4.1 光的直线传播 课件 2026-2027学年物理八年级人教版上册

人教版物理 · 八年级上册 · 第四章 光现象 光的直线传播 从一束光出发，观察它的路径， 解释影子、小孔成像与日月食的奥秘。 第一节　教学课件 1.7.2013 同学们好，今天我们学习第四章第一节《光的直线传播》。请大家先看屏幕上这幅图，清晨阳光穿过树林，形成一道道清晰的光束。光究竟沿着怎样的路径传播？这节课我们就通过实验和生活现象，一起揭开光的传播规律。 ‹#› 学习导航 01 哪些物体能发光？ 认识光源，区分自然光源与人造光源 02 光沿着什么路径传播？ 实验探究光在气体、液体、固体中的路径 03 影子、小孔成像、日月食怎么解释？ 建立光线模型，用光的直线传播解释现象 04 光跑得有多快？ 认识光速，比较光在真空、空气、 水和玻璃中的速度 1.7.2013 这节课我们围绕四个问题展开。第一，什么是光源；第二，也是本课重点，光到底沿什么路径传播，需要什么条件；第三，学会用光线模型解释影子、小孔成像、日食月食这些现象；第四，了解光的传播速度。带着这四个问题，我们开始今天的学习。 ‹#› 课前导入 1.7.2013 这节课我们围绕四个问题展开。第一，什么是光源；第二，也是本课重点，光到底沿什么路径传播，需要什么条件；第三，学会用光线模型解释影子、小孔成像、日食月食这些现象；第四，了解光的传播速度。带着这四个问题，我们开始今天的学习。 ‹#› 一、认识光源 哪些物体能自己发光？ 定义：能够自身发光的物体叫做光源。 光源可分为自然光源和人造光源。 太阳、萤火虫、发光水母、恒星…… 电 灯 · 蜡 烛 · 霓 虹 灯 点燃的蜡烛、开亮的电灯、火把…… 1.7.2013 能自身发光的物体叫光源。太阳、萤火虫、发光水母是自然光源；蜡烛、电灯、霓虹灯是人造光源。这里要特别注意，月亮虽然很亮，但它的光来自对太阳光的反射，自己并不发光，所以月亮不是光源；钻石、镜子同理。判断是不是光源，关键看光是不是它自己发出来的。 ‹#› 易错辨析　月亮、钻石、镜子本身都不发光，只反射或折射别的光，不是光源。 判断关键：光是不是由这个物体"自己"发出来的。 自然光源：自然界中天然存在 人造光源：人类制造、人为点亮 1.7.2013 能自身发光的物体叫光源。太阳、萤火虫、发光水母是自然光源；蜡烛、电灯、霓虹灯是人造光源。这里要特别注意，月亮虽然很亮，但它的光来自对太阳光的反射，自己并不发光，所以月亮不是光源；钻石、镜子同理。判断是不是光源，关键看光是不是它自己发出来的。 ‹#› 1.7.2013 上课前先请大家思考三个生活画面：阳光穿过云隙是笔直的光柱，手挡住光会留下清晰的影子，排队看齐时一个人挡住前面所有人就说明队伍直了。这些现象都在暗示光的传播路径。光到底是不是沿直线传播？有没有条件？接下来我们用实验来验证。 ‹#› 二、实验探究 · 光的传播路径 光在气体、液体、固体中，都走直线吗？ 图：激光射入滴入少量牛奶的水中， 可以看到一条笔直的绿色光路。 1 在气体中：空气里充入烟雾 激光笔照射，光路是一条直线 2 在液体中：滴入少量牛奶的水 激光沿直线穿过整杯水 3 在固体中：透明玻璃砖 激光在玻璃砖中同样沿直线传播 1.7.2013 我们分三组实验观察光的路径。第一组，在空气中充入烟雾，用激光笔照射，看到光路是直线；第二组，在水中滴入少量牛奶让光路显现，激光沿直线穿过；第三组，让激光射入透明玻璃砖，路径依然是直线。空气、水、玻璃这些能让光通过的透明物质叫介质。实验现象表明，光在这些介质中都是沿直线传播的。 ‹#› 二、实验探究 · 光的传播路径 初步现象：空气、水、玻璃等透明物质（叫做介质）中，光都沿直线传播。 1.7.2013 我们分三组实验观察光的路径。第一组，在空气中充入烟雾，用激光笔照射，看到光路是直线；第二组，在水中滴入少量牛奶让光路显现，激光沿直线穿过；第三组，让激光射入透明玻璃砖，路径依然是直线。空气、水、玻璃这些能让光通过的透明物质叫介质。实验现象表明，光在这些介质中都是沿直线传播的。 ‹#› 二、实验探究 ① 搅拌均匀的淡盐水 淡盐水（密度均匀） 光路是一条直线 ② 未混合的浓盐水与清水 清水（密度小） 密度分界 浓盐水（密度大） 光路在交界处发生偏折 光"永远"沿直线传播吗？做一组对比 1.7.2013 光是不是永远沿直线传播？我们做一组对比。先在搅拌均匀的淡盐水中射入激光，光路是笔直的；再在水槽中先放浓盐水、再缓慢注入清水，不搅拌，形成密度分层，激光穿过时在交界处明显偏折。这说明光沿直线传播是有条件的：必须是同种、均匀的介质。两个条件缺一不可，介质不同或不均匀，光就会偏折。海市蜃楼就是不均匀大气层使光偏折形成的。 ‹#› 两个条件缺一不可：同种介质（不能在两种介质交界处）；介质均匀（密度处处相同）。 介质不同或不均匀（如放置后的糖水、不均匀的大气层），光的传播方向会改变，不再沿直线。 结论：光在同种、均匀的介质中沿直线传播 二、实验探究 · 得出规律 本节核心规律 光在同种、均匀的介质中沿直线传播 空气、水、玻璃等透明物质叫做介质；条件不满足时，光会偏折。 怎样理解"同种、均匀"？ 同种 在同一种介质中，不到两种介质交界 均匀 介质的密度、成分处处相同 1.7.2013 综合三组实验和对比实验，我们得到本节核心规律：光在同种、均匀的介质中沿直线传播。空气、水、玻璃这些透明物质都叫介质。"同种"指在同一种介质中，"均匀"指密度处处相同。还要补充一点：光可以在真空中传播，太阳光穿过太空到达地球就是证据，这一点和声音不同，声音不能在真空中传播。 ‹#› 光能在真空中传播吗？ 能。太阳光穿过浩瀚的太空（真空） 到达地球，说明光的传播不需要介质。 对比声音：声音不能在真空中传播， 而光可以——这是两者的重要区别。 1.7.2013 综合三组实验和对比实验，我们得到本节核心规律：光在同种、均匀的介质中沿直线传播。空气、水、玻璃这些透明物质都叫介质。"同种"指在同一种介质中，"均匀"指密度处处相同。还要补充一点：光可以在真空中传播，太阳光穿过太空到达地球就是证据，这一点和声音不同，声音不能在真空中传播。 ‹#› 三、建立光线模型 看不见的光，怎样画出来研究？ 光线的画法 一条光线 点光源发出的光 平行光（太阳光） 直线表示光的路径， 箭头表示传播方向 什么是光线？ 用一条带箭头的直线 表示光传播的 径迹和方向， 这样的直线叫光线。 1.7.2013 为了方便研究光，物理学中用一条带箭头的直线来表示光传播的径迹和方向，这就是光线。直线表示光走过的路径，箭头表示传播方向。点光源的光向四面八方发散，太阳离我们很远，射到地面的光可以看成平行光。要特别注意：光线是一个物理模型，现实中并不存在一根根独立的线。用理想模型来研究问题，这种方法叫模型法。 ‹#› 重要：光线不是真实的线 现实中并不存在一根根独立的"光线"， 它是为了研究光而建立的物理模型。 这种建立理想模型来研究问题的方法， 叫做模型法，以后会经常用到。 1.7.2013 为了方便研究光，物理学中用一条带箭头的直线来表示光传播的径迹和方向，这就是光线。直线表示光走过的路径，箭头表示传播方向。点光源的光向四面八方发散，太阳离我们很远，射到地面的光可以看成平行光。要特别注意：光线是一个物理模型，现实中并不存在一根根独立的线。用理想模型来研究问题，这种方法叫模型法。 ‹#› 四、用光的直线传播解释现象 现象一：影子是怎样形成的？ 光源 不透明物体 影子（暗区） 光沿直线传播，遇到不透明物体被挡住， 物体后方光照不到的暗区，就是影子。 1.7.2013 影子是最常见的光现象。光沿直线传播，遇到不透明物体被挡住，由于光不会拐弯绕到物体后面，物体后方光照不到的区域就形成了暗区，这就是影子。影子的形成有两个条件：光沿直线传播，并且遇到不透明物体。手影、皮影戏、古代的日晷，都是影子的应用。 ‹#› 原理：光被挡住 光不会自己"拐弯" 绕到物体后面， 于是背后留下暗区。 形成条件 光沿直线传播 ＋ 遇到不透明物体 生活中的影子：手影、皮影戏、日晷 古代日晷还利用影子的位置来计时。 1.7.2013 影子是最常见的光现象。光沿直线传播，遇到不透明物体被挡住，由于光不会拐弯绕到物体后面，物体后方光照不到的区域就形成了暗区，这就是影子。影子的形成有两个条件：光沿直线传播，并且遇到不透明物体。手影、皮影戏、古代的日晷，都是影子的应用。 ‹#› 四、用光的直线传播解释现象 现象二：小孔成像为什么是倒立的？ 物体 小孔 光屏 倒立的像 两千多年前的发现 《墨经》最早记录了小孔成像：物体上部的光经小孔射到屏的下方，下部的光射到屏的上方，所以成倒立的像。原理正是光的直线传播。 1.7.2013 小孔成像是光的直线传播的有力证据。两千多年前，我国《墨经》就记录了这一现象。看光路图：物体上部的光沿直线通过小孔，射到光屏的下部；物体下部的光通过小孔射到光屏的上部，于是形成上下、左右都颠倒的像。它的特点是：成倒立的实像；像的形状只与光源有关，与小孔形状无关，比如树荫下的圆形光斑就是太阳的像；像的大小随物距和像距变化。 ‹#› 小孔成像特点 ① 成倒立的实像（上下、左右都颠倒）； ② 像的形状与小孔形状无关，只与光源相同； ③ 像的大小随物距、像距改变。 1.7.2013 小孔成像是光的直线传播的有力证据。两千多年前，我国《墨经》就记录了这一现象。看光路图：物体上部的光沿直线通过小孔，射到光屏的下部；物体下部的光通过小孔射到光屏的上部，于是形成上下、左右都颠倒的像。它的特点是：成倒立的实像；像的形状只与光源有关，与小孔形状无关，比如树荫下的圆形光斑就是太阳的像；像的大小随物距和像距变化。 ‹#› 日食和月食 日食：月球挡住太阳 太阳 月球 地球 月球运行到太阳与地球之间，三者成一条直线，月球挡住射向地球的太阳光，月球的影子投到地球上。 1.7.2013 再看两种壮观的天象。日食时，月球运行到太阳和地球之间，三者成一条直线，月球挡住了射向地球的太阳光，月球的影子投到地球上，影子里的人就看到太阳被遮住。月食时，地球运行到太阳和月球之间，挡住射向月球的光，月球进入地球的影子，就形成月食。它们的本质都是光的直线传播造成的影子现象。 ‹#› 月食：地球挡住月球 太阳 地球 月球 地球运行到太阳与月球之间，挡住射向月球的太阳光，月球进入地球的影子区域，便形成月食。 共同本质：当太阳、遮挡天体与观察者运行到同一直线上，一个天体挡住太阳光，影子落到另一个天体上——日食和月食都是光的直线传播形成的影子现象。 1.7.2013 再看两种壮观的天象。日食时，月球运行到太阳和地球之间，三者成一条直线，月球挡住了射向地球的太阳光，月球的影子投到地球上，影子里的人就看到太阳被遮住。月食时，地球运行到太阳和月球之间，挡住射向月球的光，月球进入地球的影子，就形成月食。它们的本质都是光的直线传播造成的影子现象。 ‹#› 演示：日食的形成过程 1.7.2013 为了方便研究光，物理学中用一条带箭头的直线来表示光传播的径迹和方向，这就是光线。直线表示光走过的路径，箭头表示传播方向。点光源的光向四面八方发散，太阳离我们很远，射到地面的光可以看成平行光。要特别注意：光线是一个物理模型，现实中并不存在一根根独立的线。用理想模型来研究问题，这种方法叫模型法。 ‹#› 五、规律的应用 光的直线传播，在生活中有什么用？ 激光准直：掘进、 开挖不跑偏 隧道、矿井中用激光指向仪打出笔直光束，机器沿激光方向施工，两端开挖也能精确对接。 1.7.2013 光的直线传播在生活和工程中有很多应用。工程上，激光准直用一道笔直的激光束引导隧道、矿井掘进，保证方向不偏。生活中，射击瞄准的"三点一线"、排队看齐时一个人挡住前面所有人、栽树插秧要成行、木工沿木板表面检查平直，都利用了光沿直线传播。核心思路就是用一束直的光，去校准一条直的线。 ‹#› 1 射击瞄准："三点一线" 缺口、准星、目标三点在一条直线上，子弹才会沿直线射向目标。 2 排队看齐、栽树成行 前一人挡住前面所有人，说明队伍直了；沿直线栽树、插秧，行列才能整齐。 3 木工检查平直："看缝" 沿木板表面看过去，若有弯曲挡光，就会出现明暗不一的影子。 核心思路：用一束直的光，校准一条直的线。 1.7.2013 光的直线传播在生活和工程中有很多应用。工程上，激光准直用一道笔直的激光束引导隧道、矿井掘进，保证方向不偏。生活中，射击瞄准的"三点一线"、排队看齐时一个人挡住前面所有人、栽树插秧要成行、木工沿木板表面检查平直，都利用了光沿直线传播。核心思路就是用一束直的光，去校准一条直的线。 ‹#› 六、光速 光速到底有多快？ 真空中的光速（宇宙中最快） m/s 即 km/s 精确值约 2.99792×10⁸ m/s，计算时取 3×10⁸ 直观感受：1 秒绕地球约 7.5 圈 地球赤道周长约 4 万千米，光速是它的 7.5 倍。 1.7.2013 光速是宇宙中最快的速度，在真空中约为每秒30万千米，也就是3×10⁸米每秒，一秒钟可以绕地球约7.5圈。在不同介质中光速不同：真空最快，空气里近似真空，水中约为四分之三c，玻璃中约为三分之二c。这里要和声音对比：声音在空气中约340米每秒，远小于光速，所以打雷时我们总是先看到闪电、后听到雷声；而且光可以在真空中传播，声音不能。 ‹#› 不同介质中的光速 介质 光速 与 c 相比 真空 3×10⁸ m/s c（最快） 空气 约 3×10⁸ m/s ≈ c 水 约 2.25×10⁸ m/s 约 3/4 c 玻璃 约 2×10⁸ m/s 约 2/3 c 打雷时：先见闪电，后闻雷声 声速约 340 m/s，远小于光速；光可在真空传播，声不能。 1.7.2013 光速是宇宙中最快的速度，在真空中约为每秒30万千米，也就是3×10⁸米每秒，一秒钟可以绕地球约7.5圈。在不同介质中光速不同：真空最快，空气里近似真空，水中约为四分之三c，玻璃中约为三分之二c。这里要和声音对比：声音在空气中约340米每秒，远小于光速，所以打雷时我们总是先看到闪电、后听到雷声；而且光可以在真空中传播，声音不能。 ‹#› 八、小结 核心结论 光在同种、均匀的介质中沿直线传播。 01 光源：自身能够发光的物体；月亮、钻石、镜子靠反射发光，不是光源。 02 光线：用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，是一种物理模型。 03 现象与应用：影子、小孔成像（倒立实像）、日食月食都源于直线传播；激光准直、排队看齐、三点一线是其应用。 1.7.2013 这节课我们把它收成一句话：光在同种、均匀的介质中沿直线传播。围绕这句话有四个要点：第一，光源是自身能发光的物体，月亮、镜子靠反射发光不是光源；第二，光线是带箭头的直线，是我们建立的物理模型；第三，影子、小孔成像、日食月食都能用直线传播解释，激光准直、排队、瞄准是它的应用；第四，光在真空中最快，为3×10⁸米每秒，进入水、玻璃会变慢。判断时记住关键：先看介质是否同种、均匀，再谈是否沿直线。 ‹#› 七、课堂练习 1 下列物体中，属于光源的是（　） A．月亮 B．萤火虫 C．钻石 D．镜子 2 不能用光的直线传播解释的是（　） A．手影 B．小孔成像 C．日食、月食 D．水中倒影 1.7.2013 答案与解析：第1题选B，萤火虫自身能发光是光源；月亮、钻石、镜子都靠反射光，自身不发光，不是光源。第2题选D，水中倒影是光的反射（平面镜成像），不能用光的直线传播解释；手影、小孔成像、日食月食都是光的直线传播。第3题：(1) 3×10⁸ m/s；(2) 由于光速远大于声速，可忽略光传播时间，距离 s=vt=340×3=1020 m，约1020米。让学生先独立做，再逐题讲解，重点讲清"为什么月亮不是光源""倒影为什么不是直线传播"。 ‹#› 3 填空： （1）光在真空中的传播速度是 ____________ m/s。 （2）看见闪电后约 3 s 听到雷声，打雷处距你约 __________ m（声速取 340 m/s）。 先独立思考、动笔作答，再与同桌交流，最后一起揭晓答案。 1.7.2013 答案与解析：第1题选B，萤火虫自身能发光是光源；月亮、钻石、镜子都靠反射光，自身不发光，不是光源。第2题选D，水中倒影是光的反射（平面镜成像），不能用光的直线传播解释；手影、小孔成像、日食月食都是光的直线传播。第3题：(1) 3×10⁸ m/s；(2) 由于光速远大于声速，可忽略光传播时间，距离 s=vt=340×3=1020 m，约1020米。让学生先独立做，再逐题讲解，重点讲清"为什么月亮不是光源""倒影为什么不是直线传播"。 ‹#› Lavf58.76.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $