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华东师范大学出版社华东师范大学出版社主编袁运开副主编刘炳昇钱振华王顺义主编袁运开副主编刘炳昇钱振华王顺义科学八年级下册KEXUE义务教育教科书致同学们同学们欢迎你们学习科学，走近科学。什么是科学科学神秘吗科学要研究和解决的问题与人类认识自然、利用自然、保护自然和发展自身有怎样的关系通过学习你们将会有所感悟。在这套教材里将要学习的有关生命科学、物质科学和地球与空间科学领域的知识，只是一个初步的基础，你们更要重视科学知识的产生过程和科学方法的训练，逐步养成进行科学探究的习惯；注意科学态度、创新精神与实践能力的培养，了解科学知识在生产实际中的应用以及科学知识的社会价值；要关注发生在周围的自然现象和社会现象，试着用学过的科学知识去分析解释它们，提出自己的看法并以科学的态度对待。这些方面对你们今后的工作和学习将有深远的意义。本册内容的主线是信息与信息的传递。从最常见的声、光、电这些人们熟悉的信息出发，介绍这些信息的特点与物理性质。再介绍人体的感觉器官。眼、耳、口、鼻对不同信息的接收与处理。最后学习一点电、磁与电磁波知识，了解一点现代信息技术，了解人体内部的信息传递过程以及自然界天气与气候这个复杂的信息系统。本教材的编写采用探究和叙述相结合的方式，精选大量生动形象的图片，创设探索学习的条件，开辟“活动”、“阅读”、“思考与讨论”、“视窗”、“科学技术社会环境”、“小资料”、“科学家小注”、“学生实验”、“探究课题”与“练习”等栏目，提供多种主动学习活动的形式，愿你们喜欢。爱因斯坦曾经说过“人类的一切经验和感受中，以神秘感最为美妙；这是一切真正艺术创作及科学发明的灵感源泉。”祝愿你们在学习中始终保持对自然的神秘感，不断追求科学真理，并取得成功。编者第1章声1声音的产生和传播22声音的特性73噪声12第2章光1光的反射平面镜172光的折射223凸透镜成像264眼的成像原理视力的矫正32第3章人体的感觉1眼与视觉382耳与听觉453皮肤感觉484味觉与嗅觉50第4章电与电路1自然界的电现象552电路623电流、电压674电阻755欧姆定律81CONTENTS目录目录1第5章电与磁1磁现象912电流的磁效应973电磁感应103第6章电磁波和通信1信息的传递和通信1092电磁波和无线电通信1143现代通信122第7章生命活动的调节1动物的行为1332人体生命活动的神经调节1433人体生命活动的激素调节1544人体是一个统一的整体1575植物生命活动的调节159第8章天气和气候1天气、气候和人类活动1672气温、湿度和降水1703气压和风1754气象灾害和防灾减灾1815我国气候主要特点1856天气、气候变化的主要因素194附录汉英词汇索引197后记2002科学第1章声音是怎样产生和传播的声音为什么有千差万别声2科学1声音的产生和传播振动的物体能产生声音（sound）。声音可以在气体、液体和固体中传播，但不能在真空中传播。思考与讨论思考与讨论当你说话时触摸自己的喉部，你可以发现什么现象为什么声音能够引起人耳鼓膜的振动呢声音的产生图1.1.1音叉放入水中活动材料准备音叉、橡皮槌、装满水的玻璃器皿、乒乓球、线。活动过程用橡皮槌敲击音叉，音叉会发出声音。用手触摸正在发声的音叉，手有什么感觉描述这个感觉。用橡皮槌敲击音叉后，如果迅速把发声的音叉触及玻璃器皿中的水面，你猜测一下会有什么现象发生。然后进行实验，观察水面会出现什么现象，描述观察第1章声3音叉是发声的物体，像这样的物体叫做声源。发出声音时它在振动，如果振动停止了，声音也就没有了。1977年9月，在湖北省随州市发现了一座古墓。古墓里埋葬着后来被国际学界称为“世界第八大奇迹”的曾侯乙编钟。发掘工作于1978年5月初正式开始，经过精心的组织和发掘，最终让在地下沉睡了2400多年的编钟重见天日。面对这样一套世上罕见的庞大乐器群，音乐学家进行了测音，古文字学专家进行了现场观察、临摹、考证。同年的8月1日还举行了编钟音乐会，演奏了多首古今中外乐曲。这次音乐会是对这一巨型古乐器的演奏方法和技巧的首次探索和实践。演出的成功向全世界表明了中国青铜器时代高度发达的科学文化和艺术水平。小资料曾侯乙编钟1.观察弦乐器的演奏，例如二胡、小提琴等，当它们发出美妙的声音时，描述弦产生的现象。2.你能利用生活中常见的材料，设计一个实验，说明声音的产生是由于声源的振动吗到的现象。用胶带把乒乓球和线的一端粘在一起，将乒乓球悬挂起来。用橡皮槌敲击音叉后，迅速将它与乒乓球轻轻接触，根据前面的经验，猜测一下会有什么现象发生。对实验进行观察，并描述实验现象。观察到的现象与猜测一致吗怎样分析和解释观察到的现象呢图1.1.2编钟练习图1.1.3考古现场4科学活动材料准备小收音机、两个塑料袋、一段绳子和玻璃器皿。活动过程把一个正在发出声音的小收音机放在塑料袋里，用绳子扎紧袋口，再套上一个塑料袋扎紧袋口，防止水渗入将它弄湿。先猜测一下当小收音机放入水中，我们还能听到声音吗然后把它浸没在玻璃器皿的水中，记录观察到的现象。它可以说明什么问题你还能提出哪些问题声音能在液体中传播吗声音的传播通常在教室里听老师上课，声音是从老师的声带发出，然后通过空气传到我们耳朵里的。声音能够通过液体和固体传播吗图1.1.4收音机在水中图1.1.5你能听见秒表的滴答声吗活动材料准备机械秒表或机械手表、棉球。活动过程把发出微弱滴答声的机械秒表（或机械手表）放在桌子上。一只耳用棉球塞紧，使它听不见机械秒表发出的声音。另一只耳紧贴桌面仔细倾听。你能听见秒表发出的声音吗这个现象说明了什么在这个实验中声音是通过什么传播的与同学讨论观察到的现象及结论。它可以说明什么问题声音能在固体中传播吗第1章声5通过以上几个活动，说明声音可以通过气体、液体和固体等物质传播，而在真空中是无法传播的。随着空间技术的发展，人类登上月球已成为现实。由于月球上没有空气存在，在月球上人与人之间即使离得很近，相互说话也听不见，只有通过无线电传播和转换后才能进行交流。活动如图所示在一个广口瓶内放置一小块泡沫塑料，它的上面放置一个正在发声的音乐芯片。瓶塞中插入一根玻璃管并与抽气筒连接。没有抽气前你能听见音乐芯片发出的声音吗抽气过程中，你听到的声音有变化吗请猜测如果抽气筒能够把瓶中的空气完全抽掉，瓶内形成真空，结果会是怎样。如果空气重新回到瓶中，结果又将怎样图1.1.6真空不能传声声音的能量思考与讨论思考与讨论能够引起鼓膜振动的空气具有能量吗如果有，这个能量来自哪里向平静的水面投入一块石头，水面会以石头与水面的接触点为中心泛起涟漪。石头打击水面引起振动并形成水波，能量就向外传播开了。声音能在真空中传播吗6科学活动如图所示的塑料圈放在水平的桌面上，左右手拿住它的两边，当左手在水平方向来回往复地振动时，塑料圈疏密的变化就向右手的方向传去。声音在空气中的传播与这个现象非常相似。图1.1.7塑料圈的振动当人用橡皮槌敲击音叉时，人给了音叉能量，音叉作为声源就振动起来，并且带动周围的空气振动，这种振动的传播形成声波。这样能量就向四面八方传播出去了。平时我们对离得较远的人喊话时，可以用双手做成喇叭状放在自己的嘴旁，使声能集中在较小的锥角范围内向前传播。声音在不同介质中传播时有不同的速度。这里给出温度在20时，声音在几种常见物质中的传播速度。（单位ms）空气煤油海水大理石铝铁34013241531381050005200小资料声速1.用一张硬纸做成喇叭的形状，一个同学对着另一个同学说话，如果拿掉纸喇叭，还用同样的声音对着座位上的同学说话。两种声音听起来有区别吗为什么2.用橡皮槌敲击音叉，使音叉旁的乒乓球弹起，分析在这个过程中能量是怎样传递的。练习第1章声72声音的特性我们生活在充满声音的世界中，声音多种多样，响度、音调和音色是声音的基本特性。当我们欣赏交响乐时，会感到各种乐器的声音有所不同，有的清脆，有的浑厚，有的嘹亮；就是同一种乐器的声音也不相同，时而强，时而弱，时而高，时而低。那么，声音有哪些基本特性呢每种特性又与什么因素有关呢响度活动当我们敲鼓时，鼓面由于振动而发出声音。想一想，要使鼓声大，应当怎么办猜一猜，鼓声大和小时，鼓面振动的情况有什么不同如何显示出鼓面振动的情况如图1.2.1所示，把一只铜鼓放在桌上，使一侧鼓面与悬挂的乒乓球接触，用鼓锤分别重敲和轻敲鼓面，观察乒乓球反弹的高度有何不同此现象说明什么问题探究声音的强弱人耳所能判断的声音强弱的程度称为响度（loudness）。通过实验可知声音的响度与声源振动的幅度（称为振幅）有关，振幅越大，响度越大。声音的响度用声强级中的分贝这个单位表示，符号为dB。人正常说话的声音约为4050dB，此时人的听觉感到适中。汽车喇叭的声音大约90dB，人听起来感到很响，令人烦躁。图1.2.1观察鼓面反弹乒乓球现象8科学如图1.2.2所示，把话筒接在扩音机上，再把扩音机与示波器相连。分别敲击两个不同的音叉，听到声音的高低不同，在示波器上显示的波形也不一样，声音高的如图1.2.3（a）所示，声音低的如图（b）所示。图1.2.2话筒扩音机示波器输入音调活动探究影响声音高低的因素声音的高低用音调（pitch）来描述。实验表明音调与声源振动的快慢有关。物体单位时间内振动的次数叫做频率（frequency），以1s内振动的次数为单位，称为赫兹（简称赫），符号为Hz。因此，音调与声源振动的频率有关，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。示波器显示屏上的水平轴表示时间，纵轴表示声音的强弱。示波器显示的波形表明音叉做振幅相等的振动，声音高的波形较密，声音低的波形较疏。它表示声音高的音叉振动得快，声音低的音叉振动得慢。图1.2.3示波器显示声音的波形音色活动让两个学生用不同的乐器（如二胡、笛子）演奏同一首歌曲，请同学们闭上眼倾听，分辨各是哪一种乐器演奏的。分辨不同的声音第1章声9人耳听不见的声音超声波和次声波人耳能听到的声音叫做可听声，它的频率范围通常为2020000Hz。当声波的频率大于20000Hz时，这种波就叫超声波ultrasonicwave。人耳是听不见超声波的，但可以通过仪器探测到。超声波能被定向发送，遇到很小的物体也能被反射回来。科学家曾经对蝙蝠做过实验，把它的眼睛蒙住，结果它仍然可以在布满纵横交错的细线的房间里穿梭飞行捕捉小昆虫，而不会碰上细线。其原因在于蝙蝠可以发出超声波并接收回波，利用超声波引导它飞行。医学上使用的超声波诊断仪，就是利用了超声波在不同物质中吸收和反射的本领不同的性质制成的。如图1.2.4所示，这是一张婴儿在母体内的超声波图像。婴儿身体上的每一个微小部分都会将超声波反射出来，经过计算机的处理后，便可以显示图像了。第一次世界大战中，科学家利用超声波侦察敌国潜艇获得成功，这是超声波技术的最早运用。现在人们利用超声波测定海深、暗礁，绘制海底地形图，寻找鱼群。可以说有了超声波技术，人类在海上就有了千里眼。图1.2.4B超诊断图图1.2.5用超声波侦察敌潜艇当不同的乐器发出的声音响度和音调都相同时，我们还是可以把它们区分出来的。这是因为它们的音色（musicalquality）不同。音色亦称音品。正是由于人的嗓音音色的不同，才使我们能够容易地区分出熟人的声音。科学上可以用响度、音调和音色描述声音的特性，人们常称它们为声音的三要素，又称为乐音的三要素。10科学当声波的频率低于20Hz时，这种波就叫次声波infrasonicwave，人耳不能听见它。自然界的许多现象如火山爆发、地震、龙卷风、雷电、台风等都会发出次声波。虽然人耳听不见次声波，但是可以用仪器检测到它的存在。次声波不容易被大气、水和地层物质吸收因此传播的距离远，穿透性强。1961年苏联在新地岛进行核爆炸试验，产生的次声波足足绕地球传播了5圈。有些海洋生物如鲸等会利用次声波进行信息交流。太强的次声波可以使人烦躁、耳鸣、头痛、失眠、恶心等。利用次声波的特性也可以造福社会。地震工作人员可以利用地震发出的次声波研究地壳活动。地质工作者在地面进行定点爆破，让它发出的次声波穿透地层，从而获得地下构造的信息。科学技术社会环境生活在海边的渔民看见过这样的情景风和日丽，平静的海面上出现一把把小小的“降落伞”水母。它们在近海处悠闲自得地升降、漂游。忽然水母像听见什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海。不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴来临了。为什么水母能预先知道未来的风暴呢科学家经过多年的观察研究，发现水母的听觉器官特殊，能够感觉到次声波。当风暴来临时，空气和波浪摩擦会产生振动频率为812Hz的次声波。次声波传播的速度比风暴快得多，这样水母就能提前知道即将到来的风暴。根据水母听觉器官的构造，科学家设计了“水母耳”仪器，它是由喇叭、共振器、传感器和指示器等组成的。出海的船只安装了这种仪器，便可以提前知道风暴从哪里来，强度如何，从而做好防范准备。图1.2.6水母第1章声111.如图1.2.7，用硬纸片在梳子上慢慢滑过和快速滑过，听到的声音哪个音调高哪个音调低2.如图1.2.8，将橡皮筋套在一根木条上，两端插入两枝笔，用手指分别轻轻拨动橡皮筋和使劲拨动橡皮筋，哪个声音大用手指分别拨细橡皮筋和粗橡皮筋，哪一根振动得快哪一根发出声音的音调高图1.2.7纸片划得快时音调高还是划得慢时音调高图1.2.8哪根橡皮筋振动得快哪根橡皮筋音调高练习12科学3噪声噪声的危害很多，它会造成听觉的损伤，还会引起身体的各种疾病。因此对噪声必须加以控制，减少它对人们的危害。噪声活动用一台录音机播放一段音乐和一段噪声，仔细倾听，你有什么感受在学习、工作和休息中那些令人愉快的、优美动听的声音称为乐音，反之令人厌烦的、刺耳难听的声音称为噪声（noise）。由于噪声有许多危害，因此控制噪声很重要，现代社会把控制噪声列为环境保护的一个重要方面。思考与讨论思考与讨论在日常生活和学习中，你认为有哪些声音是噪声噪声有哪些危害呢图1.3.1街头噪声监测仪第1章声13减小噪声的途径噪声的来源和危害噪声的来源有许多，如工业噪声冲床、老式织机等发出的噪声；建筑噪声工地打桩机、冲击电钻发出的噪声；交通噪声汽车、摩托车、压路机、飞机等发出的噪声；生活噪声音量很大的摇滚乐、鞭炮声等；自然噪声如雷鸣声等。噪声给人带来的危害不容忽视，人们常把它称为“隐形杀手”。短时间的噪声会使人心烦意乱，妨碍工作和休息；长时间的噪声会引起听力下降，造成听力损伤，常伴随头昏、头疼、神经衰弱、消化不良等症状，并易诱发心脏病、高血压，对人的健康产生不良影响。思考与讨论思考与讨论应该如何控制给人们带来危害的噪声1.改变人与声源的距离，听到的声音大小可以改变吗让一台收音机发出一定响度的声音，站在距离收音机不同的位置，感觉声音的大小，并记录在下表中0.5m2m4m在教室外边，关上教室的门2.我们试着用几种生活中常见的不同的材料裹住正在发声的收音机。当人与收音机的位置不变时，试感觉声音的大小，并记录在下表中衬衫毛衣棉衣棉被活动14科学3.用棉花或者柔软的纸堵住耳朵，当人与收音机的位置不变时，感觉收音机发出的声音。这可以说明什么完成活动以后请撰写一篇研究报告在同学中进行交流。减小噪声一般可以通过三个途径。减小噪声源的噪声。在不影响各种机械性能的情况下，改造产生噪声比较大的机器，或者换掉噪声比较大的机器。用金属材料做成蜂窝状装置把噪声源罩起来，如汽车、摩托车上安装消声器就是一个很好的例子。远离噪声源或设置屏障。在城市的许多马路旁设置隔音板，减弱交通噪声对居民生活的影响。在人耳处减小噪声。通过戴上防噪声耳塞，或者用一小团棉花塞在外耳道里，可以减小噪声的影响。例如射击运动员在平时的训练和比赛中都戴上特制的耳塞保护耳朵。图1.3.2摩托车消声器图1.3.3体育馆顶部的吸音材料图1.3.4高架道路旁的隔音板耳塞图1.3.5射击运动员戴耳塞第1章声151.测量父母、祖父母的听力距离，设计表格，将数据填入，汇总小组同学的数据，并根据这些数据进行分析。2.了解家庭住宅周围产生噪声的主要来源，想一想怎样减小这些噪声。练习1.声音是由于物体的振动产生的，声音可以在气体、液体和固体中传播，声音不能在真空中传播。声音在不同介质中传播时速度不等。2.声音具有能量，声音的传播伴随能量的传播。3.人耳所能判断的声音强弱的程度称为响度，单位为分贝，用符号dB表示；声音音调的高低与声源振动的频率有关。物体在单位时间内振动的次数叫频率，单位为赫兹，符号为Hz。4.声波的频率大于20000Hz时，这种波叫超声波。声波的频率小于20Hz时，这种波叫次声波。5.令人愉快、优美动听的声音称为乐音；令人厌烦、刺耳难听的声音称为噪声。6.减小噪声的方法有在噪声源处减小噪声，远离噪声源或设置屏障，在人耳处减小噪声。本章学到了什么16科学第2章我们能够看到美丽多姿的世界并从中获取各种各样的信息，首先要有太阳及其他光源，是它们发出了光；还有我们的眼，它使我们接收到了光的信息。那么，为什么我们能看到不发光的物体光又是如何传播的光第2章光171光的反射平面镜光能够传递信息。如果没有光，我们眼中的世界将是一片黑暗；如果没有光的反射，我们同样将寸步难行。光的反射自然界中许多物体本身是不发光的，为什么我们能够看到它们呢这是因为不发光物体通过反射（reflection）把光传播到我们的眼里。那么光的反射有什么规律呢活动1.给你一个小平面镜和手电筒，请你设法把光通过平面镜打在教室墙上指定的区域内。2.改变入射光的方向，观察反射光斑位置的变化。3.通过上述试探，你能否猜测一下光反射时可能遵循什么样的规律4.请按照图2.1.1（a）所示的方法把一束光射在平面探究光反射的规律为了便于研究反射规律，我们通过入射点作一条垂直于平面镜的直线，称它为法线，称入射光线与法线的夹角i为入射角，称反射光线与法线的夹角r为反射角。图2.1.1探究光反射规律ab18科学图2.1.2古代妇女对镜梳妆平面镜成像平面镜是人类应用反射规律最早的发明（图2.1.2），它使人清晰地看到了自己。活动器材竖直放置的茶色玻璃，方格纸，棋子2只，铅笔。活动要求1.观察平面镜中的像，猜测一下平面镜成像时，像与物的大小有何关系像与物的位置有何关系2.按图2.1.3，将一张方格纸铺在桌面上，以茶色玻璃（当平面镜用）竖直放置在纸面上，画出玻璃所在的位置。3.将一个棋子放在玻璃前方格纸的某一纵横线的交叉点上，再将另一个棋子放在玻璃后，使透过玻璃看到它与玻璃中棋子的像重合，记录下像所在的位置。4.把棋子的位置换到另一交叉点上，重复上述步骤，记录下像的位置。5.把一张白卡片纸放在像所在的位探究平面镜成像特点镜上，并在背景板上描出入射光和反射光的径迹。5.改变入射方向后再重复以上步骤。6.用量角器测量入射角和反射角，并记录在下列表格中入射角i反射角r第一次第二次第三次7.将背景板的右半面以法线为轴线向后偏折（如图2.1.1（b）所示），看看右侧板上是否有反射光线。通过实验可以得到在反射现象中，反射角（“等于”或“不等于”）入射角；反射光线与入射光线、法线（“在”或“不在”）同一平面上。图2.1.3平面镜成像实验活动第2章光19置，观察一下能否从卡片上直接观察到棋子的像重复几次实验，总结平面镜成像的特点平面镜成像时，像与物的大小；像在镜面的方，像到镜面的距离与物到镜面的距离，物与像的连线与镜面。实验表明，平面镜所成的像能被人看见，但不能在屏幕上呈现，这样的像叫做虚像（virtualimage）。平面镜所成的像与物相对镜面是对称的。为什么平面镜所成的像是虚像平面镜成像与光的反射有什么关系见图2.1.4，A点发出的光经过平面镜反射，反射光进入我们的眼睛，引起视觉，就像从镜后的A点发出的一样。A就是A的像，由于光线并非真正从A点发出，所以平面镜成的像是虚像。图2.1.4平面镜成像小资料除了平面镜外，生活中常见的还有凸面镜和凹面镜，它们都是应用了光的反射规律的例子。汽车驾驶室的左右装有凸面镜（称为后视镜），驾驶员可以通过它观察到车后方来往的行人和车辆图2.1.5。一些弯度或坡度较大的交通路口，也常安置大的凸面镜，它可以扩大人们的视野（图2.1.6）。凸面镜、凹面镜图2.1.6交通路口凸面镜图2.1.5汽车后视镜20科学太阳灶是凹面镜的一种应用，主要是依靠凹面镜对光的会聚作用来利用太阳能的。手电筒的反光镜也是一种凹面镜，它能使小灯泡发出的光经过反射后接近平行光，这样就可以使原来向四面八方发散的光会聚于某一方向上。请你用一只光亮的不锈钢勺子，分别对着凹面和凸面观察（图2.1.7）。你能看到什么样的现象请你找一找，生活中还有哪些凸面镜和凹面镜应用的例子。图2.1.7不锈钢勺成像漫反射漆黑的夜晚，用手电筒照在前方的小道上或平静的水面上，我们能够看清路面的状况，但却看不到水面上的光斑（图2.1.8）。这种经验在暗室中也能获得。让光从某一方向射在平面镜和白纸上时，我们只能在某一方向感觉到平面镜的存在，然而却能在任何方向都感觉到白纸的存在。为什么会有如此不同的现象呢对于平面镜，因为它的表面非常平滑，当一组平行的光线射在它表面上时，根据光的反射规律，反射光线也是平行的（图2.1.9a），所以，我们只能从迎着反射光线的方向感觉到它的存在。对于一张白纸，放图2.1.8黑夜里，一束光照在平静的水面上图2.1.9镜面反射与漫反射的分析图第2章光21大来看，它的表面实际上是凹凸不平的，而表面的凹凸不平就会使平行的入射光线向四面八方反射，因此我们能从任何方向感觉到它的存在（图2.1.9b），像这样的反射，称为漫反射。我们能够看到本身不发光的物体，就是因为存在漫反射的缘故。你能想象一下，假若没有漫反射，我们看到的世界将会怎样吗1.为什么在光滑的黑板上写粉笔字常使一部分同学看不清楚所写的字迹怎样可以解决这一问题2.如图2.1.10，一束阳光以与水平面成30。角的方向射到水平放置的平面镜上，试画出入射光线和反射光线，标出入射角和反射角的大小。3.试用两个平面镜，把窗外的阳光引进到室内来。4.在竖立的平面镜前，放一跳棋子，再放一支铅笔，若以跳棋子的像作为靶，以铅笔为箭，如何放置铅笔，可使“箭”能射中平面镜中的“靶”请在纸上画一条线表示平面镜将要放置的位置，再摆好铅笔，最后再放上平面镜，看看你的“箭”是否射中“靶”。30图2.1.10第2题图图2.1.11怎样使“箭”射中镜中的“靶”练习22科学2光的折射自然界中的光不总在一种介质（如空气）中传播，光经过不同介质的界面时，不仅发生反射还会发生折射。图2.2.1光从空气进入眼里使我们可能看到周围的世界图2.2.2阳光透过大气层产生的美丽图景图2.2.3观察碗中的筷子活动把一支筷子插入到空碗中，从上方往下看，你看到的筷子是笔直的（图2.2.3）。往碗中倒入一定量的水，你看到的筷子还是笔直的吗请把你看到的现象用简图画出来。观察插入水中的筷子第2章光23光从一种介质进入另一种介质传播时产生的偏折现象，叫做光的折射（refraction）。光的折射有什么特点呢活动1.演示让一束光从空气射入水中（图2.2.4），观察光束在空气和水中的径迹。光垂直水面射入水中时，光的传播方向（“改变”或“不变”）；光从空气斜向射入水中时，折射光将向（“靠近”或“离开”）法线的方向偏折；折射光线与入射光线、法线（“是”或“不”）在同一平面上。2.把一块玻璃砖放在白纸上，在纸上描出它覆盖在纸上的轮廓（图2.2.5）。猜一猜如果把一束光斜射向玻璃砖，光束进入玻璃砖将向哪个方向偏折当该光束从玻璃砖的另一侧面射出时，出射的光束又会向哪个方向偏折在纸上画出你猜想的情况。做一做根据你的观察，在纸上描出光在空气和玻璃砖中传播的径迹，看看与你的猜想是否一致。探究光的折射的特点图2.2.5探究光的折射特点图2.2.4光的折射实验结果表明（图2.2.6）光从空气斜向射入水或玻璃中时，折射光线偏向法线方向；光从水或玻璃射入空气中时，折射光线偏离法线方向；折射光线与入射光线、法线在同一平面上；当光垂直入射时，进入第二种介质的光线方向不发生改变。图2.2.6光折射的特点水或玻璃空气空气水或玻璃折射光线法线入射光线折射光线法线入射光线24科学科学技术社会环境我们夜晚乘汽车时会发现，当车灯发出的光照在道路标志牌上时，牌上的字特别醒目，好像字板在发光一样，当你经过它旁边时，你又发现它不是发光体。这是怎么一回事呢原来，道路标志牌上有一种神奇的反光膜。在反光膜的底板上均匀地分布着一种细微的可以使光沿原来方向折回的光学元件。此类光学元件有多种结构形式，图2.2.8是立方角体的光学元件。它是一种玻璃棱锥四面体，其中有三个面是相互垂直的。图2.2.8是原理的示意图，入射光从AB面入射经折射进入玻璃体，通过相互垂直的两个平面BD和AD连续反射后，沿着与入射光线相反的方向返回。这种反光膜具有良好的“醒目反光性能”，不仅可以用于交通标志牌，还可用于标志机场的跑道、高速公路的轮廓线、自行车的尾灯以及广告牌等。神奇的反光膜图2.2.7折射和反射现象同时存在光从一种介质进入另一种介质时，不仅有折射现象，而且还有反射现象存在。例如，光从空气射向玻璃砖时，一部分光进入玻璃，还有一部分光被界面反射在空气中传播（图2.2.7）。图2.2.8神奇的反光膜DBA第2章光251.图2.2.9为光在水和空气中传播的示意图，但还没有完成，请把没有完成的部分补上。图2.2.11观察杯中文字图2.2.10观看水中的硬币图2.2.9光在水和空气中的传播2.观看水中的硬币把一枚硬币放到空杯的底部，找一个角度使你刚好看不到硬币（图2.2.10）。请你的同学把水注入到碗中，你看到了什么请用光的折射的特点解释观察水中硬币的现象，并画出A点发出光的传播示意图。3.到游泳池游泳时有这样的经验，进入浅水区前，往水中看去，好像水很浅，一旦脚踩下去时，就有一种“踏空”的感觉，实际上水的深度比看上去要深。为什么会有这种感觉呢请你把较高的玻璃杯放在写有字的纸上（图2.2.11），往杯中注水近满，从杯口上方往下看，你看到的现象是否和游泳池见到的现象相似这也是光的折射产生的效果，它告诉我们，涉水或跳水时一定要注意安全，千万不可误以为水浅而盲目行动。练习ABC26科学透镜常见的透镜（lens）是用玻璃制作的镜片（图2.3.1），它分为两种中间厚、边缘薄的叫做凸透镜（convexlens）；中间薄、边缘厚的叫做凹透镜（concavelens）。请你观察一下，近视眼镜是透镜；老花眼镜（或远视眼镜）是透镜；放大镜是透镜。让一束平行光（如太阳光）通过凸透镜，可以看到光会聚于一点；如果把凸透镜换成凹透镜，光就发散了。如图2.3.2所示，平行光线通过凸透镜会聚的一点叫做焦点（focus），用字母F表示，从焦点到透镜的距离叫做焦距（focallength），用符号f表示。如果在凸透镜的焦点上放一只小灯泡，发散的光经过透镜就变成近似的平行光。3凸透镜成像光折射现象的重要应用之一是透镜，人眼中的晶状体就是一个凸透镜，放大镜、照相机、望远镜、显微镜中也有凸透镜，它们的功能都与凸透镜成像有关。那么凸透镜成像有什么规律呢图2.3.1各种透镜图2.3.2透镜的会聚与发散作用第2章光27凸透镜成像的规律1.在塑料卡片上钻一个直径约3mm的孔，在孔上滴一滴水，拿着它放在纸上小字的上方，透过小孔观察。你看到了什么现象2.手拿一只玻璃杯，透过玻璃杯看自己的手指；然后，往杯中注水近满，再看看自己的手指；再把杯子放在桌上，前后移动手指的位置。你是否发现一些未注意到的现象3.用凸透镜（如放大镜）观察书本上的字或画，观察窗外的景物图2.3.3，把窗外的景物成像在墙上或屏上。活动用“凸透镜”观察周围的景物图2.3.3用凸透镜观察周围景物学生实验实验目的探究影响凸透镜成像性质的因素和成像特点。实验器材光具座，“F”字光源（在光源前罩上贴刻有“F”形透光孔的黑纸，或用LED发光管组成“F”阵，作为发光物），凸透镜，光屏。实验内容和要求1.通过前面的观察活动，请猜想一下，凸透镜成像的性质（正与倒，放大与缩小等）可能与哪些因素有关2.选择一个凸透镜，测量并记录它的焦距fcm。探究凸透镜的成像特点记录你观察到的现象和由这些现象所提出的问题，并与组内的同学交流。28科学4.将物体放在离透镜较远的位置，调节光屏到透镜的距离，找到一个成倒立缩小像的位置，测量物体到凸透镜的距离（称为物距u）；改变物距再做一次测量，把数据记录在表格中。5.在上述步骤后，将物体移近透镜至物距为2f处，调节光屏的位置，找到像与物体等大的位置。此时的像是正立还是倒立的物距与像距（像到透镜的距离）有什么关系6.继续将物体向透镜方向移近几厘米，找到一个成倒立放大像的位置，测量出物距。改变物距再做一次测量，将数据记录在表格中。凸透镜的焦距f。像的性质实验次数物距ucm倒立缩小的像12倒立等大的像1倒立放大的像127.用眼透过凸透镜直接观察物体，找到正立的像时，测量并记录物距cm，此时你看到的像的大小是“放大”、“缩小”或“等大”。这个像能成在光屏上吗通过实验，小结凸透镜成像的性质与物距变化的关系，再与其他小组交流，看看凸透镜成像的性质是否与凸透镜的焦距有关。图2.3.4光具座实验装置实像和虚像在上面的实验中，当物距大于一倍焦距时，我们可以在位于凸透镜另一侧的屏上接收到物体的像，而物距小于一倍焦距时，屏上就接收不到它的像了，但可以用眼透过凸透镜在与物体的同一侧看到它的像。如前面实验中见到的、能够用屏接收到的像是实像（realimage）；能够看到但不能够用屏接收的像，是虚像。我们能够看到虚像是因为物体发出的光线通过透镜进入眼，经过大脑作用，引起视觉。我们感到光好像是从像点发出的，但并非真正来自像点。3.如图2.3.4所示，将“F”发光物、凸透镜和光屏安装在光具座架上，再调节三者在一条直线上，并使三者中心的连线与光具座架面平行。第2章光29科学技术社会环境照相机的镜头是凸透镜，它的焦距比较短，通常所要照的景物都在2f以外，所以通过它的镜头能在暗箱内的胶片上成缩小的像。当景物在胶片上成像时，胶片上的感光物质发生化学变化，胶片上各点物质的化学变化与所受光的强度和颜色有关，因此胶片上就记录下了所照景物的信息。由于照相机的发明和照相技术的发展，使我们得以留下许多生动、珍贵的资料，丰富了我们的文化生活，而且促进了科学探究的发展。投影仪常用于教学和学术讲座。它也是利用凸透镜成像的（图2.3.6），它与照相机的不同点在于它能成放大的像。它的物是投影片上的图形或文字，物距略大于焦距f，当投影片被机箱内的光源照亮时，投影片上的图形或文字通过镜头（凸透镜）成放大的像，并通过平面镜改变光的传播方向，使图像成在光屏上。照相机与投影仪图2.3.5照相机图2.3.6投影仪望远镜与显微镜多少年来人们渴望探索和洞察宇宙以揭开遥远星空的神秘面纱，也期盼扩展对微观世界的认识，这些愿望直到望远镜（telescope）和显微镜（microscope）发明以后才逐渐变为现实。如图2.3.7，以焦距较小的凸透镜作为目镜，以焦距较大的凸透镜作为物镜，通过两个透镜观察稍远的物体，调节两透镜间的距离，直到看清楚为止。你看到物体的像与物体有什么不同活动图2.3.7用两个不同焦距的透镜看物用两个不同焦距的透镜观察物体30科学我们在活动中组成的透镜组合，实际上就是一种望远镜的模型。图2.3.8是折射式天文望远镜，图2.3.9是折射式双筒望远镜。在这种望远镜中，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，再通过目镜的放大作用，使我们观察的视角加大，如同把远处的物体移近，由于物体对我们眼的视角加大，因此，能够看清物体的形象（图2.3.10）。