二、光的直线传播（举一反三讲义）物理苏科版2024八年级上册

二、光的直线传播 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：光在均匀介质中的传播 2 知识点2：日食和月食 3 知识点3：小孔成像 6 【方法技巧】 8 方法技巧1 小孔成像仪（小孔成像照相机） 8 方法技巧2 小孔成像作图 9 【巩固训练】 9 【学习目标】 1.掌握光线的定义及其作图； 2.掌握光的直线传播的条件； 3.理解影子的形成与小孔成像现象； 4.掌握光速及其计算； 分类 具体内容 重点 1. 光的直线传播的条件 2. 影子与小孔成像的作图 3. 光速的相关计算 难点 1. 小孔成像照相机 2. 声速与光速的混合计算 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光在均匀介质中的传播 1．光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播。与声音的传播不同，光不仅可以在固体、液体和气体中传播，还能在真空中传播。 2．光线 为了方便研究光线，我们常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向，这条直线叫做光线。光线是为了方便我们研究从而引入的物理模型，实际上不存在。下图分别为表示点光源与平行光的光线 3．光速 光在真空中的速度约为3×108m/s，真空中光速是宇宙中目前已知的最快速度。光在水中的速度约为真空中的，光在玻璃中的速度约为真空中的。光年是光在一年中传播的距离，用来描述宇宙中天体间的距离，符号为l.y. 1l.y.≈9.46×1015m 【典例1】下列现象不是光的直线传播造成的是（　　） A．清澈的水潭实际上很深，而看起来却很浅 B．炎热的夏天，树荫下会有很多的圆光斑 C．在古代，有很多的计时仪器，其中就有日晷计时 D．“天狗”吃月 【变式1】下列关于光线的说法，正确的是（　　） A．光线是真实存在的带箭头的直线 B．激光笔发出的光是一条光线 C．光线是用来表示光的径迹和方向的，光线概念的建立用到了理想模型法 D．光线可以用虚线表示 【变式2】仙女座大星云是离地球最近的一个旋涡星系，它的直径约为16万光年，距离地球约为200万光年。有关仙女座的下列说法中正确的是（　　） A．我们现在看到的仙女座就是现在的仙女座 B．仙女座发出的光需6万年才能到达地球 C．仙女座发出的光需200万年才能到达地球 D．目前人类已有能力登上仙女座进行科学考察 知识点2：日食和月食 1． 影子 光在均匀介质中沿直线传播，传播途中遇到障碍物时，障碍物会阻挡光继续向前传播，所以会在障碍物的后方产生一个光无法到达的暗区域，该区域即为影子。当有两个及两个以上的光源时，每个光源发出的光被物体阻挡时，都会形成各自的影子，影子中没有任何光线到达的区域称为本影，影子中有其他光源光线到达的区域称为半影，半影区交汇还会形成伪本影区。 2． 日食和月食 ①日食：当月球运行到太阳与地球之间且三者在同一条直线上时，当地球上部分地区进入月球本影区后，太阳光完全被月球阻挡，人们处在本影区将看不到太阳的整个表面，称为日全食；半影区有部分太阳光可以达到，人们处在半影区可以看到太阳的一侧表面，称为日偏食。 由于月球绕地球的轨道是椭圆形，当月球离地球较远时，地球上部分地区处在了月球的伪本影区，人们看不到太阳中间发出的光，称为日环食。日环食和日全食不会同时出现。 ②月食：当地球运行到太阳与月球之间且三者在同一条直线上时，月球将进入地球的本影区，人们可以看到月全食，当三者不完全在同一条直线时，人们可以看到月偏食。 【典例2】在甲、乙两图中（　　） A．图甲表示月食的成因，图乙表示日食的成因 B．图甲表示日食的成因，图乙表示月食的成因 C．两图都表示日食的成因 D．两图都表示月食的成因 【变式1】如图所示是人类航天器拍摄的地月同框的照片，据此推断从航天器的角度看当时日地月三者位置关系可能为（　　） A． B． C． D． 【变式2】某人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 【变式3】（提升）有两个高矮不同的小朋友A和B，A比B高，夜晚，他们分别站在路灯下，路灯O是光源，O′点是路灯在地面上的投影：A、B两人和点O′在同一直线上，如图所示，他们的头部分别在地面上留下两个影子A′和B′，相距d′。当两人沿过O'点的直线，以相同的速度向右行进时，我们可以观察到地面上A'和B'之间的距离将（　　） A．不断减小 B．不断增大 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 知识点3：小孔成像 1．定义与成因 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。小孔成像会成倒立的实像，像的大小与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关。 成因：由于孔很小，光沿直线传播，故物体（烛焰）每部分发出的光线中只有一条可以通过小孔，因此，每条通过小孔的光线都会在光屏上形成亮斑，所有亮斑组成了与物体形状相同的明亮图案。 2．特点 ①物近像远像变大，物远像近像变小。 物距大于像距，成缩小的像，像距减小，像变小 物距小于像距，成放大的像，物距减小，像变大 ②像的大小只与物距像距有关、与孔的形状无关 ③小孔的大小不影响成像的大小，但是会影响成像的亮暗。孔越小，成像越暗。此外，小孔成像，大孔成斑 【典例3】如图所示，用自制针孔照相机观察烛焰，针孔是圆形的，有以下五种说法： a．薄膜上出现烛焰的像是倒立的； b．薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的； c．将小圆孔改为三角形，则像的形状改变； d．保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，缩短筒长，烛焰的像变大； e．保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大。 对于这五种说法，其中正确的是（　　） A．abcde B．abe C．abde D．ae 【变式1】某古观测台由13根直立的夯土柱组成，先民们在观测点通过土柱间的狭缝观测日出方位，并以此确定季节和节气。这利用的光学原理是 。其与小孔成像的原理 （选填“相同”或“不同”）。若在图乙易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则在半透明纸上能看到 形状的 （选填“正立”或“倒立”）的像。 【变式2】大约两千四百年前，我国的学者墨翟和它的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理。小光同学将两个长度均为50cm，直径为5cm的直筒套在一起，做成如图的仪器（M筒的直径稍大，可以在N筒上并能前后移动） （1）小孔成的像是倒立的 像，可以用光的 解释，所成的像与小孔的形状 关； （2）若直筒M、N位置不动，让物体远离N筒，像距 ，像的大小 （以上两空选填“变大”“不变”或“变小”）。 【变式3】如图所示，箭头前有一小孔，请在图中根据箭头位置画出它经过小孔所成的像。 【方法技巧】 方法技巧1 小孔成像仪（小孔成像照相机） 小孔成像仪利用光在均匀介质中沿直线传播的特点，将外部的像成在了内部的光屏上。为便于观察研究，应将上图的A端蒙上半透明纸，原因是A端较暗，便于观察成像。实验中小孔最好对着明亮的地方进行观察，因为物体越亮，成像越清晰 由于小孔成像成倒立的实像，所以说成像如果在光屏中的位置偏上，要将整个装置向下平移才能使像成在光屏中央。 方法技巧2 小孔成像作图 作图技巧：两点确定一条直线 ①找到物体的上下两个顶点和小孔，连接两顶点和小孔延长与光屏相交出对应的像点 ②如果是由物体和像确定小孔的位置，将物和像的上下两个顶点的对应点连线，两条线的交点就是小孔的位置。 注意：小孔成像中所作的所有线都是实线 【巩固训练】 1．如图所示，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，将小孔对着烛焰，下列说法中正确的是（　　） A．可以在薄膜上看到烛焰倒立的虚像 B．像的形状与小孔的形状有关 C．烛焰离小孔越远，薄膜上的像越小 D．小孔成像的原理是光的反射 2．2000多年前，《墨经》中就记载了如图所示的小孔成像实验，小孔成像是下列哪种光现象形成的（　　） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 3．如图所示，是2020年6月21日柳州市民拍摄到的美丽的日环食景象，它的形成原因是（　　） A．光的反射 B．光的折射 C．光的色散 D．光的直线传播 4．下列说法正确的是（　　） A．月亮是光源 B．激光准直是利用光沿直线传播 C．光总是沿直线传播的 D．光在透明介质中的传播速度都是3×108m/s 5．晴朗的夏天，枝繁叶茂的大树下会出现许多光斑，为了探究光斑的成因，张老师用开有菱形较大孔（边长约为5厘米）的卡片甲，正对太阳光，再用另一张卡片乙紧贴在甲并沿箭头方向水平移动，观察距卡片50cm且与甲平行放置的光屏上光斑的变化情况，下列说法正确的是（   ） A．光斑始终是圆形的，且逐渐变小 B．光斑的形状始终与孔的形状相同，且亮度不变 C．光斑未变成圆形前，其亮度逐渐变暗，变成圆形后，亮度几乎不变 D．光斑未变成圆形前，其大小逐渐变小，变成圆形后，其大小不变 6．假如声音在空气中的传播速度为3×108m/s，则下列说法正确的是（　　） A．百米赛跑时，终点计时员可以听枪声开始计时 B．人耳不可以辨别出低音和高音 C．在空旷的房间内说话时容易听到回声 D．打雷时先听到雷声，后看到闪电 7．光的传播 （需要/不需要）介质；正常光在真空中的速度为 ，光在空气中的速度 真空中的速度。 8．当人从停放在路边的A车前横穿马路时，行驶中的B车内驾驶员由于存在盲区而看不见行人，容易引发交通事故。如图，盲区指的位置是 。 9．自制针孔照相机在外套筒的一端蒙上带孔的黑纸（图甲），在内套筒的一端蒙上塑料薄膜当光屏（图乙），把内套筒装入外套筒中（图丙）。小明使用针孔照相机时，眼睛应对着 （选填“小孔”或“塑料薄膜”）观察窗外的景物，将看到窗外景物 （选填“正立”或“倒立”）的实像。增大塑料薄膜与小孔间的距离，看到的像将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 10．(1)最美人间四月天，不负踏青好时光。小刚一家到青龙潮湿地公园游玩，小刚坐在开着天窗的轿车里，通过天窗能看到天空的景色，如图甲所示，请在图乙的简化图中画出小刚看到天窗外天空范围的光路图，A点表示小刚的眼睛。 (2)夜晚路灯下站着小明和大明两人，地上留下了他们的影子如图所示，请通过作图确定路灯灯泡S的位置。 (3)如图是小明做小孔成像实验的情景，请在图中作出烛焰在塑料膜上成的像及光路图（用箭头表示）。 11．在日食的发生示意图中，从A、B两点选出正确的一处，用“●”代表月球画出它的位置。 12．