4.1 光的直线传播 暑假预习讲义 2025-2026学年八年级上册人教版物理

4.1 光的直线传播 暑假预习讲义 2025-2026学年八年级上册人教版物理 知识与方法 一、光的传播规律与基本概念 （一）光的直线传播条件 核心规律：光在同种均匀介质中沿直线传播。若介质不均匀（如不均匀的大气），光线会发生弯曲（如海市蜃楼现象）。 光线模型：用带箭头的直线表示光的传播路径和方向，是一种抽象的物理模型（实际不存在）。 （二）光源分类 自然光源：如太阳、萤火虫、恒星。 人造光源：如蜡烛、电灯、激光笔。 非光源：如月亮（反射太阳光）、行星。 二、光的直线传播现象与应用 （一）典型现象解析 影子的形成 光被不透明物体遮挡，在物体后方形成黑暗区域。 实例：手影游戏、皮影戏、日食月食。 小孔成像 原理：光沿直线传播，物体上部光线通过小孔投射到光屏下部，形成倒立实像。 特点：像的形状与物体一致，与小孔形状无关（如方形孔成圆形太阳像）。 实验： 器材：蜡烛、带小孔的硬纸板、光屏。 现象：光屏上呈现倒立的烛焰像，物距减小或像距增大时，像变大。 历史：墨家《墨经》最早记载，元代赵友钦通过实验验证像的大小与物距、像距的关系。 日食与月食 日食：月球位于太阳和地球之间，遮挡太阳光，分为日全食、日偏食、日环食。 月食：地球位于太阳和月球之间，遮挡太阳光，分为月全食、月偏食。 （二）工程与生活应用 激光准直：建筑中利用激光束校准隧道、桥梁的直线度。 排队看齐：队伍首尾对齐时，后面的人只能看到前一个人的后脑勺。 射击瞄准：三点一线（准星、缺口、目标）。 古代仪器：圭表（测量日影长度）、日晷（利用影子计时）。 三、光速与介质影响 （一）光速的数值 （二）光速测量的历史 奥勒・罗默（1676 年）：通过木星卫星的观测，首次估算光速。 斐索（1849 年）：用旋转齿轮法测得空气中光速为 。 现代定义：1983 年国际计量大会将光速固定为 ，作为米的定义基础。 四、实验探究：光的直线传播验证 （一）实验 1：光在不同介质中的传播路径 器材：激光笔、透明水槽（装水）、玻璃砖、喷雾器（制造烟雾）。 步骤： 用激光笔照射烟雾，观察空气中的直线光路。 将激光斜射入水中，观察水中的直线光路。 激光通过玻璃砖，观察玻璃中的直线传播。 结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。 （二）实验 2：小孔成像的条件 器材：蜡烛、硬纸板（带不同大小的孔）、光屏。 现象： 小孔较小时，光屏成倒立实像，与孔的形状无关。 孔过大时，光屏出现与孔形状相同的光斑（非成像）。 结论：小孔成像需满足孔足够小，且物距、像距适当。 五、易错点与误区 光线的本质 错误认知：认为光线是真实存在的 “光束”。 正确理解：光线是抽象模型，用于表示光的传播方向。 小孔成像的像与孔的关系 错误认知：误认为像的形状由孔的形状决定。 正确结论：像的形状与物体一致，与孔的形状无关（如圆形太阳通过方形孔仍成圆形像）。 光速与介质的关系 错误观点：“光在所有介质中速度相同”。 正确结论：介质密度越大，光速越小（如水中光速 < 空气中光速）。 日食与月食的成因 混淆点：日食是月球遮挡太阳，月食是地球遮挡太阳。 记忆技巧：“日食月在中，月食地居中”。 六、总结与核心知识网络 （一）核心公式与原理 光速公式：。 小孔成像规律：物距减小或像距增大，像变大；反之像变小。 （二）生活与科技联系 医学：无影灯利用多光源减少阴影。 天文：光年（光在真空中一年传播的距离）是长度单位。 艺术：皮影戏、针孔相机均基于光的直线传播原理。 （三）历史与文化 《墨经》记载：公元前 4 世纪，墨家通过小孔成像实验最早验证光的直线传播。 赵友钦实验：元代科学家通过控制变量法研究小孔成像，得出像的大小与物距、像距的关系。 专题练习 一、单项选择题 1．下列物体不属于光源的是（　　） A．月亮 B．发光的萤火虫 C．酒精灯的火焰 D．太阳 2．如图所示的光现象中，由光的直线传播形成的是（　　） A． 立竿见影 B． 水中折笔 C． 雨后彩虹 D． 水中倒影 3．如图所示，小林同学晚上从远处走近一盏路灯又远离路灯的过程中，他的影子长度的变化情况是（　　） A．先变长后变短 B．先变短后变长 C．一直在变长 D．一直在变短 4．在百米赛跑时，计时员听到发令员的枪声才计时，他记录的运动员成绩为13.69s，则运动员的真实成绩为(当时气温15℃，声速为340m/s)（　　） A．13.69s B．13.98s C．13.40s D．14.08s 5．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，早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论，如图所示。下列关于小孔成像，说法正确的是（　　） A．小孔所成的像为倒立的实像 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 6．如图所示，点燃的蜡烛放在距小孔a处，它成像在距小孔b的半透明纸上，且a大于b，则半透明纸上的像是（　　） A．倒立、放大的实像 B．正立、缩小的虚像 C．