第4.1课时光的直线传播

20202021年八年级上册新课预习讲练一体化资源第4.1课时光的直线传播1．光源定义：能够__发光__的物体都叫做光源．分类：按其来源分为__天然__光源和__人造__光源．例如：太阳、萤火虫是天然光源；电灯、蜡烛是人造光源．2．光的直线传播条件：光在__同种均匀__介质中是沿直线传播的．事例：影子的形成、日食和月食、小孔成像等．光线：为了形象地表示光的传播情况，通常用一条__带箭头__的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线．注意：在小孔成像中，物体通过小孔成一个倒立的实像，像的形状只跟物体的形状相似，与孔的形状无关．3．光的传播速度光速：光在不同介质中的传播速度是__不同__的，在__真空__中传播速度最大，约为c＝__3×108__m/s.在水中的速度约为eq\f(3,4)c，在玻璃中的速度约为eq\f(2,3)c.光年：光年是光在一年内传播的距离，它是__长度__单位．考点一光的直线传播条件：光在同种均匀的介质中沿直线传播。（如果是不同种，或者同种不均匀介质，那可能会发生反射或折射。）光线为了表示光的传播方向，我们用一根带箭头的直线表示光的径迹和方向，这样的直线叫光线。光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具，它是一个理想模型，而不是真实存在的。（光线的定义，利用初中物理中的理想模型法。同样利用理想模型法的，是磁感线。）光沿直线传播的现象及应用光沿直线传播的现象①影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在不透明的物体后面，光照射不到，形成了相对黑暗的部分就是物体的影子。影子部分并非没有光照到，而是光相对比较少。②日食、月食：日食：如图2，发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间，在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面，这就是日全食，如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面，这就是日偏食如Ⅱ区，在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光，只能看到太阳周围的发光环形面，这就是日环食，如Ⅲ区。简单说，日食就是月球的影子。日食现象印证了光的直线传播。月食：如图，发生月食时，太阳、地球、月球同在一条直线上，地球在中间，如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时，地球上夜晚的人会看见月全食；若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时，地球上夜晚的人会看见月偏食，但要注意，当月球整体在半影区时并不发生月偏食。简单说，月食就是地球的影子。月食也印证了光的直线传播。③小孔成像：用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间，屏幕上就会形成物体的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像，如图4所示。成像特点：倒立、实像（所有实像都是倒立的）。成像大小：小孔成像的大小与物体和小孔的距离，光屏到小孔的距离有关。小孔成像的一个常考的经典案例：太阳穿过树叶缝隙，在地上留下的圆斑。（2）光沿直线传播的应用①利用激光准直引导掘进机直线前进。②排队时看齐。③射击瞄准，瞄准点、准星、缺口三点一线。【例1】2018年1月31日，月亮上演了“月全食血月+超级月亮+蓝月”三景合一的天文奇观，距离上次出现有150多年了，我国大部分地区都能看到这轮“超级蓝色血月亮”。天空出现的“超级蓝色血月亮”是月全食奇观。月全食的形成主要是由于（）A．光的直线传播 B．小孔成像 C．平面镜成像 D．光的折射【解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食，月食是由光的直线传播形成的。故选：A。【变式1】关于光的传播，下列说法是正确的（）A．光只在空气中才沿直线传播 B．光在任何情况下都沿直线传播 C．光在玻璃中不是沿直线传播的 D．光在同种均匀介质中沿直线传播【解析】因为光只要在同一均匀介质中就沿直线传播，并不只在空气中沿直线传播，也不是总是沿直线传播的，对于不均匀的介质，即使是同一种介质，其传播方向也有可能发生改变；故选：D。【变式2】在探究树荫下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示。接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况。下列合乎要求的是（）A． B． C． D．【解析】（1）C图中随着卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故C符合要求；（2）ABD三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，不符合要求。故选：C。考点二光速（1）光的传播速度：真空中的光速是宇宙中最快的速度，c=2.99792458×108m/s，光在空气中的速度接近真空中的速度，计算中取c=3×108m/s。水中是真空的3/4，玻璃中是真空的2/3。（2）光年：光在1年内传播的距离。光年是距离单位，用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。（3）光与声传播的区别传播是否需要介质在空气中的传播速度不同介质中的传播速度声可以在固、液、气体中传播，但传播需要依靠介质，真空中不能传播空气中15℃时的声速为340m/s一般情况下声速快慢关系为：光能在固液气等透明介质中传播，也能在真空中传播，传播时不一定依靠介质光在真空中的传播速度为3×108m/s光在三种介质中的快慢关系为：【例2】运动会上，终点计时员应根据什么现象开始计时（）A．听到枪声和看到白烟都可以 B．看到白烟开始计时，因为烟雾看得清楚 C．听到枪声开始计时，因为枪声听得清楚 D．看到白烟开始计时，因为光速比声速大得多【解析】声音在空气中的传播速度为340m/s，光在空气中的传播速度为3×108m/s；因为光在空气中的传播速度远大于声音在空气中的传播速度，所以在看到发令时散发的白烟按秒表计时较为准确，故D正确，ABC错误。故选：D。【变式3】光年是光在传播的距离，如果一年按365天计算，1光年＝m．离太阳系最近的恒星是半人马座的“比邻星”，距我们4.3光年，如果我们乘坐的航天器的速度是17km/s，到“比邻星”旅游一趟大约需用年时间。（计算结果均保留两位有效数字）【解析】1光年＝365×24×3600×3×108m≈9.5×1015m。到“比邻星”旅游一趟（往返）大约需走的路程：S＝4.3光年×2＝8.6光年＝8.6×9.5×1015m；乘坐的航天器的速度：v＝17km/s＝17000m/s；需用时间：t＝＝≈4.8×1012s≈1.5×105年。故答案为：一年内；9.5×1015；1.5×105。1．如图所示的实验中，能够说明光沿直线传播的是（）A．鸟的影子的形成 B．潜望镜观察物体 C．两镜相连，鼻子“长”在上 D．铅笔在水中弯折【解析】A、影子是由于光照射到不透明的物体形成的阴影部分，是由于光的直线传播形成的，故该选项符合题意；B、借助潜望镜观察物体属于平面镜成像，是利用光的反射原理，故该选项不符合题意；C、两镜相连，鼻子“长”在上，属于平面镜成像，故该选项不符合题意；D、铅笔在水杯中弯杯，属于光的折射现象，该选项不符合题意；故选：A。2．早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。如图所示，他用蜡烛作为光源，在木板上钻了一个小孔，发现透过小孔的光能在墙壁上形成一个倒立的像。下列说法正确的是（）A．小孔成的像是正立的像，遵循光沿直线传播原理 B．保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变大 C．木板上的小孔可以是三角形的 D．蜡烛在墙上成的像是虚像【解析】AD、蜡烛在墙上成的像是倒立的实像，故AD错误；B、因为光是沿直线传播的，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变小，故B错误；C、小孔成像成的是物体的像，与小孔的形状无关，不一定是圆形的，木板上的小孔也可以是三角形的，故C正确。故选：C。3．下列关于光的传播速度的几种说法中，正确的是（）A．光的传播速度为3×108m/s B．光和声音一样，不能在真空中传播 C．光在真空中的传播速度为最大 D．光在玻璃中的传播速度比在真空中大【解析】A、光在真空中的传播速度为3×108m/s，所以A不正确；B、声音的传播需要介质，光可以在在真空中传播，所以B不正确；C、光在真空中的传播速度是宇宙中最大的速度，所以C正确；D、光在玻璃中的传播速度是真空中，比在真空中小，所以D不正确。故选：C。4．百米竞赛时，关于终点计时员计时的说法，正确的是（）A．看到发令枪冒白烟时开始计时，会使运动员成绩偏低 B．看到发令枪冒白烟时开始计时，会使运动员成绩偏高 C．听到发令枪响开始计时，会使运动员成绩偏低 D．听到发令枪响开始计时，会使运动员成绩偏高【解析】百米赛跑场上记时裁判从看到发令枪冒白烟开始记时，而不是听到枪声时计时。如果听到枪声才计时，因为光速比声速大，声音传播需要时间多，这样少计了些时间，听到枪声才开始计时，说明枪声已经传播100米到达终点时才开始计时，测得时间肯定少了，少的时间为t＝＝≈0.294s，这样就提高了他的成绩。故选：D。5．北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记叙了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察鸢（老鹰）在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。后在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，结果观察到“鸢东则影西，鸢西则影东。”阅读了上述材料后，你认为下列哪种说法是正确的（）A．“鸢东则影西，鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像 B．沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是小孔成像 C．小孔成像可用光的反射现象解释 D．小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相同【解析】（1）在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，观察到“鸢东则影西，鸢西则影东”其实就是小孔成像的特点：倒立的实像。正因为小孔成像是倒立的，才有“鸢东则影西，鸢西则影东”的现象，即二者的移动方向相反。故A正确、CD错误；（2）沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是影子的成因，是光的直线传播形成的，因为光被挡住了，没有光的区域才变暗，所以选项B错误。故选：A。6．在模拟日食、月食的实验中，王老师画了图示。如果地球上观察到日食，这些人应该是位于（选填“甲”或“乙”）处，此时月亮在处（选填“A”、“B”或“C”）【解析】日食是我们看不见太阳或者是只能看见部分太阳，是由于月亮挡住了太阳照向地球的光，所以我们看不见或只能看见部分太阳；如果地球上观察到日食，这些人应该是位于甲处，此时月亮在B处。故答案为：甲；B。7．如图所示，某兴趣小组在空易拉罐底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上塑料薄膜，制作成简易针孔照相机（如图a所示）。（1）将其水平放置，在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡，灯泡发光时，可在塑料薄膜上看到灯丝（选填“正立”或倒立）的像；若水平向左移动易拉罐，像的大小将会（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）若将易拉罐做成可左右伸缩的结构（如图b所示），保持圆孔到灯泡距离不变，将薄膜所在处向小孔右方拉伸。拉伸过程中，塑料薄膜上所成的像将（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若只将圆孔改为三角形小孔，则像的形状（选填“改变”或“不变”）。【解析】（1）①灯泡发出的光经过小孔后照到孔后面的塑料薄膜上形成的像，是由实际光线汇聚而成的；灯丝上部的光线经小孔后照到下部，下部的光线照在上部，因此像是倒立的；因此物体经小孔成像，成的是倒立的实像；所以：灯泡发光时，可在塑料薄膜上看到灯丝倒立的实像；②孔到塑料薄膜（光屏）的位置不变，若水平向左移动易拉罐，灯（物）与孔的距离变小，像将会变大；（2）保持圆孔到灯泡距离不变，即物与孔的距离不变，将薄膜所在处向小孔右方拉伸，孔到薄膜的距离变大，则像变大；在小孔成像中像的形状与物的形状相同，与小孔的形状无关，所以若只将圆孔改为三角形小孔，则像的形状不变。故答案为：（1）倒立；变大；（2）变大；不变。8．综合实验活动：小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示，光斑的形状与什么因素有关呢？光斑又如何形成的呢？对此小明决定探究，他们猜想光斑的形状：a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；b．与树叶间空隙形状有关；c．与树叶间空隙大小有关。（1）根据所学知识，可确定猜想a（填“合理”或“不合理”）。（2）为验证猜想b，小明让带孔卡片，离地面白纸较近，如图甲所示，发现白纸上的光斑都是圆形，说明小孔成像时的形状与小孔形状（选填“有关”或“无关”）（3）为验证猜想c，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变。让乙纸板向左运动，使孔径越来越小，你觉得选图实验最科学，实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形。这说明小孔形成的光斑与小孔的形状。（选填“有关”或“无关”）（4）通过探究，他们初步得到了以下结论，光斑（填光斑的形状）一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。【解析】（1）猜想a，光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理；（2）根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，改变孔的形状，观察光斑的形状，当白纸上的光斑都是圆形时，说明小孔成像时像的形状与小孔形状无关；（3）为验证猜想c：与树叶间空隙大小有关，要控制孔的形状不变，只改变孔的大小，如图乙，让带孔的甲纸板