第4.1课时 光的直线传播（解析版）.doc

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 第4.1课时 光的直线传播 1．光源 定义：能够__发光__的物体都叫做光源． 分类：按其来源分为__天然__光源和__人造__光源．例如：太阳、萤火虫是天然光源；电灯、蜡烛是人造光源． 2．光的直线传播 条件：光在__同种均匀__介质中是沿直线传播的． 事例：影子的形成、日食和月食、小孔成像等． 光线：为了形象地表示光的传播情况，通常用一条__带箭头__的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线． 注意：在小孔成像中，物体通过小孔成一个倒立的实像，像的形状只跟物体的形状相似，与孔的形状无关． 3．光的传播速度 光速：光在不同介质中的传播速度是__不同__的，在__真空__中传播速度最大，约为c＝__3×108__m/s.在水中的速度约为c，在玻璃中的速度约为c. 光年：光年是光在一年内传播的距离，它是__长度__单位． 考点一 光的直线传播 条件：光在同种均匀的介质中沿直线传播。（如果是不同种，或者同种不均匀介质，那可能会发生反射或折射。） 光线 为了表示光的传播方向，我们用一根带箭头的直线表示光的径迹和方向，这样的直线叫光线。光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具，它是一个理想模型，而不是真实存在的。（光线的定义，利用初中物理中的理想模型法。同样利用理想模型法的，是磁感线。） 光沿直线传播的现象及应用 光沿直线传播的现象 ①影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在不透明的物体后面，光照射不到，形成了相对黑暗的部分就是物体的影子。影子部分并非没有光照到，而是光相对比较少。 ②日食、月食： 日食：如图2，发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间，在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面，这就是日全食，如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面，这就是日偏食如Ⅱ区，在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光，只能看到太阳周围的发光环形面，这就是日环食，如Ⅲ区。简单说，日食就是月球的影子。日食现象印证了光的直线传播。 月食：如图，发生月食时，太阳、地球、月球同在一条直线上，地球在中间，如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时，地球上夜晚的人会看见月全食；若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时，地球上夜晚的人会看见月偏食，但要注意，当月球整体在半影区时并不发生月偏食。 简单说，月食就是地球的影子。月食也印证了光的直线传播。 ③小孔成像：用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间，屏幕上就会形成物体的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像，如图4所示。 成像特点：倒立、实像（所有实像都是倒立的）。 成像大小：小孔成像的大小与物体和小孔的距离，光屏到小孔的距离有关。 小孔成像的一个常考的经典案例：太阳穿过树叶缝隙，在地上留下的圆斑。 （2）光沿直线传播的应用 ①利用激光准直引导掘进机直线前进。 ②排队时看齐。 ③射击瞄准，瞄准点、准星、缺口三点一线。 【例1】2018年1月31日，月亮上演了“月全食血月+超级月亮+蓝月”三景合一的天文奇观，距离上次出现有150多年了，我国大部分地区都能看到这轮“超级蓝色血月亮”。天空出现的“超级蓝色血月亮”是月全食奇观。月全食的形成主要是由于（　　） A．光的直线传播 B．小孔成像 C．平面镜成像 D．光的折射 【解析】 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，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食，月食是由光的直线传播形成的。 故选：A。 【变式1】关于光的传播，下列说法是正确的（　　） A．光只在空气中才沿直线传播 B．光在任何情况下都沿直线传播 C．光在玻璃中不是沿直线传播的 D．光在同种均匀介质中沿直线传播 【解析】因为光只要在同一均匀介质中就沿直线传播，并不只在空气中沿直线传播，也不是总是沿直线传播的，对于不均匀的介质，即使是同一种介质，其传播方向也有可能发生改变； 故选：D。 【变式2】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，小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，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（　　） A． B． C． D． 【解析】（1）C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C符合要求； （2）ABD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。 故选：C。 考点二 光速 （1）光的传播速度：真空中的光速是宇宙中最快的速度，c=2.99792458×108m/s，光在空气中的速度接近真空中的速度，计算中取c=3×108m/s。水中是真空的3/4，玻璃中是真空的2/3。 （2）光年：光在1年内传播的距离。光年是距离单位，用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。 （3）光与声传播的区别 传播是否需要介质 在空气中的传播速度 不同介质中的传播速度 声 可以在固、液、气体中传播，但传播需要依靠介质，真空中不能传播 空气中15℃时的声速为340m/s 一般情况下声速快慢关系为： 光 能在固液气等透明介质中传播，也能在真空中传播，传播时不一定依靠介质 光在真空中的传播速度为3×108m/s 光在三种介质中的快慢关系为： 【例2】运动会上，终点计时员应根据什么现象开始计时（　　） A．听到枪声和看到白烟都可以 B．看到白烟开始计时，因为烟雾看得清楚 C．听到枪声开始计时，因为枪声听得清楚 D．看到白烟开始计时，因为光速比声速大得多 【解析】 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3×108m/s；因为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D正确，ABC错误。 故选：D。 【变式3】光年是光在　 　传播的距离，如果一年按365天计算，1光年＝　 　m．离太阳系最近的恒星是半人马座的“比邻星”，距我们4.3光年，如果我们乘坐的航天器的速度是17 km/s，到“比邻星”旅游一趟大约需用　 　年时间。（计算结果均保留两位有效数字） 【解析】1光年＝365×24×3600×3×108m≈9.5×1015m。 到“比邻星”旅游一趟（往返）大约需走的路程：S＝4.3光年×2＝8.6光年＝8.6×9.5×1015m； 乘坐的航天器的速度：v＝17 km/s＝17000m/s； 需用时间：t＝＝≈4.8×1012s≈1.5×105年。 故答案为：一年内；9.5×1015；1.5×105。 1．如图所示的实验中，能够说明光沿直线传播的是（　　） A．鸟的影子的形成 B．潜望镜观察物体 C．两镜相连，鼻子“长”在上 D．铅笔在水中弯折 【解析】 A、影子是由于光照射到不透明的物体形成的阴影部分，是由于光的直线传播形成的，故该选项符合题意； B、借助潜望镜观察物体属于平面镜成像，是利用光的反射原理，故该选项不符合题意； C、两镜相连，鼻子“长”在上，属于平面镜成像，故该选项不符合题意； D、铅笔在水杯中弯杯，属于光的折射现象，该选项不符合题意； 故选：A。 2．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。如图所示，他用蜡烛作为光源，在木板上钻了一个小孔，发现透过小孔的光能在墙壁上形成一个倒立的像。下列说法正确的是（　　） A．小孔成的像是正立的像，遵循光沿直线传播原理 B．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大 C．木板上的小孔可以是三角形的 D．蜡烛在墙上成的像是虚像 【解析】AD、蜡烛在墙上成的像是倒立的实像，故AD错误； B、因为光是沿直线传播的，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变小，故B错误； C、小孔成像成的是物体的像，与小孔的形状无关，不一定是圆形的，木板上的小孔也可以是三角形的，故C正确。 故选：C。 3．下列关于光的传播速度的几种说法中，正确的是（　　） A．光的传播速度为3×108m/s B．光和声音一样，不能在真空中传播 C．光在真空中的传播速度为最大 D．光在玻璃中的传播速度比在真空中大 【解析】 A、光在真空中的传播速度为3×108m/s，所以A不正确； B、声音的传播需要介质，光可以在在真空中传播，所以B不正确； C、光在真空中的传播速度是宇宙中最大的速度，所以C正确； D、光在玻璃中的传播速度是真空中，比在真空中小，所以D不正确。 故选：C。 4．百米竞赛时，关于终点计时员计时的说法，正确的是（　　） A．看到发令枪冒白烟时开始计时，会使运动员成绩偏低 B．看到发令枪冒白烟时开始计时，会使运动员成绩偏高 C．听到发令枪响开始计时，会使运动员成绩偏低 D．听到发令枪响开始计时，会使运动员成绩偏高 【解析】百米赛跑场上记时裁判从看到发令枪冒白烟开始记时，而不是听到枪声时计时。如果听到枪声才计时，因为光速比声速大，声音传播需要时间多，这样少计了些时间，听到枪声才开始计时，说明枪声已经传播100米到达终点时才开始计时，测得时间肯定少了，少的时间为t＝＝≈0.294s，这样就提高了他的成绩。 故选：D。 5．北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记叙了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察鸢（老鹰）在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。后在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，结果观察到“鸢东则影西，鸢西则影东。”阅读了上述材料后，你认为下列哪种说法是正确的（　　） A．“鸢东则影西，鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像 B．沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是小孔成像 C．小孔成像可用光的反射现象解释 D．小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相同 【解析】 （1）在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，观察到“鸢东则影西，鸢西则影东”其实就是小孔成像的特点：倒立的实像。正因为小孔成像是倒立的，才有“鸢东则影西，鸢西则影东”的现象，即二者的移动方向相反。故A正确、CD错误； （2）沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是影子的成因，是光的直线传播形成的，因为光被挡住了，没有光的区域才变暗，所以选项B错误。 故选：A。 6．在模拟日食、月食的实验中，王老师画了图示。如果地球上观察到日食，这些人应该是位于　 　（选填“甲”或“乙”）处，此时月亮在　 　处（选填“A”、“B”或“C”） 【解析】日食是我们看不见太阳或者是只能看见部分太阳，是由于月亮挡住了太阳照向地球的光，所以我们看不见或只能看见部分太阳；如果地球上观察到日食，这些人应该是位于甲处，此时月亮在B处。 故答案为：甲；B。 7．如图所示，某兴趣小组在空易拉罐底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上塑料薄膜，制作成简易针孔照相机（如图a所示）。 （1）将其水平放置，在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡，灯泡发光时，可在塑料薄膜上看到灯丝　 　（选填“正立”或倒立）的像；若水平向左移动易拉罐，像的大小将会　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）若将易拉罐做成可左右伸缩的结构（如图b所示），保持圆孔到灯泡距离不变，将薄膜所在处向小孔右方拉伸。拉伸过程中，塑料薄膜上所成的像将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若只将圆孔改为三角形小孔，则像的形状　 　（选填“改变”或“不变”）。 【解析】（1）①灯泡发出的光经过小孔后照到孔后面的塑料薄膜上形成的像，是由实际光线汇聚而成的； 灯丝上部的光线经小孔后照到下部，下部的光线照在上部，因此像是倒立的； 因此物体经小孔成像，成的是倒立的实像；所以：灯泡发光时，可在塑料薄膜上看到灯丝倒立的实像； ②孔到塑料薄膜（光屏）的位置不变，若水平向左移动易拉罐，灯（物）与孔的距离变小，像将会变大； （2）保持圆孔到灯泡距离不变，即物与孔的距离不变，将薄膜所在处向小孔右方拉伸，孔到薄膜的距离变大，则像变大；在小孔成像中像的形状与物的形状相同，与小孔的形状无关，所以若只将圆孔改为三角形小孔，则像的形状不变。 故答案为：（1）倒立；变大；（2）变大；不变。 8．综合实验活动：小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示，光斑的形状与什么因素有关呢？光斑又如何形成的呢？对此小明决定探究，他们猜想光斑的形状： a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子； b．与树叶间空隙形状有关； c．与树叶间空隙大小有关。 （1）根据所学知识，可确定猜想a　 　（填“合理”或“不合理”）。 （2）为验证猜想b，小明让带孔卡片，离地面白纸较近，如图甲所示，发现白纸上的光斑都是圆形，说明小孔成像时的形状与小孔形状　 　（选填“有关”或“无关”） （3）为验证猜想c，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变。让乙纸板向左运动，使孔径越来越小，你觉得选 　图实验最科学，实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形。这说明小孔形成的光斑与小孔的形状　 。（选填“有关”或“无关”） （4）通过探究，他们初步得到了以下结论，　 　光斑（填光斑的形状）一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。 【解析】（1）猜想a，光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理； （2）根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，改变孔的形状，观察光斑的形状，当白纸上的光斑都是圆形时，说明小孔成像时像的形状与小孔形状无关； （3）为验证猜想c：与树叶间空隙大小有关，要控制孔的形状不变，只改变孔的大小，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变，让乙纸板向左运动，孔径越来越小，故选C最科学； 实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形。这说明小孔形成的光斑与小孔的形状无关； （4）小孔成像发光物体是太阳，通过探究，他们初步得到了以下结论：圆形光斑一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。 故答案为：（1）不合理；（2）无关；（3）C；无关；（4）圆形。 9．如图，PQ为一光屏，M、N是一个窗户的上下边沿，S是光源，试在PQ上确定光源S能照亮的范围。 【解析】从S点发出的光线经过M的最下端和N的最上端，照在PQ上的范围就是光源S能照亮的范围； 如图： 。 更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：