正立、放大的虚像 D．倒立、缩小的实像 7．早在两千多年前，墨子就在《墨经》中记录了小孔成像现象。如图所示的是小孔成像实验，下列说法正确的是（　　） A．蜡烛燃烧不断缩短，烛焰的像向下移动 B．光屏和蜡烛不动，小孔靠近蜡烛，烛焰的像变大 C．蜡烛和小孔不动，光屏靠近小孔，烛焰的像变大 D．只将小孔由圆形改为三角形，像的形状将变为三角形 8．2023年7月28日晚上，第31届世界大学生夏季运动会在四川成都开幕！开幕式上金色烟火绽放，给所有人留下了深刻的印象！随着几声巨响，带有“12”至“1”数字的倒计时烟花字母依次腾空升起。下列说法正确的是（　　） A．灿烂的烟花不是光源 B．光在不均匀的空气中可以沿曲线传播 C．光在空气中的传播速度是 D．先看到烟花后听到爆炸声，说明声速比光速快 二、填空题 9．《墨经》中记载：“景。光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。”这是世界上首次对小孔成像的描述。文中描述的像是倒立的　 　（选填“实”或“虚”）像，其形成原理是　 　。 10．2022年11月8日晚，在观山湖区观看到了月食现象，月食是由于光　 　形成的。 11．植树时，站在一行树的第一棵树前面向前看，后面的树都被第一棵树挡住，说明这行树栽得　 　（选填“很直”或“不直”），所用的原理是　 　。 12．电闪雷鸣时，我们总是先看到闪电后听到雷声，说明光速比声速　 　（填“大”或“小”）；真空中的光速为　 　m/s。 13．夏天人们在大树下乘凉，乘凉的范围实际上是大树的　 　，其原理是　 　，我们在树下还可以看到一些圆形的光斑，这些光斑是太阳的　 　（选填实像或虚像）。 三、实验探究题 14．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置，将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点： （1）烛焰在塑料薄膜上成像的原理是　 　； （2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是　 　； A．三角形光斑 B．圆形光斑 C．烛焰的正立像 D．烛焰的倒立像 （3）从右侧眼睛看过去，将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是　 　（选填“顺”或“逆”）时针旋转的； （4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：　 　； （5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是　 　。 四、作图题 15．“凿壁偷光”是匡衡“穿壁引光，映光读书”的故事。如图，M点是光源的位置，请用光路示意图在墙另一侧画出“偷”光的范围。 16．小华从夜晚的路灯下走过时，在地面上观察到了自己的影子，如图所示。请画出小华在路灯下A点形成影子的光路及此时影子的范围AB。 答案解析部分 1．【答案】A 【解析】【解答】光源是能自行发光的物体，如萤火虫、火焰、太阳，月亮不能自行发光，反射了太阳的光，A不符合题意。 故答案为：A. 【分析】能自行发光的物体是光源。 2．【答案】A 【解析】【解答】A．光照到不透明的物体上时，就会在光照射不到的地方形成影子，影子的形成是光的直线传播的结果，A符合题意； B．水中折笔是光由水进入空气时发生折射的结果，B不符合题意； C．雨后彩虹，是光的色散现象，是由光的折射形成的，C不符合题意； D．水中“倒影”，属于平面镜成像，是光的反射现象，D不符合题意。 故答案为：A。 【分析】光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等。 3．【答案】B 【解析】【解答】影子是光沿直线传播形成的，从光源向人连线，则从远处走近一盏路灯，从路灯经过头顶的光线与水平地面的夹角越来越大，影子变短，远离路灯的过程中，从路灯经过头顶的光线与水平地面的夹角越来越小，影子变长，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【分析】影子是光沿直线传播形成的；离光源越远，影子越长。 4．【答案】B 【解析】【解答】由速度公式：v＝ ，可知，声音传播100m所需时间：t声＝ 0.29s，运动员的运动时间：t运动员＝t+t声＝13.69s+0.29s＝13.98s； 故答案为：B． 【分析】光速大于声速，百米比赛计时不能忽略声音传播的时间，看到发令枪冒白烟开始计时比较准确. 5．【答案】A 【解析】【解答】AB．小孔成像是光沿直线传播形成的，能用光屏承接，是倒立的实像，故A正确；故B错误； C．小孔成像时，像的形状与物体的形状有关，与孔的形状无关，故C错误； D．小孔成像中，像的大小与物体到小孔、光屏到小孔的距离有关，故D错误。 故选A。 【分析】小孔成像时，光沿直线传播形成的，是倒立的实像，像和物体的形状相同，像的大小和物距、像距无关。 6．【答案】D 【解析】【解答】图中实验是光的直线传播现象中的小孔成像，小孔成像所成的像是倒立的实像，如果物距大于像距，像是缩小的，故D符合题意 故选择D 【分析】小孔成像是光线实际到达，是实像，由于光的直线传播，像是倒立的。像大小由像距和物距之间的大小来决定 7．【答案】B 【解析】【解答】A.小孔成像是光沿直线传播形成的倒立的像，蜡烛燃烧变短，烛焰的像向上移动，A不符合题意； B.光屏和蜡烛不动，小孔靠近蜡烛，物距变小，像距变大，烛焰的像变大，B符合题意； C.蜡烛和小孔不动，光屏靠近小孔，成像更早，烛焰的像变小，C不符合题意； D.小孔成像和物体形状有关，和小孔形状无关，D不符合题意。 故答案为：B. 【分析】小孔成像是光沿直线传播形成的；像是倒立缩小的实像；像和物体的形状相同。 8．【答案】B 【解析】【解答】A. 灿烂的烟花是光源，故A不符合题意 B. 光在均匀的介质中沿直线传播，不均匀的空气中可以沿曲线传播，故B符合题意 C. 光在真空中的传播速度速度为，故C不符合题意 D. 声速比光速慢，故先看到烟花后听到爆炸声，因此D不符合题意 【分析】牢记光源的定义，光在均匀介质中沿直线传播，在真空中的传播速度为，且空气中，光速大于声速 9．【答案】实；光沿直线传播 【解析】【解答】小孔成像，是由光的直线传播形成的，成倒立的实像。 故填实；光沿直线传播. 【分析】本题主要考查学生利用光学知识解释生活中常见的物理现象，此题与实际生活联系密切，体现了生活处处是物理。 10．【答案】直线传播 【解析】【解答】 月食是由于光 直线传播 形成 综上 第1空为直线传播 【分析】根据光的直线传播填空 光的直线传播：光在同种介质中沿直线传播，实例有影子的形成、日食、小孔成像、激光校准等 11．【答案】很直；光的直线传播 【解析】【解答】因为光的直线传播，人站在第一棵树前面，如果后面的树都被第一棵树挡住，说明这行树栽直了。 【分析】影子、日食、月食、小孔成像对应的是光的直线传播。 12．【答案】大；3×108 【解析】【解答】声在15℃的空气中的传播速度为340m/s，光在真空中的传播速度为3×108m/s，光速远大于声速，故电闪雷鸣时，我们总是先看到闪电后听到雷声。 综上第1空、大；第2空、3×108m/s. 【分析】根据物理常识可知，声音在不同温度、不同介质中的传播速度不同，声在15℃的空气中的传播速度为340m/s，光在真空中的传播速度为3×108m/s。 13．【答案】影子；光的直线传播；实像 【解析】【解答】太阳光被树叶遮挡后，在下边形成一个黑色的区域，形成阴凉实际上就是大树的影子，是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的。树阴下的地面上出现的圆形光斑，是太阳光通过浓密的树叶中的小孔所成的太阳的像，是实像，是由光的直线传播形成的。 【分析】树下的影子是光沿直线传播形成的；光斑是小孔成像，是实像。 14．【答案】光的直线传播；D；顺；蜡烛离小孔近一些；太阳与不同树叶缝隙的距离不同，树叶缝隙离地面的距离不同 【解析】【解答】（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是实像，其成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播； （2）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，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，故选D； （3）将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在塑料薄膜上所成的像是顺时针旋转的。 （4）在小孔到光屏距离一定的情况下，为了增大蜡烛所成的像，可采取的办法是：换用更大的蜡烛；将蜡烛靠近小孔； （5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙离地面的距离不同。 【分析】（1）物体发出或反射的光通过小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的实像，这就是小孔成像； （2）在小孔成像现象中，物体经小孔成的像的形状由物体决定，像的形状与物体的形状相同，与孔的形状无关； （3）光线沿直线传播，当蜡烛沿顺时针旋转时，蜡烛上各点发出的光线也沿顺时针旋转，所成的像也沿顺时针旋转。 （4）小孔所成像的大小与物体的大小、物到小孔的距离、小孔到光屏的距离有关，根据影响像大小的因素解答该题。 （5）小孔所成像的大小与物体的大小、物到小孔的距离、小孔到光屏的距离有关，根据影响像大小的因素进行解答。 15．【答案】 【解析】【解答】光在同种均匀介质沿直线传播，过光源M和墙壁小孔连线，画出光线范围为 。 【分析】光在同种均匀介质沿直线传播，画出直线，确定光线范围。 16．【答案】 【解析】【解答】 过路灯和人的头顶作一条光线，这条光线和地面的交点就是小华影子最右端的位置，并标出影子的范围，如下图所示： 【分析】 光在同种均匀物质中沿直线传播，当光遇到不透明物体时，在物体的后方形成一个暗区，这就是所谓的影子 学科网（北京）股份有限公司 $$