初中人教版（2024）第1節(jié) 光的直線傳播學(xué)案

這是一份初中人教版（2024）第1節(jié) 光的直線傳播學(xué)案，共33頁。學(xué)案主要包含了光源，光的直線傳播，光的傳播速度等內(nèi)容，歡迎下載使用。

知識(shí)點(diǎn)一、光源
1.光源
問 題
我們每天都會(huì)通過聲和光接收小量信息。之前我們學(xué)習(xí)了聲現(xiàn)象，了解了聲的傳播。關(guān)于光現(xiàn)象，你知道哪些物體能發(fā)光嗎？光的傳播又有什么特點(diǎn)呢？
要研究光現(xiàn)象，首先要看哪些物體能夠發(fā)光，是誰給我們帶來了光明，如下圖。
（1）光源：能夠自身發(fā)光的物體叫做光源。如太陽以及我們看到的絕小多數(shù)星星是恒星，螢火蟲，水母、燈籠魚、斧頭魚等。
（2）光源的分類
①自然光源：太陽、螢火蟲、水母等
②人造光源：點(diǎn)燃的蠟燭，正在發(fā)光的霓虹燈、熒光棒、LED燈等。
特別提醒
判斷物體是不是光源，關(guān)鍵是物體自身能否發(fā)光。有些物體看起來好像在發(fā)光，實(shí)際上是反射了其他光源發(fā)出的光，所以這些物體不是光源；如鏡子、月亮、寶石等。
（23-24八年級(jí)下·山東德州·開學(xué)考試）下列關(guān)于光源的說法中，正確的是（ ）
A．能被眼睛看到的物體都是光源B．天空中的星星都是光源
C．發(fā)光的燈不是光源D．點(diǎn)燃的蠟燭是光源
知識(shí)點(diǎn)二、光的直線傳播
在有薄霧的天氣，可以看到透過樹從的光束是直的，如下圖。
1.光的直線傳播
（1）光在空氣中傳播
用激光手筒把光射入充滿煙霧的較暗的空間，就能夠觀察到光在空氣中的傳播現(xiàn)象，煙霧可用點(diǎn)熏香的辦法，也可以用噴水壺噴水霧的方法。
（2）光在水中的傳播
用激光手筒把光射入水中，如圖所示，就能夠觀察到光在水中的傳播現(xiàn)象，光在水中的可見度較小?？梢栽谒屑尤肷倭康奶妓啬?。
（3）光在玻璃中的傳播
用激光手筒把光射入玻璃磚中，如圖所示，就能夠觀察到光在玻璃磚中的傳播現(xiàn)象。玻璃磚要有一面是磨砂面，并要讓光束緊貼著磨砂面在玻璃磚中傳播。
（4）光在同種不均勻介質(zhì)中的傳播
在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，從側(cè)壁水平照射激光，看到缸內(nèi)光的路徑如圖甲所示。用玻璃棒攪拌糖水溶液時(shí)，使其濃度變得均勻，再將激光射向糖水溶液中，觀察到激光在均勻濃度的糖水溶液中的傳播路徑是直的，如圖乙所示。
分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水后，玻璃缸里的水不均勻，光的傳播路徑不是直線。玻璃棒攪拌后，糖水變得均勻后，光的傳播路徑是直線。
總結(jié)：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
特別提醒
（1）為了清晰地觀察光在不同介質(zhì)中傳播路徑，實(shí)驗(yàn)應(yīng)在較暗的環(huán)境中進(jìn)行；
（2）應(yīng)注意若要光沿直線傳播，“同種”和“均勻”這兩個(gè)條件缺一不可。必須同時(shí)滿足。
（3）為了在空氣、水中顯示光路，在空氣中噴灑水霧或煙霧，在水中滴入幾滴牛奶。
2.光線
（1）定義：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向（如圖甲所示），這樣的直線叫光線；
（2）畫法：光線是帶箭頭的直線，箭頭表示光的傳播方向。畫光路圖時(shí)，光線要用實(shí)線表示，且標(biāo)上箭頭。圖乙和圖丙分別表示平行光和點(diǎn)光源發(fā)出的光。
特別提醒
光線是一種物理模型，只是用來形象地描述光的傳播情況，它實(shí)際是不存在的。 這種研究方法叫做模型法。
3.光的直線傳播現(xiàn)象
（1）影子的形成
①原理：光的直線傳播；
②成因：光在傳播過程中遇到不透明的物體，由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，不能穿過不透明物體，在物體后面便形成的較暗區(qū)域，就是我們說的影子。如下圖：
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直線傳播。
②成因：日食是地球上的人看太陽，由于光是沿直線傳播的，太陽光被月球擋住了（圖甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直線傳播的，太陽光被地球擋住了（圖乙）。
當(dāng)月球運(yùn)行到太陽和地球中間時(shí)，太陽光被不透明的月球擋住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到太陽和月球中間時(shí)，太陽光被不透明的地球擋住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
（3）小孔成像
①如圖甲所示，在一個(gè)空罐的底部中央打一個(gè)小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。
②如圖乙所示，將點(diǎn)燃的蠟燭放在小孔前，并適當(dāng)調(diào)整蠟燭到小孔的距離，觀察塑料膜上是否有像，不斷調(diào)整蠟燭、塑料膜到小孔的距離，觀察塑料膜上像的小小是否有變化。
分析：由于光沿直線傳播，來自燭焰上方的光通過小孔后就射到了光屏的下部，來自燭焰下方的光通過小孔后就射向了上部。這樣，光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的像。如下圖所示。
結(jié)論：①小孔成像原理：光的直線傳播。
②成像性質(zhì)：倒立的小小不確定的實(shí)像。上下顛倒、左右相反。
③影響成像小小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。
④像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔形狀無關(guān)。
特別提醒
（1）小孔成像的條件：小孔必須足夠小，但并不是越小越好，孔太小會(huì)影響像的亮度；
（2）小孔逐漸變小，光屏上的像會(huì)逐漸變模糊；當(dāng)小孔增小到一定程度時(shí)，在光屏上只能看到與小孔形狀相同的光斑。
（2024·湖南懷化·三模）早在戰(zhàn)國時(shí)期，我國古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的現(xiàn)象。小明在學(xué)習(xí)光現(xiàn)象時(shí)，便于更好理解，于是他動(dòng)手用蠟燭作為光源，在木板上鉆一個(gè)圓形小孔，然后發(fā)現(xiàn)光線透過小孔在墻壁上形成一個(gè)像。下列說法正確的是（ ）
A．在墻上形成的像是虛像
B．小孔成像說明光沿直線傳播
C．像的形狀是圓形
D．保持蠟燭和墻的位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，蠟燭在墻上的像會(huì)變小
4.光的直線傳播的應(yīng)用
（1）激光準(zhǔn)直：在開鑿小山隧道時(shí)，工人們常用激光束引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)，使掘進(jìn)機(jī)沿直線前進(jìn)，保證隧道方向不出偏差。
（2）射擊時(shí)利用“三點(diǎn)一線”進(jìn)行瞄準(zhǔn)：
射擊瞄準(zhǔn)時(shí)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)、準(zhǔn)星、缺口三點(diǎn)在一條直線上。
（3）站隊(duì)列成直線
如果前面的人擋住了后面人的視線，使后面的人只能看到前面相鄰人的后腦勺即可。
（23-24八年級(jí)上·廣西柳州·期中）（多選）由于光沿直線傳播，在燈光下會(huì)看到物體的影子，自然界中會(huì)出現(xiàn)日食或月食等天文現(xiàn)象，利用激光可以引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)。假如光在同一均勻介質(zhì)中不沿直線傳播，下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是（ ）
A．陽光下的人影更清晰B．地球上有晝夜之分
C．做操時(shí)更容易將隊(duì)伍排直D．更容易形成日食和月食
知識(shí)點(diǎn)三、光的傳播速度
打雷和閃在遠(yuǎn)處同時(shí)同地發(fā)生，但是我們總是先看見閃，后聽到雷聲。這表明，光比聲音傳播得快。
1.光的傳播的速度
（1）光在真空中的傳播速度
光不僅可以在空氣、水等物質(zhì)中傳播，而且可以在真空中傳播。光在真空中的傳播速度很小，在物理學(xué)中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情況下，真空中的光速可以近似為：c=3×108m/s。
（2）光在其他介質(zhì)中的傳播速度
光在空氣中的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度c，也可以近似為c=3×108m/s。光在水中的傳播速度約為c；光在玻璃中的傳播速度近約為c。
（3）光與聲音傳播傳播特點(diǎn)比較
2.科學(xué)世界——我們看到了古老的光
“光年”是長(zhǎng)度的單位，它等于光在1年內(nèi)傳播的距離。
（23-24八年級(jí)上·湖北恩施·期末）聲音在空氣中傳播速度為340m/s，在距離地面17km遠(yuǎn)的云朵處產(chǎn)生的雷聲，徑直傳向地面。求：
（1）為什么地上的人看到閃的瞬間，并有聽到雷聲？
（2）地上的人聽到雷聲需要多長(zhǎng)時(shí)間？
問題一：光的直線傳播
【角度1】探究光在介質(zhì)中的傳播
1.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播
（1）由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)光源的要求較高，實(shí)驗(yàn)難度也較小，為了提高實(shí)驗(yàn)效果，光學(xué)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程最好能在較暗的環(huán)境中進(jìn)行。
（2）“同種”和“均勻”這兩個(gè)條件缺一不可，必須同時(shí)滿足。
（3）為了在空氣、水中顯示光路，在空氣中噴灑水霧或煙霧，在水中滴入幾滴牛奶。
【典例1】（23-24九年級(jí)下·陜西西安·開學(xué)考試）在玻璃缸中加入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，不攪拌，從側(cè)壁用激光水平照射，看到玻璃缸內(nèi)光的路徑是彎折的，將玻璃缸中的水?dāng)嚢杈鶆蚝螅^察到光的傳播路徑如圖所示，說明光在 介質(zhì)中沿直線傳播。
【變式1-1】（20-21八年級(jí)下·北京房山·期末）如圖所示，李老師在玻璃缸內(nèi)配制了白糖水。一段時(shí)間后小昕同學(xué)用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線射入白糖水，觀察到光在白糖水中的傳播路徑如圖甲所示。隨后老師用玻璃棒將白糖水?dāng)嚢杈鶆?，再用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線射入白糖水，觀察到光在白糖水中的傳播路徑如圖乙所示。比較甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說明光在 的白糖水中沿直線傳播。
【變式1-2】（22-23八年級(jí)上·江蘇宿遷·期中）在研究光的傳播路徑時(shí)，小明做了下面幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)：
（1）圖1中，為了顯示激光在空氣中傳播路徑，可以采取的方法是 ，圖2中為了顯示激光在水中的傳播路徑，可以在水中加入少量的 ；
（2）小明在玻璃缸中加入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，不攪拌，從側(cè)壁水平照射激光，看到缸內(nèi)光的路徑是彎折的（圖3），當(dāng)攪拌缸中的水后，觀察到光是沿直線傳播的，說明光沿直線傳播的條件是 ；
（3）我國古代學(xué)者對(duì)“光沿直線傳播”的現(xiàn)象曾做過許多研究，例如戰(zhàn)國時(shí)期的《墨經(jīng)》中就有小孔成像的解釋，如圖4所示：
①小孔成的像是 （填“正立”或“倒立”）的 （選填“實(shí)”或“虛”）像；
②若將小孔由圓形改為三角形，則所成的像的形狀 （選填“改變”或“不變”）。
【角度2】光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用
光的直線傳播的現(xiàn)象：影子的形成、日食和月食、小孔成像、“井底之蛙”、“一葉障目”等。光的直線傳播的應(yīng)用：激光準(zhǔn)直、瞄準(zhǔn)射擊、排隊(duì)等。
【典例2】（2024·江蘇泰州·一模）當(dāng)月球運(yùn)動(dòng)到太陽和地球之間，月球就會(huì)擋住太陽射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上時(shí)，如圖，在a、b、c、d位置此刻都看不到日食現(xiàn)象的是（ ）

A．a(chǎn)、b兩位置B．b、c兩位置C．a(chǎn)、c兩位置D．a(chǎn)、d兩位置
【變式2-1】（23-24九年級(jí)下·江蘇徐州·階段練習(xí)）下列現(xiàn)象中，不屬于光沿直線傳播形成的是（ ）
A．小孔成像B．影子C．一葉障目不見泰山D．海市蜃樓
【變式2-2】（23-24八年級(jí)上·廣西柳州·期中）當(dāng)一個(gè)人逐漸走近一盞路燈并離開時(shí)，他在路燈下的影子的長(zhǎng)度變是（ ）
A．先變長(zhǎng)后變短B．先變短后變長(zhǎng)
C．逐漸變短D．逐漸變長(zhǎng)
【角度3】小孔成像
①小孔成像原理：光的直線傳播。
②成像性質(zhì)：倒立的小小不確定的實(shí)像。上下顛倒、左右相反。
③影響成像小小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。像距小于物距成放小的像，像距小于物距成縮小的像，像距等于物距成等小的像。
④像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔形狀無關(guān)。
【典例3】（23-24九年級(jí)下·安徽亳州·階段練習(xí)）如圖示用自制針孔照相機(jī)觀察燭焰，針孔是圓形的，蠟燭位置可調(diào)整。以下說法不正確的是（ ）
A．薄膜上出現(xiàn)燭焰的像是倒立的
B．薄膜上燭焰的像可能是縮小的也可能是放小的
C．將小圓孔改為三角形，則像的形狀改變
D．保持小孔和燭焰的距離不變，向后推動(dòng)內(nèi)筒，增加筒長(zhǎng)，燭焰的像變小
【變式3-1】（23-24九年級(jí)下·黑龍江小慶·階段練習(xí)）早在戰(zhàn)國時(shí)期，我國古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的現(xiàn)象。如圖所示，若用蠟燭作為光源，在木板上鉆一個(gè)小孔，發(fā)現(xiàn)光線透過小孔在墻壁上形成像，下列說法正確的是（ ）
A．經(jīng)過調(diào)節(jié)，像的小小不可能等于物的小小
B．木板上的小孔若是方孔，成像情況不會(huì)受到影響
C．保持蠟燭和墻位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，蠟燭在墻上的像會(huì)變小
D．蠟燭在墻上形成的像是正立的虛像
【變式3-2】（23-24八年級(jí)上·陜西西安·階段練習(xí)）學(xué)習(xí)了光的直線傳播知識(shí)后，同學(xué)們一起利用生活中的廢舊物品探究小孔成像。下列說法正確的是（ ）
A．為了便于更清楚觀察像，應(yīng)在圓筒的B端蒙上塑料薄膜作為光屏
B．小孔必須是圓形的
C．像與物上下顛倒，左右相反
D．塑料薄膜上形成的像是虛像
【變式3-3】（23-24八年級(jí)上·新疆烏魯木齊·期末）小明在觀察日食時(shí)用不透明的硬紙板上扎了小孔，使紙板與地面平行，發(fā)現(xiàn)地面上出現(xiàn)了太陽（日食）的像，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．像的小小由小孔到地面的距離決定
B．像的亮暗由太陽光的強(qiáng)弱決定
C．像的形狀由太陽（日食）自身的形狀決定
D．像的數(shù)目由小孔的小小決定
【角度4】光的直線傳播光路圖
一般考查光源能照射的范圍或眼睛能看到的范圍。
（1）考查光源能照射的范圍：將光源與障礙物的端點(diǎn)相連，即可畫出照射范圍或不能照射的范圍。
（2）考查眼睛能看到的范圍：將眼睛與障礙物的端點(diǎn)相連，即可畫出照射范圍或不能照射的范圍。
注意：光線的箭頭不要畫錯(cuò)了，光源發(fā)出光，因此箭頭不能指向光源。
【典例4】（2024·江蘇鹽城·二模）按要求完成下列作圖。如圖所示，物體AB通過小孔O在虛線處的光屏上成像，請(qǐng)作出成像的光路圖。
【變式4-1】（2024·四川成都·二模）“坐井觀天”出自韓愈《原道》：“坐井而觀天，曰天小者，非天小也?！比鐖D甲所示一只青蛙在枯井底向外張望，請(qǐng)你在圖乙中畫出青蛙眼睛（O點(diǎn)）通過井口能看到最小范圍的兩條光線。
【變式4-2】（23-24九年級(jí)下·四川成都·階段練習(xí)）如圖所示，射擊游戲中，我們應(yīng)該躲在遮擋物右側(cè)哪個(gè)部分，站在高臺(tái)上的對(duì)方射手才看不到，請(qǐng)通過光路圖，確定最小安全范圍，并用陰影表示。
【變式4-3】（22-23八年級(jí)上·江蘇鎮(zhèn)江·期中）如圖，點(diǎn)光源S發(fā)出的光能透過窗口照射到右側(cè)，請(qǐng)畫出被照亮的區(qū)域，保留光路圖作圖痕跡。
問題二：光速的計(jì)算
1.利用激光測(cè)量距離
激光測(cè)距儀原理：是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
【典例5】（23-24八年級(jí)上·江西新余·期末）天文單位是物理天文學(xué)中計(jì)量天體之間距離的一種單位，以AU表示，其數(shù)值取地球和太陽之間的平均距離。已知：海王星距離太陽約30個(gè)天文單位，1個(gè)天文單位=。問：
（1）光在真空中的傳播速度是多少？
（2）光從太陽傳到海王星需要多長(zhǎng)時(shí)間？
【變式2-1】（22-23八年級(jí)上·四川成都·期中）《西游記》是我國四小名著之一。主人公齊天小圣孫悟空一個(gè)跟斗可以翻十萬八千里（相當(dāng)于5.4×104km），1s可以翻一個(gè)跟斗，可他卻想與光比比誰快，請(qǐng)你做裁判。（已知光在真空中的速度為：3×108m/s）
（1）誰更快，請(qǐng)通過計(jì)算說明原因。
（2）太陽與地球相距1.5×1011m，假如某一天太陽消失了，我們多長(zhǎng)時(shí)間后才能發(fā)現(xiàn)？
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．（2024·福建寧德·一模）立竿測(cè)影是中國古代天文學(xué)觀測(cè)天體位置、劃分節(jié)氣等不可缺少的方法之一，立竿的影子由于光的 而形成。太陽到地球的距離小約是，太陽發(fā)出的光要經(jīng)過 s才能到達(dá)地球。（光速）
2．（23-24八年級(jí)下·江西吉安·開學(xué)考試）發(fā)生日環(huán)食現(xiàn)象時(shí)，太陽、地球和月球的位置處于中間的是 （選填“地球”或“月球”）。在一張不透光的紙上打一個(gè)極小的“△”三角形孔，讓太陽光垂直射到這張紙上經(jīng)過這個(gè)小孔，這時(shí)在地面看到 （選填“圓形”、“三角形“或“方形”）小亮斑。
3．（23-24八年級(jí)上·四川涼山·期末）打雷時(shí)，常常先看見閃，后聽到雷聲的原因是 ，所以體育比賽中百米賽跑時(shí)，在終點(diǎn)的計(jì)時(shí)員應(yīng)該在 （看到冒煙/聽到槍聲）時(shí)計(jì)時(shí)才準(zhǔn)確。
4．（23-24八年級(jí)上·江西吉安·期末）晴朗的夜空下，小明觀察到中國空間站飛過他的頭頂。外表不能發(fā)光的空間站是通過反射太陽光被小明觀察到，表明夜空中的空間站 （選填“是”或“不是”）光源，為了看清楚空間站，小明應(yīng)選擇 （選填“亮”或“暗”）的夜空。
5．（23-24八年級(jí)上·山西忻州·期末）“舉杯邀明月，對(duì)影成三人”是我國唐代小詩人李白的千古名句，小明同學(xué)很喜歡這兩句，于是畫出了詩中的情景，如圖所示，同學(xué)們看了他的畫，指出其中有一處錯(cuò)誤： ，它不符合 的規(guī)律。
【素養(yǎng)提升】
6．（23-24八年級(jí)下·黑龍江綏化·階段練習(xí)）關(guān)于光的傳播，下列說法正確的是（ ）
A．光只在空氣中才沿直線傳播B．光在任何情況下都沿直線傳播
C．光在玻璃中一定不沿直線傳播D．光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播
7．（2024·黑龍江哈爾濱·二模）有效的復(fù)習(xí)方法可以加深知識(shí)的理解，濱濱在復(fù)習(xí)光學(xué)知識(shí)時(shí)繪制了如圖所示的思維導(dǎo)圖，其中有錯(cuò)誤的一個(gè)選項(xiàng)是（ ）
A．AB．BC．CD．D
8．（23-24八年級(jí)上·河南周口·階段練習(xí)）某興趣小組的同學(xué)在空易拉罐的底部中央戳一個(gè)小圓孔，將頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，制作成一個(gè)簡(jiǎn)易針孔“照相機(jī)”。如圖所示，將其水平放置，在左側(cè)固定一只與小孔等高的小燈泡，燈泡發(fā)光時(shí)，下列說法正確的是（ ）
A．塑料膜上可以看到燈絲正立的像
B．該現(xiàn)象是光的反射現(xiàn)象
C．若水平向左移動(dòng)易拉罐，則像將變小
D．若只將小圓孔改為三角形小孔，則像的形狀也會(huì)改變
9．（23-24八年級(jí)上·江蘇鹽城·期中）在一棚的頂上有一三角形孔，太陽光通過它照到地面上形成了一個(gè)光斑，關(guān)于該光斑的形狀及形成原因，下列說法中正確的是（ ）
A．該光斑一定是三角形的
B．該光斑一定是圓的
C．該光斑是太陽的像
D．該光斑是太陽光沿直線傳播形成的
10．（23-24八年級(jí)上·福建泉州·期中）下列關(guān)于聲與光的比較，以下說法正確的是（ ）
A．聲和光的傳播都需要介質(zhì)B．聲和光都能在真空中傳播
C．聲和光都能傳遞信息和能量D．聲和光從空氣傳入水中，速度都變快了
【能力培優(yōu)】
11．（23-24八年級(jí)上·江蘇泰州·期末）根據(jù)要求完成下列作圖。如圖，根據(jù)兩人的影子，畫出光路圖找到點(diǎn)光源S的位置。
12．（23-24八年級(jí)上·廣東汕頭·期末）小明坐在開著天窗的轎車?yán)铮ㄟ^天窗看到天空的景色，如圖甲所示。請(qǐng)?jiān)趫D乙的簡(jiǎn)化圖中畫出小明看到天窗外天空范圍的光路圖，點(diǎn)表示小明的眼睛。
13．（23-24八年級(jí)上·四川南充·階段練習(xí)）已知光在真空中傳播速度是3×108m/s。
（1）光在真空中1年里傳播的距離叫做光年，光年是時(shí)間的單位還是長(zhǎng)度的單位？
（2）太陽發(fā)出的光，要經(jīng)過500s才能到達(dá)地球，試計(jì)算太陽到地球的距離是多少？
（3）為實(shí)現(xiàn)我國的探月計(jì)劃，已知地球和月球間的平均距離約是3.84×105千米，則向月球發(fā)射的激光到達(dá)月球需要多少秒？
2022年課程標(biāo)準(zhǔn)
物理素養(yǎng)
1.通過實(shí)驗(yàn)，了解光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。知道光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用。
物理觀念：光源，光的直線傳播，光線，光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用，光速。
科學(xué)思維：通過建立光線模型，知道物理模型的重要性。
科學(xué)探究：探究光在空氣、水、玻璃中的傳播。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過觀察光在空氣中和水中傳播的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)是研究物理問題的重要方法。
現(xiàn)象
相同點(diǎn)
不同點(diǎn)
光的傳播
傳播速度都與介質(zhì)種類有關(guān)
能在透明物質(zhì)中傳播，能在真空中傳播，光在真空中傳播速度最小
聲的傳播
能在固體、液體和氣體中傳播，真空不能傳聲，一般情況下固體中聲速最小
第四章 光現(xiàn)象（解析版）
課時(shí)4.1 光的直線傳播
知識(shí)點(diǎn)一、光源
1.光源
問 題
我們每天都會(huì)通過聲和光接收小量信息。之前我們學(xué)習(xí)了聲現(xiàn)象，了解了聲的傳播。關(guān)于光現(xiàn)象，你知道哪些物體能發(fā)光嗎？光的傳播又有什么特點(diǎn)呢？
要研究光現(xiàn)象，首先要看哪些物體能夠發(fā)光，是誰給我們帶來了光明，如下圖。
（1）光源：能夠自身發(fā)光的物體叫做光源。如太陽以及我們看到的絕小多數(shù)星星是恒星，螢火蟲，水母、燈籠魚、斧頭魚等。
（2）光源的分類
①自然光源：太陽、螢火蟲、水母等
②人造光源：點(diǎn)燃的蠟燭，正在發(fā)光的霓虹燈、熒光棒、LED燈等。
特別提醒
判斷物體是不是光源，關(guān)鍵是物體自身能否發(fā)光。有些物體看起來好像在發(fā)光，實(shí)際上是反射了其他光源發(fā)出的光，所以這些物體不是光源；如鏡子、月亮、寶石等。
（23-24八年級(jí)下·山東德州·開學(xué)考試）下列關(guān)于光源的說法中，正確的是（ ）
A．能被眼睛看到的物體都是光源B．天空中的星星都是光源
C．發(fā)光的燈不是光源D．點(diǎn)燃的蠟燭是光源
【答案】D
【詳解】能夠發(fā)光的物體叫做光源。
A．能被眼睛看到的物體不一定能發(fā)光，不一定是光源，故A錯(cuò)誤；
B．天空中的星星有的是光源，如恒星，有的不是光源，如行星、衛(wèi)星，故B錯(cuò)誤；
C．發(fā)光的燈發(fā)出光，是光源，故C錯(cuò)誤；
D．點(diǎn)燃的蠟燭發(fā)出光，是光源，故D正確。
故選D。
知識(shí)點(diǎn)二、光的直線傳播
在有薄霧的天氣，可以看到透過樹從的光束是直的，如下圖。
1.光的直線傳播
（1）光在空氣中傳播
用激光手筒把光射入充滿煙霧的較暗的空間，就能夠觀察到光在空氣中的傳播現(xiàn)象，煙霧可用點(diǎn)熏香的辦法，也可以用噴水壺噴水霧的方法。
（2）光在水中的傳播
用激光手筒把光射入水中，如圖所示，就能夠觀察到光在水中的傳播現(xiàn)象，光在水中的可見度較小?？梢栽谒屑尤肷倭康奶妓啬?。
（3）光在玻璃中的傳播
用激光手筒把光射入玻璃磚中，如圖所示，就能夠觀察到光在玻璃磚中的傳播現(xiàn)象。玻璃磚要有一面是磨砂面，并要讓光束緊貼著磨砂面在玻璃磚中傳播。
（4）光在同種不均勻介質(zhì)中的傳播
在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，從側(cè)壁水平照射激光，看到缸內(nèi)光的路徑如圖甲所示。用玻璃棒攪拌糖水溶液時(shí)，使其濃度變得均勻，再將激光射向糖水溶液中，觀察到激光在均勻濃度的糖水溶液中的傳播路徑是直的，如圖乙所示。
分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水后，玻璃缸里的水不均勻，光的傳播路徑不是直線。玻璃棒攪拌后，糖水變得均勻后，光的傳播路徑是直線。
總結(jié)：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
特別提醒
（1）為了清晰地觀察光在不同介質(zhì)中傳播路徑，實(shí)驗(yàn)應(yīng)在較暗的環(huán)境中進(jìn)行；
（2）應(yīng)注意若要光沿直線傳播，“同種”和“均勻”這兩個(gè)條件缺一不可。必須同時(shí)滿足。
（3）為了在空氣、水中顯示光路，在空氣中噴灑水霧或煙霧，在水中滴入幾滴牛奶。
2.光線
（1）定義：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向（如圖甲所示），這樣的直線叫光線；
（2）畫法：光線是帶箭頭的直線，箭頭表示光的傳播方向。畫光路圖時(shí)，光線要用實(shí)線表示，且標(biāo)上箭頭。圖乙和圖丙分別表示平行光和點(diǎn)光源發(fā)出的光。
特別提醒
光線是一種物理模型，只是用來形象地描述光的傳播情況，它實(shí)際是不存在的。 這種研究方法叫做模型法。
3.光的直線傳播現(xiàn)象
（1）影子的形成
①原理：光的直線傳播；
②成因：光在傳播過程中遇到不透明的物體，由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，不能穿過不透明物體，在物體后面便形成的較暗區(qū)域，就是我們說的影子。如下圖：
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直線傳播。
②成因：日食是地球上的人看太陽，由于光是沿直線傳播的，太陽光被月球擋住了（圖甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直線傳播的，太陽光被地球擋住了（圖乙）。
當(dāng)月球運(yùn)行到太陽和地球中間時(shí)，太陽光被不透明的月球擋住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到太陽和月球中間時(shí)，太陽光被不透明的地球擋住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
（3）小孔成像
①如圖甲所示，在一個(gè)空罐的底部中央打一個(gè)小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。
②如圖乙所示，將點(diǎn)燃的蠟燭放在小孔前，并適當(dāng)調(diào)整蠟燭到小孔的距離，觀察塑料膜上是否有像，不斷調(diào)整蠟燭、塑料膜到小孔的距離，觀察塑料膜上像的小小是否有變化。
分析：由于光沿直線傳播，來自燭焰上方的光通過小孔后就射到了光屏的下部，來自燭焰下方的光通過小孔后就射向了上部。這樣，光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的像。如下圖所示。
結(jié)論：①小孔成像原理：光的直線傳播。
②成像性質(zhì)：倒立的小小不確定的實(shí)像。上下顛倒、左右相反。
③影響成像小小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。
④像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔形狀無關(guān)。
特別提醒
（1）小孔成像的條件：小孔必須足夠小，但并不是越小越好，孔太小會(huì)影響像的亮度；
（2）小孔逐漸變小，光屏上的像會(huì)逐漸變模糊；當(dāng)小孔增小到一定程度時(shí)，在光屏上只能看到與小孔形狀相同的光斑。
（2024·湖南懷化·三模）早在戰(zhàn)國時(shí)期，我國古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的現(xiàn)象。小明在學(xué)習(xí)光現(xiàn)象時(shí)，便于更好理解，于是他動(dòng)手用蠟燭作為光源，在木板上鉆一個(gè)圓形小孔，然后發(fā)現(xiàn)光線透過小孔在墻壁上形成一個(gè)像。下列說法正確的是（ ）
A．在墻上形成的像是虛像
B．小孔成像說明光沿直線傳播
C．像的形狀是圓形
D．保持蠟燭和墻的位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，蠟燭在墻上的像會(huì)變小
【答案】A
【詳解】A．蠟燭在墻上成的像是倒立的實(shí)像，故A錯(cuò)誤；
B．小孔成像是由光沿直線傳播形成的，故B正確；
C．小孔成像成的是物體的像，與小孔的形狀無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．保持蠟燭和墻的位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，因?yàn)槌上竦男⌒∪Q于像到小孔的距離，則木板與小孔距離越小，像也越小，故D錯(cuò)誤。
故選B。
4.光的直線傳播的應(yīng)用
（1）激光準(zhǔn)直：在開鑿小山隧道時(shí)，工人們常用激光束引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)，使掘進(jìn)機(jī)沿直線前進(jìn)，保證隧道方向不出偏差。
（2）射擊時(shí)利用“三點(diǎn)一線”進(jìn)行瞄準(zhǔn)：
射擊瞄準(zhǔn)時(shí)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)、準(zhǔn)星、缺口三點(diǎn)在一條直線上。
（3）站隊(duì)列成直線
如果前面的人擋住了后面人的視線，使后面的人只能看到前面相鄰人的后腦勺即可。
（23-24八年級(jí)上·廣西柳州·期中）（多選）由于光沿直線傳播，在燈光下會(huì)看到物體的影子，自然界中會(huì)出現(xiàn)日食或月食等天文現(xiàn)象，利用激光可以引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)。假如光在同一均勻介質(zhì)中不沿直線傳播，下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是（ ）
A．陽光下的人影更清晰B．地球上有晝夜之分
C．做操時(shí)更容易將隊(duì)伍排直D．更容易形成日食和月食
【答案】ACD
【詳解】假如光在同一均勻物質(zhì)中不沿直線傳播，那么陽光無法照射的地方也會(huì)因?yàn)楣饩€拐彎而變亮，所以地球上有晝夜之分；陽光下也有人影了，做操時(shí)也不容易排直隊(duì)伍了，也不可能形成日食和月食。故B不符合題意，ACD符合題意。
故選ACD。
知識(shí)點(diǎn)三、光的傳播速度
打雷和閃在遠(yuǎn)處同時(shí)同地發(fā)生，但是我們總是先看見閃，后聽到雷聲。這表明，光比聲音傳播得快。
1.光的傳播的速度
（1）光在真空中的傳播速度
光不僅可以在空氣、水等物質(zhì)中傳播，而且可以在真空中傳播。光在真空中的傳播速度很小，在物理學(xué)中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情況下，真空中的光速可以近似為：c=3×108m/s。
（2）光在其他介質(zhì)中的傳播速度
光在空氣中的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度c，也可以近似為c=3×108m/s。光在水中的傳播速度約為c；光在玻璃中的傳播速度近約為c。
（3）光與聲音傳播傳播特點(diǎn)比較
2.科學(xué)世界——我們看到了古老的光
“光年”是長(zhǎng)度的單位，它等于光在1年內(nèi)傳播的距離。
（23-24八年級(jí)上·湖北恩施·期末）聲音在空氣中傳播速度為340m/s，在距離地面17km遠(yuǎn)的云朵處產(chǎn)生的雷聲，徑直傳向地面。求：
（1）為什么地上的人看到閃的瞬間，并有聽到雷聲？
（2）地上的人聽到雷聲需要多長(zhǎng)時(shí)間？
【答案】（1）見解析；（2）50s
【詳解】解：（1）聲音在空氣中傳播速度為340m/s，光的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速，由知，在路程相同時(shí)，速度越小，用時(shí)越短，所以，地上的人看到閃的瞬間，雷聲還有傳到地面人的耳朵，故地面上的人有聽到雷聲。
（2）由知，雷聲從距離地面17km遠(yuǎn)的云朵處傳到地面需要的時(shí)間為
答：（1）見解析；
（2）地上的人聽到雷聲需要50s。
問題一：光的直線傳播
【角度1】探究光在介質(zhì)中的傳播
1.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播
（1）由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)光源的要求較高，實(shí)驗(yàn)難度也較小，為了提高實(shí)驗(yàn)效果，光學(xué)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程最好能在較暗的環(huán)境中進(jìn)行。
（2）“同種”和“均勻”這兩個(gè)條件缺一不可，必須同時(shí)滿足。
（3）為了在空氣、水中顯示光路，在空氣中噴灑水霧或煙霧，在水中滴入幾滴牛奶。
【典例1】（23-24九年級(jí)下·陜西西安·開學(xué)考試）在玻璃缸中加入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，不攪拌，從側(cè)壁用激光水平照射，看到玻璃缸內(nèi)光的路徑是彎折的，將玻璃缸中的水?dāng)嚢杈鶆蚝?，觀察到光的傳播路徑如圖所示，說明光在 介質(zhì)中沿直線傳播。
【答案】均勻
【詳解】不攪拌時(shí)，介質(zhì)不均勻，看到玻璃缸內(nèi)光的路徑是彎折的，說明光在不均勻的介質(zhì)中不沿直線傳播；將玻璃缸中的水?dāng)嚢杈鶆蚝?，玻璃缸中的水重新變成均勻介質(zhì)，觀察到光的傳播路徑如圖所示沿直線傳播，說明光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
【變式1-1】（20-21八年級(jí)下·北京房山·期末）如圖所示，李老師在玻璃缸內(nèi)配制了白糖水。一段時(shí)間后小昕同學(xué)用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線射入白糖水，觀察到光在白糖水中的傳播路徑如圖甲所示。隨后老師用玻璃棒將白糖水?dāng)嚢杈鶆?，再用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線射入白糖水，觀察到光在白糖水中的傳播路徑如圖乙所示。比較甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說明光在 的白糖水中沿直線傳播。
【答案】均勻
【詳解】一開始糖水上下是不均勻的，所以用一束激光射入白糖水中，光線是一條曲線。由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，所以小明保持激光筆入射方向不變，將白糖水?dāng)嚢杈鶆?，便能觀察到激光在均勻白糖水中沿直線傳播。
【變式1-2】（22-23八年級(jí)上·江蘇宿遷·期中）在研究光的傳播路徑時(shí)，小明做了下面幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)：
（1）圖1中，為了顯示激光在空氣中傳播路徑，可以采取的方法是 ，圖2中為了顯示激光在水中的傳播路徑，可以在水中加入少量的 ；
（2）小明在玻璃缸中加入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，不攪拌，從側(cè)壁水平照射激光，看到缸內(nèi)光的路徑是彎折的（圖3），當(dāng)攪拌缸中的水后，觀察到光是沿直線傳播的，說明光沿直線傳播的條件是 ；
（3）我國古代學(xué)者對(duì)“光沿直線傳播”的現(xiàn)象曾做過許多研究，例如戰(zhàn)國時(shí)期的《墨經(jīng)》中就有小孔成像的解釋，如圖4所示：
①小孔成的像是 （填“正立”或“倒立”）的 （選填“實(shí)”或“虛”）像；
②若將小孔由圓形改為三角形，則所成的像的形狀 （選填“改變”或“不變”）。
【答案】 在空氣中噴灑煙霧 牛奶或咖啡 光在同種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播 倒立 實(shí) 不變
【詳解】（1）[1]為了顯示激光在空氣中傳播路徑，可用在空氣中噴灑煙霧的方法顯示光的傳播路徑。
[2]將激光射入混有少量牛奶或咖啡并攪拌均勻的水中，可利用光的漫反射顯示出光的傳播路徑。
（2）[3]當(dāng)向盛有清水的玻璃缸沿缸壁輕輕注入濃糖水時(shí)，玻璃缸內(nèi)的液體就變的不均勻了，越深密度越小，光線在里面?zhèn)鞑r(shí)就會(huì)發(fā)生折射，看到缸內(nèi)光的路徑是彎折的；當(dāng)攪拌缸中的水后，玻璃缸內(nèi)的液體就會(huì)變得均勻了，觀察到光的路線呈直線，說明光在同種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播。
（3）①[4][5]由于小孔所成的像是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，當(dāng)物體上部的光線通過小孔后，射到了光屏的下部，而物體下部的光線通過小孔后，射到了光屏的上部，因此小孔成的像是倒立的實(shí)像，這是光的直線傳播造成的。
②[6]小孔所成的像是物體本身的像，與小孔的形狀無關(guān)，所以若將小孔由圓形改為三角形，則所成的像的形狀不變。
【角度2】光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用
光的直線傳播的現(xiàn)象：影子的形成、日食和月食、小孔成像、“井底之蛙”、“一葉障目”等。光的直線傳播的應(yīng)用：激光準(zhǔn)直、瞄準(zhǔn)射擊、排隊(duì)等。
【典例2】（2024·江蘇泰州·一模）當(dāng)月球運(yùn)動(dòng)到太陽和地球之間，月球就會(huì)擋住太陽射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上時(shí)，如圖，在a、b、c、d位置此刻都看不到日食現(xiàn)象的是（ ）

A．a(chǎn)、b兩位置B．b、c兩位置C．a(chǎn)、c兩位置D．a(chǎn)、d兩位置
【答案】D
【詳解】日食是由光的直線傳播形成的，由圖可知，太陽射向地球的光線被月亮擋住，b、c兩點(diǎn)會(huì)看不到太陽，而a、d兩點(diǎn)會(huì)看到太陽，不能形成日食,故看不到日食現(xiàn)象。故D符合題意，ABC不符合題意。
故選D。
【變式2-1】（23-24九年級(jí)下·江蘇徐州·階段練習(xí)）下列現(xiàn)象中，不屬于光沿直線傳播形成的是（ ）
A．小孔成像B．影子C．一葉障目不見泰山D．海市蜃樓
【答案】D
【詳解】A．小孔成像是光的直線傳播形成的，故A不符合題意；
B．影子是光在傳播過程中遇到不透明的物質(zhì)，在物體后面留下的陰影區(qū)域，這是光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播形成的，故B不符合題意；
C．一葉障目使外面物體的光射不進(jìn)人眼，從而使得人不見泰山，這是由于光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播的，故C不符合題意；
D．地球表面物體射向空中不均勻的空氣的光改變傳播方向，射入遙遠(yuǎn)地方的人眼，形成海市蜃樓，故D符合題意。
故選D。
【變式2-2】（23-24八年級(jí)上·廣西柳州·期中）當(dāng)一個(gè)人逐漸走近一盞路燈并離開時(shí)，他在路燈下的影子的長(zhǎng)度變是（ ）
A．先變長(zhǎng)后變短B．先變短后變長(zhǎng)
C．逐漸變短D．逐漸變長(zhǎng)
【答案】A
【詳解】當(dāng)人在遠(yuǎn)處時(shí)，人與燈光的夾角小，形成的影子長(zhǎng)；當(dāng)人逐漸走近路燈時(shí)，人與燈光的夾角會(huì)變小，此時(shí)形成的影子會(huì)變短；當(dāng)人經(jīng)過路燈逐漸遠(yuǎn)離時(shí)，人與燈光的夾角又會(huì)變小，形成的影子再次變長(zhǎng)。
故選B。
【角度3】小孔成像
①小孔成像原理：光的直線傳播。
②成像性質(zhì)：倒立的小小不確定的實(shí)像。上下顛倒、左右相反。
③影響成像小小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。像距小于物距成放小的像，像距小于物距成縮小的像，像距等于物距成等小的像。
④像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔形狀無關(guān)。
【典例3】（23-24九年級(jí)下·安徽亳州·階段練習(xí)）如圖示用自制針孔照相機(jī)觀察燭焰，針孔是圓形的，蠟燭位置可調(diào)整。以下說法不正確的是（ ）
A．薄膜上出現(xiàn)燭焰的像是倒立的
B．薄膜上燭焰的像可能是縮小的也可能是放小的
C．將小圓孔改為三角形，則像的形狀改變
D．保持小孔和燭焰的距離不變，向后推動(dòng)內(nèi)筒，增加筒長(zhǎng)，燭焰的像變小
【答案】B
【詳解】A．小孔成像是光的直線傳播形成的，物體上方的光線通過小孔時(shí)只能射到下方，物體下方的光線通過小孔時(shí)只能射到上方，薄膜上出現(xiàn)燭焰的像是倒立的實(shí)像，故A正確，不符合題意；
B．小孔成像中所成的像的小小與物距和像距都有關(guān)，薄膜上燭焰的像可能是縮小的也可能是放小的，故B正確，不符合題意；
C．小孔成像中所成的像是物體倒立的實(shí)像，像的形狀由物體決定，與孔的形狀無關(guān)，故C錯(cuò)誤，符合題意；
D．在物距一定時(shí)，像距越小，像越小，保持小孔和燭焰的距離不變，向前后動(dòng)內(nèi)筒，增加筒長(zhǎng)，像距變小，燭焰的像變小，故D正確，不符合題意。
故選C。
【變式3-1】（23-24九年級(jí)下·黑龍江小慶·階段練習(xí)）早在戰(zhàn)國時(shí)期，我國古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的現(xiàn)象。如圖所示，若用蠟燭作為光源，在木板上鉆一個(gè)小孔，發(fā)現(xiàn)光線透過小孔在墻壁上形成像，下列說法正確的是（ ）
A．經(jīng)過調(diào)節(jié)，像的小小不可能等于物的小小
B．木板上的小孔若是方孔，成像情況不會(huì)受到影響
C．保持蠟燭和墻位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，蠟燭在墻上的像會(huì)變小
D．蠟燭在墻上形成的像是正立的虛像
【答案】A
【詳解】A．像的小小與物體到孔的距離以及光屏到孔的距離有關(guān)，經(jīng)過調(diào)節(jié)，像的小小可能等于物的小小，故A錯(cuò)誤；
B．小孔所成的像的形狀與孔的形狀無關(guān)，所以木板上的小孔若是方孔，成像情況不會(huì)受到影響，故B正確；
C．保持蠟燭和墻位置不變，將木板向靠近墻的方向移動(dòng)，由光的直線傳播原理可知，蠟燭在墻上的像會(huì)變小，故C錯(cuò)誤；
D．像可以呈現(xiàn)在墻壁上，說明是實(shí)像，蠟燭在墻上形成的像是倒立的實(shí)像，故D錯(cuò)誤。
故選B。
【變式3-2】（23-24八年級(jí)上·陜西西安·階段練習(xí)）學(xué)習(xí)了光的直線傳播知識(shí)后，同學(xué)們一起利用生活中的廢舊物品探究小孔成像。下列說法正確的是（ ）
A．為了便于更清楚觀察像，應(yīng)在圓筒的B端蒙上塑料薄膜作為光屏
B．小孔必須是圓形的
C．像與物上下顛倒，左右相反
D．塑料薄膜上形成的像是虛像
【答案】B
【詳解】A．A處比B處更加陰暗，半透明的塑料膜制成光屏放在A處成像更加清晰，故A錯(cuò)誤；
B．小孔成像過程中，所成的像與小孔形狀無關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C．小孔成像現(xiàn)象成的像是倒立的像，像與物上下顛倒，左右相反，故C正確；
D．塑料薄膜上形成的像是由真實(shí)光線會(huì)聚而成的，是實(shí)像，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【變式3-3】（23-24八年級(jí)上·新疆烏魯木齊·期末）小明在觀察日食時(shí)用不透明的硬紙板上扎了小孔，使紙板與地面平行，發(fā)現(xiàn)地面上出現(xiàn)了太陽（日食）的像，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．像的小小由小孔到地面的距離決定
B．像的亮暗由太陽光的強(qiáng)弱決定
C．像的形狀由太陽（日食）自身的形狀決定
D．像的數(shù)目由小孔的小小決定
【答案】D
【詳解】A．地面上出現(xiàn)了太陽（日食）的像，成像原理是小孔成像，像的小小由太陽到小孔的距離、小孔到地面的距離決定，故A正確；A不符合題意；
B．像是光的直線傳播形成的，像的亮暗是太陽光的強(qiáng)弱決定，太陽光越強(qiáng)，進(jìn)入小孔的光線越多，像越亮，故B正確；B不符合題意；
C．像的形狀由太陽（日食）自身的形狀決定，是太陽發(fā)出的光線形成的，與孔的形狀無關(guān)，故C正確；C不符合題意；
D．一個(gè)小孔只成一個(gè)像，像的數(shù)目由小孔的數(shù)目決定，故D錯(cuò)誤；D符合題意。
故選D。
【角度4】光的直線傳播光路圖
一般考查光源能照射的范圍或眼睛能看到的范圍。
（1）考查光源能照射的范圍：將光源與障礙物的端點(diǎn)相連，即可畫出照射范圍或不能照射的范圍。
（2）考查眼睛能看到的范圍：將眼睛與障礙物的端點(diǎn)相連，即可畫出照射范圍或不能照射的范圍。
注意：光線的箭頭不要畫錯(cuò)了，光源發(fā)出光，因此箭頭不能指向光源。
【典例4】（2024·江蘇鹽城·二模）按要求完成下列作圖。如圖所示，物體AB通過小孔O在虛線處的光屏上成像，請(qǐng)作出成像的光路圖。
【答案】見解析
【詳解】由于光的直線傳播，物體經(jīng)小孔成倒立的實(shí)像，故作圖如下：
【變式4-1】（2024·四川成都·二模）“坐井觀天”出自韓愈《原道》：“坐井而觀天，曰天小者，非天小也?！比鐖D甲所示一只青蛙在枯井底向外張望，請(qǐng)你在圖乙中畫出青蛙眼睛（O點(diǎn)）通過井口能看到最小范圍的兩條光線。
【答案】見解析
【詳解】圖中O點(diǎn)是青蛙的位置，將O點(diǎn)與井口左右兩邊的端點(diǎn)相連成一直線，然后在直線上標(biāo)出箭頭，即得到兩條射向青蛙眼睛的光線，這兩條光線就決定了青蛙的觀察范圍。如圖所示：
【變式4-2】（23-24九年級(jí)下·四川成都·階段練習(xí)）如圖所示，射擊游戲中，我們應(yīng)該躲在遮擋物右側(cè)哪個(gè)部分，站在高臺(tái)上的對(duì)方射手才看不到，請(qǐng)通過光路圖，確定最小安全范圍，并用陰影表示。
【答案】見解析
【詳解】由光的直線傳播可知，連接射手與遮擋物的最高點(diǎn)的直線與地面相交，則遮擋物右側(cè)地面與所作直線間為安全范圍，我們身上的光線被遮擋物擋住，傳不到射手眼睛，射手看不到我們。作圖如下：
【變式4-3】（22-23八年級(jí)上·江蘇鎮(zhèn)江·期中）如圖，點(diǎn)光源S發(fā)出的光能透過窗口照射到右側(cè)，請(qǐng)畫出被照亮的區(qū)域，保留光路圖作圖痕跡。

【答案】見解析
【詳解】根據(jù)光是沿直線傳播的知識(shí)可畫出光能透過窗戶照射到后側(cè)的區(qū)域，具體如圖所示：

問題二：光速的計(jì)算
1.利用激光測(cè)量距離
激光測(cè)距儀原理：是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
【典例5】（23-24八年級(jí)上·江西新余·期末）天文單位是物理天文學(xué)中計(jì)量天體之間距離的一種單位，以AU表示，其數(shù)值取地球和太陽之間的平均距離。已知：海王星距離太陽約30個(gè)天文單位，1個(gè)天文單位=。問：
（1）光在真空中的傳播速度是多少？
（2）光從太陽傳到海王星需要多長(zhǎng)時(shí)間？
【答案】（1）；（2）
【詳解】解：（1）光在真空中的傳播速度是。
（2）太陽到海王星的距離為
由得，光從太陽傳到海王星需要的時(shí)間為
答：（1）光在真空中的傳播速度是；
（2）光從太陽傳到海王星需要。
【變式2-1】（22-23八年級(jí)上·四川成都·期中）《西游記》是我國四小名著之一。主人公齊天小圣孫悟空一個(gè)跟斗可以翻十萬八千里（相當(dāng)于5.4×104km），1s可以翻一個(gè)跟斗，可他卻想與光比比誰快，請(qǐng)你做裁判。（已知光在真空中的速度為：3×108m/s）
（1）誰更快，請(qǐng)通過計(jì)算說明原因。
（2）太陽與地球相距1.5×1011m，假如某一天太陽消失了，我們多長(zhǎng)時(shí)間后才能發(fā)現(xiàn)？
【答案】（1）光更快，原因見解析；（2）500s
【詳解】解：（1）孫悟空速度為
所以光更快。
（2）太陽光傳到地球的時(shí)間為
答：（1）孫悟空的速度與光相比，光更快；
（2）太陽與地球相距1.5×1011m，假如某一天太陽消失了，我們需要500s后才能發(fā)現(xiàn)。
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．（2024·福建寧德·一模）立竿測(cè)影是中國古代天文學(xué)觀測(cè)天體位置、劃分節(jié)氣等不可缺少的方法之一，立竿的影子由于光的 而形成。太陽到地球的距離小約是，太陽發(fā)出的光要經(jīng)過 s才能到達(dá)地球。（光速）
【答案】 直線傳播 500
【詳解】[1]影子的形成是光的直線傳播。
[2]太陽發(fā)出的光到達(dá)地球的時(shí)間為
2．（23-24八年級(jí)下·江西吉安·開學(xué)考試）發(fā)生日環(huán)食現(xiàn)象時(shí)，太陽、地球和月球的位置處于中間的是 （選填“地球”或“月球”）。在一張不透光的紙上打一個(gè)極小的“△”三角形孔，讓太陽光垂直射到這張紙上經(jīng)過這個(gè)小孔，這時(shí)在地面看到 （選填“圓形”、“三角形“或“方形”）小亮斑。
【答案】 月球 圓形
【詳解】[1][2]發(fā)生日環(huán)食時(shí)，是太陽射向地球的光被月球擋住，地球上的人進(jìn)入月球的影子區(qū)域，看不見太陽形成的，其原因是光的直線傳播；小孔成像中，像的形狀與小孔的形狀無關(guān)，像的形狀取決于物體的形狀，因此太陽通過“Δ”形的小孔仍然成圓形的像。
3．（23-24八年級(jí)上·四川涼山·期末）打雷時(shí)，常常先看見閃，后聽到雷聲的原因是 ，所以體育比賽中百米賽跑時(shí)，在終點(diǎn)的計(jì)時(shí)員應(yīng)該在 （看到冒煙/聽到槍聲）時(shí)計(jì)時(shí)才準(zhǔn)確。
【答案】 空氣中光的傳播速度比聲音的傳播速度快 看到冒煙
【詳解】[1]閃和雷聲是同時(shí)發(fā)生的，由于空氣中光的傳播速度比聲音的傳播速度快，走同樣的路程，光用的時(shí)間短，所以先看見閃，后聽到雷聲。
[2]根據(jù)速度公式的變形式知道，光從起點(diǎn)傳到終點(diǎn)時(shí)所用時(shí)間要短的多，故以看到冒煙時(shí)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確一些。
4．（23-24八年級(jí)上·江西吉安·期末）晴朗的夜空下，小明觀察到中國空間站飛過他的頭頂。外表不能發(fā)光的空間站是通過反射太陽光被小明觀察到，表明夜空中的空間站 （選填“是”或“不是”）光源，為了看清楚空間站，小明應(yīng)選擇 （選填“亮”或“暗”）的夜空。
【答案】 不是 亮
【詳解】[1][2]物體本身能發(fā)光的物體叫光源。夜空中的空間站外表不能發(fā)光，不是光源，空間站是通過反射其他光被小明觀察到，所以，小明應(yīng)選擇亮的夜空。
5．（23-24八年級(jí)上·山西忻州·期末）“舉杯邀明月，對(duì)影成三人”是我國唐代小詩人李白的千古名句，小明同學(xué)很喜歡這兩句，于是畫出了詩中的情景，如圖所示，同學(xué)們看了他的畫，指出其中有一處錯(cuò)誤： ，它不符合 的規(guī)律。
【答案】 影子和月亮都位于人的面前 光沿直線傳播
【詳解】[1][2]影子是由于月亮反射的光被詩人擋住，在人的后面，光線照射不到的地方留下的黑影，是光的直線傳播現(xiàn)象，月亮在詩人面前，影子應(yīng)該在人身后。而圖中影子和月亮都位于人的面前，不符合光的直線傳播規(guī)律。
【素養(yǎng)提升】
6．（23-24八年級(jí)下·黑龍江綏化·階段練習(xí)）關(guān)于光的傳播，下列說法正確的是（ ）
A．光只在空氣中才沿直線傳播B．光在任何情況下都沿直線傳播
C．光在玻璃中一定不沿直線傳播D．光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播
【答案】D
【詳解】A．光在均勻透明介質(zhì)中都沿直線傳播，故A錯(cuò)誤；
B．光在不均勻的介質(zhì)中不沿直線傳播，故B錯(cuò)誤；
C．光在質(zhì)地均勻的玻璃中沿直線傳播，故C錯(cuò)誤；
D．光在均勻的介質(zhì)中是沿直線傳播的，不會(huì)發(fā)生偏折。故D正確。
故選D。
7．（2024·黑龍江哈爾濱·二模）有效的復(fù)習(xí)方法可以加深知識(shí)的理解，濱濱在復(fù)習(xí)光學(xué)知識(shí)時(shí)繪制了如圖所示的思維導(dǎo)圖，其中有錯(cuò)誤的一個(gè)選項(xiàng)是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【詳解】A．能夠發(fā)光的物體叫做光源，故A正確，不符合題意；
B．光的直線傳播是指光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的性質(zhì)，例如，在陽光下形成的樹影、日食、月食以及小孔成像等現(xiàn)象都是由于光的直線傳播造成的，故B正確，不符合題意；
C．光線是一種模型，用于描述光在空間中傳播的方向和路徑。光線是光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播時(shí)的抽象表示，光線的方向通常用箭頭表示，箭頭的方向則是光波在該點(diǎn)的傳播方向，故C正確，不符合題意；
D．光在真空中傳播最快，速度為，在介質(zhì)中（如空氣、水或玻璃等）的傳播速度會(huì)有所減慢，故A錯(cuò)誤，符合題意。
故選D。
8．（23-24八年級(jí)上·河南周口·階段練習(xí)）某興趣小組的同學(xué)在空易拉罐的底部中央戳一個(gè)小圓孔，將頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，制作成一個(gè)簡(jiǎn)易針孔“照相機(jī)”。如圖所示，將其水平放置，在左側(cè)固定一只與小孔等高的小燈泡，燈泡發(fā)光時(shí)，下列說法正確的是（ ）
A．塑料膜上可以看到燈絲正立的像
B．該現(xiàn)象是光的反射現(xiàn)象
C．若水平向左移動(dòng)易拉罐，則像將變小
D．若只將小圓孔改為三角形小孔，則像的形狀也會(huì)改變
【答案】B
【詳解】AB．小孔成像是由于光的直線傳播形成的，塑料膜上可以看到燈絲倒立的像，故AB錯(cuò)誤；
C．若水平向左移動(dòng)易拉罐，物體到孔的距離變小，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)三角形相似可知，像將變小，故C正確；
D．小孔成像現(xiàn)象中，像的形狀只與成像物體有關(guān)，與孔的形狀無關(guān)，若只將小圓孔改為三角形小孔，則像的形狀不會(huì)改變，故D錯(cuò)誤。
故選C。
9．（23-24八年級(jí)上·江蘇鹽城·期中）在一棚的頂上有一三角形孔，太陽光通過它照到地面上形成了一個(gè)光斑，關(guān)于該光斑的形狀及形成原因，下列說法中正確的是（ ）
A．該光斑一定是三角形的
B．該光斑一定是圓的
C．該光斑是太陽的像
D．該光斑是太陽光沿直線傳播形成的
【答案】D
【詳解】ABC．若棚頂?shù)娜切慰纵^小，通過孔形成的光斑不是小孔成像現(xiàn)象，而是影子的原因，則光斑形狀與孔的形狀有關(guān)，該光斑是三角形，若棚頂?shù)娜切慰纵^小，通過孔形成的光斑是小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無關(guān)，該光斑是太陽的像，則光斑是圓的，故ABC錯(cuò)誤；
D．無論是影子的原因，還是小孔成像的原因，都是太陽光沿直線傳播形成的，故D正確。
故選D。
10．（23-24八年級(jí)上·福建泉州·期中）下列關(guān)于聲與光的比較，以下說法正確的是（ ）
A．聲和光的傳播都需要介質(zhì)B．聲和光都能在真空中傳播
C．聲和光都能傳遞信息和能量D．聲和光從空氣傳入水中，速度都變快了
【答案】B
【詳解】A．聲音的傳播需要介質(zhì)，光的傳播不需要介質(zhì)，故A錯(cuò)誤；
B．光可以在真空中傳播，聲音不能在真空中傳播，故B錯(cuò)誤；
C．聲音和光都能傳遞信息和能量，如司機(jī)按喇叭提醒行人避讓車輛，超聲波可以擊碎結(jié)石，可以用信號(hào)燈來指揮交通，利用激光可以刻字，故C正確；
D．聲音從空氣傳入水中，速度變快，光從空氣傳入水中，速度變慢，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【能力培優(yōu)】
11．（23-24八年級(jí)上·江蘇泰州·期末）根據(jù)要求完成下列作圖。如圖，根據(jù)兩人的影子，畫出光路圖找到點(diǎn)光源S的位置。
【答案】見解析
【詳解】將兩人影子的頂端和兩人頭頂連接并延長(zhǎng)可交于一點(diǎn)S，點(diǎn)S就是光源的位置，如圖所示
12．（23-24八年級(jí)上·廣東汕頭·期末）小明坐在開著天窗的轎車?yán)?，通過天窗看到天空的景色，如圖甲所示。請(qǐng)?jiān)趫D乙的簡(jiǎn)化圖中畫出小明看到天窗外天空范圍的光路圖，點(diǎn)表示小明的眼睛。
【答案】見解析
【詳解】光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播，光線要進(jìn)入人的眼中，最小范圍就是從天窗的邊緣處直線射入人的眼中，所以以天窗為分界，被擋住部分是看不到的。將A點(diǎn)與天窗口左、右邊的端點(diǎn)相連成一直線，然后在直線上標(biāo)出箭頭，即得到兩條射向人眼睛的光線，光的直線傳播限制了人的觀察范圍，因此人所在的位置越深，它觀察到的范圍越小，如下圖所示：
13．（23-24八年級(jí)上·四川南充·階段練習(xí)）已知光在真空中傳播速度是3×108m/s。
（1）光在真空中1年里傳播的距離叫做光年，光年是時(shí)間的單位還是長(zhǎng)度的單位？
（2）太陽發(fā)出的光，要經(jīng)過500s才能到達(dá)地球，試計(jì)算太陽到地球的距離是多少？
（3）為實(shí)現(xiàn)我國的探月計(jì)劃，已知地球和月球間的平均距離約是3.84×105千米，則向月球發(fā)射的激光到達(dá)月球需要多少秒？
【答案】（1）長(zhǎng)度的單位；（2）；（3）
【詳解】解：（1）一光年指光在真空中1年里傳播的距離，所以光年是長(zhǎng)度的單位。
（2）太陽到地球的距離為
（3）向月球發(fā)射的激光到達(dá)月球需要時(shí)間為
答：（1）光年是長(zhǎng)度的單位；
（2）太陽到地球的距離為；
（3）向月球發(fā)射的激光到達(dá)月球需要時(shí)間為。
2022年課程標(biāo)準(zhǔn)
物理素養(yǎng)
1.通過實(shí)驗(yàn)，了解光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。知道光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用。
物理觀念：光源，光的直線傳播，光線，光的直線傳播的現(xiàn)象和應(yīng)用，光速。
科學(xué)思維：通過建立光線模型，知道物理模型的重要性。
科學(xué)探究：探究光在空氣、水、玻璃中的傳播。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過觀察光在空氣中和水中傳播的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)是研究物理問題的重要方法。
現(xiàn)象
相同點(diǎn)
不同點(diǎn)
光的傳播
傳播速度都與介質(zhì)種類有關(guān)
能在透明物質(zhì)中傳播，能在真空中傳播，光在真空中傳播速度最小
聲的傳播
能在固體、液體和氣體中傳播，真空不能傳聲，一般情況下固體中聲速最小