2024秋新人教版物理8年级上册教学课件 4.1 光的直线传播

第四章光现象八年级上册•人教版

雨过天晴，一道彩虹挂在天空，它的漂亮和神奇曾引起人们无限的遐想。是谁在天空架起了这样色彩缤纷的桥梁?在我国神话中，女娲炼五色石补天，彩虹即五色石发出的彩光。当通过实验在阳光中找到这些色彩时，人们才逐渐揭开了彩虹的神秘面纱。现在我们也一起来探索绚丽多彩的光背后的奥秘吧！第1节

光的直线传播我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗?光的传播又有什么特点呢?第1节

光的直线传播导入新课萤火虫发出淡淡的绿光01能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。02了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。03知道光在真空中的传播速度。学习目标04通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。第1节

光的直线传播光源一第1节

光的直线传播1.光源光源一（1）概念能够发光的物体叫作光源。太阳以及我们看到的绝大多数星星都是恒星，恒星都能发光。要研究光现象，首先要看看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。灿烂的阳光普照大地闪烁的星光点缀着漆黑的夜晚许多动物也能发光：萤火虫发出淡淡的绿光大海深处水母的发光大海深处斧头鱼的发光光源一2.光源的分类按形成原因分按发光原理分自然光源人造光源如：太阳、萤火虫、闪电等。发光的电灯、点燃的蜡烛等。热光源冷光源如点燃的火把、发光的电灯等。萤火虫、水母等。闪电是自然光源光源一3.对光源的理解（1）光源是指能够发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。（2）有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其他光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误觉得这些物体就是光源，如月球、所有行星和反光的镜子，它们都不是光源。月亮夜行安全衣钻石月球、钻石和夜行安全衣不发光，是反射光，所以不是光源。光源一光源是自身能够发光的物体，太阳、萤火虫、霓虹灯、工作的LED灯都属于光源，且太阳和萤火虫属于自然光源，霓虹灯和工作的LED灯属于人造光源；月亮、宝石自身不会发光，不属于光源。在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中，属于自然光源的是________；不属于光源的是______。（均填序号）

例题1①③②⑤光源一光的直线传播二第1节

光的直线传播光的直线传播二1.探究光沿直线传播的条件【提出问题】

光在气体、液体和固体中的传播路径怎样的？【猜想与假设】光在气体、液体和固体中可能沿直线传播。透过树林的光束是直的城市灯光中的激光束是直的光的直线传播二【进行实验】（1）光在空气中的传播用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。视频演示—《光在空气中的传播》光的直线传播二（2）光在水中的传播用激光手电筒把光射入水中，如图所示，就能够观察到光在水中的传播现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。光的直线传播二（3）光在玻璃中的传播用激光手电筒把光射入玻璃砖中，如图所示，就能够观察到光在玻璃砖中的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中传播。光的直线传播二（4）光在不同种均匀介质中的传播在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径如图所示.分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水后，玻璃缸里的水不均匀，光的传播路径不是直线。光的直线传播二【分析与论证】实验结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。【交流与评估】①由于光学实验对光源的要求较高，实验难度也较大，为了提高实验效果，光学的整个实验过程最好能在较暗的环境中进行。②演示光在空气、水中传播时，可以转动激光手电筒，让光射向不同的方向，观察光的传播路径。光的直线传播二物理学中，常用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫作光线。光线不是客观存在的，它是人们建立的一种理想模型。2.光线（lightray）光的直线传播二（1）影子的形成光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，在物体后面光线不能到达的地方就形成影子。迄今为止自然界中最大的影子是黑夜。日食和月食也和影子有关。3.光的直线传播现象光的直线传播二（2）日食当月球转到地球与太阳之间，并且在同一直线上时，挡住了射向地球的太阳光，由于光沿直线传播出现日食。光的直线传播二（3）月食当地球转到太阳与月球之间，并且在同一直线上时，挡住了射向月球的太阳光，由于光沿直线传播出现月食。月食是地球的影子投映到月球上。光的直线传播二（1）激光准直由于光沿直线传播，在开拙隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。4.光的直线传播的应用光的直线传播二（2）射击瞄准射击瞄准要领：“三点一线”才能射得准，即枪上标尺的缺口、枪上的准星和射击目标要在一条直线上。缺口目标准星光的直线传播二（3）排队由于光在同种均匀介质中沿直线传播，最前面的同学反射的光能直接进入人眼，若所有的同学都在一条直线上，前面相隔一位的同学反射的光就不会进入人眼，所以只要我们每个人都只能看见自己前面的一个人，队就排直了。甲乙光的直线传播二

