第16讲 光的直线传播（暑假预习讲义）新八年级物理新教材人教版

第16讲 光的直线传播 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 光源 光的直线传播 日食和月食 小孔成像 光速 1.了解光源的概念。 2.通过实验探究，理解光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，并能用此规律解释影子、日食月食、小孔成像等现象。 3.知道光在真空中的传播速度，以及光在不同介质中的传播速度不同。 4.知道光年是长度单位。 学习重点：光在同种均匀介质中沿直线传播、用光的直线传播规律解释常见现象，光速。 学习难点：理解“同种均匀介质”，用光沿直线传播规律和光线作图法解释、小孔成像原理。 情｜境｜启｜思 我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗？光的传播又有什么特点呢? 概｜念｜构｜建 1.所有能够发光的物体都是光源。 2.光在同种均匀介质中沿直线传播。 3.为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的径迹和方向。这样的直线叫作光线。 4.光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。在物理学中，真空中的光速用字母c表示，在通常情况下，真空中的光速可以近似取c=3×108m/s。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光的直线传播 1. 光源 （1）光源：能够自身发光的物体叫做光源。如太阳以及我们看到的绝大多数星星是恒星，萤火虫，水母、灯笼鱼、斧头鱼等。 （2）光源的分类 ①自然光源：太阳、萤火虫、水母等 ②人造光源：点燃的蜡烛，正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。 特别提醒 判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石等。 【例1】在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中，属于自然光源的是________；不属于光源的是________。（均填序号） 【答案】 ①③ ②⑤ 【详解】[1][2]光源是自身能够发光的物体，太阳、萤火虫、霓虹灯、工作的LED灯都属于光源，且太阳和萤火虫属于自然光源，霓虹灯和工作的LED灯属于人造光源；月亮、宝石自身不会发光，不属于光源。 【即练1】在①太阳、②月亮、③北极光、④霓虹灯、⑤宝石，其中属于天然光源是_________；不属于光源的是_________。（以上两空均选填序号） 【答案】 ①③ ②⑤ 【详解】[1][2]首先我们要明确光源的定义：能自行发光的物体叫做光源，光源分为天然光源和人造光源。 ①太阳：能自行发光，属于天然光源。 ②月亮：本身不发光，只是反射太阳光，不属于光源。 ③北极光：由太阳带电粒子与地球磁场相互作用产生，能自行发光，属于天然光源。 ④霓虹灯：由人工制造且能发光，属于人造光源，不是天然光源。 ⑤宝石：本身不发光，只是反射光线，不属于光源。 所以，属于天然光源的是①③；不属于光源的是②⑤。 2. 光的直线传播 （1）探究光在空气、水、玻璃中的传播 问题 探究过程 现象 光在空气中的传播 用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。 光在水中的传播 用激光手电筒把光射入水中，就能够观察到光在水中的传播现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。 光在玻璃中的传播 用激光手电筒把光射入玻璃砖中，就能够观察到光在玻璃砖中的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中传播。 实验表明，光在空气、水、玻璃中是沿直线传播的。空气、水和玻璃等透明物质可以作为光传播的介质，光在同种均匀介质中沿直线传播。 特别提醒 （1）为了清晰地观察光在不同介质中传播路径，实验应在较暗的环境中进行； （2）应注意若要光沿直线传播，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可。必须同时满足。 （3）为了在空气、水中显示光路，在空气中喷洒水雾或烟雾，在水中滴入几滴牛奶。 （2）光线 为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的径迹和方向。这样的直线叫作光线。 画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向。画光路图时，光线要用实线表示，且标上箭头。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。 特别提醒 光线是一种物理模型，只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。 这种研究方法叫做模型法。 3. 光沿直线传播的现象 （1）影子的形成 ①原理：光的直线传播； ②成因：光在传播过程中遇到不透明的物体，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体，在物体后面便形成的较暗区域，就是我们说的影子。如下图： （2）日食、月食的形成 ①原理：光的直线传播。 ②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。 当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。 （3）小孔成像 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。 分析：由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。如下图所示。 结论：①小孔成像原理：光的直线传播。 ②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。 ③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。 ④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状无关。 特别提醒 （1）小孔成像的条件：小孔必须足够小，但并不是越小越好，孔太小会影响像的亮度； （2）小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。 4. 光的直线传播的应用 （1）激光准直：在开凿大山隧道时，工人们常用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。 （2）射击时利用“三点一线”进行瞄准： 射击瞄准时，瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。 （3）站队列成直线 如果前面的人挡住了后面人的视线，使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。 【例2】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。圭表的原理是光的___________，如图乙所示，给出了两个节气正午影子的位置，夏至时影子比立春时短说明夏至节气正午太阳在位置___________（选填“A”或“B”）。 【答案】 直线传播 A 【详解】[1]影子是由光的直线传播形成的，故圭表的原理是光的直线传播。 [2]如图乙所示，夏至节气正午日影比立春短，则夏至节气的太阳位置较高，故夏至正午太阳位置在A位置。 【即练2】晚上，当你从路灯下走向前方时（如图），观察到自己的影子在逐渐变__________（选填“长”或“短”），这是因为影子是由于光的___________形成的。 【答案】 长 直线传播 【详解】[1][2]光从光源传播出来，照射在不透光的物体上，不透光的物体把沿直线传播的光挡住了，在不透光的物体后面受不到光照射的地方就形成了影子，影子的形成说明了光是沿直线传播的；人的身高是不变的，当人从路灯下走向前方时，路灯经人的头顶射向地面的光线与地面的夹角越来越小，所以影子的长度逐渐变长。 【例3】上一次月全食发生在2022年11月8日，从地球看去，整个月亮呈现出古铜色，俗称“血月”。月全食是由________形成的，能正确描述月食成因的是图________。 【答案】 光的直线传播 乙 【详解】[1][2]当太阳、地球和月亮在同一条直线上，且地球位于太阳和月亮之间时，太阳光被地球遮挡，月亮进入地球的影子区域，形成月全食，因此月全食是由光的直线传播形成的，能正确描述月食成因的是图乙。 【即练4】日食、月食是由于光的________原理形成的，如图所示是太阳、地球和月球三者某时刻的位置示意图，若此时出现月食现象，则月球处于________位置；若出现日食现象，则月球处于________位置（以上两空均选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。 【答案】 直线传播 乙 丁 【详解】[1]日食、月食的形成都是因为光沿直线传播，当光的传播路径被遮挡时，就会形成影子，进而产生日食和月食。 [2][3]月食是当地球位于太阳与月球之间，即月球运动到乙位置时，三者在同一条直线上时，被不透明的地球挡住了沿直线传播射向月球的光，太阳光照不到月球上，看不到月球而形成的；日食，又叫做日蚀，是月球运动到太阳和地球中间即月球运动到丁位置时，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。 【例4】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]茂密的树叶间的缝隙相当于小孔，太阳光通过这些小孔在地面上形成太阳的实像，即圆形光斑，这是小孔成像现象，其原理是光的直线传播。 【探究归纳】①小孔成像原理：光的直线传播。 ②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。 ③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。像距大于物距成放大的像，像距小于物距成缩小的像，像距等于物距成等大的像。 ④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状无关。 【即练5】我国古代著名学者墨翟（墨子）和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验如图所示。为了纪念他的贡献，中国研制的首颗空间量子科学实验卫星以他的名字命名，该实验说明了光在同种均匀介质中________。当物体和光屏不动，小孔靠近蜡烛时，成_______（选填“正立”或“倒立”）的________（选填“实像”、“虚像”）。 【答案】 沿直线传播 倒立 实像 【详解】[1][2][3]小孔成像实验证明了光在同种均匀介质中沿直线传播，这是小孔成像的原理。小孔成像的特点是：所成的像是由实际光线会聚而成，可以被光屏承接，因此始终是倒立的实像，像的倒正、虚实和小孔位置无关。 【即练6】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，并用橡皮筋固定。将小孔对着烛焰，可以看到烛焰在薄膜上所成的像。