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光学教案教学文档
一.光的直线传播
教学目标
知识目标
1.知道光在均匀介质中沿直线传播,并能用来解释影的形成、日食、月食等现象.
2.知道光在真空中的传播速度,知道光在其他介质中的传播速度比在真空中的速度小.
能力目标
1.通过光线的概念培养学生抽象思维能力,利用物理模型研究问题的能力.
2.通过观察实验分析实验培养学生学生科学的思维方法(分析、概括、推理).
3.通过解释光直线传播的现象,培养学生利用物理知识解决实际问题的能力.
情感目标
1.通过对日食、月食成因的教学,进行反对迷信、崇尚科学的思想教育.
2.通过对我国古代对小孔成像研究所取得的成就,进行爱国主义教育,对学生进行严谨的科学态度教育.
教学建议
教材分析
本节的重点是理解光的直线传播规律,知道光在真空中的传播速度.难点是对光的直线传播条件的认识.学习时要认真观察实验,并注意利用光的直线传播解释生活和自然界中的一些重要现象.如小孔成像、影的形成、日食、月食等.
教材首先介绍了光源,并通过图5—1说明光源的确切含义.教材通过对生活中的光现象:
汽车头灯射出的光束、电影放映机射向银幕的光束等归纳得出光的传播是直线进行的,从而引出光线的概念;然后以激光准直为例,说明光沿直线传播现象的应用,影子是生活中的常见现象,教材通过对影子、日食、月食的分析进一步证明光在均匀介质中是沿直线传播的,鉴于学生的能力教材并未对日食和月食进行过多的论述,教师要注意加以引导,避免冲淡重点知识的教学.本节的最后介绍了光速,并指出在不同介质中光的传播速度不同.
教法建议
1)加强演示实验
利用激光演示光在空气、水、玻璃中的传播情况,再用自然光进行演示,从而得出光是沿直线传播的.组织学生讨论,由学生举出应用光沿直线传播的实例,如:
射击、排队等.日食和月食的讲解可配合以录像电脑模拟加强感性认识.
2)充分调动学生的主动性,让学生解释现象.
影子与我们的生活密不可分,影子是从何而来的呢?
这个问题对学生会有较大的吸引力,可利用投影仪做出不同的影像,要求学生利用新学的知识加以解释,再在教师的指导下对日食和月食进行简单的说明.增加小孔成像的实验,并进行讨论,然后在教师的指导下由学生解释小孔成像的原因.
3)适当设疑强化概念
光沿直线传播是有条件的,对此可通过设疑进行强化,并通过演示实验加以证明.
4)进行学史教育培养科学探索精神
对光速的教学不要紧限结果,要增加一些学史的知识,从而培养他们的探索精神.
教学设计示例
教学重点:
理解光的直线传播规律.
教学难点:
对光的直线传播条件的认识.
教具:
装有水的大水槽、激光演示器或激光笔、浇花用喷雾器、方木板、白纸、大头针、直尺、图钉
教学过程设计:
一、新课引入
方法1:
从本章的引言导入新课
首先请同学说明光对人类生活和生产的重要性,说明人看清物体是由于有光进入眼睛引起视觉.然后简介人类很早就不仅使用自然光源,而且还研究和使用人造光源了.接着按书上图5-1简介人造光源的发展,提出问题“光源发出的光沿什么途径传播?
”从而引入新课.这样引入新课既可以引起学生的学习兴趣又进行了劳动创造人类文明观点的教育.
方法2:
由学生活动实践引入新课
课前布置物理实际活动内容“调查光源发展史”,并要求学生上课时带来自己准备的光源,上课开始请几位同学简介光源发展(其余同学的资料课下交流展示),展示各自准备的光源,提出问题“光源发出的光沿什么途径传播?
”“我们如何通过实验进行研究”从而引入新课.
二、新课教学
1.光在均匀介质中是沿直线传播的.
方法1:
由演示实验归纳总结得出结论
由于生活中光沿直线传播的可视性较差,学生对光在水和玻璃中沿直线传播的感性认识也较少,最好能演示给学生看看.
[演示1]用光具盘让光垂直于玻璃面射入玻璃中(并掠过光具盘),观察光在玻璃中的传播路线.
[演示2]用水槽,让光垂直于水面射入水中(在水中滴入少许牛乳或红墨水),观察光在水中的传播路线.
[演示3]用激光笔照射白墙,看到墙上有一红斑,但光在空气中的路径不可见,用喷雾器在笔和墙之间喷水物,可观察到激光的传播路径.
总结得出结论:
光沿直线传播.
[演示4]用水槽,让光斜射入水水中,观察光在空气中与水中的传播路线.
得出光沿直线传播的条件:
在均匀介质中.
介绍光线是人们用来表示光的传播路线的一种方法.因此画光线时必须用箭头表明光的传播方向.
方法2:
探究式学习(要求学生基础较好)
给学生提供一定量的器材,如:
各种光源、喷雾器、化石粉、檀香(可制造烟雾)、水槽、玻璃等,由学生设计实验,目的是观察到光传播的路径.
由学生实验及老师根据课上教学实际情况的补充实验得出结论:
光在均匀介质中沿直线传播.
介绍光线的概念.
2.光的直线传播的应用
方法1:
对于基础较差的学生可采取教师设计情景或演示实验由学生来解释现象的原因.如手影的游戏,激光器的准直等,最后老师简介日食月食.
方法2:
由学生举出生活中的事例并运用光的直线传播的原理来分析.
根据情况可选择补充如下两个实验并组织学生讨论:
1)小孔成像.可在课前提前布置,要求学生利用废包装桶或盒,制作一个观察器(底部开有小孔,顶部蒙一片半透明薄纸的屏),教学进行到此时,进行观察.通过小孔成像原因的分析,使学生逐步接触并理解几何光学中成像问题的一般分析方法.
2)准直的实验.准备三个大头针,一块方木板,一张白纸,图钉、直尺.用图钉把纸固定在方木板上,在木板上相距一段距离插上两枚大头针A,并使其与木板垂直,在某一位置观察大头针A,并演视线插上两根大头针B、C,使B刚好挡住A,C刚好挡住B,拔去大头针,用直尺把三只大头针在纸上扎的小孔连起来,可以看到这三点在一条直线上.
3.光速
以教师讲述介绍为主,可以先提出光传播是否需要时间这个问题,然后简介历史上许多科学家,都思考过这一问题,并想用实验测出光速.经过许多代科学家不懈的努力,随着人们物理知识的丰富,解决了许多测量上的困难,才测出了光速.再向学生介绍真空中的光速及在介质中的光速.
三、总结扩展
光是客观存在的,它在均匀介质中具有沿直线传播的规律,因此用光线表示光的传播路径和方向,“光线”是抽象出的一种理想化的模型,但光线不是光.运用光沿直线传播的事实,可以帮助我们解决许多问题,如栽树时要使其成一直行,并使我们可以解释很多自然现象,如日食、月食等,有助于我们破除迷信.
四、板书设计
探究活动利用信息学习的探究活动模板【课题】光源的发展史【组织形式】个人或自由结组【活动流程】
制订查阅和查找方式;收集相关的材料;分析材料并得出一些结论;评估;交流与合作.【备注】
1、网上查找的资料要有学习的过程记录. 2、和其他成员交流,发现共性和差异. 3、提出光源发展的新方向.实践探究活动【课题】小孔成像的再认识【组织形式】学生活动小组【活动流程】
提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.【参考方案】
(1)在硬纸板上用锥子扎一个1—2mm的圆孔.晚上点燃一支蜡烛放在小孔前,在硬纸板的另一侧的白屏上就能看到烛焰的像.改变屏与小孔的距离,像的大小和亮度有什么变化?
(2)平行于硬板移动蜡烛,屏上像的移动方向与蜡烛的移动方向是否相同?
(3)在不同的硬纸板上分别钻出不同形状的孔,一是三角形、一是方形,孔的形状对所成像有无影响?
(4)同一硬纸板上同时有两个或三个小孔(一是圆孔、一是三角形、一是方形),则光瓶上会出现一个像还是几个像?
形成的像各是什么样?
【备注】
1)写出探究过程报告,可以没有结果. 2)和其他成员交流,发现共性和差异 3)发现新问题.
