资源简介

4.1 光的直线传播
重点知识：
知识点一：光源
光源：能够发光的物体叫做光源。光源可分为天然光源（太阳、水母、萤火虫等）和人造光源（灯泡、火把、点燃的蜡烛）。
知识点二：光的直线传播
1.光在同种均匀介质中 沿直线传播；
2.光线：常用一条带有箭头 直线 表示光的传播径迹和方向。
3.光沿直线传播的应用：小孔成像、影子的形成、日食、月食、射击瞄准等。
知识点三：光的传播速度：
1.真空中光速是宇宙中最快的速度；在计算中，真空或空气中光速c=3×108m/s＝3×105km/s；
2.光在水中的速度约为c，光在玻璃中的速度约为c；
3.光年：是光在一年中传播的距离。光年是长度单位。
重点解读：
一、光的直线传播规律是重点
1.光在同种均匀介质中 沿直线传播；
2.光线：常用一条带有箭头 直线 表示光的传播径迹和方向。
3.光沿直线传播的应用：小孔成像、影子的形成、日食、月食、射击瞄准等。
二、重点记忆真空中的光速
1.真空中的光速约为 3×108 m/s。
2.光可以在真空中传播。
3.光的传播速度跟介质的种类有关， 光在真空中速度最大，在气体、液体、固体中都可以传播。
4天文学中，光在一年内传播的距离叫光年，所以光年是长度的单位。
知识点一：光源
【例题1】下列物体不是光源的是（ ）
A.恒星 B.太阳 C. 水母 D.月亮
【答案】D
【解析】AB.能够发光的物体都叫做光源。恒星都能自行发光，太阳也是恒星，它们是光源，A、B错。
C.海中的水母、灯笼鱼、斧头鱼等都能发光，C错。
D.我们看到的月光来自月球反射的太阳光，它自身不能发光，不是光源，D正确。选D。
知识点二：光的直线传播
【例题2】张凤同学用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
【答案】B
【解析】小孔成像，成的是倒立的实像，像与物相似，与小孔的现状无关。选B。
知识点三：光的传播速度：
【例题3】打雷时，总是先看到闪电，后听到雷声，主要是因为 （ ）
A．闪电发生的地点离我们近
B．闪电是用眼睛看到的，人的眼睛能看得很远；而雷电必须进入我们的耳朵，传播的路程更远
C．打雷时，闪电和雷声虽同时发生，但光速大于声速
D．因为人的眼睛比了耳朵反应更灵敏
【答案】C
【解析】打雷时，闪电和雷声虽同时发生，也就是距离s相同，但光速c=3×108m/s，声速v=340m/s，
光速远远大于声速，根据v=s/t 导出t=s/v，所以光传播快，声慢得多。所以打雷时，总是先看到闪电，后听到雷声。
基础训练题
一、单选题
1．打雷时，总是先看见闪电，后听到雷声，这是因为（　　）
A．闪电和雷声是同时发出的，但光的传播比雷声的传播要快得多
B．闪电和雷声是同时传到的，但人耳的反应比人眼的反应要慢
C．打雷时是先发出闪电后发出雷声
D．上述理由都不对
2．生活中许多物体可以发光，下列物体中属于光源的一组是（　　）
A．太阳、月亮、工作的台灯 B．闪电、镜子、发光的水母
C．太阳、烛焰、波光粼粼的水面 D．火焰、工作的手电筒、发光的萤火虫
3．如图所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，将小孔对着烛焰，下列说法中正确的是（　　）
A．可以在薄膜上看到烛焰倒立的虚像
B．像的形状与小孔的形状有关
C．烛焰离小孔越远，薄膜上的像越小
D．小孔成像的原理是光的反射
4．关于光速和光年，下列说法正确的是（　　）
A．光的传播速度总是3.0×108m/s B．光在真空中传播速度为3.0×108m/s
C．光年是天文学上使用的时间单位 D．光年是天文学上使用的速度单位
5．下列关于光的说法中，正确的是（　　）
A．光的传播速度是3×108m/s B．光在同种均匀透明介质中沿直线传播
C．声和光传播都需要介质 D．光从空气进入水中时传播速度变大
6．一束绿色激光从箱体的一端照射向另一端，箱体中装有某透明液体，激光束的光路图如图，以下说法中正确的是（　　）
A．该液体一定不均匀
B．该实验说明，光在液体中不能沿直线传播
C．仅改为用红色激光，红色激光在该液体中可能沿直线传播
D．该实验中，绿色激光在液体中沿曲线传播的速度为3×108m/s
二、填空题
7．如图所示，小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰，他应将烛焰、两个小孔和人眼调到 上，这样操作的依据是 。