（1）进行实验①如图甲所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。②如图乙所示，将点燃的蜡烛放在小孔前，并适当调整蜡烛到小孔的距离，观察塑料膜上是否有像，不断调整蜡烛、塑料膜到小孔的距离，观察塑料膜上像的大小是否有变化。5.探究小孔成像特点光的直线传播二③如图丙所示，将圆孔改为方孔，观察塑料膜上像的形状是否有变化。④如图丁所示，将蜡烛换成一只发光的灯泡，观察塑料膜上的形状。丙丁光的直线传播二小孔成像原理：光的直线传播。烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。（2）实验分析我国的学者—墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光沿直线进行的性质。光的直线传播二①成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。②影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。③像的形状：与物体的形状相同，与小孔的形状无关。（3）实验结论——小孔成像特点光的直线传播二

视频演示——《小孔成像》光的直线传播二（4）小孔成像现象例如，树下的圆形光斑，实质是太阳经小孔所成的像。发生日食，在地面上的光斑，是日食时日面形状的投影，所以光斑会变成月牙形。树下的圆形光斑发生日食时，地面上的光斑光的直线传播二

沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔，使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，如图所示。对此分析正确的是（）A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的是图甲B．“若莺飞空中，其影随莺而移”描述的是图乙C．图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释D．小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与物相同CA．“莺东则影西，莺西则影东”说明“影”是倒立的，描述的是图乙，故A错误；B．“若莺飞空中，其影随莺而移”，这是影子的形成，描述的是图甲，故B错误；

例题2C．图甲是影子的形成，图乙是小孔成像，都可用光的直线传播来解释，C正确；D．小孔成像时像是倒立的，所以像移动的方向与物移动的方向相反，D错误。故选C。光的直线传播二为探究光的传播规律，小明在家中做了如下三个实验：（1）探究光在气体中的传播规律。实验现象如图甲，为了使实验现象明显，小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香，你觉得这样做的目标是_____________________；（2）小明探究光在液体中的传播规律。实验现象如图乙，小明接着沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到实验现象如图丙；小明再用木棍搅拌后，实验现象又恢复到图乙。以上现象说明光在___________介质中沿直线传播。显示光的传播路径同一种均匀

例题3光的直线传播二（1）烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，所以点燃一盘蚊香是为了显示光的传播路径。（2）由于糖水是不均匀的，所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到光线不再沿直线传播，而是发生弯曲，再用木棍搅拌后，糖水变得均匀，又看到光线沿直线传播了，这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。光的直线传播二如图所示，小明给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。（1）分析比较___________两图，可以得出结论：物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；（2）分析比较______两图，可以得出结论：小孔成像时像的形状由物体的形状决定；（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是_______（选填：正立/倒立）的实像，说明小孔成像的原理是___________；乙、丙甲、丙倒立光的直线传播

例题4光的直线传播二（1）甲、乙两图，小孔形状不同，但是像的形状相同，所以小孔成像与小孔的形状无关。（2）甲、丙两图小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，所以小孔成像与物体的形状有关。（3）小孔成像是光沿直线传播所成的像，通过观察甲、乙、丙的像可知，小孔成像是倒立实像。光的传播速度三第1节

