第06讲 光的直线传播（暑假预习讲义）新八年级物理新教材苏科版

第06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 光的直线传播、光线、光速、影子、小孔成像、日食、月食 1. 了解光沿直线传播的条件，能列举光沿直线传播在生活中的实例，解释常见的相关现象 2. 认识光线模型，知道光线是表示光的一种物理方法 3. 记住光在真空中的传播速度，了解光在不同介质中传播速度的差异 学习重点： 1. 光沿直线传播的条件及常见应用实例 2. 利用光的直线传播原理解释影子、小孔成像、日食月食等常见现象 3. 光在真空中的传播速度数值 学习难点： 1. 认识光线是一种物理理想模型，实际并不存在 2. 准确解释小孔成像的原理与成像特点，区分小孔成像和影子的不同 3. 用准确的物理语言描述光沿直线传播产生的各类现象 情｜境｜启｜思 【光怎么传播】我们能看到周围的物体，是因为有来自物体的光进入了我们的眼睛。经验告诉我们，光可以在气体、液体和固体中传播。那么，光的传播路径是怎样的？ 概｜念｜构｜建 1. 光在同种均匀介质中沿直线传播，两个条件缺一不可：条件一：必须是同种介质，如果介质不同，光会发生折射，比如光从空气斜射入水中，传播方向会偏折，不再沿直线传播。条件二：介质必须均匀，同种介质如果密度不均匀，光也不会沿直线传播，比如不均匀的糖水、日出时的大气层，光都会发生偏折。 2. 光线：为了直观描述光的传播路径和方向，物理学中引入了光线的概念：用一根带箭头的直线表示光的传播路径和方向，箭头代表传播方向，直线代表传播路径。 这里需要明确：光线实际上是不存在的，它是一种为了方便研究建立的理想物理模型，这种模型法是物理学中常用的研究方法。 3. 常见生活实例： （1）影子的形成：光在沿直线传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后方光无法到达的区域就会形成暗区，也就是影子。我们日常看到的手影、人影都是这个原理。 （2）日食与月食：日食：当月球转到地球和太阳之间，三者在同一直线时，月球挡住了太阳沿直线传播到地球的光，在地球上阴影区域的人就能看到日食，日食分为日全食、日偏食、日环食。 月食：当地球转到月球和太阳之间，三者在同一直线时，地球挡住了太阳沿直线传播到月球的光，月球进入地球的阴影区域，就形成了月食，分为月全食和月偏食。 （3）小孔成像：小孔成像的原理就是光的直线传播。小孔成像的特点：成倒立的实像，像的形状与物体形状有关，和小孔的形状无关；像的大小和物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离有关，物体离小孔越近、光屏离小孔越远，成的像越大。 （4）激光准直：在掘进隧道的时候，工人利用激光沿直线传播的特性，引导掘进机沿直线前进，保证隧道方向不偏差，这就是激光准直，利用了光沿直线传播的规律。 （5）排队看齐、射击瞄准：我们排队的时候要求前面的人挡住后面所有人，就是利用光沿直线传播判断队伍是否整齐；射击时要求“三点一线”（缺口、准星、目标在同一直线）才能命中目标，也是利用光沿直线传播。 4. 光速：光传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在空气、水、玻璃等介质中传播，不同介质中光速不同： 真空中的光速是宇宙中最快的速度，真空中光速c≈3×108 m/s=3×105 km/s，这是物理学中常用的近似值，需要记忆。 空气中的光速非常接近真空中的光速，一般近似认为空气中光速也等于3×108 m/s。 光在水中的速度大约是真空中的，在玻璃中的速度大约是真空中的，因此可以总结规律：v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光在均匀介质中的传播 1. 光的传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播。 条件的两层含义：①同种介质；②介质均匀，两个条件同时满足才沿直线传播，若介质不均匀，光会发生弯曲（比如早晨看到地平线以下的太阳，就是因为大气层不均匀，光发生偏折）。 3. 光线 为了形象描述光的传播，我们用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫做光线。 这是一种物理模型，光线实际并不存在。 4. 光沿直线传播的现象与应用 现象/应用 原理说明 影子的形成 光沿直线传播，遇到不透明物体，在物体后方形成光照不到的黑暗区域 日食、月食 日食：月球挡住太阳射向地球的光；月食：地球挡住太阳射向月球的光 小孔成像 成倒立的实像，像的形状与小孔形状无关，只和物体形状有关，像的大小与物距、像距有关 生活应用 激光准直、射击瞄准、排队看齐 5. 光速：光的传播需要时间，光在真空中的传播速度最快，大小为c ≈ 3×108 m/s=3×105 km/s 光在不同介质中传播速度不同：v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。 6. 重点实验：探究光在均匀介质中的传播 实验目的：验证光在同种均匀介质中沿直线传播。 实验器材：激光笔、透明水槽、清水、牛奶、玻璃砖、蚊香、透明盒子、火柴。 