光屏的距离，你发现了什么？（可追问：你能理解小孔成的像为什么会比较暗？同样的一个孔，一会儿成光斑，一会儿又成像，说明了什么？）

问题3

如果要探究光斑的形状与像距的关系，需要控制什么不变？改变什么？

当像距增大到一定距离是，光斑就变成了圆形的像。那么孔径与像距有什么关系呢？细心的同学还发现光斑大小与手电筒到孔的距离有关，这个结论在教室外探究还成立吗？

有关树荫下光斑的探究课题还有很多，请同学们收存好手中的卡片，走近大自然，去探寻其中的奥秘吧！

【作业设计】

各小组自选1~2个课题探究，并将小组探究的过程写成实验报告或相关小论文。

【实验探究课题】

1.小孔成像实验中，孔径大小与孔到光屏的临界距离之间有什么关系？

2.利用网络查询太阳到地球的距离，你能估测太阳的直径吗？

3.若发现树荫下的光斑是椭圆形，可能是什么原因造成的？

4.小孔成像实验中，小孔是越小越好吗？

5.大孔为什么成光斑？你能画出光路图进行解释吗？利用器材证明你所认为的光路图，并相互交流。