下列说法正确的是（    ） A．在较亮的环境中，薄膜上的像更清晰 B．只增大烛焰到小孔的距离，薄膜上的像变小 C．只向上移动烛焰，薄膜上的像也向上移动 D．只改变小孔的形状，薄膜上像的形状也会发生变化 【答案】B 【详解】A．小孔成像实验，物体越亮，环境越暗，物体成像越清晰，故A错误； B．只增大烛焰到小孔的距离，物距变大，像距不变，则像变小，故B正确； C．薄膜上呈现的是烛焰倒立的实像，当烛焰相对于小孔向上移动时，成像相对于小孔向下移动，故C错误； D．小孔成像与小孔的形状大小无关，故D错误。 故选B。 知识点02 光的传播速度 1. 光的传播的速度 （1）光在真空中的传播速度 光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c=3×108m/s。 （2）光在其他介质中的传播速度 光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c。光在水中的传播速度约为c；光在玻璃中的传播速度近约为c。 （3）光与声音传播传播特点比较 现象 相同点 不同点 光的传播 传播速度都与介质种类有关 能在透明物质中传播，能在真空中传播，光在真空中传播速度最大 声的传播 能在固体、液体和气体中传播，真空不能传声，一般情况下固体中声速最大 2. 光年 光年，等于光在真空中传播1年所经过的距离。例如，牛郎星和织女星的距离就是16光年。 【例5】太阳发出的光，大约要经过8min才能到达地球，如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，则它跑完这段距离的时间约为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】太阳到地球的距离 赛车运动的时间，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【即练7】一天小明看到闪电后，经过6s听到雷声，已知声音在空气中的传播速度为340m/s，光在空气中的传播速度为，求： (1)雷声产生的地点与小明的距离；（光的传播时间忽略不计） (2)请通过计算说明为什么光的传播时间忽略不计。 【答案】(1)2040m (2)光的传播时间因为远小于6s，所以光的传播时间忽略不计 【详解】（1）忽略光的传播时间，雷声产生的地点与小明的距离等于声音传播的路程，即 （2）根据速度公式据得光的传播时间 由于远小于声音传播的6s，因此光的传播时间可忽略不计。 一、选择题（共8小题） 1．下列关于光的说法中，正确的是（　　） A．光总是沿直线传播 B．光在真空中的传播速度是340 m/s C．皎洁的月亮是光源 D．我们总是先看到闪电后听见雷声，说明光比声音传播的快 【答案】D 【详解】A．光在同种均匀介质中才沿直线传播，故A错误； B．光在真空中的传播速度为，故B错误； C．看到皎洁的月亮是月亮反射的太阳光，月亮自身不发光，不是光源，故C错误； D．闪电和雷声在同一地点同时发出，远处的人先见闪电后闻雷声，说明光比声音传播速度快，故D正确。 故选D。 2．如图是我国古人发明的天文仪器“圭表”，通过测量正午时分表（直杆）在圭（刻度尺）面上投下的“日影”长度，来测定节气。它主要是通过持续测量并比较（     ） A．表的高度 B．圭的长度 C．表在圭上形成的影子长度 D．太阳的方位 【答案】C 【详解】不同节气正午太阳高度不同，光沿直线传播，表在圭上形成的影子长度不同，圭表正是通过持续测量比较影子长度来测定节气。 故选C。 3．一个同学在金属饮料罐底部钻一个小孔，将饮料罐另一端盖子去掉后，蒙上一块保鲜膜作为光屏，就制作成了一个简易的小孔成像仪。他还制作了一个类似“F”形的光源。当他用此装置对着“F”形光源观察时（如图所示），在光屏上看到的像是放大了的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，通过小孔后，上面的光线射到下面，左边的光线射到右边，所以形成倒立的实像。故应选“上下、左右都颠倒的F形图案”。故选C。 4．我国古代殷商时期就有关于月食的记载。如图所示，当发生月偏食时月球应运行至图示位置的（　　） A．1处 B．2处 C．3处 D．4处 【答案】D 【详解】2处月球完全处于半影区，部分太阳光会完全照射到月球，只是光线少了，月球变暗，形成半月影食。4处一半处于本影区，一半处于半影区，只有一半被太阳光照射到，会出现月偏食。3处月球完全进入本影区，整个月球都被地球阴影遮挡，发生月全食。 故选D。 5．学校举行运动会，百米赛跑时，终点计时员应看到发令枪冒烟开始计时，而不是听到枪声开始计时。这是因为（　　） A．光速远大于声速，计时更准确 B．听声音计时不方便 C．声速远大于光速，计时更准确 D．光和声音速度一样，但光更明显 【答案】A 【详解】声音在空气中的传播速度约为340m/s，光在空气中的传播速度约为，因光在空气中的传播速度远大于声音在空气中的传播速度，所以在看到发令时散发的白烟按秒表计时较为准确，故A符合题意，BCD不符合题意，故选A。 6．《墨经·经说下》中记载过这样的现象：在一个黑暗的屋子的墙壁上开一个小孔，让一个人站在明亮的屋外，阳光透过小孔照射进来，在小孔相对的墙面上出现了一个人像。关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．小孔一定是圆形的 B．人像一定与人等大 C．人像一定是倒立的 D．人像是在光不能到达的区域形成的阴影 【答案】C 【详解】A．小孔成像的像的形状与小孔的形状无关，只与物体的形状有关。无论小孔是圆形、方形还是其他形状，都能成物体的倒立实像。故A错误； B．小孔成像的像的大小与物体到小孔的距离（物距）和像到小孔的距离（像距）有关。物距 > 像距：成缩小的像；物距 = 像距：成等大的像；物距 < 像距：成放大的像。