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第1节 光的直线传播
双基过关
知识点一、光源：
1.概念：正在发光的物体叫光源。
2.分类：
（1）天然光源：自然界本身存在的光源。如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等。月亮不是光源。
（2）人造光源：人为创造的光源。如点燃的火把、点燃的油灯、发光的手电筒、发光的电灯、发光的无影灯等。
3.理解：光源是指自身能够发光的物体，如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源。有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其它光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为是光源，如月亮、所有行星和反光的镜子等。
基础自测：
1.仔细观察图1中的太阳、水母和LED灯，思考并回答下列问题。
图1
问题1：它们有什么共同特征吗？
答： 。
问题2：像这样能够发光的物体叫什么？
答： 。
问题3：月亮是光源吗？
答： 。
2.下列四个词语所描述的光现象中，表示能自行发光的是(　　)
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
1.光的直线传播：
（1）空气、水、玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光在不同的介质或同种不均匀的介质中，不一定沿直线传播。
（4）说明：
①为了清晰地观察光在介质中的传播路径，实验应在较暗的环境中进行。
②光沿直线传播时，“同种”和“均匀”两个条件缺一不可，必须同时满足。
2.光线：
（1）概念：物理学中，通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是实线，且表示光线传播方向的箭头一般画在直线的中间位置。
（3）模型法：通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”，光线的引入应用了模型法。
（4）光线实际上是不存在的，是为了方便研究光的传播路径而引入的一种表示光传播径迹和方向的物理模型。
3.与光的直线传播有关的现象：
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体背面形成的阴暗区叫影子。
图2 图3
（2）日食：如 图3所示，当月球绕地球转到地球和太阳之间，并且三者在一条直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光。由于光沿直线传播，在地球阴影区Ⅰ内太阳光完全照不到，就会发生日全食，阴影区Ⅱ内只有部分太阳光照射到，发生日偏食，阴影区Ⅲ内只有太阳边缘的光照射到，发生日环食。
（3）月食：如图4所示，当地球转到月球和太阳之间，并且三者在一条直线上时，地球就挡住了射向月球的太阳光。由于光沿直线传播，月球在阴影区的部分不能反射太阳光。月球在阴影区Ⅰ内时，我们能看到月全食，月球在阴影区Ⅰ与Ⅱ之间时，我们能看到月偏食
图4 图5
（4）小孔成像：如图5所示，从烛焰A点发出的光照射到纸板上，通过纸板上小孔的一束光沿直线传播，射到光屏的下部形成一个小光斑A'，同样，烛焰下部的B点发出的光通过小孔后，投射到光屏的上部也形成了一个光斑B'，烛焰上每个点也都有对应的光斑，这样便形成了一个相对于烛焰倒立的像，这就是小孔成像。
4.光的直线传播的应用：
（1）站队列时，队列是否整齐；
（2）利用激光引导开凿隧道；
（3）射击瞄准；
（4）木工检查木板是否平直
基础自测
3.如图所示的光现象中，由光沿直线传播形成的是（　　）
4．如图所示的光现象中，与小孔成像原理相同的是（　　）
知识点三、光的传播速度
1.光在真空中的传播速度：光在真空中的传播速度最快，在物理学中用c表示，c＝2.99792×108m/s。通常情况下，真空中光速近似取c＝3.0×108m/s。
2.光在其他介质中的速度：
(1)光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度，可以认为等于c。
(2)光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3.比较声与光的传播情况：
声 光
异 不能在真空中传播 能在真空中传播，且速度最大
15℃空气中速度为340m/s 空气中速度约为3.0×108m/s
同 传播速度都与介质种类有关，都能传递信息和能量
基础自测
5．晴天时，在树荫下的地面上看到圆形的小亮斑，这是光的______形成的；光在真空中传播的速度是______m/s。
6.土星的第六颗卫星简称“土卫六”，它的表面覆盖了厚厚的大气层，地表有山脉、湖泊、河流，被认为是与地球最为相似的星球。“土卫六”离地球最近时，距离地球约为1.3×1012m，假如小雨此时站在“土卫六”上，能用望远镜看到地球上的景象，他看到的是(　　)
A.地球上106个小时前的景象
B.地球上1个多小时前的景象
C.地球上现在的景象
D.地球上1个多小时后的景象
考点突破
考点1.光的直线传播
方法：
1.思路：光源→光沿直线传播→不透明障碍物→光不能到达人眼，在某一区域形成影子。
2.物体挡住了光的传播，光因无法穿过不透明物体而形成的黑暗区域，就是我们常说的影子。正午时刻影子最短，根据我国的地理位置和影长可以粗略判断时间和我们所处的位置。
例1.如图所示，下列叙述与图中情景不相符的是
A. 灯光照射下形成的影子是由于光的直线传播形成的
B. 木工师傅观察木板是否平整，是利用了光的直线传播的特点
C. 日偏食是由于光线发生偏折形成的
D. 队伍排列整齐是利用了光的直线传播
例2.小明参加学校组织的生存夏令营，学到了许多野外生存的知识与技能．
（1）用影子辨别方向：如图中午前后，用描点的方法在地面上画出竖直杆阴影顶端的运行轨迹，找出其中距O最近的点A，则OA就指示 方向，这一技能应用的光学知识是 。
（2）由于声音具有能量，为了防止触发雪崩，在攀登雪山时应禁止 。
考点2.光的直线传播作图
方法：在小孔成像中，已知物体和孔，作物体的像，先由物体上对应的点和孔确定一条直线，再延长该直线即可找到该点的像。在确定光源的作图中，将给出的部分光线反向延长，则反向延长线的交点就是光源的位置。
例3.如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB在光屏MN上所成的像A′B′的光路图．
例4.《凿壁借光》的故事同学们都知道。请你在图中画出匡衡通过小洞A从邻居家所借来的烛光能够照亮的范围(烛光近似为点光源)。
考点3.小孔成像
方法：分析题意，理清关系。
（1）影响因素：
①物体距小孔的远近——决定像的大小；
②物体的形状——决定像的形状
（2）无关因素：小孔的形状。
例5.如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置．将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：
（1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是 （填“实像”或“虚像”）；其成像的原理是 ；
（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是
A．三角形光斑 B．圆形光斑 C．烛焰的正立像 D．烛焰的倒立像
（3）从右侧眼睛看过去，将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是 （选填“顺”或“逆”）时针旋转的；
（4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：
（5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是 ．
考点4.与光速有关的计算
方法：利用激光测距的解题模型：
例6.激光测距技术广泛应用在人造地球卫星测控、大地测量等方面．激光测距仪向目标发射激光脉冲束，接收反射回来的激光束，测出激光往返所用的时间，就可以算出所测天体与地球之间的距离．现在利用激光测距仪测量月、地之间的距离，精度可以达到±10cm．已知一束激光从激光测距仪发出并射向月球，大约经过2.53s反射回来，则地球到月球的距离大约是多少千米？
A．灯下手影 B．水中倒影 C．海市蜃楼 D．雨后彩虹
A．苹果的影子 B．海市蜃楼 C．平面镜中的像 D．水中筷子“变弯”第1节 光的直线传播
双基过关
知识点一、光源：
1.概念：正在发光的物体叫光源。
2.分类：
（1）天然光源：自然界本身存在的光源。如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等。月亮不是光源。
（2）人造光源：人为创造的光源。如点燃的火把、点燃的油灯、发光的手电筒、发光的电灯、发光的无影灯等。
3.理解：光源是指自身能够发光的物体，如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源。有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其它光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为是光源，如月亮、所有行星和反光的镜子等。
