课时2.2 光的直线传播（新教材）-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（苏科版2024）

第二章 光现象 课时2.2 光的直线传播 2024年课程标准 物理素养 1、了解光在均匀介质中是直线传播的。 2、了解光的直线传播的应用。 3、了解光在不同介质中的传播速度。 4、了解小孔成像的特点。 物理观念：知道光在同一种均匀的介质中沿直线传播。 科学思维：利用光的直线传播解决实际问题。 科学探究：通过观察和实验知晓光在均匀介质中是直线传播的。 科学态度与责任：熟练掌握光在不同介质中的传播速度并能简单运用于计算，并了解光年的概念。 知识点一、光的直线传播 1、光在同一种均匀的介质中沿直线传播。 2、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。 3、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。 4、人眼能看到东西是由于光进入人的眼睛。 特别提醒 1、“同一均匀介质”是光沿直线传播的条件。仅是“同一介质”不能保证光沿直线传播。例如：地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线下时，我们就看见了它，是因为不均匀的大气使光线变弯了。 2、讲解光线时用的模型法-------通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法．模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原形的性质和规律。 关于光的传播，下列说法正确的是（　　） 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．光在玻璃中一定不沿直线传播 D．光在均匀介质中沿直线传播 【答案】D 【详解】A．光在均匀透明介质中都沿直线传播，故A错误； B．光在不均匀的介质中不沿直线传播，故B错误； C．光在质地均匀的玻璃中沿直线传播，故C错误； D．光在均匀的介质中是沿直线传播的，不会发生偏折。故D正确。 故选D。 知识点二、光的直线传播的现象和应用 1、常见的直线传播现象：立竿见影、日食、月食、小孔成像等 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。 特别提醒 1、影子：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，形成了黑暗的部分就是物体的影子。 2、日食、月食： 日食：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。 月食：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。 3、小孔成像 （1）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。 （2）成像特点：倒立、实像 （3）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。 （4）小孔成像的形状与小孔的形状无关。如：树荫下的光斑，是太阳的像。 如图所示是月球的影区分布，当人随地球运动到 区时会看到日全食，运动到 区会看到日偏食，当运动到 区时会看到日环食. 【答案】 B A C 【详解】日食、月食是由于光的直线传播形成的．如图所示是月球的影区分布，B区是太阳光完全照不到的区域，所以当人随地球运动到B区时会看到日全食；太阳部分区域发出的光能照射到A区，因此运动到A区会看到日偏食；在C区看不到太阳的中心部分，但可以看到太阳的边缘部分，所以当运动到C区时会看到日环食． 知识点三、光的传播速度用 1、光的传播速度：真空中的光速是宇宙中最快的速度，c=2.99792×108m/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。 特别提醒 光年是长度单位，而不是时间单位，用来计量光在宇宙真空中沿直线传播一年时间的距离，该距离大约是9.46兆千米。光年一般用于天文学中，是用来量长度很长的距离。 小轩的爸爸睡觉时的鼾声通过空气传到小轩的耳中，它的速度约为 m/s，室外的闪电发出的光进入他的眼睛的速度为 m/s 【答案】 340 3×108 【详解】[1][2]声音的传播需要介质，声音可以在气体、液体或固体中传播，真空不能传声，声音在15℃的空气中的传播速度是340m/s；光在真空中的传播速度最大为3×108m/s，在空气中略小一些，约为3×108m/s。 问题一：光沿的直线传播应用 【角度1】光沿直线传播的条件 【典例1】光在 介质中沿直线传播，光在真空中传播的速度是 m/s，在光和光线中， （选填“光/光线/两个都/两个都不”）是客观存在的。 【答案】 同种均匀 光 【详解】[1][2]光的传播不需要介质，光可以在透明介质中传播；光在同种均匀介质中沿直线传播；光在真空中的传播速度是。 [3]物理上用光线来描述光传播的径迹和方向，光线并不真实存在，光是客观存在的。 1、光在同种均匀介质中沿直线传播，不是只有在空气中才沿直线传播。 【变式1-1】关于光的传播，下列说法正确的是（　　） A．光只有在空气中才沿直线传播 B．晴天在有茂密树荫的地面上，常常会看到许多圆形的亮斑，这些亮斑是树叶间小孔的像 C．发生日食的时候，太阳、地球、月球在一条直线上，并且月球在中间 D．璀璨夺目的钻石属于光源 【答案】C 【详解】A．光在同种均匀介质中沿直线传播，不是只有在空气中才沿直线传播，故A错误； B．由于光的直线传播，太阳光透过树叶的缝隙，会在地上形成圆形的光斑，这是小孔成像现象，这些亮斑是太阳的像，故B错误； C．日食是由光的直线传播形成的，月球挡住了沿直线传播的太阳光，使地球上的人看不到太阳，出现日食现象时，月球在中间，故C正确； D．光源是能自行发光的物体，钻石不能自行发光，故D错误。 故选C。 【变式1-2】光在同种 介质中沿直线传播，用 来表示光的传播路径和方向。 【答案】 均匀 光线 【详解】[1]研究发现：光在同种均匀介质中沿直线传播。 [2]光线不是真实存在的，为了形象描述光，用光线来表示光的传播路径和方向。 【角度2】影子的形成原埋 【典例2】在地面上立一根木杆，根据不同时刻木杆影子的长短可以确定正南、正北方向。木杆的影子形成的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的色散 C．小孔成像 D．以上都有可能 【答案】A 【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，遇到不透明的物体后会被遮挡，在后面形成阴影，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （1） 光在同种均匀介质中沿直线传播，遇到不透明的物体后会被遮挡，在后面形成阴影。 （2） 由于太阳在运动的过程中，影子的长度会发生变化。 【变式2-1】利用直立杆的影子可以辨别方向，让杆立于O点，在正午前后将杆顶的影子每间隔15分钟分别记下，如图甲所示，并画出其轨迹，若轨迹上有上午某时刻的A点和下午某时刻的B点，如图乙，且OA＝OB，则下列说法正确的是（　　） A．A→B指向东 B．A→B指向北 C．若C点离O点最近，O→C指向南 D．ABC是以O为圆心的一段圆弧 【答案】A 【详解】AB．上午物体的影子在物体的西面，下午物体的影子在物体的东面，所以A→B指向东，故A正确，B错误； C．OC是最短的影子，说明此时阳光与地面间的夹角最大，即正午时刻，而此时太阳在正南方，所以影子在竿的正北方，即O→C指向北，故C错误； D．由于太阳在运动的过程中，影子的长度会发生变化，所以ABC不是以O为圆心的一段圆弧，故D错误。 故选A。 【变式2-2】如图所示，小明下晚自习后在回家的路上，经过一盏路灯，灯光照射人所形成的影子，影子的成因是由于 。从经过到离开路灯，影子的长度会发生变化特点是： 。 【答案】 光的直线传播 先变短再变长 【详解】[1][2]影子是因为光在同种均匀介质中沿直线传播；根据光直线传播的原理，人靠近路灯时，影子变短，在路灯下时影子最短，离开时影子变长，故灯光照射人所形成的影子的长度发生变化的情况是先变短再变长。 【角度3】日食和月食的形成 【典例3】如图甲所示，2023年4月20日发生了罕见的日环食。日环食是日食的一种，发生时太阳的中心部分黑暗，边缘仍然明亮，形成光环。日食属于光的 现象；图中能正确描述其形成原因的是 （选填“乙”或“丙”）图。 【答案】 直线传播 乙 【详解】[1][2]日食属于光的直线传播现象；当太阳、月球、地球大致在同一直线上时，太阳射向地球的光被月球全部或者部分挡住，形成日食，月球在太阳和地球之间；故能正确描述日食成因的是乙图。 （1）当太阳、月球、地球大致在同一直线上时，太阳射向地球的光被月球全部或者部分挡住，形成日食。 （2）日食、月食、影子、小孔成像的原理都是光沿直线传播。 【变式3-1】2023年4月20日我国部分地区出现了日全环食，非常漂亮，关于日全环食现象，下列说法不正确的是（　　） A．这种现象是由光的直线传播形成 B．该现象发生时，月球在地球和太阳之间 C．此时树荫下的光斑是圆环形的 D．树荫下的光斑大小不同是因为树叶缝隙大小不同 【答案】D 【详解】A．日食、月食、影子、小孔成像的原理都是光沿直线传播，日偏食现象是由光的直线传播形成的，故A正确，不符合题意； B．该现象发生时，月球在地球和太阳之间，月球遮住了部分太阳光形成，故B正确，不符合题意； C．树荫下的光斑，属于小孔成像，所成的是太阳的实像，与太阳的形状一样，是圆环形状，故C正确，不符合题意； D．树荫下的光斑大小不同，是因为树叶缝隙到地面的距离不同，使得光斑大小不同，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式3-2】在模拟日食的实验中，张老师画了示意图（如图），地面上的观察者应该是位于 （A/B/C/D）处可观察到日食，此时月亮在 （A/B/C/D）处。 【答案】 C D 【详解】[1][2]日食是由于光的直线传播形成的，日食发生时，是月亮挡住了太阳光，故D为月亮所在位置，人应处于面向太阳的一面，故C为观察者的位置。 【角度4】小孔成像 【典例4】如下图所示为“小孔成像”的示意图：该现象可以用光 来解释：小孔成的像是 （选“虚像”或“实像”）。若把孔的形状改成三角形，像的形状 （选填“会”或“不会”）改变。    【答案】 直线传播 实像 不会 【详解】[1][2]小孔成像是由光沿直线传播造成的，所成的像是实际光线的会聚点是倒立的实像。 [3]小孔成像成的是光源的像，像的形状与孔的形状无关，所以把孔的形状改成三角形，像的形状也不会发生变化。 （1）小孔成像所成像的形状取决于物体的形状，与小孔的形状无关。 （2）小孔成像是由光沿直线传播造成的，所成的像是实际光线的会聚点是倒立的实像。 【变式4-1】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 B．墙上的小孔必须是圆的 C．遵循光沿直线传播的原理 D．蜡烛在墙上成的像是虚像 【答案】C 【详解】A．小孔成的像是倒立的，故A错误； B．小孔成像所成像的形状取决于物体的形状，与小孔的形状无关，故B错误； C．小孔成像的原理是光沿直线传播，故C正确； D．蜡烛在墙上成的像是实像，故D错误。 故选C。 【变式4-2】仲秋的夜晚，皓月当空，繁星点点．我们漫步在林荫小道上，月光穿过层层叠叠的树叶，在大地上形成了一个个圆形的光斑，好像在大地上撒了一地碎银…在这美好的夜晚，你可曾想到：大地上圆形的光斑实际上是月亮的 像（填“虚”、“实”），是由 形成的。 【答案】 实 光的直线传播 【详解】[1][2]大地上圆形的光斑实际上是月亮的实像，是由于光的直线传播而形成的小孔成像现象，树叶的缝隙起到了小孔的作用。 问题二：光速和光年 【角度1】光在真空中的速度 【典例1】光在真空中传播速度为 ； 打雷时，常常先看见闪电，后听到雷声的原因是 。 【答案】 3×108 光速大于声速 【详解】 [1]光在真空中传播速度为。 [2]闪电和打雷总是同时发生的，但由于光在空气中的传播速度要远远大于声音的传播速度，所以我们总是先看见闪电后听到雷声。 光在真空中传播速度为。 【变式1-1】光在 中传播的速度最大，为 m/s；排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用 来解释。 【答案】 真空 3×108 光的直线传播 【详解】[1][2]光在真空中传播的速度最大，约为3×108m/s。 [3]排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用光的直线传播来解释。 【变式1-2】光在不同介质中的传播速度 同。光在 中的传播速度最快，速度大约为 m/s。 【答案】 不 真空 3×108 【详解】[1][2][3]光在不同介质中的传播速度是不同的，光在真空中的传播速度最大，大约为3×108m/s，是宇宙中最大的速度，在空气中的传播速度略小于此，在水或玻璃中的传播速度比在空气中的传播速度小。 【角度2】辨析光速与声速的不同以及在生活中的应用 【典例2】夏季雷雨天气多发，人们总是先看到闪电后听到雷声，是因为光在空气中的传播速度 声速（选填“大于”“小于”或“等于”），声音在真空中传播速度 m/s。 【答案】 大于 0 【详解】[1]雷雨天，打雷和闪电在空中是同时产生的，因为光的传播速度（约为3×108m/s）远远大于声的传播速度（约为340m/s），所以我们先看到闪电，后听到雷声。 [2]声音传播需要介质，则声音在真空中不能传播，故声音在真空中的传播速度为0m/s。 （1）雷雨天，打雷和闪电在空中是同时产生的，因为光的传播速度（约为3×108m/s）远远大于声的传播速度（约为340m/s），所以我们先看到闪电，后听到雷声。 【变式2-1】物理规律在体育运动中有很多应用，如：百米赛跑时，裁判员总是看到发令员的发令枪冒烟开始计时，而不是听到发令枪的声音开始计时，这是因为（　　） A．听声音计时比运动员实际跑步时间长 B．光的传播不需要时间 C．在空气中，光的传播速度比声音的传播速度快 D．声音不容易听到 【答案】C 【详解】ACD．终点计时员看到发令枪冒烟开始计时，而不是听到枪声开始计时，是因为声音在空气中的传播速度比光在空气中的传播速度慢，所以听到枪声再计时，记录时间会比运动员实际跑步时间偏短，导致运动员成绩偏高，故AD不符合题意，C符合题意； B．由于光在空气中的传播速度较快，所以光的传播需要时间较短，光的传播也需要时间，故B不符合题意。 故选C。 【变式2-2】声音是以疏密波的形式在空气中传播的，所以声音也是一种波，叫作 ，声音在水中传播的速度比在空气中 ，百米赛跑时，如果站在终点的计时员在听到发令枪声响后才开始计时，他记录的时间比运动员实际用时 。 【答案】 声波 快 少 【详解】[1][2]声音以声波的形式传播，声音在不同的介质中传播速度不同，一般在液体中的传播速度大于在气体中的传播速度。 [3]由于光速比声速大得多，所以百米赛跑是看到发令枪冒烟开始计时的，如果听到枪声开始计时，声音从起点传到终点的这段时间里，运动员已经开始比赛，所以听到枪声开始计时会提高运动员的成绩，比真实的跑步时间少。 【角度3】光年 【典例3】下列说法正确的是（　　） A．光年是一个长度单位 B．“谁家玉笛暗飞声”中的笛声是由笛子的振动产生的 C．超声波比次声波的传播速度快 D．“不敢高声语，恐惊天上人”，诗句中的“高”是指声音的音调高 【答案】A 【详解】A．光年是光在一年的时间通过的路程，故光年是一个长度单位，故A正确； B．笛子属于管乐器，笛声是由笛子内空气柱的振动产生的，故B错误； C．声波的传播速度与介质有关，与频率无关，相同介质时，超声波与次声波的传播速度相同，故C错误； D．响度与振幅有关，诗句中的不敢高声语是指不敢大声讲话，是指声音的响度大，故D错误。 故选A。 （1）光年是天文学上的长度单位，指光在真空中一年里传播的距离。 【变式3-1】有关光的描述，下列说法中正确的是（　　） A．光年是长度单位 B．光一定沿直线传播 C．光和声音都可以在真空中传播 D．光在玻璃中的传播速度大于空气中的传播速度 【答案】A 【详解】A．光年是指光在真空中一年内通过的距离,是一个非常大的距离单位，故A正确； B．光在同种均匀介质中沿直线传播，故B错误； C．声音的传播需要介质，光的传播不需要介质，光可以在真空中传播，声不可以，故C错误； D．光在玻璃中的传播速度要小于空气中的传播速度，故D错误。 故选A。 【变式3-2】光在一年内传播的距离叫光年，所以光年是 的单位。光线不是客观存在的，它是人们为了描述光建立的一种理想模型，称之为 法。 【答案】 长度 理想模型 【详解】[1]光年是天文学上的长度单位，指光在真空中一年里传播的距离。 [2]为了表示光的传播情况，物理学中通常用一条带箭头的直线，形象化地描述光的传播路径和方向，这种为了便于研究问题，根据研究对象的主要特征，用简化的图形或模型来表示，物理学中把这种研究方法叫做理想模型法。 【基础强化】 1．2023年4月20日午后，我国部分地区上演今年首次日食，下列说法不正确的是（　　） A．此时树荫下的光斑是月牙状的 B．该现象发生时，月球在地球和太阳之间 C．这种现象是由光的直线传播形成 D．树荫下的光斑大小不同是因为树叶缝隙大小不同 【答案】AD 【详解】光在同种均匀介质中是沿直线传播的，日食、月食都是光沿直线传播的实例。 A．此时树荫下的光斑是由于光的直线传播形成的太阳的像，应该是圆环（日环食）、月牙状（日偏食），故A错误，符合题意； B．日食现象发生时，月球在地球和太阳之间，故B正确，不符合题意； C．日食现象的原理是由光的直线传播形成，故C正确，不符合题意； D．在小孔成像中，树荫下的光斑大小不同是因为像距不同，故D错误，符合题意。 故选AD。 2．从路灯下经过时人影子的长度会发生变化，若小明夜晚沿如图所示的直线经过路灯，他头部的影子会沿着图中的哪条路径（　　） A．路径1 B．路径2 C．路径3 D．路径1、3都有可能 【答案】B 【详解】影子是由于光的直线传播形成，物体距离光源越远，则影子就越长，由于人行走的路径始终与路边平行，根据相似三角形的知识可知，其头部所经过的路径一定与人行走的路径保持平行，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉，意思是指井底的青蛙认为天只有井口那么大，比喻那些见识短浅的人。枯井中的青蛙位于井底中央，下列光路图中，能正确表示“坐井观天，所见甚小”含义的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．光在同种均匀介质中沿直线传播，故青蛙只能看到沿井口边缘范围内射向青蛙的光，故A符合题意； B．光的传播方向标错了，故B不符合题意； C．光线发生了偏折，因为光是沿直线传播的，故C不符合题意； D．不仅光线发生了偏折，而且光的传播方向也标错了，故D不符合题意。 故选A。 4．光在同种均匀介质中沿 传播；光在 中的传播速度最大，其传播速度为 m/s。 【答案】 直线 真空 【详解】[1]光在同种均匀介质中沿直线传播。 [2][3]光在真空中传播速度最大，c=m/s。 5．雷雨天，我们先看到闪电再听到雷声，是由于光速比声速 ；光在 中传播得最快。运动会短跑200米比赛中，终点的计时员 时开始计时（选填“看到发令枪冒出的烟”或“听到发令枪的声”）。 【答案】 大 真空 看到发令枪冒出的烟 【详解】[1]闪电和雷声是同时发生的，由于光在空气的传播速度比声音在空气中的传播速度大，故先看见闪电后听到雷声。 [2]光的传播速度与介质的种类有关，光在真空中的传播速度是最大的。 [3]声音的传播需要时间，枪声传到终点时运动员已经跑了一些时间，光的传播较快，看见烟的时间几乎不计，故终点的计时员看到发令枪冒出的烟时开始计时。 【素养提升】 6．下列能说明光沿直线传播的现象是①日食现象②灯光下人的影子③利用遥控器中的红外线遥控电视 ④匡衡凿壁偷光⑤小孔成像（　　） A．①②③④ B．①③④⑤ C．②③④⑤ D．①②③④⑤ 【答案】D 【详解】①日食现象是光沿直线传播形成的，故①符合题意； ②影子是光沿直线传播的现象，故②符合题意； ③利用遥控器中的红外线遥控电视是光沿直线传播的现象，故③符合题意； ④匡衡凿壁偷光是光沿直线传播的现象，故④符合题意； ⑤小孔成像是光沿直线传播的现象，故⑤符合题意。 综上所述，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 7．春秋战国的思想家墨子在《墨经》中纪录了小孔成像，关于小孔成像中“像”的说法正确的是（　　） A．是正立的虚像 B．是倒立的实像 C．形状与孔的形状相同 D．大小只与小孔到光屏的距离有关 【答案】B 【详解】AB．小孔成像中的“像”是倒立的实像，故A错误，B正确； C．小孔成像属于光在同种均匀介质中沿直线传播，“像”是倒立的实像，因此像的形状与物体形状有关，与孔的形状无关，故C错误； D．像的大小与小孔到光屏的距离、小孔到物体的距离、物体的大小都有关系，故D错误。故选B。 8．2023年10月09日，杭州第19届亚运会闭幕式恰逢中国二十四节气中的“寒露”，正是荷桂交替的时节，《荷桂共生辉》这个节目也以此为名。节目中，在现代技术的加持下，1000多种荷花形态最后形成了一朵“未来感”十足的“记忆之花”，不仅生动呈现了东方气韵与中华之美，也深刻寓意着多样文明的和合之美，让世界感受和体验到亚洲文明百花园中的万紫千红。下列说法正确的是（　　） A．现场看到的光束就是光线 B．光一定沿直线传播 C．现场的电子屏幕不是光源 D．光能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．现场看到的是光，不是光线，故A错误； B．光在同种均匀介质中沿直线传播，所以光不一定沿直线传播，故B错误； C．现场的电子屏幕自身可以发光，是光源，故C错误； D．光的传播不需要介质，可以在真空中传播，故D正确。 故选D。 9．如图所示是鼋头渚景区外刚刚建成的樱花彩绘步道，图中柳树的影子是光的 形成的，看到路边绿色的树叶是因为绿色的树叶只 （选填“反射”或“吸收”）绿光。 【答案】 直线传播 反射 【详解】[1]柳树的影子是沿直线传播的光被柳树挡住形成的，属于光的直线传播。 [2]树叶是不透明的物体，之所以是绿色的，是因为它反射了绿光，吸收了其它色光。 10．阳光灿烂的日子，在茂密的树林下常能在地上见到许多圆形的光斑，这些光斑是 （填“树叶”、“树枝”或“太阳”）的像。这是由于光的 形成的。 【答案】 太阳 直线传播 【详解】[1][2]阳光灿烂的日子，在茂密树荫的地面上，常会看到许多圆形的光斑，这些光斑是由于光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，通过小孔成的太阳的实像。 11．如图所示，AB是箭头状光源，不透明的墙壁C处有一小孔。请画出光源上A点通过小孔在光屏MN上成像A'的光路图。 【答案】 【详解】根据光沿在同种均匀介质中直线传播，连接A点与小孔的下边缘，并延长与光屏MN相交于A'点；如图所示： 12．成都大运会火炬塔位于东安湖公园体育中心片区，塔身高度31米，寓意第31届世界大学生夏季运动会。图甲是航拍到的火炬塔的美照。在太阳（A点表示）的照射下，地上出现了火炬塔的影子。请你利用所学知识在图乙中画出火炬塔（用BC代替）在地面上形成影子的光路，用L表示。（保留作图痕迹） 【答案】 【详解】连接AC并延长至地面交于D点，则火炬塔的影长L＝BD，如下图 【能力培优】 13．晚上走路时，前方有一盏路灯，在你经过这盏路灯的过程中，地面上的影子长度会（　　） A．先短后长 B．一直变短 C．先长后短 D．一直变长 【答案】A 【详解】人从马路边向一盏路灯下靠近时，光线与地面的夹角越来越大，人在地面上留下的影子越来越短，当人到达路灯的下方时，人在地面上的影子变成一个圆点，当人再次远离路灯时，光线与地面的夹角越来越小，人在地面上留下的影子越来越长，所以人在走过一盏路灯的过程中，其影子的长度变化是先变短后变长。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 14．我国古代的学者墨子是历史上第一个完成小孔成像实验探究的人。下列关于小孔成像的说法正确的是（　　） A．小孔所成的像与物上下颠倒，左右相反 B．小孔成像是由于光的折射造成的 C．小孔成像中像的形状与孔的形状有关 D．小孔所成像的大小只与小孔到光屏的距离有关 【答案】A 【详解】AB．小孔成像是光的直线传播形成的，所成的像与物上下颠倒，左右相反，故A正确，B错误； C．小孔成像中像的形状与孔的形状无关，与物体的形状有关，故C错误； D．像的大小与物体和光屏到小孔的距离都有关，故D错误。 故选A。 15．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”，则下列说法错误的是（　　） A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像 B．图甲和图乙都可以用光的反射来解释 C．“若莺飞空中，其影随莺而移”与日食形成的光学原理相同 D．小孔成像中，物体左右移动时，其像的移动方向与其相反 【答案】B 【详解】A．“鸢东则影西，鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像，成像规律上下颠倒，左右相反，故A正确，不符合题意； B．图甲描述的是影子，图乙描述的是小孔成像，都可用光沿直线传播解释，故B错误，符合题意； C．“若莺飞空中，其影随莺而移”描述的是影子，影子和日食都由于光沿直线传播产生的现象，故C正确，不符合题意； 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，故D正确，不符合题意。 故选B。 16．《墨经》记载了2400年前，墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，小孔成的像与小孔的形状 （有关/无关），所看到的是 （正立/倒立）的像。晴天的中午，在茂密的大树下常常可以看到许多圆形的光斑，这些光斑是 的像。 【答案】 无关 倒立 太阳 【详解】[1]光在同种均匀物质中沿直线传播，小孔成像是由光沿直线传播形成的倒立的实像，所成的像的形状与孔的形状无关，与物体形状有关。 [2]太阳发出的光沿直线传播，经过树叶间的缝隙在地面上形成圆形光斑，这些光斑是太阳通过小孔成的像。 17．拿一只空的易拉罐，在底部用钉子敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去，然后蒙上一层半透明的塑料薄膜，这样就制成一个针孔照相机，把小孔对着物体，可以在塑料薄膜上看到一个 立的实像（选填“正”或“倒”），针孔照相机的原理是 。 【答案】 倒 光在同种均匀介质中沿直线传播 【详解】[1][2]由题意可知，用易拉罐制成的针孔照相机能成像，实际上是小孔成像现象，由光的直线传播可知，小孔成的像是倒立的实像。 18．如图所示，PQ为不透光的门板，它上面有一个孔。请在图中画出眼睛在A处看到的外面景物的范围。（看到的范围用阴影线表示） 【答案】 【详解】光在均匀介质中沿直线传播，小孩反射的光所能到达的范围就是能看到的范围 19．如图所示，S为点光源，请在图中画出直杆在地面上形成的影子并用AB表示。 【答案】 【详解】根据光的直线传播原理，连接S点和直杆上边缘，并延长至地面，与地面的交点为B，可得直杆在地面上的影子，如图所示： 20．在“制作小孔成像观察仪”活动中，小明制作了三个带小孔的圆形卡片（如图甲），将易拉罐和薯片筒两端开口，再把一端蒙有半透明薄纸的薯片筒插入易拉罐筒B端，眼睛在D端观察。 （1）由于小孔成的像较暗，为了便于观察，应在薯片筒的 （填“C”或“D”）端蒙上半透明薄纸制成光屏。当用“小孔成像观察仪”观察点燃的蜡烛时，烛焰在半透明薄纸上成 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实像”或“虚像”）； （2）若仅将易拉罐A端的带圆孔卡片换成带三角形小孔的卡片，则半透明薄纸上像的形状 （选填“改变”或“不变”）； （3）若保持其它条件不变，将小孔略微变大一些，则在薄纸上所成的像将变 （选填“清晰”或“模糊”），亮度 （选填“变亮”、“不变”或“变暗”）； （4）若小明将易拉罐和薯片筒整体远离蜡烛，则光屏上的像将 ；若小华仅将薯片筒向后拉动一些，则光屏上像将 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。如图丙，晴天树荫下的圆形的光斑有大有小，该现象可以用 （选填“小明”或“小华”）的操作来说明。 【答案】 C 倒立 实像 不变 清晰 变亮 变小 变大 小明 【详解】（1）[1][2][3]光在同一均匀介质中沿直线传播的，小孔成像是具体应用，由图知，薯片筒左端为小孔，圆筒从易拉罐向B端插入，为了减小外面光线的影响，C端是用半透明薄纸制成的光屏；小孔成像成的是倒立的实像。 （2）[4]蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，则半透明薄纸上像的形状不变。 （3）[5][6]将小孔略微变大一些，由于小孔成的像的形状与孔的形状无关，所以半透明膜上的光斑形状与原来光斑的形状相同，由于孔变大了，通过的光线变多了，光斑变亮。 （4）[7][8][9]当增大物体与小孔之间的距离时，像变小，当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大，小明的操作可以解释晴天树荫下的圆形的光斑。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 光现象 课时2.2 光的直线传播 2024年课程标准 物理素养 1、了解光在均匀介质中是直线传播的。 2、了解光的直线传播的应用。 3、了解光在不同介质中的传播速度。 4、了解小孔成像的特点。 物理观念：知道光在同一种均匀的介质中沿直线传播。 科学思维：利用光的直线传播解决实际问题。 科学探究：通过观察和实验知晓光在均匀介质中是直线传播的。 科学态度与责任：熟练掌握光在不同介质中的传播速度并能简单运用于计算，并了解光年的概念。 知识点一、光的直线传播 1、光在同一种均匀的介质中沿直线传播。 2、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。 3、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。 4、人眼能看到东西是由于光进入人的眼睛。 特别提醒 1、“同一均匀介质”是光沿直线传播的条件。仅是“同一介质”不能保证光沿直线传播。例如：地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线下时，我们就看见了它，是因为不均匀的大气使光线变弯了。 2、讲解光线时用的模型法-------通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法．模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原形的性质和规律。 关于光的传播，下列说法正确的是（　　） 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．光在玻璃中一定不沿直线传播 D．光在均匀介质中沿直线传播 知识点二、光的直线传播的现象和应用 1、常见的直线传播现象：立竿见影、日食、月食、小孔成像等 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。 特别提醒 1、影子：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，形成了黑暗的部分就是物体的影子。 2、日食、月食： 日食：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。 月食：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。 3、小孔成像 （1）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。 （2）成像特点：倒立、实像 （3）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。 （4）小孔成像的形状与小孔的形状无关。如：树荫下的光斑，是太阳的像。 如图所示是月球的影区分布，当人随地球运动到 区时会看到日全食，运动到 区会看到日偏食，当运动到 区时会看到日环食. 知识点三、光的传播速度用 1、光的传播速度：真空中的光速是宇宙中最快的速度，c=2.99792×108m/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。 特别提醒 光年是长度单位，而不是时间单位，用来计量光在宇宙真空中沿直线传播一年时间的距离，该距离大约是9.46兆千米。光年一般用于天文学中，是用来量长度很长的距离。 小轩的爸爸睡觉时的鼾声通过空气传到小轩的耳中，它的速度约为 m/s，室外的闪电发出的光进入他的眼睛的速度为 m/s 问题一：光沿的直线传播应用 【角度1】光沿直线传播的条件 【典例1】光在 介质中沿直线传播，光在真空中传播的速度是 m/s，在光和光线中， （选填“光/光线/两个都/两个都不”）是客观存在的。 1、光在同种均匀介质中沿直线传播，不是只有在空气中才沿直线传播。 【变式1-1】关于光的传播，下列说法正确的是（　　） A．光只有在空气中才沿直线传播 B．晴天在有茂密树荫的地面上，常常会看到许多圆形的亮斑，这些亮斑是树叶间小孔的像 C．发生日食的时候，太阳、地球、月球在一条直线上，并且月球在中间 D．璀璨夺目的钻石属于光源 【变式1-2】光在同种 介质中沿直线传播，用 来表示光的传播路径和方向。 【角度2】影子的形成原埋 【典例2】在地面上立一根木杆，根据不同时刻木杆影子的长短可以确定正南、正北方向。木杆的影子形成的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的色散 C．小孔成像 D．以上都有可能 （1） 光在同种均匀介质中沿直线传播，遇到不透明的物体后会被遮挡，在后面形成阴影。 （2） 由于太阳在运动的过程中，影子的长度会发生变化。 【变式2-1】利用直立杆的影子可以辨别方向，让杆立于O点，在正午前后将杆顶的影子每间隔15分钟分别记下，如图甲所示，并画出其轨迹，若轨迹上有上午某时刻的A点和下午某时刻的B点，如图乙，且OA＝OB，则下列说法正确的是（　　） A．A→B指向东 B．A→B指向北 C．若C点离O点最近，O→C指向南 D．ABC是以O为圆心的一段圆弧 【变式2-2】如图所示，小明下晚自习后在回家的路上，经过一盏路灯，灯光照射人所形成的影子，影子的成因是由于 。从经过到离开路灯，影子的长度会发生变化特点是： 。 【角度3】日食和月食的形成 【典例3】如图甲所示，2023年4月20日发生了罕见的日环食。日环食是日食的一种，发生时太阳的中心部分黑暗，边缘仍然明亮，形成光环。日食属于光的 现象；图中能正确描述其形成原因的是 （选填“乙”或“丙”）图。 （1）当太阳、月球、地球大致在同一直线上时，太阳射向地球的光被月球全部或者部分挡住，形成日食。 （2）日食、月食、影子、小孔成像的原理都是光沿直线传播。 【变式3-1】2023年4月20日我国部分地区出现了日全环食，非常漂亮，关于日全环食现象，下列说法不正确的是（　　） A．这种现象是由光的直线传播形成 B．该现象发生时，月球在地球和太阳之间 C．此时树荫下的光斑是圆环形的 D．树荫下的光斑大小不同是因为树叶缝隙大小不同 【变式3-2】在模拟日食的实验中，张老师画了示意图（如图），地面上的观察者应该是位于 （A/B/C/D）处可观察到日食，此时月亮在 （A/B/C/D）处。 【角度4】小孔成像 【典例4】如下图所示为“小孔成像”的示意图：该现象可以用光 来解释：小孔成的像是 （选“虚像”或“实像”）。若把孔的形状改成三角形，像的形状 （选填“会”或“不会”）改变。    （1）小孔成像所成像的形状取决于物体的形状，与小孔的形状无关。 （2）小孔成像是由光沿直线传播造成的，所成的像是实际光线的会聚点是倒立的实像。 【变式4-1】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 B．墙上的小孔必须是圆的 C．遵循光沿直线传播的原理 D．蜡烛在墙上成的像是虚像 【变式4-2】仲秋的夜晚，皓月当空，繁星点点．我们漫步在林荫小道上，月光穿过层层叠叠的树叶，在大地上形成了一个个圆形的光斑，好像在大地上撒了一地碎银…在这美好的夜晚，你可曾想到：大地上圆形的光斑实际上是月亮的 像（填“虚”、“实”），是由 形成的。 问题二：光速和光年 【角度1】光在真空中的速度 【典例1】光在真空中传播速度为 ； 打雷时，常常先看见闪电，后听到雷声的原因是 。 光在真空中传播速度为。 【变式1-1】光在 中传播的速度最大，为 m/s；排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用 来解释。 【变式1-2】光在不同介质中的传播速度 同。光在 中的传播速度最快，速度大约为 m/s。 【角度2】辨析光速与声速的不同以及在生活中的应用 【典例2】夏季雷雨天气多发，人们总是先看到闪电后听到雷声，是因为光在空气中的传播速度 声速（选填“大于”“小于”或“等于”），声音在真空中传播速度 m/s。 （1）雷雨天，打雷和闪电在空中是同时产生的，因为光的传播速度（约为3×108m/s）远远大于声的传播速度（约为340m/s），所以我们先看到闪电，后听到雷声。 【变式2-1】物理规律在体育运动中有很多应用，如：百米赛跑时，裁判员总是看到发令员的发令枪冒烟开始计时，而不是听到发令枪的声音开始计时，这是因为（　　） A．听声音计时比运动员实际跑步时间长 B．光的传播不需要时间 C．在空气中，光的传播速度比声音的传播速度快 D．声音不容易听到 【变式2-2】声音是以疏密波的形式在空气中传播的，所以声音也是一种波，叫作 ，声音在水中传播的速度比在空气中 ，百米赛跑时，如果站在终点的计时员在听到发令枪声响后才开始计时，他记录的时间比运动员实际用时 。 【角度3】光年 【典例3】下列说法正确的是（　　） A．光年是一个长度单位 B．“谁家玉笛暗飞声”中的笛声是由笛子的振动产生的 C．超声波比次声波的传播速度快 D．“不敢高声语，恐惊天上人”，诗句中的“高”是指声音的音调高 （1）光年是天文学上的长度单位，指光在真空中一年里传播的距离。 【变式3-1】有关光的描述，下列说法中正确的是（　　） A．光年是长度单位 B．光一定沿直线传播 C．光和声音都可以在真空中传播 D．光在玻璃中的传播速度大于空气中的传播速度 【变式3-2】光在一年内传播的距离叫光年，所以光年是 的单位。光线不是客观存在的，它是人们为了描述光建立的一种理想模型，称之为 法。 【基础强化】 1．2023年4月20日午后，我国部分地区上演今年首次日食，下列说法不正确的是（　　） A．此时树荫下的光斑是月牙状的 B．该现象发生时，月球在地球和太阳之间 C．这种现象是由光的直线传播形成 D．树荫下的光斑大小不同是因为树叶缝隙大小不同 2．从路灯下经过时人影子的长度会发生变化，若小明夜晚沿如图所示的直线经过路灯，他头部的影子会沿着图中的哪条路径（　　） A．路径1 B．路径2 C．路径3 D．路径1、3都有可能 3．“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉，意思是指井底的青蛙认为天只有井口那么大，比喻那些见识短浅的人。枯井中的青蛙位于井底中央，下列光路图中，能正确表示“坐井观天，所见甚小”含义的是（　　） A． B． C． D． 4．光在同种均匀介质中沿 传播；光在 中的传播速度最大，其传播速度为 m/s。 5．雷雨天，我们先看到闪电再听到雷声，是由于光速比声速 ；光在 中传播得最快。运动会短跑200米比赛中，终点的计时员 时开始计时（选填“看到发令枪冒出的烟”或“听到发令枪的声”）。 【素养提升】 6．下列能说明光沿直线传播的现象是①日食现象②灯光下人的影子③利用遥控器中的红外线遥控电视 ④匡衡凿壁偷光⑤小孔成像（　　） A．①②③④ B．①③④⑤ C．②③④⑤ D．①②③④⑤ 7．春秋战国的思想家墨子在《墨经》中纪录了小孔成像，关于小孔成像中“像”的说法正确的是（　　） A．是正立的虚像 B．是倒立的实像 C．形状与孔的形状相同 D．大小只与小孔到光屏的距离有关 8．2023年10月09日，杭州第19届亚运会闭幕式恰逢中国二十四节气中的“寒露”，正是荷桂交替的时节，《荷桂共生辉》这个节目也以此为名。节目中，在现代技术的加持下，1000多种荷花形态最后形成了一朵“未来感”十足的“记忆之花”，不仅生动呈现了东方气韵与中华之美，也深刻寓意着多样文明的和合之美，让世界感受和体验到亚洲文明百花园中的万紫千红。下列说法正确的是（　　） A．现场看到的光束就是光线 B．光一定沿直线传播 C．现场的电子屏幕不是光源 D．光能在真空中传播 9．如图所示是鼋头渚景区外刚刚建成的樱花彩绘步道，图中柳树的影子是光的 形成的，看到路边绿色的树叶是因为绿色的树叶只 （选填“反射”或“吸收”）绿光。 10．阳光灿烂的日子，在茂密的树林下常能在地上见到许多圆形的光斑，这些光斑是 （填“树叶”、“树枝”或“太阳”）的像。这是由于光的 形成的。 11．如图所示，AB是箭头状光源，不透明的墙壁C处有一小孔。请画出光源上A点通过小孔在光屏MN上成像A'的光路图。 12．成都大运会火炬塔位于东安湖公园体育中心片区，塔身高度31米，寓意第31届世界大学生夏季运动会。图甲是航拍到的火炬塔的美照。在太阳（A点表示）的照射下，地上出现了火炬塔的影子。请你利用所学知识在图乙中画出火炬塔（用BC代替）在地面上形成影子的光路，用L表示。（保留作图痕迹） 【能力培优】 13．晚上走路时，前方有一盏路灯，在你经过这盏路灯的过程中，地面上的影子长度会（ ） A．先短后长 B．一直变短 C．先长后短 D．一直变长 14．我国古代的学者墨子是历史上第一个完成小孔成像实验探究的人。下列关于小孔成像的说法正确的是（　　） A．小孔所成的像与物上下颠倒，左右相反 B．小孔成像是由于光的折射造成的 C．小孔成像中像的形状与孔的形状有关 D．小孔所成像的大小只与小孔到光屏的距离有关 15．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”，则下列说法错误的是（　　） A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像 B．图甲和图乙都可以用光的反射来解释 C．“若莺飞空中，其影随莺而移”与日食形成的光学原理相同 D．小孔成像中，物体左右移动时，其像的移动方向与其相反 16．《墨经》记载了2400年前，墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，小孔成的像与小孔的形状 （有关/无关），所看到的是 （正立/倒立）的像。晴天的中午，在茂密的大树下常常可以看到许多圆形的光斑，这些光斑是 的像。 17．拿一只空的易拉罐，在底部用钉子敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去，然后蒙上一层半透明的塑料薄膜，这样就制成一个针孔照相机，把小孔对着物体，可以在塑料薄膜上看到一个 立的实像（选填“正”或“倒”），针孔照相机的原理是 。 18．如图所示，PQ为不透光的门板，它上面有一个孔。请在图中画出眼睛在A处看到的外面景物的范围。（看到的范围用阴影线表示） 19．如图所示，S为点光源，请在图中画出直杆在地面上形成的影子并用AB表示。 20．在“制作小孔成像观察仪”活动中，小明制作了三个带小孔的圆形卡片（如图甲），将易拉罐和薯片筒两端开口，再把一端蒙有半透明薄纸的薯片筒插入易拉罐筒B端，眼睛在D端观察。 （1）由于小孔成的像较暗，为了便于观察，应在薯片筒的 （填“C”或“D”）端蒙上半透明薄纸制成光屏。当用“小孔成像观察仪”观察点燃的蜡烛时，烛焰在半透明薄纸上成 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实像”或“虚像”）； （2）若仅将易拉罐A端的带圆孔卡片换成带三角形小孔的卡片，则半透明薄纸上像的形状 （选填“改变”或“不变”）； （3）若保持其它条件不变，将小孔略微变大一些，则在薄纸上所成的像将变 （选填“清晰”或“模糊”），亮度 （选填“变亮”、“不变”或“变暗”）； （4）若小明将易拉罐和薯片筒整体远离蜡烛，则光屏上的像将 ；若小华仅将薯片筒向后拉动一些，则光屏上像将 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。如图丙，晴天树荫下的圆形的光斑有大有小，该现象可以用 （选填“小明”或“小华”）的操作来说明。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$