物理八年级上册4.1光源-光的传播、光的利用和色散-导学案有答案-教科版

初中物理 光的传播、利用和色散
一、学习目标
1. 知道光可以传播能量和信息；
2. 认识光源；
3. 知道光沿直线传播的条件；
4. 知道光的传播速度；
5. 知道光的色散现象。
二、重难点提示
重点：光的直线现象及光的传播速度；
难点：知道光沿直线传播的例子。
考点精讲：
一、光的用途：
1. 光能够传播能量：照明、取暖、使植物进行光合作用、利用光能加热、转换为电能等、激光医疗；
我们地球绝大多数的能量，来源于太阳
2. 光能够传播信息：利用光速测量距离、利用光的直线传播定位、红外线探测生命、光纤。
光纤通信，天涯若比邻
二、光的传播：
1. 光源：能够自行发光的物体。例如：太阳、开着的电灯、点燃的蜡烛、水母、萤火虫等。
【重要提示】月亮不是光源，因为月亮本身并不能发光，它是反射了太阳的光，所以月亮不是光源。
【随堂练习】下列物体中属于光源的一组是（ ）
A. 太阳和月亮 B. 流星和萤火虫 C. 电灯和钻石 D. 金星和火星
思路分析：月球是地球的卫星，金星和火星是太阳系中的行星，它们本身都不能发光，不是光源；而钻石，靠反射外界的光而显得光芒四射，也不是光源，故A、C、D错，流星是陨石进入大气层后与空气剧烈摩擦后，燃烧发光，是光源，故B正确。
答案：B
2. 光的传播：
（1）光在同种均匀介质中沿直线传播
通过实验，我们观察到光在空气中，水中，玻璃中的传播路径是直线，由此归纳出：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，太阳光能够传播到地球上，说明光可以在真空中传播。
（2）光的直线传播的应用
①日食、月食现象就是由于光的直线传播现象造成的，如图所示：
【说明】日食和月食，都是“太阳、月亮和地球处于同一直线上”，不同之处为：日食是月球在中间；月食是地球在中间。
②我们也可以利用光的直线传播的性质解决生活中的一些问题。比如由于光沿直线传播，在开凿大隧道时，工程师们往往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。
（3）光速
①真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理学中用字母c表示：c＝3×108m/s。
②光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度，也可以视为c＝3×108m/s，光在水中的速度约为真空中光速的，在玻璃中的光速约为真空中光速的。
【说明】①打雷下雨时，雷声和闪电是同时发生的，由于光的速度比声的速度快得多，所以我们总是先看到闪电，后听到雷声。②百米赛跑时，裁判员应该从看到发令枪冒烟开始计时，而不是听到枪声再计时，否则会使运动员的成绩更好（少计时0.29s）。
【随堂练习】在晴朗无风的体育场，进行百米赛跑。站在终点的计时员，如果从听到起跑枪声开始计时，运动员到达终点时秒表的读数为10.59秒，则运动员跑完百米的实际时间应为（ ）
A. 10.30秒 B. 10.59秒 C. 10.88秒 D. 10.18秒
思路分析：枪响时，运动员已经起跑，站在终点的计时员，如果从听到起跑枪声开始计时，实际上晚计了声音跑100m所用的时间，所以运动员跑完百米的时间应该是秒表的读数加上这个时间。
答案：C
三、光的色散：
1. 光的色散
（1）白光不是最单纯的光：人们一直认为白色是最单纯的颜色，白光是最单纯的光。太阳光是白光，牛顿用棱镜使太阳光分解成各种颜色的光，说明白光是由各种色光混合而成的。
（2）光的色散：白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色光的现象叫光的色散现象。
【拓展】太阳光通过三棱镜射到白屏上，不但传播方向发生了改变，而且在白屏上看到了一条彩色的光带，则这条彩色的光带就叫做太阳光的光谱。由此我们猜想，光的色散与光的折射是否有关呢？牛顿通过实验发现，玻璃对各种颜色的光的折射程度不同，对红光的折射程度最弱，对紫光的折射程度最强，这样白光中的各种色光就被分解开了。
2. 物体的颜色
（1）透明体的颜色
