内容正文:
4.1 光的直线传播
知识梳理
发光
1.光源Ⅰ
(1)光源:能够 的物体。
(2)分类:光源可分为 光源和 光源。
2.光的直线传播Ⅱ
(1)条件:光在 中沿直线传播。如:影子、日食、 、 ____________等。
(2)光线:用一条带有 的直线表示光传播的径迹和方向。
3.光的传播速度
(1)光在真空中的传播速度:c= m/s。
(2)其他介质:光在水中的速度约为 c,在玻璃中的速度约为 c。
(3)光年:光在真空中传播1年所经过的 。
自然
人造
同种均匀介质
月食
小孔成像
箭头
3×108
距离
导学园地
Ⅰ.有些物体(如月亮、反光镜)自身不发光,由于它们反射光源(如太阳)射出的光,好像也在发光,但不是光源。
Ⅱ.光沿直线传播是有条件的,必须满足同种均匀介质,而不是同种介质。因为同种介质不一定是均匀的,如果介质不均匀,光线也会发生弯曲。
D
知识点一:探究光的直线传播
【典题1】小明在学习“光的传播”时,看到老师的一个演示实验。配制一杯上下浓度不均匀的浓糖水,实验过程如下:①用激光笔射向同一层水面,观察到光是一条直线;②当激光笔如图所示向下照射时,观察到光路发生了弯曲;③经搅拌后,观察到光路又变直。小明根据上述现象得出的结论正确的是( )
A.光的传播需要介质
B.光只有在清水中才沿直线传播
C.光在糖水里不能沿直线传播
D.光在同种均匀介质中才沿直线传播
实验成功的关键
(1)实验中宜选用激光笔作光源,因为激光笔发出的光非常集中,便于观察光的传播路径。
(2)为了更好地显示光的传播路径,在探究过程中可以向空气中喷出大量水雾或在水中加入少量牛奶。
名师点睛
不均匀介质中
【变式1】小明在家中做“研究光的传播”实验,在玻璃缸中盛上清水,沿缸壁轻轻注入浓盐水,从侧壁水平照射激光,看到缸内光的路线如图所示,这说明光在______________ 并不沿直线传播。当搅拌缸中的水后,观察到光的路线呈直线,说明光沿直线传播的条件是 。
在均匀介质中
光的直线传播
知识点二:光的直线传播的应用
【典题2】
如图所示为“小孔成像”的示意图,该现象可以用 来解释;小孔位置固定,将蜡烛和光屏位置对调,光屏上的像与原来相比 (选填“变大”
“不变”或“变小”)。
变小
正确区别影和像
小孔成像和影子都是由光的直线传播形成的,但两者却存在明显的不同:
(1)小孔所成的像是光实际照射到的区域,像的形状和物体一样。
(2)“影”是光实际照射不到的区域,“影”的形状不一定和物体一样。
名师点睛
直线传播
【变式2】2023年4月20日,天空上演了2023年的首次日食,本次日食出现了日全环食现象,给人们带来难得一见的天文盛宴。日食的形成属于光的 现象。
知识点三:光的传播速度
【典题3】下雨时常伴随着打雷和闪电发生,但我们总是先看到闪电后听到雷声,这说明光比声音传播得 (选填“快”或“慢”)。当人看到闪电3 s后再听到雷声,则人与闪电处的距离大约为 m。
快
1 020
声、光传播的比较
名师点睛
传播介质 声 光
真空 不能传播 3×108m/s
空气 约是340m/s 近似为3×108m/s
水 可以传播,约是1500m/s 2.25×108m/s
C
【变式3】光在空气、玻璃和水这三种物质里的传播速度,按从小到大的顺序排列正确的是( )
A.空气、玻璃、水
B.空气、水、玻璃
C.玻璃、水、空气
D.玻璃、空气、水
【易错专攻】
易错点:误认为小孔成像的形状与小孔的形状有关
1. 在纸上剪一个很小的三角形孔,让太阳光垂直照射在三角形孔上,那么地面上形成的光斑是( )
A.三角形,是太阳的虚像
B.圆形,是太阳的虚像
C.三角形,是太阳的实像
D.圆形,是太阳的实像
D
2.某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔,将顶部剪去后,蒙上一层塑料薄膜,制作成一个简易针孔照相机。如图所示,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“倒立”或“正立”)的像。若水平向左移动易拉罐,则像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);若只将小圆孔改为三角形小孔,则像的形状 (选填“改变”或“不变”)。
倒立
变大
不变
由于生活经验干扰和对小孔成像原理理解不透彻,误认为小孔成像的形状与小孔的形状相同。
易错提醒
C
【基础达标练】
1.下列四个词语所描述的光现象中,可称为光源的是( )
A.金光闪闪 B.红光满面
C.火光冲天 D.波光粼粼
2.(多选)我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”可以利用红外遥感技术拍摄合成图片。下列说法不正确的是( )
A.卫星能够拍摄到地球,是因为地球是光源
B.光是人为引入的,光线是客观存在的
C.光能在真空中传播
D.光在真空中的传播速度为340 m/s
ABD
A
3.关于光速,下列说法不正确的是( )
A.光的传播速度总是3.0×108 m/s
B.光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s
C.光在真空中的传播速度最快
D.光年是天文学上表示距离的单位
4.下列情景涉及的光现象是光的直线传播应用的是( )
A.一叶障目 B.激光准直
C.立竿见影 D.天狗食日
B
B
5.如图所示是一个放置于某地水平地面上的简易计时模型,圭杆垂直底盘。下列描述错误的是( )
A.杆影的形成是由于光在均匀介质中沿直线传播
B.一天内,杆影移动是由地球公转造成的
C.一天内,正午的杆影最短
D.该模型依据杆影的方位计时
6.2022年北京冬奥会开幕式的焰火惊艳全球。下列说法正确的是( )
A.焰火属于自然光源
B.焰火发出的光的传播速度为340 m/s
C.先看到焰火后听到爆炸声,说明声速比光速快
D.焰火把人影照在地面上,人影是光沿直线传播形成的
D
A
7.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
8.一束激光从地球射向月球,然后被月球上的反射装置反射回地球,所需时间是2.54 s。激光从地球到月球所用的时间是 s,月球到地球的距离是 km。
9.如图所示是小红同学的一幅写生画,仔细观察后,请你用本节所学知识从图中获取
信息。
信息一: 。
信息二: 。
1.27
3.81×105
太阳是光源
树影是由光沿直线传播形成的
10.俗话说:“井底之蛙,所见甚小。”请画出图中枯井中青蛙所能看到的范围。
【思维拓展练】
11.小明同学根据课本中的“想想做做”用易拉罐做小孔成像的实验,他在验证了小孔成像规律之后,还想探究一下像的高度与像到小孔之间距离的关系。
(1)请你帮助小明完成小孔成像的光路图(蜡烛的烛焰用线AB表示)。
(2)小明发现蜡烛和小孔的位置固定后,像离小孔越远,像就越大,他测出了不同距离时像的高度,填在表格中。
实验序号 1 2 3 4 5
像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
像到小孔的距离x/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
请你根据表中的数据在坐标系中画出h和x的关系图像。
(3)从图像中可以得出的实验结论是______________________________________
。
(4)当光屏距小孔12 cm时,像的高度是 cm。
当蜡烛和小孔的位置固定时,像高与像到小孔的距离成正比
6
12.小红在一次放学回家的路上,天气突变,电闪雷鸣,其中有一次闪电发生后4 s才听到雷声,小红认为先看到闪电后听到雷声,是因为眼睛长在前,耳朵长在后。
(1)请你判断小红的说法对不对。为什么?
(2)请你帮小红估算一下发生闪电的地方与她的距离有多远。(要求有计算说明过程,声速v=340 m/s,光速c=3×108 m/s)
不对。先看到闪电的原因是光在空气中的传播速度大于声在空气中的传播速度。
发生闪电的地方与小红的距离
s=vt=340 m/s×4 s=1 360 m。
A
(2022随州中考)在一个烈日炎炎的午后,陈老师走在随州街头,看到地面上树荫里有许多圆形光斑,抬头看看树叶间刺眼的阳光,想到这树荫下藏着物理学的秘密,便拍下两张照片(如图)。经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7 cm,这束阳光从约7 m高处的树叶间照射下来。我们常说:太阳光经过约8 min来到地球(太阳和地球之间的距离按1.5×1011 m计算),粗略计算太阳的直径最接近( )
A.1.5×109 m B.1.5×1019 m
C.5×106 m D.5×1012 m
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