因此人像不一定与人等大，故B错误； C．根据光的直线传播规律，物体上方的光会沿直线传播到墙面的下方，物体下方的光会沿直线传播到墙面的上方，因此在墙面上形成倒立的人像。因此人像一定是倒立的。故C正确； D．阴影是光被不透明物体遮挡后，光无法到达的区域形成的；而小孔成像是光通过小孔后会聚形成的实像，是光到达的区域，不是阴影，二者本质不同，故D错误。 故选C。 7．在水平道路的两旁各有一盏路灯，两盏路灯高度相同。某人在晚上从一盏路灯的正下方一直沿直线直立行走到另一盏路灯的正下方。在这个过程中，该人在地面上影子的总长度的变化情况是（　　） A．保持不变 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大 【答案】A 【详解】设路灯高度为H，人高为h，人到左灯的水平距离为x，两灯的距离为s，则人到右灯的水平距离为，左灯的影长为，右灯的影长为。根据相似三角形原理： 解得 解得 则 因为路灯高度H，人高h和两灯的距离s均不变，所以人在地面上影子的总长度保持不变。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．（多选）如图为手机防窥膜结构图，采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果，其原理类似百叶窗，只能透过一定角度的光线，下列说法正确的是（　　） A．两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的直线传播 B．为了让防窥效果更好（可视范围减小），可以适当地增大超细百叶窗的间距 C．此防窥膜贴在手机屏幕上，不能防止正上方的窥视 D．我们在观看手机视频时，手机的屏幕不是光源 【答案】AC 【详解】A．两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的直线传播，在两侧不能接收到屏幕射出的光，故A正确； B．为了让防窥效果更好（可视范围减小），可以适当地减小超细百叶窗的间距，减少光经过百叶窗中射出，故B错误； C．此防窥膜贴在手机屏幕上，由于屏幕正上方在可视范围内，因此不能防止正上方的窥视，故C正确； D．我们在观看手机视频时，手机的屏幕自己发光，是光源，故D错误。 故选AC。 二、填空题（共8小题） 9．有以下物体：①太阳，②月亮，③闪闪发光的宝石，④正在放映电影的银幕，⑤正在发光的萤火虫，⑥烛焰，⑦霓虹灯，⑧火星，⑨激光器。其中不属于光源的是________，属于天然光源的是________， 【答案】 ②③④⑧ ①⑤ 【详解】光源的定义：本身能够发光的物体叫做光源；天然光源：自然界中本身就能发光的物体；人造光源：人为制造的发光物体； ①太阳：能自行发光，属于天然光源。 ②月亮：本身不发光，只是反射太阳光，不属于光源。 ③闪闪发光的宝石：本身不发光，反射光线，不属于光源。 ④正在放映电影的银幕：本身不发光，反射投影仪的光，不属于光源。 ⑤正在发光的萤火虫：能自行发光，属于天然光源。 ⑥烛焰：能自行发光，属于人造光源。 ⑦霓虹灯：能自行发光，属于人造光源。 ⑧火星：本身不发光，反射太阳光，不属于光源。 ⑨激光器：能自行发光，属于人造光源。 综上所述，不属于光源的是：②③④⑧；属于天然光源的是：①⑤。 10．四岁的小朋友在画太阳的时候，画出了如图甲所示的太阳发光图；正在上初中的哥哥指出该图不符合物理规律，然后改画成如图乙所示的太阳发光图。请指出哥哥改画的物理依据：______________。 【答案】在同种均匀透明介质中，光是沿直线传播的 【详解】由大量实验和现象可知，太阳光在同种均匀透明的介质中是沿直线传播的，故应将光线画成直线。 11．我国火星探测器“天问一号”通过环绕器遥感数据，绘制了火星全球影像图。环绕器上的激光测距仪向火星表面发射一束激光，经后收到回波信号，则此时探测器到火星表面的距离约为_______km；目前，人类观测到的最远天体距离我们约130亿光年，一束光从此天体到达地球需要约_______年。（光速取值） 【答案】 390/ 130亿 【详解】由题意可知，激光往返于探测器与火星表面，传播的总路程为 则此时探测器到火星表面的距离约为 光年是长度单位，指光在真空中一年内传播的距离。已知人类观测到的最远天体距离我们约130亿光年，因此一束光从此天体到达地球需要约130亿年。 12．阳光透过树叶间的空隙在地面上会形成圆形的光斑，这种现象是由于光的________形成的。圆形光斑其实是________的像，若仅减小树叶间空隙到地面的距离，则像会________（选填“变小”或“变大”）。 【答案】 直线传播 太阳 变小 【详解】[1][2][3]阳光透过树叶间的空隙在地面上形成圆形的光斑，这种现象属于小孔成像，是由于光的直线传播形成的。圆形的光斑其实是太阳的像，这个像是实际光线会聚形成的，所以是实像。仅减小树叶间空隙到地面的距离即减小像距，则像会变小。 13．夏日的阳光照在路边的大树上，在地面形成“树荫”，并且太阳光透过树叶间的缝隙照射到地面上，形成一个个“光斑”，其中“树荫”是___________的，“光斑”是___________的（填“圆形”或“不规则”），它们都是光的___________形成的。 【答案】 不规则 圆形 直线传播 【详解】[1] “树荫”是树叶遮挡阳光后在地面形成的阴影区域。由于树叶的轮廓通常不规则，因此树荫的形状呈现不规则的特征。 [2] “光斑”是太阳光透过树叶间的小缝隙（类似小孔）照射到地面形成的亮斑。根据小孔成像原理，光斑是太阳的像，太阳是圆形，因此光斑的形状为圆形。 [3] 树荫的形成是由于光的直线传播中被树叶阻挡产生的阴影区域，光斑的形成则是光的直线传播中通过小缝隙成像的结果。因此，两者均由光的直线传播形成。 14．操场上竖直地插着三根竹竿，在路灯和月光下的影子如图所示，________（甲/乙）图是在月光下的影子；在模拟月食的实验中，老师画了示意图（如图丙），地面上观察者应该位于________（A/B/C/D）处可观察到月食。 【答案】 甲 A 【详解】[1]月光与太阳光都可以认为是平行光线，所以月光下影子也应是平行的，即甲是在月光下的影子图片。 [2]月食是我们看不见月亮，是由于地球挡住了太阳照向月亮的光，如果地球上观察到月食，这些人应该是位于A处。 15．皮影戏是国家级非物质文化遗产。如图所示，兽皮在幕布上投下的“皮影”是由于_________形成的。在点光源和幕布位置不变的情况下，要使幕布上投射的“皮影”变大，可以_________兽皮与幕布间的距离。 【答案】 光的直线传播 增大 【详解】[1]兽皮在幕布上投下的“皮影”是影子，是光的直线传播形成的。 [2]影子的大小与物体和光源的距离及物体与幕布之间的距离都有关系，表演者想让影子变大，灯光和白色幕布位置不变，可以使兽皮慢慢靠近灯光，即增大兽皮与幕布间的距离。 16．实验项目小组在“测小车平均速度”的实验中发现利用秒表测时间误差较大，于是他们改进实验利用光电计时器计时。如图当做直线运动的小车刚遮挡第一个光源射出的光线时，光电计时器开始计时，遮挡第二个光源射出的光线时，光电计时器停止计时，从光电计时器中读出小车通过两个光源的时间，再测量两个光源的______，根据速度公式就可算出小车通过这段路程的平均速度了。小组成员分析发现光电计时器利用的光学原理是____________。 【答案】 距离 光沿直线传播 【详解】[1]从光电计时器中读出小车通过两个光源的时间为t，再测量两个光源的距离为s，根据速度公式就可算出小车通过这段路程的平均速度。 [2]光电计时器能够计时是由于光沿直线传播，挡住光线，从而计时。 三、作图题（共2小题） 17．小红和爸爸晚上在公园锻炼时路过一个悬挂于墙壁上的路灯，小红在路灯下的影子如图所示。请你通过作图确定路灯S的位置及小红爸爸此时的影子。 【答案】 【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，将小红的头顶端和影子的顶端用线连接并延长，延长线与墙壁交于点S，S即为路灯的位置。用线连接S与小红爸爸的头顶端，并延长至与地面相交。小红爸爸的脚到该交点的距离为小红爸爸此时影子的长度。如图所示： 18．成语“井底之蛙”故事揭示了“眼界决定认知”的核心道理，警示人们要突破环境局限、拓宽视野的重要性。请利用光学知识作图说明，干枯的井底O点趴着一只青蛙能看到的井外的视野范围（O点为青蛙眼睛处），如图所示。 【答案】 【详解】 光在空气中沿直线传播，从青蛙处作过井口边缘的两条射线，井外的部分即为看到的区域，作图如下： 四、实验题（共2小题） 19．为了探究光在同种均匀介质中的传播特点，小明做了下面的两个实验。 (1)如图甲所示，他首先在水中加几滴牛奶，并搅拌均匀，目的是_________，然后用激光笔从水槽的一侧照射，发现激光在水中是沿_________传播的。 (2)如图乙所示，他拿激光笔从玻璃砖的一侧照射，发现光在玻璃中是沿_________传播的。 综上，光在同种、均匀的介质中是沿_________传播的。 【答案】(1) 呈现光的传播路径 直线 (2) 直线 直线 【详解】（1）[1][2]在水中加几滴牛奶并搅拌均匀，目的是光在水中发生漫反射，能直观的呈现出光的传播路径，便于观察；观察甲图可知，光在水中是沿直线传播的。 （2）[3][4]观察乙图可知，激光在玻璃中是沿直线传播的。综合（1）、（2）分析可知，光在同种、均匀介质中是沿直线传播的。 20．中华文化源远流长，公元4世纪前的《墨经》中就记载了小孔成像现象和解释，如图甲所示。 (1)小华想用小孔成像原理，用易拉罐和纸筒制作一个简易针孔照相机，如图乙所示，在纸筒A端封上半透明膜，将纸筒的_____（选填“A”或“B”）端插入易拉罐中； (2)小华在易拉罐底部不同位置戳了两个不同形状的小孔，用它来观察蜡烛。调节内筒，则半透明膜上会__________； A．只会出现一个倒立的烛焰的像 B．在不同的位置出现两个倒立的烛焰的像 C．出现两个不同形状的光斑 (3)为了研究小孔大小对成像的影响，小华又设计了有不同形状孔的卡片甲，如图丙所示，并用另一张卡片乙覆盖在甲上面。如图A、B、C所示，沿箭头方向水平移动乙，改变孔的大小；观察光斑形状的变化情况，能满足实验要求的是______； (4)如图丁，小华用自制针孔照相机在不同位置观察烛焰，有以下两种说法：①将蜡烛靠近小孔，烛焰的像变大：②保持小孔和烛焰的距离不变，向后移动内筒，增加筒长，烛焰的像变大。对于这些说法，其中正确的有______。（填序号） 【答案】(1)A (2)B (3)A (4)①② 【详解】（1）半透明膜是光屏，用来承接像，应放在光线汇聚的位置，同时为了能更清晰的观察到所成的像，半透明膜处应该暗一些，所以应该将纸筒的A端插入易拉罐中。 （2）有两个小孔，每个小孔都会独立成像，每个孔都能形成一个倒立的实像（因为是小孔成像），像的形状由物体（烛焰） 决定，与小孔形状无关，所以两个小孔会在光屏上形成两个倒立的烛焰像，分别位于对应光路的投影位置，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）实验目的是研究小孔大小对成像的影响，需要控制变量，即只改变孔的大小，保持形状不变，如图丙，A中小孔形状是三角形，移动卡片乙后形状仍然为三角形，符合要求，B中是圆形小孔，移动乙后，形状会发生变化，不符合要求，C是平行四边形，移动乙后形状改变，不符合要求。 （4）将蜡烛靠近小孔，则光线经过小孔后照射范围变大，烛焰的像会变大；若保持小孔和烛焰的距离不变，向后移动内筒，增加筒长，光线经过小孔后照射范围变大，烛焰的像变大，所以①②两个说法都是正确的。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲 光的直线传播 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 光源 光的直线传播 日食和月食 小孔成像 光速 1.了解光源的概念。 2.通过实验探究，理解光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，并能用此规律解释影子、日食月食、小孔成像等现象。 3.知道光在真空中的传播速度，以及光在不同介质中的传播速度不同。 4.知道光年是长度单位。 学习重点：光在同种均匀介质中沿直线传播、用光的直线传播规律解释常见现象，光速。 学习难点：理解“同种均匀介质”，用光沿直线传播规律和光线作图法解释、小孔成像原理。 情｜境｜启｜思 我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗？光的传播又有什么特点呢? 概｜念｜构｜建 1.所有能够发光的物体都是 。 2.光在 介质中沿直线传播。 3.为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的 和 。这样的直线叫作光线。 4.光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在 中传播。在物理学中，真空中的光速用字母c表示，在通常情况下，真空中的光速可以近似取c= m/s。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光的直线传播 1. 光源 （1）光源：能够自身 的物体叫做光源。如太阳以及我们看到的绝大多数星星是恒星，萤火虫，水母、灯笼鱼、斧头鱼等。 （2）光源的分类 ①自然光源：太阳、萤火虫、水母等 ②人造光源：点燃的蜡烛，正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。 特别提醒 判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石等。 【例1】在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中，属于自然光源的是________；不属于光源的是________。（均填序号） 【即练1】在①太阳、②月亮、③北极光、④霓虹灯、⑤宝石，其中属于天然光源是_________；不属于光源的是_________。（以上两空均选填序号） 2. 光的直线传播 （1）探究光在空气、水、玻璃中的传播 问题 探究过程 现象 光在空气中的传播 用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。 光在水中的传播 用激光手电筒把光射入水中，就能够观察到光在水中的传播现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。 光在玻璃中的传播 用激光手电筒把光射入玻璃砖中，就能够观察到光在玻璃砖中的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中传播。 实验表明，光在空气、水、玻璃中是沿直线传播的。空气、水和玻璃等透明物质可以作为光传播的介质，光在 介质中沿直线传播。 特别提醒 （1）为了清晰地观察光在不同介质中传播路径，实验应在较暗的环境中进行； （2）应注意若要光沿直线传播，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可。必须同时满足。 （3）为了在空气、水中显示光路，在空气中喷洒水雾或烟雾，在水中滴入几滴牛奶。 （2）光线 为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的 和 。这样的直线叫作光线。 画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向。画光路图时，光线要用实线表示，且标上箭头。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。 特别提醒 光线是一种物理模型，只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。 这种研究方法叫做模型法。 3. 光沿直线传播的现象 （1）影子的形成 ①原理：光的 ； ②成因：光在传播过程中遇到不透明的物体，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体，在物体后面便形成的较暗区域，就是我们说的影子。如下图： （2）日食、月食的形成 ①原理：光的 。 ②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。 当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。 （3）小孔成像 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。 分析：由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。如下图所示。 结论：①小孔成像原理：光的 。 ②成像性质：倒立的大小不确定的 像。上下颠倒、左右相反。 ③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 关。 ④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状 关。 特别提醒 （1）小孔成像的条件：小孔必须足够小，但并不是越小越好，孔太小会影响像的亮度； （2）小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。 4. 光的直线传播的应用 （1）激光准直：在开凿大山隧道时，工人们常用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。 （2）射击时利用“三点一线”进行瞄准： 射击瞄准时，瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。 （3）站队列成直线 如果前面的人挡住了后面人的视线，使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。 【例2】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。圭表的原理是光的___________，如图乙所示，给出了两个节气正午影子的位置，夏至时影子比立春时短说明夏至节气正午太阳在位置___________（选填“A”或“B”）。 【即练2】晚上，当你从路灯下走向前方时（如图），观察到自己的影子在逐渐变__________（选填“长”或“短”），这是因为影子是由于光的___________形成的。 【例3】上一次月全食发生在2022年11月8日，从地球看去，整个月亮呈现出古铜色，俗称“血月”。月全食是由________形成的，能正确描述月食成因的是图________。 【即练4】日食、月食是由于光的________原理形成的，如图所示是太阳、地球和月球三者某时刻的位置示意图，若此时出现月食现象，则月球处于________位置；若出现日食现象，则月球处于________位置（以上两空均选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。 【例4】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。 【探究归纳】①小孔成像原理：光的直线传播。 ②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。 ③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。像距大于物距成放大的像，像距小于物距成缩小的像，像距等于物距成等大的像。 ④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状无关。 【即练5】我国古代著名学者墨翟（墨子）和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验如图所示。为了纪念他的贡献，中国研制的首颗空间量子科学实验卫星以他的名字命名，该实验说明了光在同种均匀介质中________。当物体和光屏不动，小孔靠近蜡烛时，成_______（选填“正立”或“倒立”）的________（选填“实像”、“虚像”）。 【即练6】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，并用橡皮筋固定。将小孔对着烛焰，可以看到烛焰在薄膜上所成的像。下列说法正确的是（    ） A．在较亮的环境中，薄膜上的像更清晰 B．只增大烛焰到小孔的距离，薄膜上的像变小 C．只向上移动烛焰，薄膜上的像也向上移动 D．只改变小孔的形状，薄膜上像的形状也会发生变化 知识点02 光的传播速度 1. 光的传播的速度 （1）光在真空中的传播速度 光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c= m/s。 （2）光在其他介质中的传播速度 光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c。光在水中的传播速度约为c；光在玻璃中的传播速度近约为c。 （3）光与声音传播传播特点比较 现象 相同点 不同点 光的传播 传播速度都与介质种类有关 能在透明物质中传播，能在真空中传播，光在真空中传播速度最大 声的传播 能在固体、液体和气体中传播，真空不能传声，一般情况下固体中声速最大 2. 光年 光年，等于光在真空中传播1年所经过的 。例如，牛郎星和织女星的距离就是16光年。 【例5】太阳发出的光，大约要经过8min才能到达地球，如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，则它跑完这段距离的时间约为（　　） A． B． C． D． 【即练7】一天小明看到闪电后，经过6s听到雷声，已知声音在空气中的传播速度为340m/s，光在空气中的传播速度为，求： (1)雷声产生的地点与小明的距离；（光的传播时间忽略不计） (2)请通过计算说明为什么光的传播时间忽略不计。 一、选择题（共8小题） 1．下列关于光的说法中，正确的是（　　） A．光总是沿直线传播 B．光在真空中的传播速度是340 m/s C．皎洁的月亮是光源 D．我们总是先看到闪电后听见雷声，说明光比声音传播的快 2．如图是我国古人发明的天文仪器“圭表”，通过测量正午时分表（直杆）在圭（刻度尺）面上投下的“日影”长度，来测定节气。它主要是通过持续测量并比较（     ） A．表的高度 B．圭的长度 C．表在圭上形成的影子长度 D．太阳的方位 3．一个同学在金属饮料罐底部钻一个小孔，将饮料罐另一端盖子去掉后，蒙上一块保鲜膜作为光屏，就制作成了一个简易的小孔成像仪。他还制作了一个类似“F”形的光源。当他用此装置对着“F”形光源观察时（如图所示），在光屏上看到的像是放大了的（　　） A． B． C． D． 4．我国古代殷商时期就有关于月食的记载。如图所示，当发生月偏食时月球应运行至图示位置的（　　） A．1处 B．2处 C．3处 D．4处 5．学校举行运动会，百米赛跑时，终点计时员应看到发令枪冒烟开始计时，而不是听到枪声开始计时。这是因为（　　） A．光速远大于声速，计时更准确 B．听声音计时不方便 C．声速远大于光速，计时更准确 D．