八年級(jí)物理上冊(cè)同步講義：光的直線傳播（學(xué)生版）（人教版）

課時(shí)4.1光的直線傳播（幫課堂）（原卷版）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能識(shí)別光源，知道光源的分類(lèi)；2.了解光的直線傳播，能列舉出光的直線傳播在生活中的現(xiàn)象及應(yīng)用；3.知道光在真空中的傳播速度；4.通過(guò)觀察光在空氣中和水中傳播的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)是研究物理問(wèn)題的重要方法?！局R(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、光源1.光源人們之所以能看到各種事物，是因?yàn)橛泄膺M(jìn)入人的眼睛。這些光都是能帶給我們光明的“光源”發(fā)出的或通過(guò)其他途徑傳播過(guò)來(lái)的。但是，所以的光都是有“光源”的。光源的概念自身能夠發(fā)光的物體叫光源分類(lèi)自然（天然）光源太陽(yáng)、螢火蟲(chóng)、水母等人造光源蠟燭、手電筒、霓虹燈、熒光棒、LED燈等光源的分類(lèi)光源不僅可按其形成分為人造光源和自然光源，還可以按發(fā)光時(shí)是否發(fā)熱分為熱光源（如太陽(yáng)、火把、白熾燈等）和冷光源（如螢火蟲(chóng)、LED燈、水母等）；也可以按發(fā)光體是否有生命分為生物光源和（如螢火蟲(chóng)、燈籠魚(yú)等）非生物光源（如日光燈等）。2.光源的判斷判斷物體是不是光源，關(guān)鍵是物體自身能否發(fā)光。有些物體看起來(lái)好像在發(fā)光，實(shí)際上是反射了其他光源發(fā)出的光，所以這些物體不是光源；如鏡子、月亮、寶石、電影的屏幕等?！镜淅?】生活中許多物體可以發(fā)光，下列物體不屬于光源的是（）。A.水母

B.螢火蟲(chóng)

C.月亮

D.霓虹燈知識(shí)點(diǎn)二、光的直線傳播1.光是怎樣傳播的（1）實(shí)驗(yàn)觀察：光在空氣、水、玻璃中的傳播路徑。【實(shí)驗(yàn)器材】激光筆、燒杯、水箱、水、玻璃磚等?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象分析總結(jié)探究光在空氣中的傳播路徑在夜晚，用能發(fā)出帶有顏色的激光筆射向天空，激光筆發(fā)出的光的傳播路徑光在空氣中沿直線傳播探究光在水中的傳播路徑在盛水的水箱中，讓激光筆沿不同方向垂直水箱側(cè)面射出光，觀察光在水中的傳播路徑光在水中沿直線傳播探究光在玻璃中的傳播路徑讓激光筆發(fā)出的光從玻璃磚的側(cè)面垂直射入玻璃磚，觀察光在玻璃磚中的傳播路徑光在玻璃中沿直線傳播【探究歸納】光在空氣、水、玻璃等透明物質(zhì)中均是沿直線傳播的。（2）探究光沿直線傳播的條件提出問(wèn)題光一定沿直線傳播嗎？光沿直線傳播的條件是什么？設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①在桌上放一個(gè)大的透明水槽，配有四杯等量但濃度不同的糖水，每杯糖水中都添加少量牛奶（為了清晰地顯示光路），將它們按濃度從大到小的順序排列，依次倒入水槽，水槽內(nèi)的液體就變成了從上到下濃度逐漸增大的非均勻水溶液；②如圖甲所示，將一束光從透明水槽側(cè)面垂直射入非均勻濃度的糖水溶液中，觀察到激光的傳播路徑在濃度不均勻的糖水溶液中會(huì)向下彎曲；③如圖乙所示，用玻璃棒攪拌糖水溶液時(shí)，使其濃度變得均勻，再將激光射向糖水溶液中，觀察到激光在均勻濃度的糖水溶液中的傳播路徑是直的分析論證光垂直射入濃度不均勻的糖水溶液中時(shí)，光的傳播路徑發(fā)生了彎曲；在均勻濃度的糖水溶液中，光的傳播路徑是直的得出結(jié)論光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播特別提醒：1.為了清晰地觀察光在不同介質(zhì)中傳播路徑，實(shí)驗(yàn)應(yīng)在較暗的環(huán)境中進(jìn)行；2.應(yīng)注意若要光沿直線傳播，“同種”和“均勻”這兩個(gè)條件缺一不可。必須同時(shí)滿(mǎn)足。（3）光可以在真空中傳播太陽(yáng)光能通過(guò)太空和大氣層傳播到地球表面，說(shuō)明光可以在真空中傳播。2.光線（1）定義：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向（如圖甲所示），這樣的直線叫光線；（2）畫(huà)法：光線是帶箭頭的直線，箭頭表示光的傳播方向。畫(huà)光路圖時(shí)，光線要用實(shí)線表示，且標(biāo)上箭。圖乙和圖丙分別表示平行光和點(diǎn)光源發(fā)出的光。光線是物理模型1.在物理學(xué)中，為了研究問(wèn)題方便，人們抓住主要的因素，對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化處理，通過(guò)建構(gòu)模型來(lái)揭示事物本質(zhì)的方法稱(chēng)之為模型法。光線是一種模型，用來(lái)表示光的傳播路徑和方向。2.光線是模型，不是實(shí)體，沒(méi)有尺度。即使是再細(xì)的光束，也不能說(shuō)是光線。【典例2】下列說(shuō)法正確的是（）。A.光線是真實(shí)存在的；B.光是沿直線傳播的；C.月亮是自然光源；D.激光準(zhǔn)直用到了光的直線傳播知識(shí)3.與光的直線傳播有關(guān)的現(xiàn)象（1）影子光在傳播過(guò)程中，遇到不透明的物體，會(huì)使物體后面光不能到達(dá)的區(qū)域形成一個(gè)陰暗區(qū)域，即物體的影子；如圖。（2）日食和月食①日食：當(dāng)月球運(yùn)行到太陽(yáng)和地球之間時(shí)，由于光沿直線傳播，月球就擋住了太陽(yáng)射向地球的光。當(dāng)月球距離地球較近時(shí)，在本影區(qū)域，月球擋住全部太陽(yáng)光，該區(qū)域發(fā)生日全食；在半影區(qū)域，月球擋住了部分太陽(yáng)光，該區(qū)域發(fā)生日偏食；當(dāng)月球距離地球較遠(yuǎn)時(shí)，月球擋住了來(lái)自太陽(yáng)中央?yún)^(qū)域的光，正對(duì)區(qū)域發(fā)生日環(huán)食。如圖甲所示。