第四章 光现象 第1节 光的直线传播 培优学案

第四章 光现象
第1节 光的直线传播
教材知识全解
知识点一 光源
概念
能够发光的物体叫做光源
分类
天然光源和人造光源
天然光源
太阳、萤火虫、发光的水母等
人造光源
LED灯、燃烧的蜡烛等
冷光源和热光源
冷光源
日光灯、节能灯、萤火虫等
热光源
燃烧的蜡烛、篝火、恒星等
注意
光源必须是自身发光的物体，自身不能发光，靠反射而看起来亮的物体不是光源。如月亮，虽然在夜晚看上去很亮，但它实际是反射的太阳光，本身并不发光，所以月亮不是光源。
例1（2018河南南阳镇平月考）下列物体属于光源的是（ ）
A.放电影时看到的银幕 B.反射阳光的平面镜
C.月亮 D收看电视时看到的电视机屏幕
解析 放电影时看到的银幕、反射阳光的平面镜和月亮虽然看上去很亮，但它们实际上本身并不发光，是反射的其他物体的光，所以都不是光源，而收看电视时看到的电视机屏幕自身能发光，是光源。
答案 D
知识点二 光的直线传播
1.光的直线传播
条件
光在同种均匀介质中沿直线传播
现象
影子的形成、日（月）食的形成和小孔成像等
应用
射击瞄准、根据影长测高度等
2.光线
如图4-1-1所示，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光传播的径迹和方向，这样的直线叫光线。
注意
实际上光线不存在，光线是为了研究方便而假想出来的，是一种理想化的模型。
3.光的直线传播的现象和应用
成因
图例
影子
光在传播过程中遇到不透光的物体时，在物体后面光不能直接照射到的区域所形成的跟物体相似的黑暗部分称为影子
日食
当月球转到地球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，由于光的直线传播，在阴影区的人看不到太阳，这样就形成了日食
月食
当地球转到月球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，地球就挡住了射向月球的太阳光，由于光的直线传播，在阴影部分的月球不能反射太阳光，这就形成了月食
小孔
成像
从烛焰上部的A点发出的光照射到纸片上，通过小孔的一束光在沿直线传播时，射到光屏的下部，形成一个小光斑A'，同样，烛焰下部的B点发出的光穿过小孔后，射到光屏的上部，形成了一个光斑B'，烛焰上每个点也都有对应的光斑，这样形成了一个相对于烛焰倒立的像，这就是小孔成像
说明
大约两千四百年以前，我国的学者——墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验。小孔能成物体倒立的实像；像的大小与蜡烛到纸板的距离和纸板到白屏的距离有关，物体离小孔越近，光屏离小孔越远，所成的像越大；像的形状与物体相同，而与小孔的形状无关。
例2（2016湖北黄冈中学自主招生） 晚上，小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩。当把小灯笼移到发光面较大的吸顶灯正下方时（如图4-1-2所示），会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子，关于这个影子的形状，图中正确的是（ ）
解析 发光面较大的吸顶灯的光被灯笼遮挡后，在灯笼下面形成一个黑色的区域，即灯笼影子，是光的直线传播形成的，因为吸顶灯的面积较大，所以在灯笼影子的边缘是光线较暗的半影区，中间是没有光线的全影区，所以C符合题意。
答案 C
知识点三 光的传播速度
1.真空中的光速是宇宙间最快的速度，在物理学中用字母c表示:c＝2.99792×108 m/s，我们在计算中，真空中的光速近似取为c＝3×108 m/s。
2.光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度，也可视为3×108 m/s，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。
3.由于光的速度比声的速度快得多，打雷下雨时，雷声和闪电是同时产生的，但是我们总是先看到闪电，后听到雷声。
拓展
光年不是时间单位，而是长度单位。1光年表示光在一年中传播的距离:1光年＝3×108×365×24×3600m＝9.46×1015 m。
4.光的传播不需要介质，能在真空中传播；声的传播需要介质，真空中不能传声。一般来说，光在固体、液体、气体中传播时，在气体中传播得最快，在固体中传播得最慢。而声刚好相反，声在固体中传播得最快，在气体中传播得最慢。
例3（2018福建莆田仙游期中） 如图4-1-3所示，在开运动会时，请你作为终点计时员，你是看发令员的枪冒烟开始计时，还是听到枪声开始计时（ ）
A.看枪冒烟，因为烟雾看得清 B.听到枪声，因为枪声听得清
C.看枪冒烟，因为光速比声速大得多 D.看枪冒烟，因为光的传播不需要时间
解析 因光在空气中的传播速度远大于声在空气中的传播速度，所以在看到发员的枪冒烟时开始的较为确。
答案 C
基础闯关全练