光和声音速度一样，但光更明显 6．《墨经·经说下》中记载过这样的现象：在一个黑暗的屋子的墙壁上开一个小孔，让一个人站在明亮的屋外，阳光透过小孔照射进来，在小孔相对的墙面上出现了一个人像。关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．小孔一定是圆形的 B．人像一定与人等大 C．人像一定是倒立的 D．人像是在光不能到达的区域形成的阴影 7．在水平道路的两旁各有一盏路灯，两盏路灯高度相同。某人在晚上从一盏路灯的正下方一直沿直线直立行走到另一盏路灯的正下方。在这个过程中，该人在地面上影子的总长度的变化情况是（　　） A．保持不变 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大 8．（多选）如图为手机防窥膜结构图，采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果，其原理类似百叶窗，只能透过一定角度的光线，下列说法正确的是（　　） A．两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的直线传播 B．为了让防窥效果更好（可视范围减小），可以适当地增大超细百叶窗的间距 C．此防窥膜贴在手机屏幕上，不能防止正上方的窥视 D．我们在观看手机视频时，手机的屏幕不是光源 二、填空题（共8小题） 9．有以下物体：①太阳，②月亮，③闪闪发光的宝石，④正在放映电影的银幕，⑤正在发光的萤火虫，⑥烛焰，⑦霓虹灯，⑧火星，⑨激光器。其中不属于光源的是________，属于天然光源的是________， 10．四岁的小朋友在画太阳的时候，画出了如图甲所示的太阳发光图；正在上初中的哥哥指出该图不符合物理规律，然后改画成如图乙所示的太阳发光图。请指出哥哥改画的物理依据：______________。 11．我国火星探测器“天问一号”通过环绕器遥感数据，绘制了火星全球影像图。环绕器上的激光测距仪向火星表面发射一束激光，经后收到回波信号，则此时探测器到火星表面的距离约为_______km；目前，人类观测到的最远天体距离我们约130亿光年，一束光从此天体到达地球需要约_______年。（光速取值） 12．阳光透过树叶间的空隙在地面上会形成圆形的光斑，这种现象是由于光的________形成的。圆形光斑其实是________的像，若仅减小树叶间空隙到地面的距离，则像会________（选填“变小”或“变大”）。 13．夏日的阳光照在路边的大树上，在地面形成“树荫”，并且太阳光透过树叶间的缝隙照射到地面上，形成一个个“光斑”，其中“树荫”是___________的，“光斑”是___________的（填“圆形”或“不规则”），它们都是光的___________形成的。 14．操场上竖直地插着三根竹竿，在路灯和月光下的影子如图所示，________（甲/乙）图是在月光下的影子；在模拟月食的实验中，老师画了示意图（如图丙），地面上观察者应该位于________（A/B/C/D）处可观察到月食。 15．皮影戏是国家级非物质文化遗产。如图所示，兽皮在幕布上投下的“皮影”是由于_________形成的。在点光源和幕布位置不变的情况下，要使幕布上投射的“皮影”变大，可以_________兽皮与幕布间的距离。 16．实验项目小组在“测小车平均速度”的实验中发现利用秒表测时间误差较大，于是他们改进实验利用光电计时器计时。如图当做直线运动的小车刚遮挡第一个光源射出的光线时，光电计时器开始计时，遮挡第二个光源射出的光线时，光电计时器停止计时，从光电计时器中读出小车通过两个光源的时间，再测量两个光源的______，根据速度公式就可算出小车通过这段路程的平均速度了。小组成员分析发现光电计时器利用的光学原理是____________。 三、作图题（共2小题） 17．小红和爸爸晚上在公园锻炼时路过一个悬挂于墙壁上的路灯，小红在路灯下的影子如图所示。请你通过作图确定路灯S的位置及小红爸爸此时的影子。 18．成语“井底之蛙”故事揭示了“眼界决定认知”的核心道理，警示人们要突破环境局限、拓宽视野的重要性。请利用光学知识作图说明，干枯的井底O点趴着一只青蛙能看到的井外的视野范围（O点为青蛙眼睛处），如图所示。 四、实验题（共2小题） 19．为了探究光在同种均匀介质中的传播特点，小明做了下面的两个实验。 (1)如图甲所示，他首先在水中加几滴牛奶，并搅拌均匀，目的是_________，然后用激光笔从水槽的一侧照射，发现激光在水中是沿_________传播的。 (2)如图乙所示，他拿激光笔从玻璃砖的一侧照射，发现光在玻璃中是沿_________传播的。 综上，光在同种、均匀的介质中是沿_________传播的。 20．中华文化源远流长，公元4世纪前的《墨经》中就记载了小孔成像现象和解释，如图甲所示。 (1)小华想用小孔成像原理，用易拉罐和纸筒制作一个简易针孔照相机，如图乙所示，在纸筒A端封上半透明膜，将纸筒的_____（选填“A”或“B”）端插入易拉罐中； (2)小华在易拉罐底部不同位置戳了两个不同形状的小孔，用它来观察蜡烛。调节内筒，则半透明膜上会__________； A．只会出现一个倒立的烛焰的像 B．在不同的位置出现两个倒立的烛焰的像 C．出现两个不同形状的光斑 (3)为了研究小孔大小对成像的影响，小华又设计了有不同形状孔的卡片甲，如图丙所示，并用另一张卡片乙覆盖在甲上面。如图A、B、C所示，沿箭头方向水平移动乙，改变孔的大小；观察光斑形状的变化情况，能满足实验要求的是______； (4)如图丁，小华用自制针孔照相机在不同位置观察烛焰，有以下两种说法：①将蜡烛靠近小孔，烛焰的像变大：②保持小孔和烛焰的距离不变，向后移动内筒，增加筒长，烛焰的像变大。对于这些说法，其中正确的有______。（填序号） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $