光學(xué)創(chuàng)新試題賞析

1、光學(xué)創(chuàng)新試題賞析一. 展示光學(xué)發(fā)展史 例1. 古希臘地理學(xué)家通過長期觀測，發(fā)現(xiàn)6月21日正午時(shí)刻，在北半球B城陽光與豎直方向成7.5°角下射，而B城正南方，與B城距離為L的A城，陽光恰好沿豎直方向下射（如圖1所示），射到地面的光可視為平行光，據(jù)此他估算出地球的半徑。試寫出估算地球半徑的表達(dá)式R_。圖1 解析：地球的截面可看作一個(gè)圓，如圖2所示，則A、B兩地的距離L等于弧AB的長，弧AB所對的圓心角為，根據(jù)弧長公式，得：。圖2 點(diǎn)評(píng)：該題是一道物理和數(shù)學(xué)知識(shí)互相滲透的綜合題，它展示了光學(xué)發(fā)展的一段歷史。通過該題的解析，不但可以了解光學(xué)發(fā)展的歷史，而且可以進(jìn)一步提高用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題

2、的能力，從中感悟到科學(xué)家注重實(shí)驗(yàn)、善于觀察與分析的科學(xué)探究精神。二. 拓展課本知識(shí) 例2. 給你一凸透鏡，怎樣判斷它是不是凸透鏡？根據(jù)你所學(xué)過的光學(xué)知識(shí)，簡要寫出四種判斷方法。 解析：方法一：根據(jù)凸透鏡的形狀，中間厚兩邊薄的透鏡就是凸透鏡。 方法二：根據(jù)凸透鏡可以會(huì)聚光的原理，將一束平行光（或在太陽光下）垂直射到透鏡上，移動(dòng)透鏡的位置，直至在光屏上（或地面上）出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，則該透鏡為凸透鏡。 方法三：利用凸透鏡能成虛像的原理，通過凸透鏡觀察書本上的字或其他微小物體，若能觀察到放大的像即為凸透鏡。 方法四：在光具座上依次放好蠟燭，凸透鏡和光屏，調(diào)節(jié)它們的中心，使其在同一高度，調(diào)節(jié)凸透鏡、光屏位置

3、，若在光屏上可觀察到倒立的放大或縮小的實(shí)像即為凸透鏡。 點(diǎn)評(píng)：本題是一道課本知識(shí)拓展的方法開放題，是對凸透鏡有關(guān)知識(shí)的拓展，在解題過程中，應(yīng)根據(jù)凸透鏡的定義及其成像特點(diǎn)和對光線的折射特點(diǎn)進(jìn)行分析判斷。可見，該題的開放性體現(xiàn)在方法的不確定性上。試題要求同學(xué)們結(jié)合課本，根據(jù)題設(shè)情景和解題要求展開，開放思想讓他們在開放的空間探索知識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新，在求知中創(chuàng)新和突破。即從不同的側(cè)面、不同的角度，采取不同的解題思路和方法，達(dá)到解決問題、升華課本知識(shí)的目的。三. 結(jié)合生活實(shí)際 例3. 新建的高樓大廈門表面安裝一塊玻璃，站在馬路上看，它們是一面鏡子，通過鏡子只能看到自己的像，卻看不到馬路上的情景。但在大樓內(nèi)向

4、外看，卻變成了普通的玻璃，通過它們能看到馬路上的情景，如何解釋這一現(xiàn)象？ 解析：大多數(shù)鏡子的金屬鍍層都比較厚，如果金屬鍍層足夠薄的話，那么入射光僅有部分被反射，另一部分將穿過金屬鍍層。室內(nèi)光線比較弱，反射光也比較弱，里面的人可以接受外面透過來的光線看清室外的情景，而室外的人可以接收鏡面反射光線看到室外物體的像。這種鏡面叫做半鍍銀鏡面。我們?nèi)粲冒脲冦y鏡面做窗玻璃，它就成了一個(gè)單向鏡面，某些物體反射成像是與背景明亮有關(guān)的，如果在背景較暗的情況下，一塊平板玻璃也能成像。 點(diǎn)評(píng)：本題取材于生活實(shí)際，主要考查了同學(xué)們對物理知識(shí)的理解應(yīng)用能力。其實(shí)，生活實(shí)際中的物理問題比比皆是，但同學(xué)們往往熟視無睹，這主

5、要是在觀念上缺乏觀察和理論聯(lián)系實(shí)際的主觀意識(shí)。通過這類題目的考查，有利于加深同學(xué)們對物理知識(shí)就在身邊的感受，促進(jìn)同學(xué)們能從物理角度觀察生活、生產(chǎn)和社會(huì)中的各類物理問題，改變“兩耳不聞窗外事，一心只讀圣賢書”的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而關(guān)心社會(huì)、關(guān)心生活，從而實(shí)現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的物理教學(xué)理念。四. 滲透科學(xué)方法 例4. 請同學(xué)們閱讀下面短文： 反射面是球面的一部分的鏡子叫球面鏡，用球殼的內(nèi)表面做反射面的鏡子叫凹面鏡，簡稱凹鏡。 我們都知道，用平行光對著平面鏡照射，反射光線仍然是平行光，也就是說，平面鏡對光線既不起會(huì)聚作用也不起發(fā)散作用，那么，凹鏡對光線會(huì)起什么作用呢？ 小明首先進(jìn)行了

6、大膽的猜想，先找到所有可能的情況，即會(huì)聚、發(fā)散、既不會(huì)聚也不發(fā)散，只有這三種情況，但究竟哪一種情況是正確的呢？小明做了以下實(shí)驗(yàn)： 他將10只激光手電筒捆綁在一起，形成一束平行光，然后對著凹鏡照射，發(fā)現(xiàn)了如圖3所示的現(xiàn)象。圖3 請同學(xué)們根據(jù)上述短文回答以下問題： （1）通過實(shí)驗(yàn)小明可得到什么結(jié)論？ （2）你認(rèn)為凹鏡可以有哪些應(yīng)用？請說出三個(gè)。 （3）通過剛才小明和你對凹鏡的學(xué)習(xí)，想想這個(gè)學(xué)習(xí)過程是經(jīng)過了大致怎樣的程序步驟？請寫出來。 解析：（1）從圖3中可以看出：平行光線經(jīng)過凹鏡反射后，其反射光線會(huì)聚于一點(diǎn)，這一點(diǎn)就是凹鏡的焦點(diǎn)，可見凹鏡對平行光具有會(huì)聚作用。 （2）凹鏡的應(yīng)用有：太陽灶、探照燈

7、、手電筒、天文望遠(yuǎn)鏡等。 （3）通過小明和你對凹鏡的學(xué)習(xí)，這個(gè)過程大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)程序步驟：提出問題進(jìn)行猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論實(shí)際應(yīng)用。 點(diǎn)評(píng)：該題滲透了科學(xué)的物理思想和方法科學(xué)探究法，展現(xiàn)了凹鏡對光有什么作用的整個(gè)探究過程。通過解析該題可得到啟示：對于探究題應(yīng)注重觀察實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，分析解釋數(shù)據(jù)，去粗取精，由具體到抽象，由特殊到一般，運(yùn)用簡潔的語言或數(shù)學(xué)表達(dá)式，得出結(jié)論。對于得出的結(jié)論還必須批判性的思考，使結(jié)論更加完美、準(zhǔn)確化，而且這類題目為同學(xué)們模擬了一個(gè)類似科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題，研究問題的情景，有利于考查同學(xué)們的創(chuàng)造思想、遞進(jìn)思維能力。五. 關(guān)注現(xiàn)代科技 例5. 1999年某國際小組利

8、用一種超低溫原子云為媒介，成功地使光在其中的傳播速度降低為真空的兩千萬分之一，這種光速度近于普通人騎自行車的速度，此成果在光計(jì)算機(jī)、光通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?？茖W(xué)家正在努力將光速降低到40m/h左右，慢到幾乎與烏龜爬行的速度相當(dāng)。根據(jù)以上材料，回答下列問題： （1）從第一句話可知，光在超低溫原子云中的傳播速度為_m/s。 （2）本材料說明光在不同的_中的傳播的速度是不同的。 解析：（1）光在超低溫原子中的光速為： （2）從題目中可得到信息：在不同的介質(zhì)中，光的速度是不同的。所以應(yīng)填：介質(zhì)。 點(diǎn)評(píng)：本題是結(jié)合現(xiàn)代科技信息的閱讀題，信息來源于20世紀(jì)末國際科研新成果，要求同學(xué)們利用所學(xué)的物理知識(shí)解答現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的具體問題。通過解析拉近了現(xiàn)代科技與同學(xué)們之間的距離，從高不可攀變?yōu)樯焓挚杉埃@既能激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心，又能破除科學(xué)的神秘感，讓同學(xué)們跟上時(shí)代步伐，關(guān)注科技成果，增強(qiáng)“科教興國”的意識(shí)，激活創(chuàng)新靈感。六. 漫畫呈現(xiàn)物理情景 例6. 圖4中的漫畫說明了什么問題？圖4 解析：漫畫展示的是一位老人溺水的情景。漫畫說明了老人所看到的水底實(shí)際上是水底發(fā)生折射所形成的虛像。由于虛像比實(shí)際水底向上發(fā)生偏移，老人看到水底的深度比實(shí)際深度要小，因此，老人看到水并不太深，從而發(fā)生溺水事故。 點(diǎn)評(píng)：這是一道漫畫情景題，通過三幅漫畫展現(xiàn)了一位老人溺水的情景。