知识点一 光源
1.（2018江苏无锡锡东期中）下列四个词语中所描述的光现象中，可称为光源的是（ ）
A.金光闪闪 B.红光满面 C.火光冲天 D.波光粼粼
知识点二 光的直线传播
2.（2017辽宁沈阳和平二模）大伟同学在课外按如图4-1-1所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像员小孔成像是（ ）
A.蜡烛的正立像 B.蜡烛的倒立像 C.三角形光斑 D.圆形光斑
3.（2018四川广元苍溪期中）下列例子不能用光的直线传播来解释的是（ ）
A.日食和月食 B.影子的形成
C.在开凿大山隧道时，工程师用激光引导掘进方向 D.发生雷电时，先看到闪电后听到雷声
4.（2018广东江门礼乐三中期中）小海在家中做“研究光的传播”实验，在玻璃缸中盛上清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路线如图4-1-2所示。当搅拌缸中的水后，观察到光的路线是直线，说明光沿直线传播的条件是__________________。
5.（2018山东济南槐荫期中）如图4-1-3所示，甲、乙两幅图反映的共同物理规律是_____________，图乙演示的实验中，看到的像是倒立的________（选填“虚”或“实”）像。
知识点三 光的传播速度
6.（2017云南中央民大附中芒市国际学校期中）光通过玻璃进入屋子的过程中，速度将（ ）
A.变小 B.不变 C.先变小后变大 D.先变大后变小
7.下列与光速有关的说法中正确的是（ ）
A.光的传播速度总是3.0×108 m/s B.光速是无限大的
C.光在水中的传播速度最大 D.光在真空中的传播速度最大
能力提升全练
一、选择题
1.（2018黑龙江哈尔滨尚志期中）下列关于光线的说法正确的是（ ）
A.光源能射出无数条光线
B.光线就是很细的光束
C.人们用一条带有箭头的直线来表示光传播的径迹和方向，用到理想模型法
D.光线是用来表示光传播方向的直线，常用虚线表示
2.（2018广东梅州中考）早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象，如图4-1-4所示，他用蜡烛作为光源，在木板上钻一个小孔，发现光线透过小孔在墙壁上形成一个倒立的像。下列说法正确的是（ ）

A.小孔成像现象能说明光沿直线传播
B.木板上的小孔一定是圆形的
C.保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变人
D.蜡烛在墙上形成的像是虚像
3.（2018湖南常县期中）如图4-1-5所示，AB为一物体，C是一个不透明的物体，若人眼在不同的区域1、2、3、4处来观察物体AB，则人眼完全看不到物体AB的区域是（ ）
A.1区域 B.2区域 C.3区域 D.4区城
二、填空题
4.（2018江苏镇江句容期中）在太阳、月亮、烛焰、霓虹灯、钻石、发光水母这些物体中，属于人造光源的有___________________；属于自然光源的是____________________；其中_________不是光源。
5.（2018江苏盐城东台月考）如图4-1-6所示，发生“日全食“时太阳、地球、月球应处在同一直线上，则地球应在图中______所示的位置（填“甲”或“乙”）。能够解释目食现象的是光的________传播理论。一束光从地球到月球需要1.27 s，则地球到月球的距离是____________ m。
中考真题回放
一、选择题
1.（2017黑龙江哈尔滨尚志期末）日食现象的成因是（ ）
A.太阳光从侧面照到月球上 B.射向月球的太阳光途中被地球挡住
C.射向地球的太阳光途中被月球挡住 D.射向月球的太阳光，途中被别的天体挡住
2.（2017江苏徐州模拟）在“制作小孔成像观察仪”活动中，需要把制作好的圆筒插入易拉罐中，如图4-1-7所示。下面有关该装置制作和使用的说法正确的是（ ）
A.为了能更清晰地观察像，应在B端用完全透明的塑料薄膜制成光屏
B.小孔钻得越小，得到的像越亮
C.观察远处物体时，B端应处于较阴暗的环境中
D.观察远处物体时，增大光屏与小孔之间的距离，光屏上的像将变小
3.（2018江苏盐城中考）在探究树荫下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种有不同形状小孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示，接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况，下列合乎要求的是（ ）
二、填空题
4.（2018宁芦高岛建昌期末）晴朗清晨茂密森林的地面上出现一个个圆形的光斑，它其实是光学里的小孔成像。小孔成像是由于光______________的现象而形成的_______像，像的形状与小孔的形状__________（选填“有关”或“无关）。
5.（2017江苏南京中考）如图4-1-9所示，小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰，他应将烛焰、两个少孔和人眼调到_____________上，这样操作的依据是__________________________。操作过程中他还在B纸片上看到了一个烛焰的像，这个像是__________的（选填“正立”或“倒立”）。
三、作图题
6.（2018吉林长春农安期末）如图4-1-8，路灯下站着小明和小红两人，请根据小明和小红的影长，标出图中路灯灯泡S的位置，要求画出光路图。
参考答案及解析
基础闯关全练
1.C “火光冲天”是火焰发出的光，是自身发光，属于光源。
2.B 小孔成像是由于光的直线传播形成的，物体经过小孔成的像是倒立的实像，而不是光斑，像的形状与物体相同，而与小孔的形状无关。
3.D 发生雷电时，先看到闪电，然后才能听到雷鸣声，是由于光速比声速快。
4.答案 同种均匀介质
解析 光在不均匀的介质中传播时方向会发生改变。光沿直线传播的条件是在同种均匀介质中。
5.答案 光在同种均匀介质中沿直线传播 实
解析 手影游戏和小孔成像现象都是光的直线传播形成的，小孔成像所成的是倒立的实像。
6.C 太阳光在玻璃中的传播速度比在空气中的小，在太阳光透过玻璃射进屋子的过程中，光先在玻璃中传播后在空气中传播，传播速度先变小后变大。
7.D 光的传播不需要介质，在真空中的传播速度最大，为3.0×108 m/s，光在其他介质中的传播速度都小于在真空中的传播速度，在水中的传播速度约为在真空中传播速度的四分之三，光在玻璃中的传播速度约为在真空中传播速度的三分之二。
综上所述A、B、C均错，D对。
能力提升全练
一、选择题
1.C 为了表示光的传播情况，物理学中用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向，即光线，人们用一条看得见的实线来表示光线，用到理想模型法，故C正确，D错误。光源能发光，但不是射出光线，A错误；光线只是表示光传播径迹和方向的一条带箭头的直线，并不是很细的光束，故B错误。
2.A 小孔成像是由光沿直线传播形成的，故A选项说法正确；小孔成像成的是物体的像，与小孔的形状无关，故B选项说法不正确；保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近墙的方向移动，成像的大小取决于物到小孔的距离和像到小孔的距离，蜡烛与小孔距离越大，墙壁与小孔距离越小，像就越小，故C选项说法不正确；蜡烛在墙上成的像是倒立的实像，故D选项说法不正确。
3.A 由于光沿直线传播，故从A、B上各画两条光线过C物体的两端，图中的1区域完全看不到物体AB，2、3、4区域可看到AB的一部分。
二、填空题
4.答案 烛焰、霓虹灯 太阳、发光水母 钻石、月亮
解析 属于人造光源的是:烛焰、霓虹灯；属于自然光源的是:太阳、发光水母；月亮、钻石本身不能发光，不属于光源。
5.答案 乙 直线 3.81×108
解析 当太阳、地球、月球处在同一直线上，月球处在太阳和地球之间时，月球的影子会落到地球上，在地球上月球影子里的人就看不到太阳，这就是日食，是由于光的直线传播形成的，则地球应在图中乙位置。光的传播速度是3×108 m/s，光从地球到月球需要1.27 s，地球到月球的距离s＝vt＝3×108 m/s ×1.27 s＝3.81×108 m。
中考真题回放
一、选择题
1.C 当月球转到地球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，由于光的直线传播，在阴影区的人看不到太阳，这样就形成了日食，故日食是由射向地球的太阳光途中被月球挡住而形成的。
2.C 完全透明的塑料薄膜不能用来接收像，不能制成光屏，故A错误；孔的大小会影响亮度，小孔变大些，亮度增加，故B错误:观察远处物体时，远处的物体反射或发出的光线经过小孔的光线较少，故B端应处于较阴暗的环境中，这样成像能清晰一些，故C正确；像的大小与像距有关，像距大，像大，观察远处物体时，增大光屏与小孔之间的距离，光屏上的像将变大，故D错误。
3.A A图中随着卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故A符合要求；B、C、D三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，不符合要求。
二、填空题
4.答案 在同种均匀介质中沿直线传播 实 无关
解析 光在同种均匀介质中是沿直线传播的:晴朗晨茂密森林的地面上出现一个个圆形的光斑是太阳的实您 像的形状与孔的形状无关。
5.答案 同一直线 光在空气中沿直线传播 倒立
解析 光在同一种均匀介质（空气）中是沿直线传播的，小明想通过4，B两张纸片上的小孔看见烛焰，应将烛焰、两个小孔和人眼调到同一直线上；小孔成像成的是倒立的实像。
三、作图题
6.答案 图略
解析 将小红和小明的顶端和影子的顶端连接并延长可交于一点S，点S就是光源的位置。