①透明体的颜色是由它透过的色光决定的。例如：红色的玻璃透过红光，蓝色玻璃透过蓝光，其他色光几乎被它吸收，这表明，有色的透明体透过什么色光，它就是什么颜色。
②无色：如果透明体能透过各种色光，那么它就是无色的，例如空气、水、玻璃等能透过各种色光，它们是无色的。
（2）不透明体的颜色
①不透明体的颜色是由它反射的色光决定的。例如，红纸反射红光，蓝纸反射蓝光，其他色光几乎被它吸收，这表明，有色的不透明体反射什么色光，它就是什么颜色。
②白色、黑色：如果不透明体能反射各种色光，那么它就是白色的，例如：白纸、电影银幕。白色墙壁等能反射各种色光，它们是白色的。如果不透明体几乎吸收各种色光，那么它就是黑色的，例如：教室中的黑板、黑色皮鞋、沥青路面等，光射到上面，几乎没有反射光进入眼睛，所以看起来是黑色的。
例题1 （巴中）小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置，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
思路分析：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。
答案：B．
例题2 （淮安模拟）民间俗称“牛郎、织女分隔在天河两侧”；天文学上已知牛郎、织女两星相距12.1Ly（光年），如果牛郎乘上光速的飞船，飞过天河，想在“七七”相会，他至少要提前（　　）出发。
A. 12.1天 B. 12.1月 C. 12.1年 D. 12.1h
思路分析：牛郎、织女两星相距12.1Ly即12.1光年，所以相当于光12.1年走的路程，因此牛郎乘上光速的飞船，飞过天河，需要12.1年的时间，他要在“七七”与织女相会，至少要提前12.1年出发。
答案：C
【高频疑点】
小孔成像：小孔成像实验中，像只与物体的形状有关，与孔的形状无关；像与物体是相对倒立的（可能放大、也可能缩小）。
日偏食
像可大可小
【说明】要使实验明显，物体要足够亮、小孔的大小要适宜。
【核心归纳】
记忆，光沿直线传播的例子：“坐井观天、所见甚小”；千手观音舞蹈；排队；瞄准射击；“一叶障目、不见泰山”；日食月食；小孔成像；影子的形成；“金星凌日”……
【易错点】
光年（Ly）是长度单位，是指光在一年的时间里走过的路程，数值是1Ly=365×24×3600s×3×108m/s≈9.46×1015m。它不是时间单位！
同步练习：
（答题时间：10分钟）
1. 本身发光的物体叫做光源，下图中哪个物体不属于光源（　　）

A. 生日蜡烛 B. 璀璨宝石 C. 奥运圣火 D. 初升太阳
2.（武清区一模）如图所示，将甲手机挂在玻璃罩内，用乙手机拨打甲手机，能听到甲手机响亮的铃声，同时也能看见甲手机来电指示灯闪烁。如果用抽气机不断地抽取玻璃罩内的空气，再用乙手机拨打甲手机，听到甲手机的铃声越来越小，最后几乎听不到铃声，但仍能看见甲手机来电指示灯闪烁。这个实验说明（　　）
A. 声音和光的传播都需要介质 B. 声音和光都可以在真空中传播
C. 声音可以在真空中传播而光不能 D. 光可以在真空中传播而声音不能
3.（邵阳）我市夏季多雷雨天。打雷时，我们通常会先看见闪电，后听到雷声。这是因为（　　）
A. 光的传播速度大于声音的传播速度 B. 光的传播速度小于声音的传播速度
C. 光的传播速度等于声音的传播速度 D. 先发生闪电，后发出雷声
4. 一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色。那么，这位演员服装的实际颜色是（　　）
A. 上装和裙子都是红色 B. 上装和裙子都是绿色
C. 上装为绿色，裙子为黑色 D. 上装为白色，裙子为红色
5. 某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，作小孔成像实验，将其水平放置，蜡烛发光时，可在塑料薄膜上看到烛焰倒立的________（选填“实”或“虚”）像。若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状________（选填“改变”或“不变”）。