实验过程与现象： （1）探究光在空气中的传播：在透明盒子中点燃蚊香，充满烟雾后，将激光笔发出的光射入盒子，观察到光在空气中的传播路径是直线，说明光在均匀的空气中沿直线传播。 （2）探究光在水中的传播：在清水中滴入少量牛奶搅拌均匀，将激光笔发出的光射入水中，观察到光在水中的传播路径是直线，说明光在均匀的水中沿直线传播。 （3）探究光在玻璃中的传播：将激光笔发出的光垂直射入玻璃砖表面，观察到光在玻璃中的传播路径是直线，说明光在均匀的玻璃中沿直线传播。 （4）探究光在不均匀介质中的传播：在水槽中放入大量食盐，搅拌后静置一段时间，形成上稀下密的不均匀盐水，将激光射入盐水，观察到光的传播路径发生弯曲，说明光在不均匀介质中不沿直线传播。 实验结论： 光在同种均匀介质中沿直线传播，介质不均匀时光的传播路径会发生偏折。 7. 涉及的科学方法 （1）模型法：引入“光线”描述光的传播。光线实际并不存在，是我们为了方便研究光的传播规律，构建的理想化物理模型，这种方法叫做模型法，可以将抽象的物理现象转化为直观的图形，方便研究。 （2）转换法：实验中通过在空气中充满烟雾、在水中加入牛奶，让光的传播路径显现出来，将不可见的光路转换为可见的现象，便于观察，这就是转换法的应用。 （3）归纳法：分别探究光在空气、水、玻璃等不同均匀介质中的传播规律，总结出“光在均匀介质中沿直线传播”的普遍结论，属于从多个个别现象归纳出一般规律的归纳法。 【例1】下列关于小孔成像和影子的说法，正确的是（　　） A．小孔成像和影子都是光沿直线传播形成的实像 B．小孔成像的形状与小孔的形状有关，影子的形状与物体形状有关 C．小孔成像是倒立的实像，影子是光被遮挡形成的黑暗区域 D．小孔成像和影子的大小都只与物体到遮挡物的距离有关 【答案】C 【详解】A．影子不是像，它是光被物体遮挡后形成的黑暗区域，不是实像，故A错误； B．小孔成像的形状只和物体形状有关，与小孔的形状无关，故B错误； C．小孔成像是光沿直线传播，经小孔汇聚成的倒立实像，影子是光被物体遮挡形成的黑暗区域，描述正确，故C正确； D．小孔成像的大小和物体到小孔的距离、小孔到光屏的距离都有关；影子大小也和物体到光源的距离、物体到光屏的距离都有关，故D错误。 故选C。 【要点提示】光沿直线传播的条件：必须同时满足“同种”和“均匀”两个条件，缺一不可，“光沿直线传播”的说法是不严谨的，只有在同种均匀介质中才成立。 小孔成像与影子的区别：影子是光不能到达的暗区，形状和遮挡物形状相似但不是物体的像；小孔成像是物体发出的光（或反射的光）通过小孔后会聚形成的倒立实像，像的形状和物体一致，和小孔形状无关。 【即练1】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。 【即练2】如图所示是烛焰通过小孔成像的图，则烛焰通过小孔成像（     ） A．一定是放大的像 B．一定是缩小的像 C．是光的直线传播造成的 D．像的大小与烛焰到小孔的距离无关 【答案】C 【详解】ABD．小孔成像的大小由烛焰到小孔的距离和像到小孔的距离有关，像到小孔的距离大时，成放大的像，烛焰到小孔的距离大时成缩小的像，故ABD不符合题意； C．小孔成像的原理是光沿直线传播，成倒立的实像，故C符合题意。 故选C。 知识点02 日食和月食 1. 日食的形成原理与类型 当月球运行到地球和太阳之间，并且三个星球正好或接近排成一条直线时，月球会挡住太阳射向地球的太阳光，由于光沿直线传播，在月球阴影区内的地球观察者，就会看不到太阳或者只能看到部分太阳，这种现象就是日食。 根据月球遮挡太阳的范围和观测者所处的阴影区域不同，日食可以分为三种类型： 日食类型 观测者所处位置 看到的现象 日全食 月球本影区 太阳完全被月球挡住，整个太阳都看不到 日偏食 月球半影区 只有部分太阳被月球挡住，能看到太阳的一部分 日环食 月球伪本影区 月球只挡住了太阳的中心部分，太阳边缘仍然明亮，形成一圈亮环 结合知识我们可以梳理出日食发生的两个必要条件：第一，三者位置关系必须满足月球在太阳和地球中间，排成近似一条直线；第二，日食只会发生在农历初一（朔日），因为只有这一天月球才会运行到日地之间。 3. 月食的形成原理与类型 当地球运行到月球和太阳之间，三个星球正好或接近排成一条直线时，地球会挡住太阳射向月球的太阳光，由于光沿直线传播，月球进入地球的阴影区域后，月球表面没有太阳光照射，地球上的观察者就会看到月球缺了一块，甚至整个月球都变暗，这种现象就是月食。 月食主要分为两种类型，不存在月环食，具体分类如下： 月食类型 月球所处位置 看到的现象 月全食 月球全部进入地球的本影区 整个月球都进入地球阴影，表面呈现暗红色（全食阶段依然能看到暗弱的红月亮） 月偏食 月球只有部分进入地球的本影区 月球部分被地球阴影遮挡，只有部分区域变暗 为什么不存在月环食呢？这里你可以结合地球和月球的距离思考：地球的本影长度远大于月球到地球的距离，月球绕地球运行的轨道半径远小于地球本影的长度，因此月球永远不会进入地球的伪本影区，自然也就不会形成月环食。 月食发生的必要条件：第一，三者位置关系满足地球在太阳和月球中间，排成近似一条直线；第二，月食只会发生在农历十五前后（望日），因为只有这一天地球才会运行到日、月之间。 拓展延伸 历史上天文学的发展和日食、月食的观测密不可分，早在公元前，我国古代天文学家就有了关于日食和月食的完整记录，古希腊天文学家还通过月食的现象估算出了地球和月球的距离。如果你对天体现象感兴趣，可以查阅近几年日食和月食的发生时间，提前规划观测，在实际观测中验证你学到的物理知识。 【例2】2026年元宵节，夜空出现“红月亮”，月食形成的原因是（      ） A．光的色散 B．光的反射 C．光的折射 D．光的直线传播 【答案】D 【详解】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的光被不透明的地球挡住，光线照不到月球上，在地球上看不到月亮的现象就是月食，月食是由光的直线传播形成的，故选D。 【易混辨析】1. 位置关系混淆：日食：太阳——月球——地球，月球在中间；月食：太阳——地球——月球，地球在中间。你可以记一句简单的口诀：“日食用月挡，月食用地挡”，遮挡天体就是位于中间的天体，就可以轻松区分。 3. 观测范围混淆：发生日食时，不是地球上所有人都能同时看到日食，只有处于月球阴影扫过区域的人才能看到日食，不同区域看到的类型也不同；而发生月食时，只要处于夜晚一侧的地球观测者，都可以看到月食现象。 4. 月全食的亮度误区：很多同学会认为月全食时月球完全看不见，其实不然，由于地球大气层会折射和散射太阳光，其中波长较长的红光会折射到月球表面，因此月全食时我们依然能看到暗暗红色的月亮，也就是大家常说的“红月亮”，并不是完全看不到月球。 【即练3】18．2026年元宵节，月全食惊艳夜空。下列现象的成因与其相同的是（   ） A．水中的倒影树 B．树荫下的光斑 C．“变瘦”的娃娃 D．“缩小”的兔子 【答案】B 【详解】月全食的成因是光在同种均匀介质中沿直线传播，太阳射向月球的光被地球遮挡，从而形成月全食。 A．水中的倒影属于平面镜成像，成因是光的反射，不是光的直线传播，故A不符合题意； B．树荫下的光斑是小孔成像现象，由光的直线传播形成，成因与月全食相同，故B符合题意； C．“变瘦”的娃娃是光的折射现象，不是光的直线传播，故C不符合题意； D．“缩小”的兔子是凹透镜成正立缩小的虚像，成因是光的折射，不是光的直线传播，故D不符合题意。   故选B。 【即练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。 1．一束光依次通过空气、玻璃和水，比较光在三种物质中传播的快慢，下列说法正确的是（　　） A．在水中最快 B．在玻璃中最快 C．在空气中最快 D．一样快 【答案】C 【详解】光在不同介质中的传播速度不同，真空中的传播速度最快，在空气中的速度和真空接近，在水中的传播速度约为真空中传播速度的，在玻璃中的传播速度约为真空中传播速度的。故选C。 2．如图是我国古代的一种计时工具——日晷，人们通过观察直杆在太阳下影子的位置来计时。影子的形成是由于光的（    ） A．直线传播 B．反射 C．折射 D．色散 【答案】A 【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，当光照射到不透明的直杆上时，在直杆后面光不能到达的区域便形成了影子，所以影子的形成是由于光的直线传播。 故选A。 3．2026年马年春晚的露天舞台上，探照灯在地面投射出巨大的春晚LOGO，下列光现象与该原理相同的是（     ） A．林中树影 B．雨后彩虹 C．杯弓蛇影 D．海市蜃楼 【答案】A 【详解】题干中探照灯在地面投射LOGO的原理是光的直线传播：光沿直线传播时被不透明的遮挡物挡住，在地面形成暗区得到LOGO图案。 对各选项分析： A．林中树影是树木遮挡太阳光，光沿直线传播形成的阴影，原理和题干一致，故A符合题意； B．雨后彩虹是光的色散现象，本质是光的折射，原理不同，故B不符合题意； C．杯弓蛇影是平面镜成像，原理是光的反射，原理不同，故C不符合题意； D．海市蜃楼是空气密度不均匀引发的光的折射现象，原理不同，故D不符合题意。 故选A。 4．某同学家想要在乙楼购买一套房子。为确保房间内一年四季都有好的光照条件，应该选择图中所示的哪一个节气前后去看房（      ） A．春分 B．秋分 C．夏至 D．冬至 【答案】D 【详解】我国位于北半球，冬至日太阳直射南回归线，是一年中正午太阳高度最小、物体影子最长的一天。 此时楼房的遮挡效果最明显。如果冬至前后房屋都能有充足光照，那么一年中其他节气太阳高度更大、影子更短，采光自然都有保障。 因此要检验全年采光，选冬至前后看房最合适，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．下图是放皮影戏时情景，用光照射相应的人或物，相应的“影”就在白幕上。下列光现象中与皮影戏的投影原理相同的是（　　） A．海市蜃楼 B．水中倒影 C．雨后彩虹 D．立竿见影 【答案】D 【详解】A．海市蜃楼是光在不均匀的空气中传播时发生折射形成的，而皮影戏是光的直线传播，二者原理不一样，故A不符合题意； B．水中倒影是光的反射形成的，而皮影戏是光的直线传播，二者原理不一样，故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，和皮影戏的光的直线传播原理不相符，故C不符合题意； D．立竿见影是因为光沿直线传播，竿子挡住了光而形成影子，这与皮影戏中光照射人或物形成“影”的光的直线传播原理相同，故D符合题意。 故选D。 6．