二.光的反射
目标:
1.知识和技能
(1)了解光在一些物体表面可以发生反射。
(2)认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
(3)理解反射现象中光路的可逆性。
(4)了解什么是镜面反射,什么是漫反射。
2.过程和方法
(1)通过实验,观察光的反射现象。
(2)体验和感悟我们是如何看见不发光的物体的。
(3)经历探究“光反射时的规律”,用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系,测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角,总结探究的结论,获得比较全面探究活动的体验。
(4通过观察,理解镜面反射和漫反射的主要差异。
3.情感、态度、价值观
(1)在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度。
(2)密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。
(3)鼓励学生积极参与探究活动。
教学设计思想:
本节是一节集物理现象、物理概念、物理规律于一身的课。
其中光的反射规律是本节的核心,也是实施“探究式”教学的有效阵地。
在授课中,教师引导学生利用“发现并提出问题—做出猜想和假设—制定计划与设计实验—解通过观察和实验等途径来收集证据——得出结论——交流与合作——提出新问题”的探究式教学过程,自己“发现”并总结出光的反射规律。
教学过程设计:
一、课题引入
师:
光源发出的光是怎样传播的?
生:
光在同一种均匀物质中是直线传播的。
师:
光在传播过程中若遇到另一种物质时情况又会怎样呢?
生猜想:
反射回来。
[实验探究]把玩具激光笔打开,让光斜射到平面镜上。
师:
刚才的演示实验同学们观察到了什么现象?
生:
光被平面镜反射到了天花板上,它改变了光的传播方向,天花板上出现一红色小光斑。
[实验探究]打开玩具激光笔,让光束垂直射到水面上,并在水槽和激光笔上方放一张白纸。
师:
这次同学们又观察了什么现象?
生:
一束光射到平静的水面上时,有一部分光射入了水中,有一部分光被反射了回来,因为上方的白纸上呈现了一红色光斑。
[实验探究]用一幻灯机将幻灯片的图像投射到粗糙的屏幕上。
师:
同学们为什么能从墙上看到图像?
生:
屏幕将幻灯机投射出来的光,反射到我们的眼睛中。
师:
以上实验说明,光射到物体表面时,总有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射。
师:
请同学们思考一下,我本身是不发光的,你们为什么能从不同方向看到我?
电影、幻灯的幕布为什么总是用粗糙的白布来制作?
为什么平面镜成的是虚像,且与物体的大小相等呢?
[设置疑问,激励思维。
](学生思考,议论)(教师不作定论)
师:
这些问题都跟光的反射有关,学习和研究了光的反射规律,这些问题也就迎刃而解了。
[板书课题]光的反射
二、新课教学
师:
从上面的实验中,你是否可以总结一下,什么现象叫做光的反射?
生:
光射到物体表面上时,有一部分光会被物体反射回来,这种现象叫光的反射。
师:
请同学们来举一些生活中的一些现象,这些现象是属于光的反射现象。
生:
水中的倒影,潜望镜,凹面镜,凸面镜。
师:
以上的实验,我们都可以用光路图来表示。
(板书画图,并讲解)
反射面:
MM’入射点:
入射光线与反射面的交点
法线:
过入射点和镜面垂直的直线
入射角:
入射光线与法线的夹角
反射角:
反射光线与法线的夹角。
[演示实验]将激光笔发出的光束射到平面镜上,让学生装观察入射光束、反射光束、镜面三者间的位置关系。
生:
入射光束和反射光束在镜面的同一侧,反射光束,入射光束在法线的两侧。
师:
猜想一下,入射光束向法线靠拢时,反射光束会有什么变化?
生:
反射光束也会向法线靠拢。
师:
对不对呢?
实验探究。
[演示实验]将激光笔发出的光束向法线靠拢,学生通过观察现象,来证明猜想的正确性。
师:
根据上面实验的现象,我有这样一个问题,你准备怎样来回答:
当入射光束逐步偏离法线位置时,反射光束与法线的夹角如何变化?
生:
变大。
(演示实验,证明其正确)
师:
猜想一下,在光的反射中,会不会入射光束和反射光束重合?