6. 五百年一遇的罕见日全食在天空上演，我国长江流域12个省区市能见日全食，观测日全食不能用肉眼直接对着太阳，如果没有专用的太阳滤镜，可采用如下的两种简便方法。
方法一：如图甲所示，用啤酒瓶底观看日食，是由于啤酒瓶底可以________一些色光，避免强光伤害眼睛（选填“吸收”、“透过”）。
方法二：如图乙所示，对着阳光，在光屏上观察太阳的像，这利用了________成像原理．当出现如图所示的日食现象时，在半透明光屏上看到像的形状是________。
7.（沈阳）小雨在吃烤肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。为什么会出现这种现象呢？小雨根据学过的知识进行分析：火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光进入这种不均匀的热空气会发生折射，传播方向也在不断发生变化，因此看起来感觉对面的人在晃动。为了验证这种分析是否正确，回到家后，小雨利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，进行了如下的探究。
（1）如图所示，将激光笔固定在小桌上沿水平方向照射，用喷壶向激光笔的前方喷水，看到激光笔发出的一束红光射向墙面，墙面上有一个红色光点保持不动，这说明光在均匀的空气中是________传播的。
（2）如果要让这束红光穿过不均匀的空气，接下来小雨的做法应该是：
________________________________________________________________。
（3）如果小雨的分析是正确的，他观察到的现象应该是：________________。
答案：
1. B 解析：点燃的生日蜡烛、奥运圣火和太阳能够自身发光，所以它们都是光源；宝石璀璨是反射其他发光物体的光，所以它不能自身发光，不是光源。
2. D 解析：当用抽气机不断地抽取玻璃罩内的空气时（空气越来越少，最后连空气也没有了，几乎就是真空了），甲手机的铃声越来越小，最后几乎听不到铃声，这说明了声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播；而我们仍能看见甲手机来电指示灯闪烁（属于光信号），这说明光的传播不需要介质，光可以在真空中传播。
3. A 解析：打雷时，雷声和闪电是同时发生的。但光的传播速度约为3×108m/s，声音的传播速度约为340m/s，由于光的传播速度大于声音的传播速度，所以我们是先看到闪电后听到雷声的。
4. D 解析：一个演员在舞台上演出。当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她上装为绿色而裙子为黑色，说明她的上装既能反射红光，又能反射绿光，则她的上装是白色的；她的裙子能反射红光而不能反射绿光，所以她的裙子是红色的。
5. 实；不变 解析：（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是实像，其成像的原理是光的直线传播；
（2）蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，所以若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状不变。
6. 吸收；小孔；C 解析：（1）啤酒瓶底是有颜色的透明物体，它可以吸收一部分色光，透过啤酒瓶底的光被减弱，通过啤酒瓶底观察日食的像，可避免强光伤害眼睛。
（2）如图丙所示，让小孔对着阳光，因此这是利用小孔成像的原理来得到太阳的像；由小孔成像的特点可知日偏食经小孔成的像的缺口正好在日偏食缺口的对侧，故选C．
7. （1）沿直线；（2）点燃浅盘中的酒精，让激光笔发出的红光在燃烧的酒精上方照射；（3）墙面上的光点在晃动
解析：（1）因为光在喷出的水雾中传播时，介质仍然是均匀的，故光是沿直线传播；
（2）点燃浅盘，酒精燃烧，其酒精周围的温度不同，故燃烧的酒精上方的空气不再均匀，因此小雨的做法应是点燃浅盘中的酒精，让激光笔发出的红光在燃烧的酒精上方照射；
（3）因为光在不均匀介质中传播时，光的传播路径不再是直线，因此像的位置不再固定，故墙面上的光点在晃动。