光的直线传播光的传播速度三

事实上闪电和雷鸣是同时发生的，但我们却是先看到闪电，后听到雷声。这是为什么呢？想一想：雷雨天，我们总是先看见闪电，后听到雷声，为什么呢？光速有多大呢？不同介质中光速相同吗？光传播得比声音快1.伽利略测量光速光的传播速度三1607年，伽利略进行了世界上第一次测量光速的尝试。方法是：他和助手分别站在相距1.6千米的两座山上，每人手拿一盏灯。伽利略先打开灯，当助手看到他的灯光时，立刻打开自己的灯，从伽利略打开灯至他看见助手那盏灯的灯光，这个间隔就是光传播了3千米的时间。根据v=s/t即可计算出光的传播速度。想一想：他们的测量原理对吗？能不能测出光速？光的传播速度三遗憾的是，他们进行了多次实验，均已失败而告终，都不能测出光的速度，为什么？原来光的传播速度太大，在相距约1.6km的两山顶间来回一次，所用的时间大约只有十万分之一秒，用这种容易粗糙的方法根本不能测出这样短的时间来。光的传播速度三当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0.1km/s。1972年，美国科学家埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值：

299792457.4±0.1m/s

光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间。光的传播速度三（1）真空中的光速真空中的光速是宇宙中最快的速度，用c表示。c=2.99792×108m/s。计算中，可以近似取c=3×108m/s=3×105km/s（2）光在不同介质中的传播速度如果一个人以光速绕地球飞行，他在1秒的时间内能绕地球转7.5圈。2.光的传播速度介质光速真空空气水玻璃c=3×108m/s约为3c/4约为2c/3c=3×108m/s

一般情况下，v真空＞v空气＞v水＞v玻璃光的传播速度三声音光真空不传声15℃空气中声速340m/s声音在空气中传播最慢声音传播需要介质光在真空中传播最快空气中光速近似3×108m/s光在空气中比在其他透明介质中传播的快光的传播不需要介质（3）比较光的传播与声的传播（1）牛郎星和织女星同学们听过“牛郎织女”的神话故事吧。王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次。这个故事表述了我们祖先反抗封建礼教，追求幸福生活的美好愿望。但是，神话终归是神话。你知道天上的牛郎星和织女星相距多远吗？牛郎星织女星光的传播速度三3.科学世界——我们看到了古老的光这两颗星都是银河系中的恒星，它们之间的距离如果用千米表示，那可真是个“天文数字”，大得不得了。即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度—光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16年！要想每年相会一次，那是不可能的。

（2）光年宇宙中恒星间的距离都特别大。为了表述起来方便一些，天文学家使用一个特别大的距离单位——光年，它等于光在真空中1年内传播的距离。牛郎星和织女星的距离是16光年。光的传播速度三（3）比邻星离太阳系最近的恒星是半人马座的“比邻星”（只能在南半球看到），它距离我们4.2光年。也就是说，我们现在观测到的比邻星的光，是4.2年前发出的，经过了4年多才到达我们的眼睛。（4）银河系银河系是超过1000亿颗恒星组成的星系。在银河系外，离我们最近的星系是大麦哲伦云，距离我们16万光年。想想我们今天看到的麦哲伦云的光，是它们什么时候发出的？那时候人类在进化过程中正处于哪个阶段？

光的传播速度三（5）仙女座星系秋天的夜晚可以在东北方向的天空找到一个亮斑，看起来像个纺锤，那就是仙女座星系。它是北半球唯一可用肉眼看到的银河外星系，与我们的距离是220万光年。光——宇宙的使者，它不仅告诉我们宇宙的现在，而且还在告诉我们遥远的过去。光的传播速度三仙女座星系（6）请回答以下问题：①“光年”是什么物理量的单位？【解析】光年是长度单位，1光年表示光在一年内传播的距离。②牛郎星和织女星的距离是多少千米？【解析】牛郎星和织女星的距离是16光年16光年=16×9.4608×1012km=1.51488×1014km光的传播速度三当观察站在远处敲锣打鼓的人时，我们总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音，这一现象说明（

）A．光的传播不需要时间，而声音的传播需要时间

B．光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多

C．用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些

D．总是先敲锣打鼓，后发出声音，动作先后不同敲锣打鼓时，动作与声音是同时发生的，看见的动作是光速传播的，由于光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多，所以总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音。选项B正确。

B光的传播速度三

例题5牛郎星和织女星是银河系中两颗恒星，它们之间的距离相当遥远，即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度即光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16光年的时间。请回答