生:
会。
师:
谁来上讲台,演示一下。
(学生上讲台演示,存在重合)
师:
入射光束与反射光束重合是在什么情况下?
生通过观察:
入射光束与反射面垂直时。
师:
这时入射角等于多少度?
生:
(1)0°
(2)90°
(教师强调入射角的定义,明确当入射光束垂直于反射面时,即与法线重合无夹角,故i=0°,此时反射角r=0°)
师:
在刚刚的实验中,当入射角增大时,反射角怎样变化?
生:
也变大。
师:
(提出猜想),即么光反射时,反射角与入射角会有什么关系呢?
生:
猜想:
可能会相等吧。
师:
如何来证实我们的猜想是否正确呢?
生:
做实验来探究。
师:
如何实验,请同学们讨论一下实验方案后,再阅读课本P39实验与记录。
[演示实验]
器材:
教学激光演示仪
步骤:
(1)在激光仪的分度盘上,读出入射角和反射角的大小。
(2)改变入射光线的方向,观测几组入射角和反射角,并将有关数据填入教材上的表格中。
师:
根据实验情况,表格中的数据说明了什么?
生:
反射角的大小等于入射角。
光路是可逆的。
师:
同学们总结的很好,这就是光反射时所遵循的规律。
(板书)在反射现象中,反射角等于入射角;光路是可逆的。
(指导学生看课本“漫反射”内容)
师:
光不仅射到平面镜上会反射,射到所有的物体上都会反射。
如光射到平静的水面、玻璃面、光滑的金属面上都会反射;光射到墙壁、衣服上都会反射。
反射时都遵循我们总结的反射规律,所不同的是反射情况不一样。
这种粗糙表面上的反射叫漫反射。
师布置课后实验:
试一试在家里,晚上关灯,将一小平面镜平放在一张白纸上,用手电筒的光
正对着镜面照射,从侧面看去哪个显得亮?
(让猜想一下,教师不作定论,明天课前交流。
)
三、请你来总结
1、请同学们回忆一下,今天你看到的实验。
2、今天你学到了什么?
3、今天你证实了多少个猜想是正确的,多少个猜想是错误的。
四、巩固新课
1、请一位学生讲述反射规律的内容
2、请同学们看着挂图,分别指出,入射角、反射角、入射线、反射线、法线。
五、布置作业
教学说明:
本节课光的反射规律可让学生通过“发现并提出问题—做出猜想和假设—制定计划与设计实验—解通过观察和实验等途径来收集证据——得出结论——交流与合作——提出新问题”科学探究式方法得出。
三平面镜成像
教学目标
一、知识目标
1.了解平面镜成像的特点。
2.了解平面镜成虚像,了解虚像是怎样形成的。
3.理解日常生活中平面镜成像的现象。
4.初步了解凹面镜对光的会聚作用、凸面镜对光的发散作用,了解它们的应用。
二、能力目标
1.经历“平面镜成像特点”的探究,学习对实验过程中信息的记录。
2.观察实验现象,感知虚像的含意。
3.通过观察感知球平镜对光线的作用。
三、德育目标
1.在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙和和谐,获得“发现”成功的喜悦。
2.培养实事求是的科学态度。
3.通过对平面镜、球面镜的应用的了解,初步认识科学技术对人类生活的影响。
教学重点:
1.平面镜成像的特点,2.球面镜的光学性质。
教学难点:
1.虚像的概念,2.球面镜的应用。
教学准备:
平面镜(大小形状各不同)、口径相同的平面镜和凸透镜、投影片、凹镜、凸镜、激光演示器、玻璃板、相同的蜡烛两支、火柴、夹子两个、8K白纸一张、图钉、透明胶条、小平面镜。
教学过程
一、引入新课
教师拿几个生活中常用的镜子让学生观察,可以看到它们都是平的。
用它可以照出人的“面孔”和各种各样的“物体”,并与物体本身的形状一样。
我们把这样的镜子叫平面镜,把出现在镜子里的“面孔”物体叫做像。
再让学生观察自己在平面镜中的像,并提出一些问题让学生思考:
当你改变与平面镜间的距离时,像怎样变化?
像的大小与物体的大小有怎样的关系?
像的大小与平面镜的大小有关系吗?
这些问题,并不要求学生立即回答,目的是为了引起学生学习的兴趣。
二、新课学习
(一)平面镜成像的特点
1.向学生示范并说明探究活动的目的和做法。
目的:
(1)研究物体在平面镜中所成的像和物体有什么关系。
(2)研究像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系。
①像下图那样,将一张8开的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上,用两个夹子夹住一玻璃板,竖立在白纸上。
②把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面,观察到玻璃板后面出现了蜡烛的像。
③另拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动,使它与前面蜡烛的像重合(左右移动,直到从不同位置看上去它们都重合在一起),这时后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置。
改变玻璃前蜡烛的位置,把实验再做两次,每次都记下两支蜡烛的位置。
④在白纸上画出玻璃板的位置,移开玻璃板,用刻度尺画实直线,把每次实验中两支蜡烛位置的位置连接起来,量出两支蜡烛到玻璃板的距离,记录下来并比较它们的大小,再用量角器测量看它们是否与镜面垂直。
⑤把测量结果填写下表中。
2.学生分组实验
以上把教材的演示实验再改为学生实验,学生通过动手实验,自己进行分析总结,既有利于知识的学习,也有利于能力的培养。
3.在实验基础上得出成像特点
引导学生根据实验结果回答:
①平面镜中的像与物体大小是否相同?
怎么知道的?
②像到镜面的距离与物体到镜面的距离是否相等?
怎么知道的?
答:
①平面镜中的像与物体大小相同。
因为无论蜡烛到玻璃板的距离是远还是近,一支蜡烛与另一支蜡烛的像总是重合的。
②像和物体到镜面的距离相等,因两支蜡烛到玻璃板的距离相等。
平面镜的成像特点:
①像和物体的大小相等。
②像和物体到镜面的距离相等。
③像和物体的连线垂直于镜面。
4.应用知识
讨论:
身高1.6m的人站在穿衣镜前,离镜0.5m,他在镜中的像多高?
像离镜多远?
当他后退0.5m时,像高和像到镜面的距离怎样变化?
解答
(1)像高1.6m,像离镜0.5m。
(2)人后退0.5m时,像高不变。
像到镜面的距离增加0.5m。
(二)平面镜成像原理
对于平面镜的像是靠光的反射形成的,我们能看见物体,是因为有光射入眼睛,我们也能看到物体在平面镜里的成像,成像的光是从哪里来的呢?
边板画边讲授,进行解疑,具体做法可按下面步骤进行:
1.在黑板上画出平面镜,先给出一个发光点S。
然后提问学生:
你们知道S能发出多少条光线,方向如何?
射到平面镜上的光线有多少条?
其实S能向四面八方发出无数条光线,所以射到平面镜的光线有无数条。
2.让学生选出一条入射光线,并画出它的反射光线,再选出另一条入射光线,并画出它的反射光线。
这两条反射光线沿传播方向能否相交?
如果人的眼睛正处于这两条光线传播的路径上,会觉得这两条光线是从哪里发出的?
并在图上画出一只眼睛。
分析可知:
①这两条反射光线不能相交。
②当眼睛正处于反射光线的路径上时,根据光线直进的经验,眼睛会觉得反射光线好像是从它们的反向延长线在镜后的交点S1发出的。
边讲边把这两条反射光线用虚线向镜后延长,得交点S′。
4.由上可知:
①S′S发出的光线经平面镜反射后反射光线延长线的交点。
但镜子后面实际上并没有这个发出光线的点,所以S1叫虚像。
②物体上的每个点在镜子里都有一个像点,所有的像点就组成整个物体的虚像。
虚像不是实际光线会聚而成的。
三、知识小结
通过本节课的学习主要学习了以下几个问题:
1.平面镜的成像特点和成像原理。
2.平面镜的应用:
成像和改变传播的方向。
四、板书设计
平面镜成像
一、平面镜成像
1.特点 ①像和物体的大小相等。
②像和物体到镜面的距离相等。
③像和物体的连线垂直于镜面。
2.原理:
像是反射光线反向延长线的交点,是虚像。
二、平面镜的应用
1.成像。
2.改变光路。
四光的折射
教学目的:
1.知道什么是光的折射现象及入射光线、折射光线、法线、入射和折射角
2.知道光从空气斜射入水、其他介质中及光从水、其他介质斜射入空气中的折射情况
3.知道折射现象中光路是可逆的。
4.能用光的折射解释生活中的一些简单现象。
教学重点:
1.光的折射规律;
2.作光折射的光路图。
教学用具:
光具盘、平行光源(调压器不能放得太矮便于掌握)、玻璃水槽、水彩笔、多媒体课件、多媒体设备,实物展示台、碗筷(每人1个)、水
教学过程:
一.引入新课
“同学们,我们一起来做一个小实验,好不好?
请大家将准备好的碗放在桌面上,看着碗底,将水倒入碗中,碗的深度有什么变化?
再将你桌上的筷子象我这样斜插入盛水的碗中,注意从侧面观察筷子在水面处发生了什么变化?
”
①.学生实验
盛了水的碗看上去变浅了,插入水中的筷子好像变弯了。
“这是为什么呢?
要弄清楚这些问题,就请大家和我一起来学习这一节课——《光的折射》。
”
板书课题。
二.新授
1.光的折射现象
“下面请同学们观察两个实验。
”
演示实验一:
光在空气中传播,光从空气斜射入玻璃中。
“请同学们注意观察,光在什么中传播?
其传播方向是否发生变化?
”
多媒体出示问题:
光在什么中传播?
其传播方向是否发生变化?
学生回答。
“请同学们注意观察,光从什么射入什么?
其传播方向是否发生变化?
”
多媒体出示问题:
光从什么射入什么?
其传播方向是否发生变化?
学生回答。
演示实验二:
光从空气斜射入水中。
“再请同学们再注意观察,光又从什么射入什么?
其传播方向是否发生变化?
”
多媒体出示问题:
光又从什么射入什么?
其传播方向是否发生变化?
学生回答。
教师小结:
“通过这两个实验现象,说明光在同一种介质中传播时,传播方向不发生变化,光从一种介质射入另一种介质时,其传播方向一般会怎样?
”
学生回答。
“对,会发生变化”
“象这些光从一种介质射入另一种介质传播方向发生变化的现象叫做光的折射。
”
学生看多媒体识记概念,教师板书:
[1.光的折射现象:
光从一种介质射入另一种介质时,其传播方向一般会发生变化,这种现象叫做光的折射”。
]
2.光的折射规律
“下面我们把刚才的折射现象画在黑板上。
我用一条直线表示空气和玻璃的分界面,上面是空气,下面是玻璃。
”
①把刚才光的折射现象在黑板上画出光的折射光路图;
回顾入射光线、法线和入射角。
“请同学们回顾一下入射光线、法线和入射角。
”
介绍什么是折射光线和折射角。
“这一条从分界面射入玻璃的光线叫折射光线,折射光线与法线的夹角叫折射角,用r表示。
”
利用多媒体强调:
折射角是折射光线与法线的夹角。
“这个折射光路图中的折射角为多少度?
请大家不要错误的认为是90度,因为折射角是折射光线与法线的夹角,看图中的折射角现在正逐渐减小,最后减小到了0度。
”
②演示实验三:
光从空气斜射入玻璃中;
“请同学们在光具盘上找出分界面、法线、入射光线、折射光线、入射角和折射角。
”
老师指出,学生确认。
“下面让我们进一步来观察实验一,思考屏幕上的问题。
”
a.学生观察入射角与折射角的大小关系。
b.改变光从空气射入玻璃中的入射角的大小,再观察折射角的变化和变化后的大小。
c.垂直入射时,观察光线方向是否改变
学生思考下列问题(多媒体显示):
“a.入射光线、法线、折射光线是否在同一平面内,入射光线、折射光线是在法线的同侧还是分居在它的两侧?
b.折射光线是偏向还是偏离法线?
入射角与折射角的大小关系是怎样的?
c.入射角增大后,折射角是否随着增大?
入射角减小后呢?
d.当入射角改变后,折射角与入射角的大小关系是否改变?
折射光线向哪边偏折?
e.垂直入射时,光的传播方向是否改变?
”
通过上述实验现象回答。
“大家观察得非
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