8．早在战国时期，我国古代著名教育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，在木板上钻一个小孔，发现烛焰透过小孔在墙壁上形成一个 （选填“倒立”或“正立”）的像，其成像原理是 。
9．如下图所示为“小孔成像”的示意图：该现象可以用光 来解释：小孔成的像是 （选“虚像”或“实像”）。若把孔的形状改成三角形，像的形状 （选填“会”或“不会”）改变。

10．如图所示是电视上播放的天安门升旗时的场景，仪仗队里士兵排列非常整齐是应用了 原理；播放电视节目时，电视机屏幕 （选填“是”或“不是”）光源。
11．疫情的“寒冬”已过去，“鸟语花香、绿柳成荫”的春天已来临，“鸟语”是通过 传播到人耳，“成荫”是光 形成的。
能力提升训练题
一、单选题
1．关于光的传播，下列说法正确的是（　　）
A．光在固体中传播速度最快 B．光在同种介质中沿直线传播
C．光在真空中的传播速度比水中快 D．光在15℃的空气中传播速度为340m/s
2．在暗箱前面穿一个三角形的小孔，当太阳光射入小孔后，在光屏上成像。关于像的形状，下列说法中正确的是（　　）
A．圆形 B．三角形 C．长方形 D．其他形状
3．小强在硬纸板上钻一个小洞，通过小洞向外看，当他的眼睛向小洞逐渐靠近时，看到外面景物范围（　　）
A．变大 B．变小 C．不变 D．先变小后变大
4．如图所示是一个放置于宁波某地水平地面上的简易计时模型，圭杆垂直底盘。下列描述错误的是（　　）
A．杆影的形成是由于光在均匀介质中沿直线传播
B．一天内，杆影移动是由地球公转造成的
C．一天内，正午的杆影最短
D．该模型依据杆影的方位计时
5．某兴趣小组的同学在空易拉罐的底部中央戳一个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，制作成一个简易针孔“照相机”。如图所示，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，下列说法正确的是（　　）
A．塑料膜上可以看到灯丝正立的像
B．该现象是光的反射现象
C．若水平向左移动易拉罐，则像将变大
D．若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状也会改变
6．2022 年 6 月 3 日（农历五月初五）是我国的传统节日—端午节，那天的月相可能是（　　）
A． B． C．
7．有下列实例：①排队时，前面的同学挡住了后面的同学；②射击瞄准要“三点一线”；③晚上学习时，手挡住了灯光看不清字；④用激光引导掘进机开凿大山隧道。其中，能用光的直线传播规律解释的是（　　）
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
二、填空题
8．小华利用“小孔成像”的相关器材进行了如下探究实验：当蜡烛距离小孔15cm时，烛焰在光屏上所成的像如图甲所示；保持光屏与小孔的位置不变，当蜡烛距离小孔10cm时，发现烛焰在光屏上所成的像变大，如图乙所示。请你根据小华的实验步骤及现象，写出她所探究的问题： 。
9．如图所示，小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰，他应将烛焰、两个小孔和人眼调到同一直线上，这样操作的依据是 。
10．2022年11月8日下午5点半左右，苏州市平江中学校的同学亲眼看到了月食这一难得的景象（如图），同时还伴随着月掩天王星、日月合壁、红月亮等景观。图中能正确描述其形成原因的是图 （甲、乙）。其实光的传播也需要时间，在真空中光速最大，约为 m/s。人们常利用激光测距的方法来测量地月的距离，从地面向月球发射一束激光，被月球表面反射回地球，激光发出后，经过2.4s反射回地球，则地球到月球的距离约为 m（以上两空均用科学记数法表示）。
11．1962年，美国马萨诸塞理工学院把红宝石激光射向月球，大约经过2.6s后收到了从月球反射回来的激光信号，已知光在真空和空气里的传播速度约为 m/s，由此可计算出月球与地球相距约 m。
三、实验题
12．于老师在“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。
（1）圆筒的 （A/B）端是用半透明薄纸制成的光屏；
（2）用制成的圆形小孔成像观察仪观察静物时，移动圆筒位置，增大光屏与小孔之间距离，则光屏上像将 （变大/变小/不变）；
（3）所成的像的大小与像到小孔的距离 （有关/无关），若将圆形小孔的形状改为三角形的小孔，成的像的形状 （不变/改变）。
13．一同学用易拉罐做小孔成像实验。实验装置如图所示，其中半透明纸的作用相当于光屏。
(1)该同学能观察到发光物体AB在半透明纸上所成的是 （选填“倒”或“正”）立的 （选填“虚”或“实”）像。
(2)实验中发现小孔为圆形或方形时像的形状没有变化，这说明物体通过小孔所成的像与 无关。
(3)请作出发光物体AB通过易拉罐底部上的小孔在光屏上所成的像 。
(4)该同学发现发光物体AB和小孔的位置固定后，半透明纸离小孔越近，像就越 （选填“大”或“小”）。若将小孔遮住一半，像会变得更 （选填“清晰”或“模糊”）。
四、综合题
14．冬季，学校组织开展野外生存技能综合实践活动，老师提出“如何在野外辨别方向？”的问题。同学们分组讨论，每个小组都提出了自己的方案。有的小组认为可以根据“太阳从东边升起，西边落下”判断东西方向，并对一些方案做出评价。
（1）方案一：甲组同学汇报时展示了两张图片，山脊和房屋都是东西走向（如图1和2）。他们认为，可以根据向阳和背阴两侧积雪存余情况来判断南北方向。
图1中，山脊两侧积雪厚度不同，向阳一侧已经裸露出地面；图2中，向阳一侧无积雪，积雪少的一侧所对方向为 方（选填“南”或“北”）；试分析，向阳一侧积雪少的原因： ；
（2）方案二：乙组同学演示了利用“立竿见影”确定南北方向的方法。他们认为，将直杆竖直立于地面，当中午12点时，直杆影子最短，且指向正北方向。
①为便于汇报，需画出“立竿见影”的光路图和影子（影子用笔加粗），请帮助乙组同学完成作图（图3） ；
②地理老师认为，由于我们国家幅员辽阔，东西方向跨度很大，因此东部和西部地区会存在较大时差。当北京地区太阳刚升起时，我国新疆地区还在凌晨时分，当北京时间12点时，我国新疆地区太阳位置还在偏东方向。因此，北京时间12点时，在我国不同的地方，直杆影子的长度 （选填“一定”或“不一定”）都是最短的。
（3）方案三：丙组同学在方案二的基础上，提出了新的方法。如图4，在太阳达到最高位置前后用描点的方法在地面上画出竖直杆影子顶端的运动轨迹。
①如图5中，已知运动轨迹上A、B两点直杆影长相等，请运用几何作图的方法确定正北方向 ，并用箭头表示出来。
②方案三中，为了使正北方向确定更加准确，你认为所选的直杆应适当 （选填“长”或“短”）一点。
（4）请比较方案一和方案三，并对两种方案的优缺点进行评价 。
基础训练题答案：
1．A
【知识点】辨析光速与声速的不同以及在生活中的应用
【详解】闪电和鸣雷是在同一时刻发生的，由于闪电发出的光在空气中的传播速度大于雷声在空气中传播的速度，因此打雷时，总是先看见闪电后听到雷声，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．D
【知识点】区别光源与非光源
【详解】A．太阳、月亮、工作的台灯中，月亮自身不能发光，不是光源，故A不符合题意；
B．闪电、镜子、发光的水母，镜子自身不发光，不是光源，故B不符合题意；
C．太阳、烛焰、波光粼粼的水面中，波光粼粼的水面自身不能发光，不是光源，故C不符合题意；
D．火焰、工作的手电筒、发光的萤火虫，自身都能发光，都是光源，故D不符合题意。
故选D。
3．C
【知识点】小孔成像
【详解】A．小孔成像，薄膜上呈现蜡烛倒立的实像，故A错误；
B．小孔成像中像的形状与孔的形状无关，故B错误；
C．焰离小孔越远，薄膜上的像越小，如图所示：
故C正确；
D．小孔成像的工作原理是利用光的直线传播，故D错误。
故选C。
4．B
【知识点】光在真空中的速度、光在不同介质中的传播速度、光年
【详解】AB．光在真空中的传播速度最大，是3.0×108m/s，在其它介质中的传播速度都比真空中的要小，故A错误，B正确；
CD．光年是长度单位，指光在一年中传播的距离，故CD错误。
故选B。
5．B
【知识点】光沿直线传播的条件、光在不同介质中的传播速度、声音的传播
【详解】A．光在真空中的传播速度是3×108m/s，光在不同透明介质中传播速度不同，故A错误；
B．光在同种均匀透明介质中沿直线传播，故B正确；
C．光的传播不需要介质，故C错误；
D．光从空气进入水中时传播速度变小，故D错误。
故选B。
6．A
【知识点】光沿直线传播的条件、光在不同介质中的传播速度
【详解】A．光在同种均匀介质中沿直线传播，由图可知光在该透明液体里传播时传播路径发生了弯曲，说明该液体是不均匀的，故A正确；
B．本实验中由于液体密度不均匀，导致光在该液体中没有沿直线传播，但并不能说明光在液体中都不能沿直线传播，故B错误；
C．由于该液体不是均匀的，即使将绿色激光改为红色激光，它在该液体中也无法沿直线传播，故C错误；
D．光在空气中的传播速度约为，在液体中时传播的速度稍小一些，但是不可能等于3×108m/s。故D错误。
故选A。
7． 同一直线 光在同种均匀介质中沿直线传播
【知识点】根据光的直线传播确定观察范围
【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，所以，小明想通过A、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。
8． 倒立 光的直线传播
【知识点】小孔成像
【详解】当小孔足够小时，物体表面某点发出的一束光线中，可以理解成只有一条光线通过小孔照射到墙面上；以此类推，物体表面的每个物点都在墙上对应着一个像点，进而就在墙面上组成了物体的像；小孔成像是由光的直线传播形成的，像点与物点的连线经过小孔，所以所成的像相对于物体来说是倒立的像。
9． 直线传播 实像 不会
【知识点】小孔成像
【详解】小孔成像是由光沿直线传播造成的，所成的像是实际光线的会聚点是倒立的实像。
小孔成像成的是光源的像，像的形状与孔的形状无关，所以把孔的形状改成三角形，像的形状也不会发生变化。
10． 光沿直线传播 是
【知识点】区别光源与非光源、光沿直线传播的条件
【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，仪仗队里士兵排列非常整齐是应用了光的直线传播原理。
自身能够发光的物体是光源。播放电视节目时电视屏幕能发出光，所以播放电视节目时，电视机屏幕是光源。
11． 空气 沿直线传播
【知识点】影子的形成原理、探究声音的传播条件
【详解】声音的传播需要介质，“鸟语”是通过空气传播到人耳的。
“成荫”指的是树的影子，因此是光的沿直线传播形成的。
能力提升训练题答案
1．C
【知识点】光沿直线传播的条件、光在真空中的速度
【详解】A．光在真空中传播速度最快，在固体中传播速度最慢，故A错误；
B．光的传播条件是光在同种均匀介质中沿直线传播，故B错误；
C．光在水中的传播速度约为真空中光速的四分之三，因此光在真空中的传播速度比水中快，故C正确；
D．光在15℃的空气中传播速度为3×108m/s，340m/s是声音的传播速度，故D错误。
故选C。
2．A
【知识点】小孔成像
【详解】小孔成像是由光的直线传播形成的，小孔成像，像的形状与物体形状相同，太阳是圆形的，故在光屏上成的像是圆形的，与小孔的形状无关。
故选A。
3．A
【知识点】根据光的直线传播确定观察范围
【详解】由于光在同一种均匀介质中沿直线传播，当眼镜向小洞靠近时，即由图上1向2靠近时，所看外面景物范围的大小由AA'变化到BB'，如图：

因此，看到外面的景物范围逐渐变大。
故选A。
4．B
【知识点】影子的形成原理
【详解】A．光在同一种均匀介质中沿直线传播，杆影的形成是由于光在均匀介质中沿直线传播形成的，故A正确，不符合题意；
B．一天内，杆影移动是由地球自转造成的，故B错误，符合题意；
C．一天内，正午太阳高度角最大，因此正午的杆影最短，故C正确，不符合题意；
D．影子的方向在改变。在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。故D正确，不符合题意。
故选B。
5．C
【知识点】小孔成像
【详解】AB．小孔成像是由于光的直线传播形成的，塑料膜上可以看到灯丝倒立的像，故AB错误；
C．若水平向左移动易拉罐，物体到孔的距离变小，根据数学知识三角形相似可知，像将变大，故C正确；
D．小孔成像现象中，像的形状只与成像物体有关，与孔的形状无关，若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状不会改变，故D错误。
故选C。
6．A
【知识点】日食和月食的形成
【详解】根据月相的变化规律，从农历的月初至月末，月相的变化依次为新月→蛾眉月→上弦月→凸月→满月→凸月→下弦月→蛾眉月→新月。上半月月相的亮面朝右，缺面朝左，下半月月相的亮面朝左，缺面朝右，月相由缺到圆，再由圆到缺。
A．图A中月相较小，亮面朝右，缺面朝左，是蛾眉月，一般出现在农历初五左右，故A符合题意；
B．图B中月相是满月，一般出现在农历十五或十六，故B不符合题意；
C．图C中的月相大于半圆，一般出现在农历初九前后，与初五的蛾眉月差距较大，故C不符合题意。
故选A。
7．D
【知识点】影子的形成原理、根据光的直线传播确定观察范围
【详解】①排队时，前面的同学挡住了后面的同学，可以利用光的直线传播规律来解释；
②射击瞄准要“三点一线”，可以利用光的直线传播规律来解释；
③晚上学习时，手挡住了灯光是由于光在传播过程中，遇到了不透明物体在其后面形成了影子，所以看不清字，可以利用光的直线传播规律来解释；
④用激光引导掘进机开凿大山隧道，可以利用光的直线传播规律来解释。
故选D。
8．像的大小与物距是否有关
【知识点】小孔成像
【详解】小孔成像中，像的大小与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关；由甲乙两图可知，保持光屏到小孔的距离不变，改变物体到小孔的距离，由控制变量法可知，小华探究的是：像的大小与物体到小孔的距离是否有关。
9．光在同种均匀介质中沿直线传播
【知识点】光沿直线传播的条件
【详解】光在同种均匀介质中是沿直线传播的，小明想通过A、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。
10． 乙 3×108 3.6×108
【知识点】光在真空中的速度、日食和月食的形成、运用推导公式求解路程和时间
【详解】月食的形成：地球转到太阳和月亮中间，挡住了太阳光，太阳光照不到月亮上，形成月食。如图乙所示。
光在真空中传播速度最大，约为3×108m/s。
地球到月球的距离
11． 3.0×108 3.9×108
【知识点】运用推导公式求解路程和时间、光在真空中的速度
【详解】光在真空和空气里的传播速度
激光传播的距离为
月球与地球相距
12． A 变大 有关 不变
【知识点】小孔成像
【详解】（1）由图可知，易拉罐左端为小孔，圆筒从右端插入，为了减小外面光线的影响，看得更清楚，A端是用半透明薄纸制成的光屏。
（2）小孔成像时，所成像的大小与物距和像距有关，当物距不变时，增大光屏与小孔之间距离，即增大像距，则光屏上的像将变大。
（3）小孔成像时，所成像的大小与物距和像距有关；小孔成像成的是物体的像，所成像的形状与小孔的形状无关，若将圆形小孔的形状改为三角形的小孔，成的像的形状不变。
13．(1) 倒 实
(2)小孔的形状
(3)
(4) 小 清晰
【知识点】小孔成像
【详解】（1）小孔成像是由于光的直线传播传播形成的，所以该同学观察到物体AB在半透明纸上所成的是倒立的实像。
（2）实验中发现小孔为圆形或方形时像的形状没有变化，孔的形状改变而像的形状不变，这说明物体通过小孔所成的像与小孔的形状无关。
（3）根据光沿直线传播的原理作图如下：
（4）由图可知当蜡烛和小孔的位置固定后，半透明纸离小孔越近，像距变小像也就越小。
若将小孔遮住一半，孔变小，成像光线会变得更为会聚，所以像会更清晰。
14． 南 积雪熔化需要吸热 不一定 长 积雪不是时时刻刻都有，且要有阳光照射才会熔化，因而方案一的局限性很大，而方案三阳光照射时，即可以确定，但还需中午前后才能确定；方案一的优点是有积雪的地方，不一定是中午；方案三适用于南方很热的白天中午
【知识点】熔化的概念及现象、光沿直线传播的条件、影子的形成原理
【详解】（1）向阳一侧积雪少的原因是熔化需要吸热，向阳处吸收太阳较多的热，使得积雪熔化，因而积雪少的所对的方向是南方。
（2）影子是光的直线传播形成，如图：
（2）太阳正南时，影子最短，当北京地区太阳刚升起时，我国新疆地区还在凌晨时分，当北京时间12点时，我国新疆地区太阳位置还在偏东方向，因此，北京时间12点时，北京影子最短，在我国不同的地方，直杆影子的长度不一定最短。
（3）上下午距离12点的时间相同，影子等长，最短时的影子在两点的中垂线上，即正北方向，如图所示：
因为物体越高，影子越长，不同时刻的差异越大，为了使正北方向确定更加准确，所选直杆应适当长一点。
（4）积雪不是时时刻刻都有，且要有阳光照射才会熔化，因而方案一的局限性很大，而方案三阳光照射时，即可以确定，但还需中午前后才能确定；方案一的优点是有积雪的地方，不一定是中午；方案三适用于南方很热的白天中午。

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