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央扎一个小孔，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特点： （1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是 选填（“实像”“虚像”）； （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）将蜡烛逐渐靠近小孔时，则人眼看到的塑料薄膜上的像将 （选填“变大”“变小”“不变”）； （4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是 。 13．大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原因；在制作“小孔成像观察仪”的活动中，小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。 （1）圆筒的 （选填“A”或“B”）端是用半透明塑料薄膜制成的光屏； （2）在图乙中，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）图乙中，下列操作中光屏上的像可能会变大的是 ； A．只减小烛焰到小孔的距离 B．只增大光屏到小孔的距离 C．同时减小烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离 D．同时增大烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离 E.减小烛焰到小孔的距离的同时增大光屏到小孔的距离 （4）小明想到室外研究小孔成像，正午时，小明在地上铺一张白纸，将刻有边长为2cm等边三角形小孔的纸板正对着太阳（如图丙所示）；用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动，保持纸板与白纸的距离不变，观察白纸上的光斑。当看到光斑是圆形时，继续用卡片遮挡，减小通光孔的大小，白纸上光斑大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度 （选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （5）小明进一步实验，分别测出烛焰的高度h1，烛焰到小孔的距离x1，像的高度h2，像到小孔的距离x2，测得多组数据后发现，它们之间满足关系：，树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶中间的小孔在地面上成的像，小明从网上查到太阳到地面的距离约为1.5×1011m，太阳的直径约为1.4×109m，则一个直径为3.5cm的圆形光斑到它对应的小孔间距为 cm。 12．小明用易拉罐自制了一个简易针孔照相机，做小孔成像实验。 （1）如甲图所示，他将易拉罐盖子去除，在底部中心钻个小孔，AB为两端开口的圆形纸筒，用半透明塑料薄膜将A端蒙住，然后将纸筒插入易拉罐观察。为便于观察研究，应将 （A/B）端插入易拉罐，利用它观察窗外景物时，人眼应对着 （薄膜/小孔）进行观察，可观察所成的像。将纸筒向易拉罐内推的过程中，观察到的像将 （变大/不变/变小）； （2）针孔照相机的原理是： ； （3）利用它观察烛焰的成像时，若只将小圆孔改为三角形小孔，可在照相机上看到倒立 （选填“三角形”、“圆形”或“烛焰”）的像。若他在底部扎了两个小孔，则在半透明膜上可以观察到烛焰的像有 （选填“一”或“两”）个； （4）小明同学如果采用LED灯研究像的性质，下列形状的LED光源最合适的是 ； A．C形        B．T形       C．X形       D．P形 （5）小孔所成的像是上下 （正立/倒立），左右 （正立/倒立）的 （实/ 虚）像； （6）晴天的正午时分，走在扬州三湾公园的树林里，小明看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑，圆形光斑大小不一原因是 ； （7）小明同学又制作了挖空的硬纸板，如乙图所示，大小正方形孔的边长分别约2mm和5cm，他将纸板抓在手中对着太阳，调节纸板观察地面上的光斑，下面四幅图中光斑的大小形状符合实际的是 ，小明在实验中发现有时光斑呈椭圆形，则原因可能是： 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 二、光的直线传播 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：光在均匀介质中的传播 2 知识点2：日食和月食 4 知识点3：小孔成像 8 【方法技巧】 12 方法技巧1 小孔成像仪（小孔成像照相机） 12 方法技巧2 小孔成像作图 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 1.掌握光线的定义及其作图； 2.掌握光的直线传播的条件； 3.理解影子的形成与小孔成像现象； 4.掌握光速及其计算； 分类 具体内容 重点 1. 光的直线传播的条件 2. 影子与小孔成像的作图 3. 光速的相关计算 难点 1. 小孔成像照相机 2. 声速与光速的混合计算 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光在均匀介质中的传播 1．光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播。与声音的传播不同，光不仅可以在固体、液体和气体中传播，还能在真空中传播。 2．光线 为了方便研究光线，我们常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向，这条直线叫做光线。光线是为了方便我们研究从而引入的物理模型，实际上不存在。下图分别为表示点光源与平行光的光线 3．光速 光在真空中的速度约为3×108m/s，真空中光速是宇宙中目前已知的最快速度。光在水中的速度约为真空中的，光在玻璃中的速度约为真空中的。光年是光在一年中传播的距离，用来描述宇宙中天体间的距离，符号为l.y. 1l.y.≈9.46×1015m 【典例1】下列现象不是光的直线传播造成的是（　　） A．清澈的水潭实际上很深，而看起来却很浅 B．炎热的夏天，树荫下会有很多的圆光斑 C．在古代，有很多的计时仪器，其中就有日晷计时 D．“天狗”吃月 【答案】A 【详解】A．清澈的水潭实际上很深，而看起来却很浅，是由于光从空气中斜射入水中发生折射形成的，故A符合题意； B．炎热的夏天，树荫下会有很多的圆光斑，是小孔成像所形成的太阳的像，属于光的直线传播，故B不符合题意； C．日晷属于光的直线传播，故C不符合题意； D．月食，属于光的直线传播，故D不符合题意。 故选A。 【变式1】下列关于光线的说法，正确的是（　　） A．光线是真实存在的带箭头的直线 B．激光笔发出的光是一条光线 C．光线是用来表示光的径迹和方向的，光线概念的建立用到了理想模型法 D．光线可以用虚线表示 【答案】C 【详解】AC．用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这条带箭头的直线称为光线，光线实际并不存在，是为了形象地描述光的传播特点而假想出来的，用的是理想模型法，故A错误，C正确； B．激光笔发出的是光，不是光线，故B错误； D．在光路图中，光线是用实线表示，故D错误。 故选C。 【变式2】仙女座大星云是离地球最近的一个旋涡星系，它的直径约为16万光年，距离地球约为200万光年。有关仙女座的下列说法中正确的是（　　） A．我们现在看到的仙女座就是现在的仙女座 B．仙女座发出的光需6万年才能到达地球 C．仙女座发出的光需200万年才能到达地球 D．目前人类已有能力登上仙女座进行科学考察 【答案】C 【详解】光年是指光在真空中传播一年的距离，仙女座距离地球约200万光年，我们看到的仙女座是它 200 万年前发出的光，经过 200 万年才到达地球，所以我们看到的是 200 万年前的仙女座，而不是现在的仙女座。目前人类的科技水平远远无法实现登上仙女座进行科学考察。即使以接近光速的速度飞行，到达仙女座也需要 200 万年左右的时间，而且人类还面临着许多技术难题，如长时间的太空生存、能源供应、飞行器的速度和耐久性等。故ABD错误，C正确。 故选C。 知识点2：日食和月食 1． 影子 光在均匀介质中沿直线传播，传播途中遇到障碍物时，障碍物会阻挡光继续向前传播，所以会在障碍物的后方产生一个光无法到达的暗区域，该区域即为影子。当有两个及两个以上的光源时，每个光源发出的光被物体阻挡时，都会形成各自的影子，影子中没有任何光线到达的区域称为本影，影子中有其他光源光线到达的区域称为半影，半影区交汇还会形成伪本影区。 2． 日食和月食 ①日食：当月球运行到太阳与地球之间且三者在同一条直线上时，当地球上部分地区进入月球本影区后，太阳光完全被月球阻挡，人们处在本影区将看不到太阳的整个表面，称为日全食；半影区有部分太阳光可以达到，人们处在半影区可以看到太阳的一侧表面，称为日偏食。 由于月球绕地球的轨道是椭圆形，当月球离地球较远时，地球上部分地区处在了月球的伪本影区，人们看不到太阳中间发出的光，称为日环食。日环食和日全食不会同时出现。 ②月食：当地球运行到太阳与月球之间且三者在同一条直线上时，月球将进入地球的本影区，人们可以看到月全食，当三者不完全在同一条直线时，人们可以看到月偏食。 【典例2】在甲、乙两图中（　　） A．图甲表示月食的成因，图乙表示日食的成因 B．图甲表示日食的成因，图乙表示月食的成因 C．两图都表示日食的成因 D．两图都表示月食的成因 【答案】B 【详解】图甲中，月球转到地球和太阳之间，太阳、月球、地球在一条直线上，月球挡住了太阳照向地球大部分的光，我们就看不到太阳，这就是日食，所以图甲表示日食的成因；图乙中，太阳、地球、月球在同一直线上，地球在月球和太阳之间，太阳光无法照射到月球上，所以我们就看不到月球，这就是月食，所以图乙表示月食的成因。故B 符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1】如图所示是人类航天器拍摄的地月同框的照片，据此推断从航天器的角度看当时日地月三者位置关系可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】图中地月都有明亮区域，说明当时日地月三者位置关系不在一条直线上。图中地球正面较亮，月亮较暗，据此推断从航天器的角度看当时日地月三者位置关系可能为D。 故选D。 【变式2】某人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 【答案】B 【详解】人走近路灯时，路灯发出的射向人头顶的光与地面的夹角越来越大，人在地面上留下的影子越来越短；人远离路灯时，路灯发出的射向人头顶的光与地面的夹角越来越小，影子又会变长。故人晚上从远处走近一盏路灯又远离路灯的过程中，他的影子先变短后变长，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式3】（提升）有两个高矮不同的小朋友A和B，A比B高，夜晚，他们分别站在路灯下，路灯O是光源，O′点是路灯在地面上的投影：A、B两人和点O′在同一直线上，如图所示，他们的头部分别在地面上留下两个影子A′和B′，相距d′。当两人沿过O'点的直线，以相同的速度向右行进时，我们可以观察到地面上A'和B'之间的距离将（　　） A．不断减小 B．不断增大 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 【答案】D 【详解】设A小朋友身高为a，B小朋友身高为b，灯的高度为h，当A小朋友向前移动距离Δxa，对应其影子向前移动的距离为△xa′。如图所示，s1、s2分别为A移动前路灯到A头顶的距离、A头顶到影子顶端距离： 由相似三角形性质可得 解得：A小朋友影子A′移动的距离 同理可得B小朋友影子B′移动的距离 又根据题意可知A比B高即 则可得当相距为d′的两个影子以相同速度进行时 此时两影子A′和B′之间的距离 当两人的头部的影子达到重合后，再继续远离路灯时，由于 A小朋友的影子A'的距离仍比B小朋友的影子B'移动的距离长，即 则此时两影子的间距 因此，我们观察到地面上A′和B′之间的距离应为先减小后变大。此题也可假设A、B两人站在一起，则A的影子比B长。两人一起往前走，由此可知，两人影子之间的距离会不断增大。现在A站在B后，两人影子移动速度仍符合假设的规律，因此A的影子A′会先追上B的影子B′，然后再超过它。所以A′和B′之间的距离会先减小后增大，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 知识点3：小孔成像 1．定义与成因 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。小孔成像会成倒立的实像，像的大小与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关。 成因：由于孔很小，光沿直线传播，故物体（烛焰）每部分发出的光线中只有一条可以通过小孔，因此，每条通过小孔的光线都会在光屏上形成亮斑，所有亮斑组成了与物体形状相同的明亮图案。 2．特点 ①物近像远像变大，物远像近像变小。 物距大于像距，成缩小的像，像距减小，像变小 物距小于像距，成放大的像，物距减小，像变大 ②像的大小只与物距像距有关、与孔的形状无关 ③小孔的大小不影响成像的大小，但是会影响成像的亮暗。孔越小，成像越暗。此外，小孔成像，大孔成斑 【典例3】如图所示，用自制针孔照相机观察烛焰，针孔是圆形的，有以下五种说法： a．薄膜上出现烛焰的像是倒立的； b．薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的； c．将小圆孔改为三角形，则像的形状改变； d．保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，缩短筒长，烛焰的像变大； e．保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大。 对于这五种说法，其中正确的是（　　） A．abcde B．abe C．abde D．ae 【答案】B 【详解】小孔成像属于光的直线传播。 a．小孔成像所成的像是倒立的实像，故薄膜上出现烛焰的像是倒立的；a正确； b．像的大小与像距和物距都有关，故薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的；故b正确； c．小孔成像的像与物的形状有关，与孔的形状无关，将小圆孔改为三角形，像的形状不变；故c错误； d．保持小孔和烛焰的距离不变，即物距不变，向前推动内筒，缩短筒长，像距变小，像变小，烛焰的像变小；故d错误； e．保持小孔和烛焰的距离不变，即物距不变，向后拉动内筒，增加筒长，像距变大，像变大，烛焰的像变大。故e正确。 综上分析，abe说法正确，故ACD错误，B正确。 故选B。 【变式1】某古观测台由13根直立的夯土柱组成，先民们在观测点通过土柱间的狭缝观测日出方位，并以此确定季节和节气。这利用的光学原理是 。其与小孔成像的原理 （选填“相同”或“不同”）。若在图乙易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则在半透明纸上能看到 形状的 （选填“正立”或“倒立”）的像。 【答案】 光在同种均匀介质中沿直线传播 相同 烛焰 倒立 【详解】[1][2]在不同的季节，日出时的方位不同，在观测点观测日出时的土柱狭缝位置不同，这是因为光在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像的原理是光的直线传播，故它与小孔成像的原理相同。 [3][4]小孔成像是光的直线传播形成的，所成像的形状与物体相同，与小孔的形状无关；蜡烛上部的光线通过小孔后，射到了透明纸的下部；蜡烛下部的光线通过小孔后，射到了透明纸的上部，因此通过小孔所成与烛焰相同形状的像是倒立的像。 【变式2】大约两千四百年前，我国的学者墨翟和它的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理。小光同学将两个长度均为50cm，直径为5cm的直筒套在一起，做成如图的仪器（M筒的直径稍大，可以在N筒上并能前后移动） （1）小孔成的像是倒立的 像，可以用光的 解释，所成的像与小孔的形状 关； （2）若直筒M、N位置不动，让物体远离N筒，像距 ，像的大小 （以上两空选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 实 直线传播 无 不变 变小 【详解】（1）[1][2][3]小孔成像所成的像是倒立的实像，是由于光沿直线传播形成的；像的形状与孔的形状无关，只与物体的形状有关。 （2）[1][2]物体远离N筒时，物体发出的光仍然能把光屏照亮，所以还可以在光屏上得到清晰的像，则像距不变，但像变小。 【变式3】如图所示，箭头前有一小孔，请在图中根据箭头位置画出它经过小孔所成的像。 【答案】 【详解】由于光的直线传播，箭头上端射出的光线经小孔射向光屏，形成像点；下端射出的光线经小孔沿直线射向光屏，形成像点；连接两这些像点即为小孔所成的像。如图所示： 【方法技巧】 方法技巧1 小孔成像仪（小孔成像照相机） 小孔成像仪利用光在均匀介质中沿直线传播的特点，将外部的像成在了内部的光屏上。为便于观察研究，应将上图的A端蒙上半透明纸，原因是A端较暗，便于观察成像。实验中小孔最好对着明亮的地方进行观察，因为物体越亮，成像越清晰 由于小孔成像成倒立的实像，所以说成像如果在光屏中的位置偏上，要将整个装置向下平移才能使像成在光屏中央。 方法技巧2 小孔成像作图 作图技巧：两点确定一条直线 ①找到物体的上下两个顶点和小孔，连接两顶点和小孔延长与光屏相交出对应的像点 ②如果是由物体和像确定小孔的位置，将物和像的上下两个顶点的对应点连线，两条线的交点就是小孔的位置。 注意：小孔成像中所作的所有线都是实线 【巩固训练】 1．如图所示，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，将小孔对着烛焰，下列说法中正确的是（　　） A．可以在薄膜上看到烛焰倒立的虚像 B．像的形状与小孔的形状有关 C．烛焰离小孔越远，薄膜上的像越小 D．小孔成像的原理是光的反射 【答案】C 【详解】A．小孔成像，薄膜上呈现蜡烛倒立的实像，故A错误； B．小孔成像中像的形状与孔的形状无关，故B错误； C．焰离小孔越远，薄膜上的像越小，如图所示： 故C正确； D．小孔成像的工作原理是利用光的直线传播，故D错误。 故选C。 2．2000多年前，《墨经》中就记载了如图所示的小孔成像实验，小孔成像是下列哪种光现象形成的（　　） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 【答案】A 【详解】小孔成像是由于光的直线传播形成的倒立的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．如图所示，是2020年6月21日柳州市民拍摄到的美丽的日环食景象，它的形成原因是（　　） A．光的反射 B．光的折射 C．光的色散 D．光的直线传播 【答案】D 【详解】当太阳、月球、地球位于一直线上，月球处于太阳与地球之间时，沿直线传播的太阳光被不透明的月球挡住，在月球的后面阳光照不到的地球上，形成影，在地球上看不到太阳，便形成日环食，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．下列说法正确的是（　　） A．月亮是光源 B．激光准直是利用光沿直线传播 C．光总是沿直线传播的 D．光在透明介质中的传播速度都是3×108m/s 【答案】B 【详解】A．月亮自身不能发光，不是光源，故A错误； B．激光准直是利用光沿直线传播的一种应用，故B正确； C．光在同种均匀介质中沿直线传播，故C错误； D．光在真空中的传播速度约为3×108m/s，在水中的传播速度约为真空中的，在玻璃中的速度约为真空中的，故D错误。 故选B。 5．晴朗的夏天，枝繁叶茂的大树下会出现许多光斑，为了探究光斑的成因，张老师用开有菱形较大孔（边长约为5厘米）的卡片甲，正对太阳光，再用另一张卡片乙紧贴在甲并沿箭头方向水平移动，观察距卡片50cm且与甲平行放置的光屏上光斑的变化情况，下列说法正确的是（   ） A．光斑始终是圆形的，且逐渐变小 B．光斑的形状始终与孔的形状相同，且亮度不变 C．光斑未变成圆形前，其亮度逐渐变暗，变成圆形后，亮度几乎不变 D．光斑未变成圆形前，其大小逐渐变小，变成圆形后，其大小不变 【答案】D 【详解】AD．图中卡片乙向左移动前，孔的形状是菱形的，孔比较大，由于光沿直线后面光斑的形状是菱形的，随着卡片向左移动孔的形状发生变化变成三角形，但由于孔比较大，还是变成三角形后并且逐渐变小，当孔小到一定程度时，地面上的光斑是太阳经孔成的像（小孔成像），变成圆形后，其大小不变，故A错误，D正确； BC．光斑未变成圆形前，向左移动卡片乙，光斑逐渐变小，其形状与孔相同，虽然通过的光线变少，但同时光斑的面积也变小了，即光照强度不变，所以光斑的亮度不变；变成圆形后，继续向左移动卡片乙，通过的光线变少，则光斑的亮度逐渐变暗，故BC错误。 故选D。 6．假如声音在空气中的传播速度为3×108m/s，则下列说法正确的是（　　） A．百米赛跑时，终点计时员可以听枪声开始计时 B．人耳不可以辨别出低音和高音 C．在空旷的房间内说话时容易听到回声 D．打雷时先听到雷声，后看到闪电 【答案】A 【详解】A．若声速3×108m/s，与光速相同，故声音传播100m所用的时间可以忽略，则此时终点计时员可以听枪声开始计时，故A正确； B．音调与发声体振动的频率有关，与声速没有关系，故B错误； C．人耳要区分原声和回声的时间差为0.1s 以上，若声速为3×108m/s时，人说话的原声和回声时间间隔远远小于0.1s，所以此时不能听到回声，故C错误； D．若声速为3×108m/s，则声速与光速相同，打雷时看到闪电，同时听到雷声，故D错误。 故选A。 7．光的传播 （需要/不需要）介质；正常光在真空中的速度为 ，光在空气中的速度 真空中的速度。 【答案】 不需要 3×108m/s 小于 【详解】[1][2][3]光的传播不需要介质，光在真空中的传播速度最大，为3×108m/s，在其它介质中的速度比在真空中的速度都小，所以光在均匀介质传播其速度变慢。 8．当人从停放在路边的A车前横穿马路时，行驶中的B车内驾驶员由于存在盲区而看不见行人，容易引发交通事故。如图，盲区指的位置是 。 【答案】丁 【详解】因为光在同一均匀物质中沿直线传播，所以当人从停放在路边的A车前横穿马路时，由于A车的阻挡，行驶中的B车内驾驶员看不见丁位置的行人，容易引发交通事故，即盲区指的位置是丁。 9．自制针孔照相机在外套筒的一端蒙上带孔的黑纸（图甲），在内套筒的一端蒙上塑料薄膜当光屏（图乙），把内套筒装入外套筒中（图丙）。小明使用针孔照相机时，眼睛应对着 （选填“小孔”或“塑料薄膜”）观察窗外的景物，将看到窗外景物 （选填“正立”或“倒立”）的实像。增大塑料薄膜与小孔间的距离，看到的像将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 塑料薄膜 倒立 变大 【详解】[1]使用针孔照相机时，小孔对着明亮的室外，塑料薄膜在暗室内，让光线通过小孔进入筒内，在塑料薄膜上形成倒立的实像，眼睛应对着塑料薄膜观察窗外的景物。 [2]针孔照相机是利用光的直线传播的原理，属于小孔成像，将看到窗外景物倒立的实像。 [3]增大塑料薄膜与小孔间的距离，即把内套筒远离小孔，像距变大，看到的像变大。 10．(1)最美人间四月天，不负踏青好时光。小刚一家到青龙潮湿地公园游玩，小刚坐在开着天窗的轿车里，通过天窗能看到天空的景色，如图甲所示，请在图乙的简化图中画出小刚看到天窗外天空范围的光路图，A点表示小刚的眼睛。 (2)夜晚路灯下站着小明和大明两人，地上留下了他们的影子如图所示，请通过作图确定路灯灯泡S的位置。 (3)如图是小明做小孔成像实验的情景，请在图中作出烛焰在塑料膜上成的像及光路图（用箭头表示）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据光在均匀介质中沿直线传播，可看到的范围的光线从窗的边缘射入人眼。作图如下： （2）将小明和大明的顶端和影子的顶端连接并延长可交于一点S，根据光的直线传播原理确定光源S的位置，如图所示： （3）A点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像A′，B点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像B′，连接A′B′，如下图所示： 11．在日食的发生示意图中，从A、B两点选出正确的一处，用“●”代表月球画出它的位置。 【答案】 【详解】日食是由于光从太阳直线向地球传播时，被月球挡住了，在地球上留下了影子，所以日食时，月球在A点。作图如下： 12．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央扎一个小孔，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特点： （1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是 选填（“实像”“虚像”）； （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）将蜡烛逐渐靠近小孔时，则人眼看到的塑料薄膜上的像将 （选填“变大”“变小”“不变”）； （4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是 。 【答案】 实像 D 变大 缝隙或孔与地面的距离不同 【详解】（1）[1]烛焰在塑料薄膜上所成的像是倒立的实像，其成像的原理是光的直线传播。 （2）[2]烛焰经小孔成倒立的实像，像的形状与烛焰形状相同，像与小孔的形状无关，即烛焰在塑料薄膜上成的像是烛焰的倒立像，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （3）[3]小孔成像的大小取决于物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离,将蜡烛逐渐靠近小孔时,物距变小，像距不变，由于光沿直线传播，则像变大，即人眼看到的塑料薄膜上的像将变大。 （4）[4]圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔所成太阳的像，由于树叶缝隙到地面的高度不同，故使得光斑大小不同。 13．大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原因；在制作“小孔成像观察仪”的活动中，小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。 （1）圆筒的 （选填“A”或“B”）端是用半透明塑料薄膜制成的光屏； （2）在图乙中，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）图乙中，下列操作中光屏上的像可能会变大的是 ； A．只减小烛焰到小孔的距离 B．只增大光屏到小孔的距离 C．同时减小烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离 D．同时增大烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离 E.减小烛焰到小孔的距离的同时增大光屏到小孔的距离 （4）小明想到室外研究小孔成像，正午时，小明在地上铺一张白纸，将刻有边长为2cm等边三角形小孔的纸板正对着太阳（如图丙所示）；用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动，保持纸板与白纸的距离不变，观察白纸上的光斑。当看到光斑是圆形时，继续用卡片遮挡，减小通光孔的大小，白纸上光斑大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”），光斑亮度 （选填“增强”、“不变”或“减弱”）； （5）小明进一步实验，分别测出烛焰的高度h1，烛焰到小孔的距离x1，像的高度h2，像到小孔的距离x2，测得多组数据后发现，它们之间满足关系：，树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶中间的小孔在地面上成的像，小明从网上查到太阳到地面的距离约为1.5×1011m，太阳的直径约为1.4×109m，则一个直径为3.5cm的圆形光斑到它对应的小孔间距为 cm。 【答案】 A D ABCDE 不变 减弱 375 【详解】（1）[1]为了成的像更清晰，便于观察，半透明的薄纸应该放在圆筒的前端即A端。 （2）[2]小孔成像成的是光源的倒立的像，与小孔的形状无关，所以他在半透明纸上看到的像是烛焰的倒立像，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）[3]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，所以只减小烛焰到小孔的距离、只增大光屏到小孔的距离、同时减小烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离、同时增大烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离、减小烛焰到小孔的距离的同时增大光屏到小孔的距离都有可能使像变大，故ABCDE都符合题意。 故选ABCDE。 （4）[4][5]用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动，保持纸板与白纸的距离不变，观察白纸上的光斑，当看到光斑是圆形时，继续用卡片遮挡，减小通光孔的大小，白纸上光斑大小将不变，由于通光孔减小，通过的光减少，光斑亮度减弱； （5）[6]把太阳到地球的距离为1.5×1011m作为物到孔的距离，根据 得 即 解得 12．小明用易拉罐自制了一个简易针孔照相机，做小孔成像实验。 （1）如甲图所示，他将易拉罐盖子去除，在底部中心钻个小孔，AB为两端开口的圆形纸筒，用半透明塑料薄膜将A端蒙住，然后将纸筒插入易拉罐观察。为便于观察研究，应将 （A/B）端插入易拉罐，利用它观察窗外景物时，人眼应对着 （薄膜/小孔）进行观察，可观察所成的像。将纸筒向易拉罐内推的过程中，观察到的像将 （变大/不变/变小）； （2）针孔照相机的原理是： ； （3）利用它观察烛焰的成像时，若只将小圆孔改为三角形小孔，可在照相机上看到倒立 （选填“三角形”、“圆形”或“烛焰”）的像。若他在底部扎了两个小孔，则在半透明膜上可以观察到烛焰的像有 （选填“一”或“两”）个； （4）小明同学如果采用LED灯研究像的性质，下列形状的LED光源最合适的是 ； A．C形        B．T形       C．X形       D．P形 （5）小孔所成的像是上下 （正立/倒立），左右 （正立/倒立）的 （实/ 虚）像； （6）晴天的正午时分，走在扬州三湾公园的树林里，小明看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑，圆形光斑大小不一原因是 ； （7）小明同学又制作了挖空的硬纸板，如乙图所示，大小正方形孔的边长分别约2mm和5cm，他将纸板抓在手中对着太阳，调节纸板观察地面上的光斑，下面四幅图中光斑的大小形状符合实际的是 ，小明在实验中发现有时光斑呈椭圆形，则原因可能是： 。 【答案】 A 薄膜 变小 光的直线传播 烛焰 两 D 倒立 倒立 实 树叶的缝隙到地面的距离不等 C 阳光与地面不垂直 【详解】（1）[1][2][3]半透明塑料薄膜相当于光屏，为了成的像更清晰，便于观察，应将半透明膜的另一端插入易拉罐，即A端插入易拉罐；利用它观察窗外景物时，孔对着窗外，膜对着眼睛进行观察；小孔成像的大小取决于像到小孔的距离，像离小孔越近时成像越小，所以将纸筒向易拉罐内推的过程中，观察到的像将变小。 （2）[4]针孔照相机属于小孔成像现象，原理是光的直线传播。 （3）[5][6]小孔所成的像的形状只跟物体形状有关，与孔的形状无关，故只将小圆孔改为三角形小孔，可在照相机上看到倒立的烛焰的像；小孔成像是光通过小孔在光屏上形成的光斑，若在底部扎了两个小孔，每个孔都能形成一个光斑，则在半透明膜上可以观察到烛焰的像有两个。 （4）[7]物体上部发出（或反射）的光沿直线传播经过小孔后射到光屏的下部，物体下部发出（或反射）的光沿直线传播经过小孔后射到光屏的上部，因此小孔成像中成的是倒立的实像，为了便于观察，实验时探应该让发光体本身上下左右是不同的，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 （5）[8][9][10]由光的直线传播特点可知，小孔成像成的是倒立的实像，倒立是上下左右都倒立。 （6）[11]小孔所成的像与物体到小孔和光屏到小孔的距离有关，因树叶的缝隙到地面的距离不等，相当于小孔到光屏的距离不等，故小明看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑。 （7）[12][13]太阳光通过2mm的小孔时成太阳倒立缩小的实像，太阳光通过5cm的大孔由于光的直线传播，形成与孔形状相同的光斑，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。当阳光与地面垂直时，形成圆形光斑，当阳光与地面不垂直时，形成椭圆形光斑。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$null