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第1节　光的直线传播
【自主预习探新知】
【新知初探】
一、光源
1．定义：能够______的物体叫光源。
2．分类
(1)天然光源：自然界中存在并能自行发光的物体，如________、________、________等。
(2)人造光源：在人为条件下使其发光的物体，如________、________、________等。
二、光的直线传播
1．介质：空气、水、玻璃等________物质叫作介质。
2．条件：光在____________介质中沿直线传播。
3．光线：用一条__________的直线表示光传播的______和________，这样的直线叫光线。
三、光的传播速度
1．光速：光在真空中传播最快，速度约为c＝______m/s。光在水中的速度约为________c，在玻璃中的速度约为________c。
2．光年：________单位，1光年等于光在________传播的距离。
【预习自测】
1．生活中许多物体可以发光，下列物体不属于光源的是 (　　)
A．水母 B．萤火虫
C．月亮 D．霓虹灯
2．下列现象中，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．小孔成像
D．发生雷电时，先看到闪电而后才听到雷鸣声
【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1
光的直线传播
1．探究光的直线传播

演示1：在暗室中，用激光笔将一束激光射向空中，观察光在空气中的传播径迹(为了能看到光在空气中的传播径迹，可以在空气中喷洒空气清新剂或制造一些烟雾)，如图甲所示。
演示2：用激光笔将一束激光射入水中，观察光在水中的传播径迹，如图乙所示。
演示3：用激光笔将一束激光垂直射入透明的果冻中，观察光在果冻中的传播径迹，如图丙所示。

甲　　　　 　乙　　　　　丙
(1)在演示实验中，所选用的光源是什么？


(2)这三个演示实验中，你观察到什么现象？通过实验现象得出什么结论？


2．为了形象描述光的传播情况，教材中用了什么方法？


3．光的直线传播的应用
(1)图4－1－3所示是李丽同学在课余时间里自制的小孔成像仪，利用这个仪器你能在屏上看到蜡烛的像。你能说明小孔成像的原理吗？试着说出此时像的特点。



(2)认真观察图，试着阐述一下形成这种现象的原因。

　　　 　

(3)根据下图所示的原理图，说出日食、月食形成的原因。

甲　日食　　 　　 　乙　月食
【归纳总结】
(1)用光线来表示光的传播径迹时，应用了模型法。所谓模型法，就是在研究比较抽象的物理问题时，根据它的一些特征，用一些具体的图形或模型来代替它，把它形象地表示出来，这样就把它更具体化了。
(2)影子的形成与小孔成像的比较

小孔成像
影子的形成
形成
原理
光沿直线传播

光路图
形成
原因
像是光线在光屏上实际到达的区域
影子是光线被物体挡住，在物体的后面形成的阴影区
特点
是倒立的实像。像的大小与物体到小孔的距离和小孔到光屏的距离有关
影子的大小与物体到光源的距离和物体到光屏的距离有关
【典例】 小明同学在课外按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．蜡烛的实像
想一想：如果易拉罐的位置不变，将蜡烛的位置向后移动，则蜡烛成像的大小发生什么样的变化？

【易错提醒】关于小孔成像的易错点
小孔成像成的是倒立的实像(相对于物体)，像的大小与物体到孔的距离和孔到屏的距离有关，像的形状与物体相同，而与孔的形状无关。
【针对训练】
如图所示，李明在回家经过一盏路灯的过程中，发现自己的影子在不断变化，根据所学的知识判定一下李明影子长短的变化情况是______________。

知识点2
　光的传播速度
世界上很多城市都会在各自国家的国庆日有烟花表演，假设你十一期间在香港看2015年国庆日烟花表演。
(1)若你在离烟花表演处5 km远处看，对礼花爆炸时的声音和色彩你会先感觉到哪一个？说明原因。


(2)两者时间相差多少 s？(保留一位小数)


【归纳总结】
声音的传播与光的传播的比较
是否需要介质
传播的快慢
传播的路线
空气中传播的速度
声音的传播
是
较慢
可以绕过障碍物
340 m/s
光的传播
否
极快
同种均匀介质中沿直线传播
约为3×108 m/s
【典例】 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
【针对训练】
　小明百米赛跑时，如果终点计时员听见起跑处的枪声才开始计时，小明百米赛跑的成绩是12.5 s，(声音在空气中的传播速度为340 m/s)问：
(1)这个成绩准确吗？为什么？
(2)小明百米赛跑的实际成绩是多少？






【达标检测】 (10分钟)
1．夏天的夜晚，我们看到无数闪烁的星辰，高悬的月亮，高楼内射出的各色灯光交相辉映，萤火虫在草丛中闪着淡淡的绿光。它们中一定不是光源的是 (　　)
A．星星 　 B．月亮 C．灯　 D．萤火虫
2．图所示是我国出现的一次日食奇观示意图。小华借助小孔成像实验装置对“”形太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明光屏上看到像的形状是图中的 (　　)

　　　　　　 A　 　B　　 C　　 D
3．雷雨天，我们总是先看到闪电后听到雷声，这是因为 (　　)
A．光在空气中的传播速度比声音在空气中的速度慢
B．光在空气中的传播速度比声音在空气中的速度快
C．闪电比雷声发出的早
D．雷声从更远的地方传来
4．影子的形成表明光在__________介质中________传播。光在真空中的传播速度最__________，其值是c＝______m/s。光在不同介质中的速度________。


5．如图所示，在一块硬纸板上挖一边长为4.5毫米的正方形的孔，把这块挖有方形孔的纸板对准太阳光，当纸板和地面相距较远时，在地面上能观察到________(选填“正方形”“圆形”或“三角形”)亮斑，这是光的____________造成的；再逐渐增大纸板与地面的距离时，你会发现地面上那个亮斑将变________(选填“变大”或“变小”)；当纸板和地面距离非常非常近时，在地面上能观察到________(选填“正方形”“圆形”或“三角形”)亮斑。

【分层演练提素能】
【基础巩固练】
1．下图中物体不属于光源的是 (　　)

A．生日蜡烛 　　 B．璀璨宝石 C．奥运圣火 　 　D．初升太阳
2．小明在学习“光的直线传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：
①用激光笔射向水中，观察到光线是一条直线；
②用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察到光线发生了弯曲；
③经搅拌后，观察到光线又变直。
小明根据上述现象得出的结论，正确的是 (　　)
A．光的传播需要介质
B．光只有在水中才沿直线传播
C．光在海波溶液里不能沿直线传播
D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播
3．枯井中的青蛙位于井底O点“坐井观天”，下图中青蛙通过井口观察范围正确的是 (　　)

　A　　　B　 　　C　　　 　D
4．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
5．将甲手机挂在玻璃罩内，用乙手机拨打甲手机，能听到甲手机的振铃声，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，听到甲手机的振铃声越来越小，最后几乎听不到振铃声，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
6．下列关于光线的说法，正确的是 (　　)
A．光线是真实存在的带箭头的直线
B．激光笔发出的光是一条光线
C．光线是表示光的径迹和方向的
D．光线可以用虚线表示
7．如图所示，用步枪进行瞄准练习时，当眼睛看到瞄准点、准星尖和标尺缺口三者重合时，就认为三者是在同一条直线上了，这根据的是________的道理。

8．某学生在一次“学习报告”中说“要看到现在天体的变化，那得15万光年”。在这里，他把“光年”当成了时间的单位。其实，“光年”应该是________的单位。


【提能综合练】
9．如图，从墙壁的狭缝中射出一束光，请你用作图法确定光源的位置。

10．夏日下午，为了防止自行车被曝晒，学校的四层教学楼边有如图所示的四个露天停车区，你认为停车的最佳位置是哪一区？

11．电闪雷鸣时，我们先看到闪电后听到雷声，小明同学用停表测出从看到闪电到听到雷声的时间为4 s，求发生雷电处到他的距离约有多远？(已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，光在空气中的传播速度约为3×108 m/s)

【拓展创新练】
12．学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象，如图所示，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。

(1)分析比较甲、乙两图，可以得出怎样的结论____________________________________________________；
(2)分析比较甲、丙两图，可以得出怎样的结论？_____________________________________；
(3)通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是________(选填“正立”或“倒立”)的实像，说明小孔成像的原理是________________________。
(4)树荫下的圆形光斑就是________通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。
参考答案及解析
第1节　光的直线传播
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.发光　2.(1)太阳、水母、萤火虫　
(2)蜡烛　电灯　LED灯
二、1.透明　2.同种均匀　3.带有箭头　径迹　方向
三、1.3×108　　
2．长度　真空中1年内
[预习自测]
1．C　2.D
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．(1)激光笔。
(2)观察到光在空气、水和果冻中是沿直线传播的；通过实验现象可以得出光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
2．用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，并将这条带有箭头的直线称为光线。许多光线在一起称为光束，如图所示。
3．(1)小孔成像是由光沿直线传播形成的；此时成的是倒立、缩小的实像。
(2)光在传播过程中，遇到人体、杯子等不透明的物体时，在物体后面光不能到达的区域就产生了影子。
(3)当月球转到地球和太阳之间，并且三者在同一条直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，在地球阴影区的位置就发生了日食；当地球转到月球和太阳之间，并且三者在同一条直线上时，地球就挡住了射向月球的太阳光，在阴影部分的月球不能反射太阳光，这样就形成了月食。
[典例]B　解析：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。故选B。
[想一想]
变小　解析：见下图：若易拉罐位置不动，让物体远离易拉罐，像仍然成在半透明纸上，像距不变；让物体远离易拉罐，△AOB与△A′OB′的相似比变大，AB大小不变，则像变小；
[针对训练]
先变短再变长　解析：由于光沿直线传播，李明在远处时，影子区域较大，李明在灯下时，影子较短，故李明经过路灯时，他的影子先变短再变长。
知识点2
先感觉到色彩；光的传播速度比声音的传播速度大。
(2)两者感觉到的时间相差为14.7 s。
[典例]D　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＝＝＝0.294 s，这样就提高了他的成绩。故选D。
[针对训练]
(1)声音的传播需要时间，声音从起跑处传到计时员处需要一定的时间，如果听到枪声才计时，计时员所计的时间偏小，故计时不准确。
(2)由公式v＝得枪声的传播时间为
t＝＝＝0.29 s，
所以小明的百米成绩是12.5 s＋0.29 s＝12.79 s 。
解析：当发令枪一响，运动员会比计时员先听到枪声，运动员起跑以后，稍后一会，计时员才会听到枪声，所以计时员少计了一些时间；声音在空气中的传播速度约为340 m/s，传播100 m的时间可以根据t＝来计算。
[达标检测]
1．B　解析：夜晚，我们看到的星星有行星和恒星，行星不是光源，恒星是光源，A选项不符合题意；月亮本身不发光，它反射太阳光，不是光源，B选项符合题意；电灯工作时是光源，不工作时不是光源，C选项不符合题意；萤火虫能发光，是光源，D选项不符合题意。
2．C　解析：由小孔成像的特点(上下、左右反转)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，所以C选项符合题意。
3．B　解析：闪电和雷声是同时发生的，由于光在空气的传播速度比声音在空气中的传播速度快，故先看到闪电，后听到雷声。故选B。
4．同种均匀　沿直线　大　3.0×108　一般不同
5．圆形　直线传播　变大　正方形　解析：太阳光通过硬纸板上很小的正方形小孔，在地面上将观察到一个圆形的光斑，这是小孔成像现象，说明了光是沿直线传播的；硬纸板与地面的距离增大，也就是小孔到地面的距离增大，光斑的形状不变，但是光斑变大。当纸板和地面距离非常非常近时，在地面上能观察到正方形的光斑。
【分层演练·提素能】
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。故选B。
2．D　解析：从①中我们发现光在水中沿直线传播；②中的光线不再沿直线传播，②不同于①的是介质不再均匀；③现象中的光线又沿直线传播，是由于搅拌后，介质又变得均匀。故可以得出，光在同一种均匀介质中才沿直线传播。
3．B　解析：图中O点是青蛙的位置，将O点与井口左边的端点相连成一直线，将O点与井口右边的端点相连成一直线，然后在直线上标出箭头，即得到两条射向青蛙眼睛的光线，这两条光线就决定了青蛙的观察范围。A图中光的传播方向标错了，C图中光线发生了偏折，因为光是沿直线传播的，所以C图也不正确；D图中不仅光线发生了偏折，而且光的传播方向也标错了，所以D图也不正确，只有B图是正确的。故选B。
4．A　解析：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。故选A。
5．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)，甲手机的振铃声越来越小，最后几乎听不到振铃声，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。故选D。
6．C　解析：光线实际不存在，A选项错误；激光笔发出的是光，不是光线，B选项错误；光线是形象地表示光的径迹和方向的，C选项正确；在光路图中，光线用实线表示，以与法线和反向延长线相区别，D选项错误。故选C。
7．光沿直线传播　解析：步枪瞄准练习时，当眼睛看到缺口、准星和瞄准点三者重合时，根据光的直线传播原理，就认为三者在同一直线上了，即三点同线。
8．长度　解析：光年表示光在一年内通过的距离，是长度的单位，不是时间的单位。
9.
解析：在同种均匀介质中光线是沿直线传播的。作两条光线的反向延长线交与S点，该点即为光源的位置。
10．④区　解析：由于下午太阳在教学楼的西边，太阳光沿直线传播被教学楼挡住，在它的东边形成了教学楼的影子。只有把自行车放在没有被太阳照到的影子区域，才能有效地防止曝晒，由此分析教学楼东侧的④区才是最佳位置。
11．解：从发生闪电到听到声音经过了4 s；因为v＝，发生雷电处到他的距离： s＝340 m/s×4 s＝1 360 m。
12．(1)物体通过小孔所成的像与孔的形状无关　(2)所成的像的形状由物体的形状决定　(3)倒立　光的直线传播
(4)太阳　解析：(1)在甲图和乙图中不同的是孔的形状，但所成的像相同。故小孔成像(的形状)与小孔的形状无关。(2)在甲图和丙图中不同的是物体的形状，所成的像也不同。故小孔成像(的形状)与物体的形状由物体的形状决定。(3)观察三次成像可知：所成的像是倒立的，说明小孔成像的原理是光沿直线传播。(4)树荫下的圆形光斑就是太阳的像。

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