②月食：當(dāng)?shù)厍蛱幱谠虑蚝吞?yáng)之間時(shí)，地球擋住了射向月球的光，由于光沿直線傳播，當(dāng)月球在本影區(qū)域時(shí)，能看到月全食；當(dāng)月球在半影區(qū)域時(shí)，我們能看到月偏食。如圖乙所示。（3）小孔成像如圖所示甲，用給一個(gè)帶有小孔的板遮擋在光屏與蠟燭之間，光屏上就會(huì)形成燭焰倒立的像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。左右移動(dòng)中間的板，光屏上的像的大小也會(huì)隨之發(fā)生變化。由于光沿直線傳播，來(lái)自燭焰上方的光通過(guò)小孔后就射到了光屏的下部，來(lái)自燭焰下方的光通過(guò)小孔后就射向了上部。這樣，光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的像。像的大小與物（蠟燭）的大小以及光屏所在位置有關(guān)。其大小關(guān)系為：。1.小孔成像的條件：小孔必須足夠小，但并不是越小越好，孔太小會(huì)影響像的亮度；2.小孔成像時(shí)，像的形狀取決于物體的形狀，與小孔形狀無(wú)關(guān)；3.小孔逐漸變大，光屏上的像會(huì)逐漸變模糊；當(dāng)小孔增大到一定程度時(shí)，在光屏上只能看到與小孔形狀相同的光斑?！粳F(xiàn)象辨析】影子和小孔成像的異同現(xiàn)象相同點(diǎn)不同點(diǎn)影子形成原因都是光沿直線傳播影子是光照射不到的區(qū)域，影子的形成不一定和物體的形狀相同，而且影子是黑暗的小孔成像通過(guò)小孔成的像是光實(shí)際照射到的區(qū)域，像的形狀和物體的形狀相同，而且像是亮的4.光的直線傳播的應(yīng)用由于光的直線傳播，在開(kāi)鑿隧道時(shí)，工人們可以用激光束引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)，使掘進(jìn)機(jī)沿直線前進(jìn)，保證隧道方向不會(huì)出現(xiàn)偏差；士兵瞄準(zhǔn)射擊；站隊(duì)時(shí)隊(duì)列排直等。像“井底之蛙”、“一葉障目不見(jiàn)泰山”也都是可以用光的直線傳播進(jìn)行解釋的?！镜淅?】在紙上剪一個(gè)很小的三角形，讓太陽(yáng)光垂直照射在三角形上，那么地面上形成的光斑（）。A．是三角形的，它是太陽(yáng)的影；B．是圓形的，它是太陽(yáng)的影；C．是圓形的,它是太陽(yáng)的實(shí)像；D．是三角形的，它是太陽(yáng)的實(shí)像知識(shí)點(diǎn)三、光的傳播速度1.光在真空中的傳播速度光不僅可以在空氣、水等物質(zhì)中傳播，而且可以在真空中傳播。光在真空中的傳播速度很大，在物理學(xué)中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情況下，真空中的光速可以近似為：c=3×108m/s。2.光在其他介質(zhì)中的傳播速度光在空氣中的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度c，也可以近似為c=3×108m/s。光在水中的傳播速度約為c；光在玻璃中的傳播速度近約為c?！粳F(xiàn)象辨析】光與聲音傳播傳播特點(diǎn)比較現(xiàn)象相同點(diǎn)不同點(diǎn)光的傳播傳播速度都與介質(zhì)種類(lèi)有關(guān)能在透明物質(zhì)中傳播，能在真空中傳播，光在真空中傳播速度最大聲的傳播能在固體、液體和氣體中傳播，真空不能傳聲，一般情況下固體中聲速最大【典例4】關(guān)于光速和光年，下列說(shuō)法正確的是（）。光的傳播速度總是3.0×108m/s；光在真空中傳播速度為3.0×108m/s；光年是天文學(xué)上使用的時(shí)間單位；光年是天文學(xué)上使用的速度單位【方法幫】題型一：光的直線傳播【角度1】探究光沿直線傳播的條件【典例1】小明在學(xué)習(xí)“光的傳播”時(shí)，看到老師的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，過(guò)程如下：①用激光筆射向水中，觀察到光線是一條直線（如圖）；②在A點(diǎn)處用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，觀察到光線發(fā)生了彎曲；③經(jīng)攪拌后，觀察到光線又變直.小明根據(jù)上述現(xiàn)象得出的結(jié)果，正確的是（

）。A.光的傳播需要介質(zhì)；B.光只有在水中才沿直線傳播；C.光在海波溶液里不能沿直線傳播；D.光在同一種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播【角度2】光的直線傳播作圖延長(zhǎng)線作圖法因?yàn)楣庋刂本€傳播，所以在光的直線傳播作圖中經(jīng)常采用延長(zhǎng)線的方法完成作圖。（1）在確定光源的時(shí)候，可將給出的部分光線反向延長(zhǎng)，其交點(diǎn)就是光源的位置；（2）在小孔成像作圖時(shí)，孔、物、像在一條直線上，故連接物體和小孔，然后延長(zhǎng)，延長(zhǎng)線與光屏的交點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)像點(diǎn)的位置?！镜淅?】如圖中MN是一塊大的擋光板，板上有一很小的孔S可透過(guò)光，擋光板后面有一光屏PQ，擋光板前有一物體AB，請(qǐng)畫(huà)出物體在光屏PQ上所成的像A′B′?！窘嵌?】光沿直線傳播的應(yīng)用【典例3】2020年6月21日下午3點(diǎn)半左右，婁底市內(nèi)絕大部分同學(xué)親眼看到了日環(huán)食這一難得的景象。從物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，日食屬于光的

現(xiàn)象；如圖中，能描述其形成原因的是

圖。（選填“甲”或“乙”）。題型二：小孔成像【角度1】小孔成像的原理及特點(diǎn)★易錯(cuò)警示小孔成像時(shí)，像不但左右顛倒，而且上下也顛倒；像的形狀與小孔的形狀無(wú)關(guān)，由物體的形狀決定?！镜淅?】學(xué)習(xí)了光學(xué)知識(shí)后，愛(ài)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)空罐的底部中央分別打上一個(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(duì)著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過(guò)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、放大的像

B．正立、縮小的像

C．倒立、縮小的像

D．正立、放大的像（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(shù)蔭下的圓形光斑（如圖所示）就是_____通過(guò)樹(shù)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(yáng)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(wèn)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(mǎn)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(lái)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(zhǎng)，他想了一會(huì)后，高興的說(shuō)：“老師，我明白了！”請(qǐng)你替小明回答：原來(lái)不透明物體的周?chē)羲闹芏加泄庠?，就________.生活中的________（填一種應(yīng)用）就運(yùn)用這一結(jié)論。【角度2】探究小孔成像的特點(diǎn)【典例5】小明在探究“物距和物高一定時(shí)，物體經(jīng)小孔所成像的高度和像距的關(guān)系”時(shí)，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：用發(fā)光二極管做成的物體、有小孔的方紙板、用半透明塑料膜做成的屏、量程為0~30cm的直尺。實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如圖所示（1）該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在較___的環(huán)境下進(jìn)行（選填“亮”或“暗”）；（2）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)诜礁窦埳袭?huà)出像高與物距的關(guān)系圖像___；實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456物距u/cm相同物高h(yuǎn)1/cm相同像距v/cm4．08．012．016．020．024．0像高h(yuǎn)2/cm2．04．16．08．09．912．0（3）根據(jù)圖像，得出的探究結(jié)論是：______；（4）另一名同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，更換了部分實(shí)驗(yàn)器材，其實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如圖所示。外筒（足夠長(zhǎng)）用不透明的材料制成，左端開(kāi)有小孔；內(nèi)筒（內(nèi)徑約14cm）的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入，其他器材不變。和小明使用的裝置相比較，請(qǐng)說(shuō)出該同學(xué)用這樣的裝置做實(shí)驗(yàn)的好處和不足（各寫(xiě)一條即可）好處______;不足______。題型三：光速及其計(jì)算光的傳播需要時(shí)間，所以會(huì)出現(xiàn)“光速”現(xiàn)象，即你看到的實(shí)際上是已經(jīng)發(fā)生過(guò)的。光的延遲始終存在，但在日常生活中因延遲極短無(wú)法發(fā)現(xiàn)而已?！镜淅?】1607年，伽利略進(jìn)行了最早的測(cè)量光速的實(shí)驗(yàn)。他讓兩個(gè)人分別站在相距3km的兩座山上，每個(gè)人拿一個(gè)燈，第一個(gè)人先舉起燈，當(dāng)?shù)诙€(gè)人看到第一個(gè)人的燈時(shí)立即舉起自己的燈，從第一個(gè)人舉起燈到他看到第二個(gè)人的燈的時(shí)間間隔就是光傳播的時(shí)間，（光在空氣中傳播的速度約為300000000m/s）；（1）請(qǐng)你計(jì)算光傳播的時(shí)間（保留一位小數(shù)）；（2）伽利略能否準(zhǔn)確地測(cè)出光速，為什么？【中考幫】考點(diǎn)一：光源【典例】（2022·湖北隨州）在一個(gè)烈日炎炎的午后陳老師走在隨州街頭，看到地面上樹(shù)蔭里有許多圓形光斑，抬頭看看樹(shù)葉間刺眼的陽(yáng)光，想到這樹(shù)蔭下藏著物理學(xué)的秘密，便拍下兩張照片（如圖）。經(jīng)估測(cè)樹(shù)蔭下一個(gè)清晰光斑的直徑約為7cm，這束陽(yáng)光從約7m高處的樹(shù)葉間照射下來(lái)。我們常說(shuō)太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)約8分鐘來(lái)到地球（太陽(yáng)和地球之間的距離按1.5×1011m計(jì)算），粗略計(jì)算太陽(yáng)的直徑最接近（）。A.1.5×109m B.1.5×1019mC.5×106m D.5×1012m中考考題要求同學(xué)們對(duì)物理概念的理解和認(rèn)識(shí)?？键c(diǎn)二：光沿直線傳播的應(yīng)用【典例】（2022·浙江寧波）如圖所示是一個(gè)放置于寧波某地水平地面上的簡(jiǎn)易計(jì)時(shí)模型，圭桿垂直底盤(pán)。下列描述錯(cuò)誤的是（）。A.桿影的形成是由于光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播；B.一天內(nèi)，桿影移動(dòng)是由地球公轉(zhuǎn)造成的；C.一天內(nèi)，正午的桿影最短；D.該模型依據(jù)桿影的方位計(jì)時(shí)中考考題要求同學(xué)們知道光的直線傳播的規(guī)律，并能運(yùn)用這一規(guī)律解釋生活中與之相關(guān)的現(xiàn)象，這是物理核心素養(yǎng)的物理觀念的體現(xiàn)。【作業(yè)幫】一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）1．下列有關(guān)聲與光的說(shuō)法中不正確的是（）。A．“光”在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播；B．15℃時(shí)，聲音在空氣中的傳播速度為340m/s；C．“蟋蟀在鳴叫”說(shuō)明蟋蟀是聲源；“金光閃閃”說(shuō)明金子是光源；D．超聲波和次聲波的傳播都需要介質(zhì)2.判斷下列哪一組物體都是光源()。A.螢火蟲(chóng)和燭焰

B.電池和螢火蟲(chóng)C.月亮和燭焰

D.電池和月亮3．在小孔成像實(shí)驗(yàn)中，從半透明紙屏上能看到外界物體的像。如果小孔靠近物體，紙屏離小孔的距離增大一些，則紙屏上該物體的像將（）。A．變小B．不變C．變大D．以上均可能4．光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人們也只能看到十幾米到幾十米內(nèi)的物體，關(guān)于光線下列說(shuō)法不正確的是（）。A．光線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龉獾膫鞑ザ⒌睦硐胛锢砟Ｐ?；B．光在海水中沿直線傳播；C．光的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)；D．光線是客觀存在的5.晚上，人在馬路上走過(guò)一盞路燈的過(guò)程中，其影子的長(zhǎng)度的變化情況是（）。A．先變短后變長(zhǎng)B．先變長(zhǎng)后變短C．逐漸變短D．逐漸變長(zhǎng)6．物理興趣小組自制了簡(jiǎn)易針孔照相機(jī)，利用它觀察窗外的景物時(shí)，會(huì)在塑料膜上看到倒立的_______（選填“實(shí)”或“虛”）像，成像原理是______________。7．光在____________中是沿直線傳播的；光在________中傳播的速度最大，這個(gè)速度是________m/s，光年是________的單位。8．某雷雨天的晚上，玉紅同學(xué)看到閃電3s后聽(tīng)到了雷聲。（1）請(qǐng)你幫她估算打雷的地方距她多遠(yuǎn)？（聲音在空氣中的傳播速度以340m/s計(jì)算。[要求：①寫(xiě)出公式；②有必要的文字說(shuō)明；③數(shù)據(jù)要代單位]（2）實(shí)際上，閃電和雷聲是同時(shí)產(chǎn)生的，為什么我們總是先看到閃電后聽(tīng)到雷聲呢？請(qǐng)你利用速度公式分析說(shuō)明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。9.如圖,PQ為一光屏,M、N是一個(gè)窗戶(hù)的上下邊沿,S是光源,試在PQ上確定光源S能照亮的范圍。二、綜合練（能力提升）10.如圖是我國(guó)發(fā)射的地球同步氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”，在距地表高度為36000km，利用紅外遙感技術(shù)拍攝合