图2.3.10物体移近，视角变大图2.3.9折射式双筒望远镜图2.3.8折射式天文望远镜以上是利用光折射原理制作的望远镜，应用在天文观测上，透镜的口径必须很大，以具有很强的聚光能力，这样就给制作带来了很大的困难，而且还有较大的色差。为了克服这些缺点，人们发明了反射式天文望远镜。反射式望远镜主要是利用凹面镜来聚光的（图2.3.11）。目前最大的反射式望远镜口径有10m，由于口径大，通光的本领强，就有利于观测宇宙遥远深处暗弱的天体。图2.3.11反射式望远镜aa第2章光31显微镜，我们已经用过多次，请再观察一下它的光学结构（图2.3.12）。显微镜的目镜和物镜相当于两个不同焦距的凸透镜。看看哪个镜头的焦距大选择一个40倍的物镜和5倍的目镜，调节镜筒离载物片的距离，使眼看到的像清晰。换一个100倍的物镜。与40倍的比较一下，哪一个焦距更小一些调节显微镜使眼看到的像清晰，比较一下哪一次的物距比较小显微镜物镜的焦距是比较短的，被观察的物体离物镜的距离即物距，略大于焦距，光通过物镜成一放大的实像，然后通过目镜将这个像再一次放大，因此我们就能看到通常肉眼看不到的物体。活动观察显微镜光学系统的结构图2.3.12显微镜的光学结构1.手拿一支体温计，从不同的方向观察体温计的读数，你有什么发现能解释你的发现吗2.用放大镜近距离观察烛焰，使看到的是正立放大的像，仔细观察像成在哪里；并用白屏试着去接收这个像，你能在屏上接收到它吗这说明你看到的是实像还是虚像3.找一个长方形的纸盒，在右端面开一圆孔，在正面开一窗口，并在孔和窗口贴上透明塑料纸。把一个放大镜插入盒内，往里充入一些蚊香的烟雾，然后把盒子拿到阳光下，使阳光从圆孔照射到放大镜上（如图2.3.13）。从窗口向盒内观察，你看到了什么现象练习图2.3.13观察烟雾箱物镜载物片反光镜目镜32科学眼的成像原理眼球的光学结构如图2.4.1所示，它很像我们使用的照相机。整个球壳如同一个球形暗箱，在它的前端有一个瞳孔pupil，在瞳孔的后面有一个凸形的晶状体，相当于照相机上的凸透镜。物体上的光线从瞳孔进入，通过晶状体，把物体的像成在球形暗箱后壁上的视网膜上。视网膜相当于照相机中的胶片，视网膜上的感光细胞接收到光的信息。眼的晶状体与周围的肌肉相连接，当肌肉的收缩程度改变时，晶状体凸度就会改变，从而改变了它作为凸透镜的焦距。当我们看远处物体时，晶状体凸度减小，相当于凸透镜的焦距变长，远处物体的光线就正好聚焦在视网膜上；看近处物体时（一般不小于10cm），晶状体凸度变大，焦距变短，从而使近处物体成像在视网膜上（图2.4.2）。4眼的成像原理视力的矫正眼是人体最具魅力的器官，它是心灵的窗口，也是我们感觉外部世界的重要通道。那么，外部的景物是怎样在人眼中成像的图2.4.1眼球与照相机胶片光圈凸透镜晶状体瞳孔视网膜图2.4.2调节晶状体使远近物体的像都能成在视网膜上远处物近处物第2章光33视力的缺陷思考与讨论思考与讨论近视眼（nearsightedness）所表现出来的现象是什么通常又是用什么方法来矫正的近视眼及其矫正近视眼是我们同学中最常见的视力缺陷。它表现出的现象是看不清楚远处的景物，戴上适当度数的近视眼镜后，就可以看清楚了。根据表现出来的这些现象，我们能否用模拟实验的方法来找出近视眼眼球的缺陷究竟在哪里如图2.4.3所示，凸透镜代表眼的晶状体，光屏看作是视网膜，在凸透镜的前方放置近视眼镜（凹透镜），使蜡焰在光屏上成清晰的图像。此时表示近视患者戴上眼镜后看清了远处的烛焰。凸透镜到光屏的距离即表示“晶状体”到“视网膜”的距离，记下这个距离。取下近视眼镜后，可以看到“视网膜”上的像变模糊了。前后移动光屏，使光屏上的像清晰，记下此时光屏的位置，它表明有缺陷的晶状体对远处物体的成像位置。根据实验结果，请在图2.4.4近视眼的矫正的示意图中标出远处物体经过晶状体成像的位活动模拟探究近视眼的眼球缺陷图2.4.4近视眼的矫正图2.4.3近视眼的眼球缺陷34科学置，它说明近视眼患者看不清远处的物体是因为经过晶状体调节后，远处物体的像仍成在视网膜的（“前”或“后”）方，其眼的缺陷是晶状体凸度过大，或眼球前后距离过长；戴上近视眼镜后，利用凹透镜对光的发散的特点，使所成的像相对晶状体
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