基础自测：
1.仔细观察图1中的太阳、水母和LED灯，思考并回答下列问题。
图1
问题1：它们有什么共同特征吗？
答： 。
问题2：像这样能够发光的物体叫什么？
答： 。
问题3：月亮是光源吗？
答： 。
【答案】它们本身都能发光 ；光源；不是。
2.下列四个词语所描述的光现象中，表示能自行发光的是(　　)
A.金光闪闪　　　　　　　　　 B.红光满面
C.火光冲天 D.波光粼粼
【答案】C
【解析】本题主要考查对光源的理解。自身能够发光的物质叫光源，不包括反射光的情况。金光闪闪是由于表面光滑，在光的照射下金光闪闪；红光满面形容人的脸色；波光粼粼是形容水面对光的反射。
知识点二、光的直线传播
1.光的直线传播：
（1）空气、水、玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光在不同的介质或同种不均匀的介质中，不一定沿直线传播。
（4）说明：
①为了清晰地观察光在介质中的传播路径，实验应在较暗的环境中进行。
②光沿直线传播时，“同种”和“均匀”两个条件缺一不可，必须同时满足。
2.光线：
（1）概念：物理学中，通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是实线，且表示光线传播方向的箭头一般画在直线的中间位置。
（3）模型法：通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”，光线的引入应用了模型法。
（4）光线实际上是不存在的，是为了方便研究光的传播路径而引入的一种表示光传播径迹和方向的物理模型。
3.与光的直线传播有关的现象：
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体背面形成的阴暗区叫影子。
图2 图3
（2）日食：如 图3所示，当月球绕地球转到地球和太阳之间，并且三者在一条直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光。由于光沿直线传播，在地球阴影区Ⅰ内太阳光完全照不到，就会发生日全食，阴影区Ⅱ内只有部分太阳光照射到，发生日偏食，阴影区Ⅲ内只有太阳边缘的光照射到，发生日环食。
（3）月食：如图4所示，当地球转到月球和太阳之间，并且三者在一条直线上时，地球就挡住了射向月球的太阳光。由于光沿直线传播，月球在阴影区的部分不能反射太阳光。月球在阴影区Ⅰ内时，我们能看到月全食，月球在阴影区Ⅰ与Ⅱ之间时，我们能看到月偏食
图4 图5
（4）小孔成像：如图5所示，从烛焰A点发出的光照射到纸板上，通过纸板上小孔的一束光沿直线传播，射到光屏的下部形成一个小光斑A'，同样，烛焰下部的B点发出的光通过小孔后，投射到光屏的上部也形成了一个光斑B'，烛焰上每个点也都有对应的光斑，这样便形成了一个相对于烛焰倒立的像，这就是小孔成像。
4.光的直线传播的应用：
（1）站队列时，队列是否整齐；
（2）利用激光引导开凿隧道；
（3）射击瞄准；
（4）木工检查木板是否平直
基础自测
3.如图所示的光现象中，由光沿直线传播形成的是（　　）
【答案】A
【解析】A、灯下手影，是光沿直线传播形成的现象，符合题意；
B、水中倒影属于平面镜成像，是光的反射现象，不符合题意；
C、海市蜃楼，是光的折射现象，不符合题意；
D、天空的彩虹，是光的折射现象，不符合题意。
光在自然界中存在三种光现象：
（1）光在同种均匀物质中沿直线传播，在日常生活中，激光准直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的；
（2）当光照射到物体界面上时，有一部分光被反射回来，例如：平面镜成像、水中倒影等；
（3）当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向的会偏折，发生折射现象，如：看水里的鱼比实际位置浅等。
4．如图所示的光现象中，与小孔成像原理相同的是（　　）
【答案】A
【解析】光在同种、均匀介质中沿直线传播，日食、月食、影子、小孔成像都是光的直线传播形成的。
A、苹果的影子是由于光的直线传播形成的，故A符合题意；
B、海市蜃楼是由于光的折射形成的，故B不符合题意；
C、平面镜中的像属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故C不符合题意；
D、水中筷子“变弯”是由于光的折射形成的，故D不符合题意。
知识点三、光的传播速度
1.光在真空中的传播速度：光在真空中的传播速度最快，在物理学中用c表示，c＝2.99792×108m/s。通常情况下，真空中光速近似取c＝3.0×108m/s。
2.光在其他介质中的速度：
(1)光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度，可以认为等于c。
(2)光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3.比较声与光的传播情况：
声 光
异 不能在真空中传播 能在真空中传播，且速度最大
15℃空气中速度为340m/s 空气中速度约为3.0×108m/s
同 传播速度都与介质种类有关，都能传递信息和能量
基础自测
5．晴天时，在树荫下的地面上看到圆形的小亮斑，这是光的______形成的；光在真空中传播的速度是______m/s。
【答案】直线传播；3×108
【解析】（1）在树荫下的地面上看到圆形的小亮斑，这是光的直线传播形成的； （2）光在真空中传播的速度最快，其速度为3×108m/s。
6.土星的第六颗卫星简称“土卫六”，它的表面覆盖了厚厚的大气层，地表有山脉、湖泊、河流，被认为是与地球最为相似的星球。“土卫六”离地球最近时，距离地球约为1.3×1012m，假如小雨此时站在“土卫六”上，能用望远镜看到地球上的景象，他看到的是(　　)
A.地球上106个小时前的景象
B.地球上1个多小时前的景象
C.地球上现在的景象
D.地球上1个多小时后的景象
【答案】B
【解析】本题考查学生对光的传播速度和速度计算公式的了解与掌握。
土卫六到地球的距离s=1.3×1012m，光速v=3×108m/s；
因为v=，
所以光从地球到土卫六的时间：
t==≈4.33×103s=1.2 h。故选B。
考点突破
考点1.光的直线传播
方法：
1.思路：光源→光沿直线传播→不透明障碍物→光不能到达人眼，在某一区域形成影子。
2.物体挡住了光的传播，光因无法穿过不透明物体而形成的黑暗区域，就是我们常说的影子。正午时刻影子最短，根据我国的地理位置和影长可以粗略判断时间和我们所处的位置。
例1.如图所示，下列叙述与图中情景不相符的是
A. 灯光照射下形成的影子是由于光的直线传播形成的
B. 木工师傅观察木板是否平整，是利用了光的直线传播的特点
C. 日偏食是由于光线发生偏折形成的
D. 队伍排列整齐是利用了光的直线传播
【答案】C
【解析】
A.影子、日食、月食、小孔成像等都是由于光的直线传播形成的，故A正确;
B.因为光在均匀介质中沿直线传播的特点，所以木工师傅观察木板是否平整,故B正确;
C.日偏食同样也是日食，只不过是月球挡住了太阳的一部分，仍然是由于光线沿直线传播形成
的，故C错误;
D.队伍排列整齐是利用了光的直线传播，即当队伍整齐时，在一直线上，由于光沿直线传播所
以只能看到前面或右面一位同学，故D正确。
例2.小明参加学校组织的生存夏令营，学到了许多野外生存的知识与技能．
（1）用影子辨别方向：如图中午前后，用描点的方法在地面上画出竖直杆阴影顶端的运行轨迹，找出其中距O最近的点A，则OA就指示 方向，这一技能应用的光学知识是 。
（2）由于声音具有能量，为了防止触发雪崩，在攀登雪山时应禁止 。
【答案】（1）正北；光的直线传播；（2）大声呼喊．
【解析】
分析：（1）光在同一均匀介质中沿直线传播，所以当光照在不透明的杆上就会在杆的后面形成一个黑暗的区域---影子，正午时刻影子最短，根据我国的地理位置和影长判断影子OA的方向；
（2）声音在传播的过程中同时传递能量，在雪地中大声的呼喊，声波传递中的能量就会引起雪的振动，从而引起雪崩．
解答：解：（1）光在同一均匀介质中是沿直线传播的，当光照在竖直的杆上，就会在地面上形成一个黑暗的区域，这个黑暗的区域就是杆的影子，直杆阴影顶端的在O点影子最短，应该是正午时间，我国处于北半球，影子就应该是南北方向的，OA指示的是正北方向，AO指示的是正南方向．
（2）由于声音在传播的过程中同时传递能量，大声的呼喊就可能会产生共鸣，从而引起雪崩．
故答案为：（1）正北；光的直线传播；（2）大声呼喊．
【点评】（1）考查了光沿直线传播特点的应用，物理知识就是要应用于生活的；
（2）此问考查了声波传递能量在生活中的实例，我们要能够从生活实例中找出用到的物理知识．
考点2.光的直线传播作图
方法：在小孔成像中，已知物体和孔，作物体的像，先由物体上对应的点和孔确定一条直线，再延长该直线即可找到该点的像。在确定光源的作图中，将给出的部分光线反向延长，则反向延长线的交点就是光源的位置。
例3.如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB在光屏MN上所成的像A′B′的光路图．
【答案】
【解析】
分析 小孔成像是光的直线传播现象．物体上部的光线通过小孔后，射到了光屏的下部；物体下部的光线通过小孔后，射到了光屏的上部，因此通过小孔后所成的像是倒立的像。
解答 解：根据光沿直线传播A发出的光线连接小孔的下沿，B点发出的光线连接小孔的上沿，并分别延长交于MN交点之间即AB的像A′B′．如图所示：
【点评】本题主要考查学生对光沿直线传播的应用，即小孔成像的原理，及小孔成的像是倒立的可缩小、可放大或等大的实像。
例4.《凿壁借光》的故事同学们都知道。请你在图中画出匡衡通过小洞A从邻居家所借来的烛光能够照亮的范围(烛光近似为点光源)。
【答案】
【解析】根据光的直线传播可知，只有射向小洞的光才能射出去，射向墙壁的光会被墙壁挡住。
考点3.小孔成像
方法：分析题意，理清关系。
（1）影响因素：
①物体距小孔的远近——决定像的大小；
②物体的形状——决定像的形状
（2）无关因素：小孔的形状。
例5.如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置．将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：
（1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是 （填“实像”或“虚像”）；其成像的原理是 ；
（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是
A．三角形光斑 B．圆形光斑 C．烛焰的正立像 D．烛焰的倒立像
（3）从右侧眼睛看过去，将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是 （选填“顺”或“逆”）时针旋转的；
（4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：
（5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是 ．
【答案】（1）实；光的直线传播；（2）D；（3）顺；（4）蜡烛离小孔近一些；（5）树叶缝隙离地面的距离不同。
【解析】
试题分析：（1）物体发出或反射的光通过小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的实像，这就是小孔成像；
（2）在小孔成像现象中，物体经小孔成的像的形状由物体决定，像的形状与物体的形状相同，与孔的形状无关；
（3）当蜡烛沿顺时针旋转时，蜡烛上各点发出的光线也沿顺时针旋转，所成的像也沿顺时针旋转；
（4）（5）小孔所成像的大小与物体的大小、物到小孔的距离、小孔到光屏的距离有关，据此解答。
解：（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是倒立的实像，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，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，选D；
（3）将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在塑料薄膜上所成的像是顺时针旋转的；
（4）为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：蜡烛离小孔近一些；
（5）晴天太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙离地面的距离不同。
故答案为：（1）实；光的直线传播；（2）D；（3）顺；（4）蜡烛离小孔近一些；（5）树叶缝隙离地面的距离不同。
考点4.与光速有关的计算
方法：利用激光测距的解题模型：
例6.激光测距技术广泛应用在人造地球卫星测控、大地测量等方面．激光测距仪向目标发射激光脉冲束，接收反射回来的激光束，测出激光往返所用的时间，就可以算出所测天体与地球之间的距离．现在利用激光测距仪测量月、地之间的距离，精度可以达到±10cm．已知一束激光从激光测距仪发出并射向月球，大约经过2.53s反射回来，则地球到月球的距离大约是多少千米？
【答案】3.795×105千米
【解析】激光传到月球的时间是激光总传播时间的一半，已知光速，由速度公式的变形公式可以求出地球到月球的距离。
由题意可知，光速v=3×108m/s，到月球所有时间：。
∵
∴地球到月球的距离；
答：地球到月球的距离大约是3.795×105千米．
【考点】速度公式及其应用．
【点评】本题考查了求地球与月球间的距离，熟练应用速度公式的变形公式即可正确解题。
A．灯下手影 B．水中倒影 C．海市蜃楼 D．雨后彩虹
A．苹果的影子 B．海市蜃楼 C．平面镜中的像 D．水中筷子“变弯”

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