一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。 7．我国部分古代建筑的屋顶采用弧线设计。某时刻阳光的方向如图所示，则阳光最远能照射到房间内地面的（房间右侧墙体安装了窗户，并处于打开状态）（     ） A．位置 B．位置 C．位置 D．位置 【答案】C 【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播。要确定阳光最远能照射到房间地面的位置，只需找到最边缘的入射光线。沿阳光方向（斜向左下）作一条刚好擦过屋顶挑檐最右端的直线，延长该直线与地面相交，交点即为阳光能到达的最远位置。如下图所示： 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 8．学习“光的直线传播”时，老师和同学们一起做了如下实验：①用激光笔射向水中，观察到光路是一条直线；②用长颈漏斗插入水底，向漏斗中慢慢注入浓盐水，观察到光路发生了弯曲；③经搅拌使盐水充分混合后，盐水静止时观察到光路又变直。根据上述现象可得出的结论是（     ） A．光的传播离不开介质 B．光只有在水中才能沿直线传播 C．光在浓盐水里不能沿直线传播 D．光在同种均匀介质中沿直线传播 【答案】D 【详解】从①中我们发现光在水中沿直线传播；而②中加入浓盐水后，光不再沿直线传播，而是发生了弯曲，③中对盐水搅拌充分混合后，介质又变得均匀，光又沿直线传播，故可以得出，光在同种均匀介质中才沿直线传播。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 9．在一张不透明的纸上打一个极小的“口”正方形孔，让太阳光照射到这张纸上通过这个小孔，这时在地面上看到__________（选填“圆形”或“正方形”）小亮斑。这个小亮斑其实是太阳倒立的__________像。 【答案】 圆形 实 【详解】小孔成像的原理是光的直线传播，像的形状由成像物体（太阳）的形状决定，与小孔的形状无关，太阳为圆形，因此地面上的小亮斑是圆形的；小孔成像的本质是实际光线会聚形成的像，属于实像，所以该小亮斑是太阳倒立的实像。 10．日晷主要由相互垂直的“晷面”和“晷针”组成。为了研究日晷的工作原理，小明用水平木板模拟晷面，用铅笔模拟晷针，制成“简易日晷”，落实跨学科实践。小明将制成的“简易日晷”放在水平面上，在太阳光下每隔10min记录铅笔影子顶端的位置，如图甲所示。影子顶端随时间的变化轨迹如图乙所示，其中OA是最短的影子。 （1）图甲中，铅笔能在阳光下形成影子是由于光的___________ 。实验时，小明发现影子中的地面温度更低些，说明光具有___________。 （2）图乙中，最短的影子OA所指方向大致为___________方。连续记录几天，发现最短的影子OA的长度在变短，则所处的城市扬州正在接近___________（选填“冬至”或“夏至”）。 （3）图丙为故宫博物院的“日晷”，你觉得它在计时方面存在的不足是___________。 【答案】（1） 直线传播 能量 （2） 北 夏至 （3）阴雨天（晚上）无法计时 【详解】（1）阳光照射到铅笔时，光不能穿过铅笔，在铅笔后方形成光照不到的区域，因此形成影子，说明光沿直线传播；影子中的地面接收到的太阳光较少，温度较低，说明光能够传递能量。 （2）连续几天最短影子的长度变短，说明正午太阳高度越来越大，因此扬州正在接近夏至；一天中影子最短时，太阳位置最高，此时接近正午。扬州位于北半球，正午时太阳位于南方，因此影子朝向北方。 （3）日晷依靠太阳照射形成影子来计时，没有太阳光时无法形成影子，因此不能正常计时。 11．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，为进一步探究小孔成像的特点，妍妍制作了如图乙所示的装置，将易拉罐底部中央戳一个小孔，将易拉罐顶部剪去，蒙上一层半透明塑料薄膜。 （1）小孔成像的原理是光在均匀介质中沿_______； （2）妍妍在制作小孔时，把小孔戳成三角形，用它来观察蜡烛，如图乙所示，遮住半个小孔的位置，半透明膜上呈现出了烛焰的像比原来的_______（选填“亮些”或“暗些”）。 （3）如图丙所示，夏天树荫下的小光斑是_______（选填“太阳”或“树叶间的空隙”）的像。 【答案】（1）直线传播 （2）暗些 （3）太阳 【详解】（1）小孔成像是由于光在同种均匀介质中沿直线传播形成的。 （2）小孔成像时，像的形状由物体形状决定，与小孔的形状无关；遮住半个小孔后，通过小孔的光线减少，半透明膜上所成的像会变暗。 （3）树叶间的空隙相当于小孔，太阳光通过这些空隙后发生小孔成像，因此树荫下的小光斑是太阳的像。 12．如图所示，小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰，他应将________和三个小孔及人眼调到________上，原因是光在均匀介质中是沿________传播的。 【答案】 烛焰 同一直线 直线 【详解】这是光沿直线传播的典型应用，光在均匀介质中沿直线传播，只有烛焰发出的光能沿直线依次穿过三个小孔进入人眼时，人才能看见烛焰，因此需要将烛焰、三个小孔和人眼调整到同一直线上。 13．如图甲为手机防窥膜结构图，贴在手机屏上的效果如图乙，两侧看不清屏幕内容，其原理是____________；为了让防窥效果更好，可以适当________（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的距离。 【答案】 光的直线传播 减小 【详解】超细百叶窗会阻挡斜向侧面的光线，只有正对屏幕一定角度范围内的光线能射出，利用了光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，因此两侧看不清屏幕内容； 要提升防窥效果，需要缩小可视范围，减小超细百叶窗的间距后，能透过光线的角度范围更小，侧面光线被遮挡更多，防窥效果更好。 14．小明参观海洋馆时发现，透过流动的水幕看背后的景物，景物的位置似乎有些晃动。他想：水流动时是否会影响光的传播方向？回家后，他利用激光笔、特制容器、水泵以及牛奶设计了如图所示的实验装置。实验步骤如下：①将透明容器固定在桌面上；②向容器中注满清水，并滴入少许牛奶使水微微泛白；③打开激光笔，让激光按照图中位置向下垂直入射，在下端的光屏上呈现出一个光斑，标记此时光斑的位置为A；④启动水泵，让水在容器中流动，再次标记光屏上光斑B的位置；⑤比较光斑A、B的位置差异。实验中滴入少许牛奶的目的是：________；步骤③中，激光在静止的水中沿________传播。若观察到________，可以得出结论：水流动时对光的传播方向没有影响。 【答案】 显示光的传播路径 直线 光斑A和光斑B位置重合 【详解】[1]实验中，在清水中滴入少许牛奶并搅匀，此做法是为了更好的显示光的传播路径。 [2]光在同种介质中沿直线传播，静止的水是同种液体且是均匀的，所以光在静水中沿直线传播。 [3]若观察到光斑A和光斑B位置重合，可以得出结论：水流动时对光的传播方向没有影响；如果不重合，说明水流动时对光的传播方向有影响。 15．我们常能观测到各种奇妙的天文现象，如图所示是日月食成因的原理图，日月食形成的原因是_____，本图中要观测到月偏食，月亮应处在_____。 【答案】 光的直线传播 IV 【详解】日月食的成因是太阳发出的光沿直线传播，遇到不透明的天体时，会在天体后方形成影子，从而产生日食或月食现象，因此成因是光沿直线传播。 图中I区是地球的本影区，太阳光被地完全遮挡，月球进入本影区会发生月全食；II区是地球的半影区，当月球只有部分进入地球的本影区就会发生月偏食。图中的IV位置的月球正好处于部分在本影区、部分在半影区的状态，符合该天文现象的发生条件。 16．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，_____ （填“甲”或“乙”）图是在月光下的影子图片。在模拟日食的实验中，王老师画了示意图（如图丙所示），地球上的观察者应该是位于 _____ （填“A”“B”“C”或“D”）处可观察到日食，此时月球在 _____ （填“A”“B”“C”或“D”）处。 【答案】 甲 C D 【详解】月光可近似看作平行光，平行光照射下物体的影子方向是一致的，甲图中三根竹竿的影子方向相同，符合月光下影子的特点，而路灯是点光源，影子方向会呈发散状，乙图是路灯下的影子；日食的成因是光的直线传播，当月球运行到太阳和地球之间，三者近似共线时，月球挡住太阳射向地球的光，地球上位于月球影子区的观察者就能看到日食，由图可知，观察者应该是位于C处，此时月亮在D处。 17．四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。 18．如图所示，小华将刻有边长为3cm等边三角形孔的纸板正对着太阳，保持纸板到地面的距离为1m不变，用卡片覆盖在小孔上，让阳光透过小孔，此时地面上形成了一个光斑。刚开始时地面上光斑为三角形，移动卡片使通光孔变小，光斑大小__________；当小孔足够小时，光斑形状变为圆形，继续移动卡片减小通光孔的大小，光斑大小_________，亮度_________。（以上三空填变化情况） 【答案】 变小 不变 变暗 【详解】[1]通光孔较大时，地面的光斑是孔的直边投影，大小和形状都和孔一致，因此通光孔变小时，光斑大小随之变小。 [2][3]当小孔足够小时，发生小孔成像，此时地面的圆形光斑是太阳的像；光斑大小由太阳的大小、太阳到小孔的距离、小孔到地面的距离决定，本题中这些条件都不变，因此继续减小通光孔，光斑大小不变；但通光孔减小后，透过小孔的总光量减少，因此光斑亮度变暗。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06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 光的直线传播、光线、光速、影子、小孔成像、日食、月食 1. 了解光沿直线传播的条件，能列举光沿直线传播在生活中的实例，解释常见的相关现象 2. 认识光线模型，知道光线是表示光的一种物理方法 3. 记住光在真空中的传播速度，了解光在不同介质中传播速度的差异 学习重点： 1. 光沿直线传播的条件及常见应用实例 2. 利用光的直线传播原理解释影子、小孔成像、日食月食等常见现象 3. 光在真空中的传播速度数值 学习难点： 1. 认识光线是一种物理理想模型，实际并不存在 2. 准确解释小孔成像的原理与成像特点，区分小孔成像和影子的不同 3. 用准确的物理语言描述光沿直线传播产生的各类现象 情｜境｜启｜思 【光怎么传播】我们能看到周围的物体，是因为有来自物体的光进入了我们的眼睛。经验告诉我们，光可以在气体、液体和固体中传播。那么，光的传播路径是怎样的？ 概｜念｜构｜建 1. 光在 中沿直线传播，两个条件缺一不可：条件一：必须是 介质，如果介质不同，光会发生 ，比如光从空气斜射入水中，传播方向会偏折，不再沿直线传播。条件二：介质必须 ，同种介质如果密度不均匀，光也不会沿 传播，比如不均匀的糖水、日出时的大气层，光都会发生偏折。 2. 光线：为了直观描述光的传播 和 ，物理学中引入了 的概念：用一根带 的 表示光的传播 和 ，箭头代表传播 ，直线代表传播 。 这里需要明确：光线实际上是 的，它是一种为了方便研究建立的 ，这种 是物理学中常用的研究方法。 3. 常见生活实例： （1）影子的形成：光在沿直线传播过程中，遇到 的物体，在物体 光无法到达的区域就会形成 ，也就是 。我们日常看到的手影、人影都是这个原理。 （2）日食与月食：日食：当月球转到 和 之间，三者在同一直线时，月球挡住了太阳沿直线传播到 的光，在地球上阴影区域的人就能看到 ，日食分为日全食、日偏食、日环食。 月食：当地球转到 和 之间，三者在同一直线时，地球挡住了太阳沿直线传播到 的光，月球进入地球的阴影区域，就形成了 ，分为月全食和月偏食。 （3）小孔成像：小孔成像的原理就是光的 。小孔成像的特点：成 的 像，像的形状与 形状有关，和小孔的形状 ；像的大小和 、 距离有关，物体离小孔越 、光屏离小孔越 ，成的像越大。 （4）激光准直：在掘进隧道的时候，工人利用激光沿 传播的特性，引导掘进机沿直线前进，保证隧道方向不偏差，这就是激光准直，利用了光沿直线传播的规律。 （5）排队看齐、射击瞄准：我们排队的时候要求前面的人挡住后面所有人，就是利用光沿 传播判断队伍是否整齐；射击时要求“三点一线”（缺口、准星、目标在同一直线）才能命中目标，也是利用光沿 传播。 4. 光速：光传播 介质，可以在真空中传播，也可以在空气、水、玻璃等介质中传播，不同介质中光速不同： 真空中的 是宇宙中最 的速度，真空中光速c≈3×108 m/s=3×105 km/s，这是物理学中常用的近似值，需要记忆。 空气中的光速非常接近 中的光速，一般近似认为空气中光速也等于3×108 m/s。 光在水中的速度大约是真空中的，在玻璃中的速度大约是真空中的，因此可以总结规律：v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光在均匀介质中的传播 1. 光的传播规律：光在 中沿直线传播。 条件的两层含义：① ；② ，两个条件 才沿直线传播，若介质不均匀，光会发生 （比如早晨看到地平线以下的太阳，就是因为大气层不均匀，光发生偏折）。 3. 光线 为了形象描述光的传播，我们用一条带 的直线表示光的传播 和 ，这样的直线叫做 。 这是一种物理 ，光线实际并不存在。 4. 光沿直线传播的现象与应用 现象/应用 原理说明 影子的形成 光沿直线传播，遇到不透明物体，在物体后方形成光照不到的黑暗区域 日食、月食 日食：月球挡住太阳射向地球的光；月食：地球挡住太阳射向月球的光 小孔成像 成倒立的实像，像的形状与小孔形状无关，只和物体形状有关，像的大小与物距、像距有关 生活应用 激光准直、射击瞄准、排队看齐 5. 光速：光的传播需要时间，光在真空中的传播速度最 ，大小为c ≈ 3×108 m/s=3×105 km/s 光在不同介质中传播速度 ：v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。 6. 重点实验：探究光在均匀介质中的传播 实验目的：验证光在同种均匀介质中沿直线传播。 实验器材：激光笔、透明水槽、清水、牛奶、玻璃砖、蚊香、透明盒子、火柴。 实验过程与现象： （1）探究光在空气中的传播：在透明盒子中点燃蚊香，充满烟雾后，将激光笔发出的光射入盒子，观察到光在空气中的传播路径是 ，说明光在均匀的空气中沿直线传播。 （2）探究光在水中的传播：在清水中滴入少量牛奶搅拌均匀，将激光笔发出的光射入水中，观察到光在水中的传播路径是 ，说明光在均匀的水中沿直线传播。 （3）探究光在玻璃中的传播：将激光笔发出的光 射入玻璃砖表面，观察到光在玻璃中的传播路径是 ，说明光在均匀的玻璃中沿直线传播。 （4）探究光在不均匀介质中的传播：在水槽中放入大量食盐，搅拌后静置一段时间，形成上稀下密的不均匀盐水，将激光射入盐水，观察到光的传播路径发生 ，说明光在 介质中不沿直线传播。 实验结论： 光在同种均匀介质中沿 传播，介质不均匀时光的传播路径会发生 。 7. 涉及的科学方法 （1）模型法：引入“光线”描述光的传播。光线实际并不 ，是我们为了方便研究光的传播规律，构建的理想化 ，这种方法叫做 法，可以将抽象的物理现象转化为直观的图形，方便研究。 （2）转换法：实验中通过在空气中充满烟雾、在水中加入牛奶，让光的传播路径显现出来，将 的光路转换为 的现象，便于观察，这就是 法的应用。 （3）归纳法：分别探究光在空气、水、玻璃等不同均匀介质中的传播规律，总结出“光在均匀介质中沿直线传播”的普遍结论，属于从多个个别现象 出一般规律的 法。 【例1】下列关于小孔成像和影子的说法，正确的是（　　） A．小孔成像和影子都是光沿直线传播形成的实像 B．小孔成像的形状与小孔的形状有关，影子的形状与物体形状有关 C．小孔成像是倒立的实像，影子是光被遮挡形成的黑暗区域 D．小孔成像和影子的大小都只与物体到遮挡物的距离有关 【要点提示】光沿直线传播的条件：必须同时满足“同种”和“均匀”两个条件，缺一不可，“光沿直线传播”的说法是不严谨的，只有在同种均匀介质中才成立。 小孔成像与影子的区别：影子是光不能到达的暗区，形状和遮挡物形状相似但不是物体的像；小孔成像是物体发出的光（或反射的光）通过小孔后会聚形成的倒立实像，像的形状和物体一致，和小孔形状无关。 【即练1】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 【即练2】如图所示是烛焰通过小孔成像的图，则烛焰通过小孔成像（     ） A．一定是放大的像 B．一定是缩小的像 C．是光的直线传播造成的 D．像的大小与烛焰到小孔的距离无关 知识点02 日食和月食 1. 日食的形成原理与类型 当月球运行到 和 之间，并且三个星球正好或接近排成一条 时，月球会挡住太阳射向 的太阳光，由于光沿直线传播，在月球阴影区内的地球观察者，就会看不到太阳或者只能看到部分太阳，这种现象就是 。 根据月球遮挡太阳的范围和观测者所处的阴影区域不同，日食可以分为三种类型： 日食类型 观测者所处位置 看到的现象 日全食 月球本影区 太阳完全被月球挡住，整个太阳都看不到 日偏食 月球半影区 只有部分太阳被月球挡住，能看到太阳的一部分 日环食 月球伪本影区 月球只挡住了太阳的中心部分，太阳边缘仍然明亮，形成一圈亮环 结合知识我们可以梳理出日食发生的两个必要条件：第一，三者位置关系必须满足 在 和 中间，排成近似一条 ；第二，日食只会发生在农历初一（朔日），因为只有这一天月球才会运行到日地之间。 3. 月食的形成原理与类型 当地球运行到 和 之间，三个星球正好或接近排成一条 时，地球会挡住太阳射向 的太阳光，由于光沿 传播，月球进入地球的阴影区域后，月球表面没有太阳光照射，地球上的观察者就会看到月球缺了一块，甚至整个月球都变暗，这种现象就是 。 月食主要分为两种类型，不存在月环食，具体分类如下： 月食类型 月球所处位置 看到的现象 月全食 月球全部进入地球的本影区 整个月球都进入地球阴影，表面呈现暗红色（全食阶段依然能看到暗弱的红月亮） 月偏食 月球只有部分进入地球的本影区 月球部分被地球阴影遮挡，只有部分区域变暗 为什么不存在月环食呢？这里你可以结合地球和月球的距离思考：地球的本影长度远大于月球到地球的距离，月球绕地球运行的轨道半径远小于地球本影的长度，因此月球永远不会进入地球的伪本影区，自然也就不会形成月环食。 月食发生的必要条件：第一，三者位置关系满足 在 和 中间，排成近似一条 ；第二，月食只会发生在农历十五前后（望日），因为只有这一天地球才会运行到日、月之间。 拓展延伸 历史上天文学的发展和日食、月食的观测密不可分，早在公元前，我国古代天文学家就有了关于日食和月食的完整记录，古希腊天文学家还通过月食的现象估算出了地球和月球的距离。如果你对天体现象感兴趣，可以查阅近几年日食和月食的发生时间，提前规划观测，在实际观测中验证你学到的物理知识。 【例2】2026年元宵节，夜空出现“红月亮”，月食形成的原因是（      ） A．光的色散 B．光的反射 C．光的折射 D．光的直线传播 【易混辨析】1. 位置关系混淆：日食：太阳——月球——地球，月球在中间；月食：太阳——地球——月球，地球在中间。你可以记一句简单的口诀：“日食用月挡，月食用地挡”，遮挡天体就是位于中间的天体，就可以轻松区分。 3. 观测范围混淆：发生日食时，不是地球上所有人都能同时看到日食，只有处于月球阴影扫过区域的人才能看到日食，不同区域看到的类型也不同；而发生月食时，只要处于夜晚一侧的地球观测者，都可以看到月食现象。 4. 月全食的亮度误区：很多同学会认为月全食时月球完全看不见，其实不然，由于地球大气层会折射和散射太阳光，其中波长较长的红光会折射到月球表面，因此月全食时我们依然能看到暗暗红色的月亮，也就是大家常说的“红月亮”，并不是完全看不到月球。 【即练3】18．2026年元宵节，月全食惊艳夜空。下列现象的成因与其相同的是（   ） A．水中的倒影树 B．树荫下的光斑 C．“变瘦”的娃娃 D．“缩小”的兔子 【即练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 1．一束光依次通过空气、玻璃和水，比较光在三种物质中传播的快慢，下列说法正确的是（　　） A．在水中最快 B．在玻璃中最快 C．在空气中最快 D．一样快 2．如图是我国古代的一种计时工具——日晷，人们通过观察直杆在太阳下影子的位置来计时。影子的形成是由于光的（    ） A．直线传播 B．反射 C．折射 D．色散 3．2026年马年春晚的露天舞台上，探照灯在地面投射出巨大的春晚LOGO，下列光现象与该原理相同的是（     ） A．林中树影 B．雨后彩虹 C．杯弓蛇影 D．海市蜃楼 4．某同学家想要在乙楼购买一套房子。为确保房间内一年四季都有好的光照条件，应该选择图中所示的哪一个节气前后去看房（      ） A．春分 B．秋分 C．夏至 D．冬至 5．下图是放皮影戏时情景，用光照射相应的人或物，相应的“影”就在白幕上。下列光现象中与皮影戏的投影原理相同的是（　　） A．海市蜃楼 B．水中倒影 C．雨后彩虹 D．立竿见影 6．一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． 7．我国部分古代建筑的屋顶采用弧线设计。某时刻阳光的方向如图所示，则阳光最远能照射到房间内地面的（房间右侧墙体安装了窗户，并处于打开状态）（     ） A．位置 B．位置 C．位置 D．位置 8．学习“光的直线传播”时，老师和同学们一起做了如下实验：①用激光笔射向水中，观察到光路是一条直线；②用长颈漏斗插入水底，向漏斗中慢慢注入浓盐水，观察到光路发生了弯曲；③经搅拌使盐水充分混合后，盐水静止时观察到光路又变直。根据上述现象可得出的结论是（     ） A．光的传播离不开介质 B．光只有在水中才能沿直线传播 C．光在浓盐水里不能沿直线传播 D．光在同种均匀介质中沿直线传播 9．在一张不透明的纸上打一个极小的“口”正方形孔，让太阳光照射到这张纸上通过这个小孔，这时在地面上看到__________（选填“圆形”或“正方形”）小亮斑。这个小亮斑其实是太阳倒立的__________像。 10．日晷主要由相互垂直的“晷面”和“晷针”组成。为了研究日晷的工作原理，小明用水平木板模拟晷面，用铅笔模拟晷针，制成“简易日晷”，落实跨学科实践。小明将制成的“简易日晷”放在水平面上，在太阳光下每隔10min记录铅笔影子顶端的位置，如图甲所示。影子顶端随时间的变化轨迹如图乙所示，其中OA是最短的影子。 （1）图甲中，铅笔能在阳光下形成影子是由于光的___________ 。实验时，小明发现影子中的地面温度更低些，说明光具有___________。 （2）图乙中，最短的影子OA所指方向大致为___________方。连续记录几天，发现最短的影子OA的长度在变短，则所处的城市扬州正在接近___________（选填“冬至”或“夏至”）。 （3）图丙为故宫博物院的“日晷”，你觉得它在计时方面存在的不足是___________。 11．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，为进一步探究小孔成像的特点，妍妍制作了如图乙所示的装置，将易拉罐底部中央戳一个小孔，将易拉罐顶部剪去，蒙上一层半透明塑料薄膜。 （1）小孔成像的原理是光在均匀介质中沿_______； （2）妍妍在制作小孔时，把小孔戳成三角形，用它来观察蜡烛，如图乙所示，遮住半个小孔的位置，半透明膜上呈现出了烛焰的像比原来的_______（选填“亮些”或“暗些”）。 （3）如图丙所示，夏天树荫下的小光斑是_______（选填“太阳”或“树叶间的空隙”）的像。 12．如图所示，小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰，他应将________和三个小孔及人眼调到________上，原因是光在均匀介质中是沿________传播的。 13．如图甲为手机防窥膜结构图，贴在手机屏上的效果如图乙，两侧看不清屏幕内容，其原理是____________；为了让防窥效果更好，可以适当________（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的距离。 14．小明参观海洋馆时发现，透过流动的水幕看背后的景物，景物的位置似乎有些晃动。他想：水流动时是否会影响光的传播方向？回家后，他利用激光笔、特制容器、水泵以及牛奶设计了如图所示的实验装置。实验步骤如下：①将透明容器固定在桌面上；②向容器中注满清水，并滴入少许牛奶使水微微泛白；③打开激光笔，让激光按照图中位置向下垂直入射，在下端的光屏上呈现出一个光斑，标记此时光斑的位置为A；④启动水泵，让水在容器中流动，再次标记光屏上光斑B的位置；⑤比较光斑A、B的位置差异。实验中滴入少许牛奶的目的是：________；步骤③中，激光在静止的水中沿________传播。若观察到________，可以得出结论：水流动时对光的传播方向没有影响。 15．我们常能观测到各种奇妙的天文现象，如图所示是日月食成因的原理图，日月食形成的原因是_____，本图中要观测到月偏食，月亮应处在_____。 16．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，_____ （填“甲”或“乙”）图是在月光下的影子图片。在模拟日食的实验中，王老师画了示意图（如图丙所示），地球上的观察者应该是位于 _____ （填“A”“B”“C”或“D”）处可观察到日食，此时月球在 _____ （填“A”“B”“C”或“D”）处。 17．四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：______________。 18．如图所示，小华将刻有边长为3cm等边三角形孔的纸板正对着太阳，保持纸板到地面的距离为1m不变，用卡片覆盖在小孔上，让阳光透过小孔，此时地面上形成了一个光斑。刚开始时地面上光斑为三角形，移动卡片使通光孔变小，光斑大小__________；当小孔足够小时，光斑形状变为圆形，继续移动卡片减小通光孔的大小，光斑大小_________，亮度_________。（以上三空填变化情况） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $