2.2 光的直线传播（教学课件）-【上好课】八年级物理上册同步高效课堂（苏科版2024）

江苏凤凰科学技术出版社 八年级物理 上册 义务教育教科书 第二章 光现象 “烟花三月，我和几个同学相约去公园游玩。只见桃红柳绿连绵数里，蓝天、白云倒映在碧水之中，好似‘天上有行云，人在行云里’。远眺五亭桥，湖水倒映着她的倩影。一阵微风吹来，湖面上波光粼粼，让人眼花缭乱...-” 以上摘自小明的日记。你是否也有类似的经历?你能提出哪些与光有关的问题? 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约70MB. 本ppt共有46张、3段视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 ①演示实验—《光在水、玻璃中的传播》 ②演示实验—《小孔成像》 ③视频讲解—《日食、月食》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 导入新课 二、光的直线传播 你想过没有，光源发出的光是怎么向外传播的呢？传播的速度大吗？学习这节课的知识，你就明白了。 萤火虫发出淡淡的绿光 知道光的直线传播规律。 01 能用光的直线传播规律解释有关现象。 02 了解光速。 03 学习目标 知道日食和月食的成因。 04 学习新课 一 二、光的直线传播 一、光在均匀介质中的传播 1. 观察光的传播路径 （1）试一试：你能将物体的影子踩在脚下吗？ （2）想一想：手影为什么会随手形的改变而改变？ 影子的形成说明了光在空气中沿直线传播。 一、光在均匀介质中的传播 （3）光在空气中的传播 图所示是一束激光在充满烟雾的空气中传播的路径。在容器中注入水，再看一看，光在水中传播的路径还是直线吗? 光在空气、水等介质中是沿直线传播的 . 为了清楚地看到光在空气和水中传播的路径，可以在空气中喷些烟雾或在水中滴几滴牛奶。 光在空气中的传播 光在水中的传播 一、光在均匀介质中的传播 （4）日常生活中的现象 清晨，太阳光穿过树木间的空隙射人林中，犹如一缕缕笔直的金线，如图所示； 夜晚，各种各样的灯光化作一道道色彩斑斓的光柱，如图所示。 透过树林的光束是直的 城市灯光中的激光束是直的 一、光在均匀介质中的传播 探究结论： 光在均匀介质中是沿直线传播的。 与声音不同，光不仅可以在空气、水等物质中传播，还可以在真空中传播。 一、光在均匀介质中的传播 （1）光线：物理学中，常用一条带箭头的直线表示光传播的路径和方向，这样的线叫作光线。 （2）光线是物理模型：光线是人们为了便于研究和表示光的传播而引入的物理模型。实际问题中，往往用多条光线来描述光的传播特点。例如，当烛焰、灯泡等离我们较远时，可以看成一个点光源，光由其中心点向四周传播，如图所示。又如，在地面上接收到的太阳光，可看成平行光，用右图所示的光线表示。 2. 光线 一、光在均匀介质中的传播 《墨经》是《墨子》一书的重要部分，也是中国古代重要的哲学、逻辑学和科学著作，其中记载了小孔成像现象及其解释“景(影)到(倒)，在午有端，与景长，说在端。”“景:光之人，照(照)若射。下者之人也高，高者之人也下....”这里的“景(影)”指所成的像，“午”指遮光屏，“端”指小孔。意思是，像之所以倒转，是由于遮光屏上有一个小孔，光如箭那样笔直地射入，通过小孔后上下位置颠倒。我国北宋科学家沈括所著的《梦溪笔谈》中，也有关于小孔成像的记载。 中国古人对小孔成像的研究 书中形象地描述了飞鸢通过窗户缝隙形成的影，其上下颠倒、左右相反。宋元时期的赵友钦还利用实验得到了小孔成像的大小、明暗与物距和孔的大小之间的关系，从而证明了光沿直线传播的特性。这些实验比西方类似的实验要早得多。 一、光在均匀介质中的传播 甲 乙 （1）探究实验 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。 3. 小孔成像 一、光在均匀介质中的传播 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 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 一、光在均匀介质中的传播 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 一、光在均匀介质中的传播 视频演示——《小孔成像》 一、光在均匀介质中的传播 （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 一、光在均匀介质中的传播 【例题1】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 A．“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； C．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。 C 故选C. 一、光在均匀介质中的传播 【例题2】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，你认为这样做的目的是_____________________； （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 一、光在均匀介质中的传播 （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。 【例题3】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 一、光在均匀介质中的传播 （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。 一、光在均匀介质中的传播 一、光在均匀介质中的传播 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 4. 光速 一、光在均匀介质中的传播 （1） 伽利略测量光速 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？ 一、光在均匀介质中的传播 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，用这种简单粗糙的方法根本不能测出这样短的时间来。 一、光在均匀介质中的传播 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。 一、光在均匀介质中的传播 （2）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 （3）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。 介质 光 速 真空 空气 水 玻璃 c=3×108m/s 约为3c/4 约为2c/3 c=3×108m/s 一般情况下， v真空＞v空气＞v水＞v玻璃 一、光在均匀介质中的传播 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 （4）比较光的传播与声的传播 一、光在均匀介质中的传播 【例题4】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，所以总是先看到动作，后听到声音。 选项B正确。　 B 二、日食和月食 1. 日食 如图所示，月球运行到地球和太阳之间时，太阳光被月球挡住，在地球上形成阴影区，处在阴影区的人看不到太阳或只能看到太阳的一部分，这种现象叫作日食。太阳光全部被月球挡住时形成日全食，部分被挡住形成日偏食。 在我国古代殷商时期的甲骨文中，就有关于日食和月食现象的记载。那时的人们还不能解释这种现象，以为是灾难降临的预兆。实际上，日食和月食都是与光沿直线传播有关的天文现象。 二、日食和月食 2. 月食 如图所示，地球绕着太阳运转，在背对太阳一侧形成长长的阴影区一一地影，一旦月球进入这个阴影区就会发生月食。太阳光全部被地球挡住时形成月全食，部分被挡住时形成月偏食。 二、日食和月食 中国的夏、商、周三代历时2000多年，创造了灿烂的古代文明。但由于历史文献中没有关于这三个王朝具体年代的记载，使得中华5000年文明史中有2000多年的历史年代模糊不清，无法得到世界公认。中国的文明史到底有多长?怎样确定夏、商、周的具体年代?科学家联想到了日食和月食。 1996年，我国首次实施人文社会科学与自然科学相结合，多学科交叉联合攻关的大型科学研究项目一“夏商周断代工程”。科学家根据古籍中“天再旦”“天再昏”等天象的记载，利用物理学得出的天体运行规律，推算出历史上日食、月食发生的年代，再结合文献、考古等方面的研究成果，为夏、商、周三个王朝确切年代的确定提供了重要依据。 日食、月食与“夏商周断代工程” 【例题5】某天小王同学看到了日环食这一难得的景象。从物理学的角度来说，日食属于光的__________ 现象；如图所示，能描述其形成原因的是______（选填“甲”或“乙”）图。 甲 因为光是沿直线传播的，当月球转到太阳和地球中间，并且三者在一条直线上时，月球挡住了太阳照射在地球上的光线，地球处在月球的影子里，形成日食，所以图甲是日食成因图。 二、日食和月食 直线传播 【例题6】如图所示，图中描述的是_______ 现象（选填“日食”或“月食”），此现象可以用光的___________原理来解释（选填“直线传播”“反射”或“折射”）。类似的现象还有 ________ 。（写出一种即可） 日食 由图示知，太阳光射向月球时，地球把光线挡住了，在月球上留下阴影，这是月食现象，可以用光的直线传播来解释。 当太阳光直线传播向地球时，月球把光挡住，会形成日食。 二、日食和月食 月食 直线传播 02 课堂总结 二、光的直线传播 课堂总结 ①传播：光在均匀介质中是沿直线传播的. ②光线：用一条带箭头的直线表示光传播的路径和方向. ③小孔成像：倒立的实像；大小与物、屏到小孔的距离有关；像与物体的形状相同，与小孔的形状无关. ④日食：月球运行到地球和太阳之间. ⑤月食：地球运行到月球和太阳之间. ①光在真空中的速度是 3×108m/s=3×105km/s ②在不同介质中的速度不同 v真空＞v空气＞v水＞v玻璃 光的直 线传播 光速 光的直线传播 03 实践与练习 二、光的直线传播 1. 如图所示，怎样才能通过三个小孔看见烛焰?试一试。 当三个小孔、烛焰和人眼在一条直线上时，能看见烛光。 实践与练习 实践与练习 2. 参考如下方法制作一个简易的针孔照相机：如图所示，在空易拉罐底部的中央戳一个小孔：将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层半透明的塑料薄膜。将小孔对准窗外的景物，说一说你在塑料薄膜上看到的像的特点。 在制作过程中，要注意安全，特别是在剪易拉罐时，要防止罐口割伤手指。观察时，可在塑料薄膜外用纸围一圈做成一个遮光罩，这样像看上去清晰一些。观察中，要提醒学生注意像在上下、左右方向的倒正情况和像的放大、缩小情况。 实践与练习 3. 如图所示，在水平板上竖直固定一支铅笔，并将其放在太阳光下。在11:00~14:00之间，每过15 min在铅笔影子的顶端做一个记号，并测量影长。分析实验数据，找出影长最短的时刻。向地理老师请教:怎样利用以上数据确定本地的正北方向。 固定一根直杆后，观察一天中影子的变化情况，影子最短时，影子所指的方向就是正北方向。其反方向就是正南方向（当然这是在北半球），南半球正好相反。 04 综合提升训练 二、光的直线传播 综合提升训练 1. 关于光的传播，下列说法中正确的是（　　） A．光总是沿直线传播的 B．光只有在空气中沿直线传播 C．光的传播需要介质，在真空中不能传播 D．光在同种均匀介质中是沿直线传播的 D 光的传播不需要介质，光可以在真空中传播，也可以在透明介质中传播。 光在同种均匀介质中沿直线传播，介质不同或介质不均匀，光不会沿直线传播，所以ABC错误，D正确。 故选D。 综合提升训练 2. 当月球运动到太阳和地球之间，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上时，如图，在a、b、c、d位置此刻都看不到日食现象的是（　　） A．a、b两位置 B．b、c两位置 C．a、c两位置 D．a、d两位置 D 日食是由光的直线传播形成的，由图可知，太阳射向地球的光线被月亮挡住，b、c两点会看不到太阳，而a、d两点会看到太阳，不能形成日食，故看不到日食现象。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 综合提升训练 3．如图所示，在盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹。下列关于实验的讨论错误的是（ ） A．该实验中使用的激光笔属于光源 B．我们能看到光在水中的径迹，这是光直线传播的结果 C．我们看到光在水中的径迹是直线，说明这束光 在水中是沿直线传播的 D．从该实验还可以看出，光在玻璃中也可以传播 B A．激光笔正在发光，是光源，故A正确，不符合题意； B．我们能看到光在水中的径迹，光照在牛奶颗粒上发生了漫反射，我们能观察到光的传播路径，故B错误，符合题意； C．光在同一种均匀介质中沿直线传播，故C正确，不符合题意； D．光先进入玻璃，再进入水中，可在玻璃中传播，故D正确，不符合题意。 故选B。 综合提升训练 4. 如图所示是我国在2000多年前的《墨经》中记载的小孔成像实验。从物体出发的光沿直线穿过小孔，照在小孔另一侧的光屏上形成像，下列说法中正确的是（　　） A．小孔成像的工作原理是利用光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，故A正确； B．小孔成的像是由实际光线形成的，可以用光屏接收到，符合实像的特征，不是虚像，故B错误； C．小孔成的像形状与小孔的形状无关，与物体的形状有关，故C错误； D．当小孔和光屏的位置不变时，物体离小孔得越远，光屏上像就越小，故D错误。 A A．小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播 B．小孔成像成的是倒立的虚像 C．小孔成像像的形状与小孔的形状有关 D．小孔成像时保持光屏的位置不变，将物体远离小孔，光屏上像变大 故选A。 综合提升训练 5. 圭表是中国古代重要的天文仪器，如图甲所示，圭表通过测量一年中每日正午时日影长度来推测二十四节气，日影是光的___________形成的。圭表的原理如图乙所示，为了在圭尺上观察到清晰的日影，立表需要用_______（选填“透明”或“不透明”）物体制作，立春节气正午日影比夏至长，说明立春节气正午太阳在位置______（选填“A”或“B”）。 日影属于影子，是光的直线传播形成的，光照射不到的地方就形成了影子。 圭表的原理如图乙所示，为了在圭尺上观察到清晰的日影，立表需要用不透明物体制作。 立春节气正午日影比夏至长，则立春节气的太阳位置较低，即在位置B。 B 直线传播 不透明 综合提升训练 6. 在探究小孔成像的实验中，小明选用一个空的易拉罐，在其底部中央开一个小圆孔，并将其顶部剪去，蒙上一层半透明薄膜。将点燃的蜡烛按图示的位置放置在小孔的前方： （1）实验中，小明利用此装置可以看到烛焰在半透明膜上成的是______ （选填“正立”或“倒立“）的像，此成像的原理是_______________ ； （2）勤于思考的小明又将小圆孔改成了小方孔，其他条件与（1）中保持相同，再观察烛焰的像，则半透明膜上所成的烛焰的像的形状_____（选填“会”或“不会”）改变。 （1）由图可知，由于光的直线传播，物体发出的光经过小孔后会在半透膜上成倒立的像，这种现象叫小孔成像。因此小孔成像所成的像是倒立实像，成像原理是光的直线传播。 （2）小孔成像所成的像与物体有关，与孔的形状无关，将小圆孔改成小方孔，不会影响像的形状。 不会 倒立 光的直线传播 Lavf58.45.100 $$