初中物理人教版(2024)八年级上册(2024)第1节 光的直线传播精品一课一练
展开专题4.1 光的直线传播
核心素养学习目标
1.物理观念:(1)了解光源,知道光源大致分为天然和人造光源;
(2)理解光的直线传播及其应用。
2.科学思维:通过理想模型引入光线概念,学会观察和分析生活中有关光的直线传播的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:“通过实验,探究光在同种均匀介质中的传播特点”培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神。
4.科学态度与责任:培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是光的直线传播规律;学习难点是解释光沿直线传播的现象。
知识解读易错警示示
知识点1. 光源
自身能够发光的物体叫光源。光源分为自然光源和人造光源。判断物体是不是光源,关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光,实际上是反射了其他光源发出的光,所以这些物体不是光源;如镜子、月亮、宝石、电影的屏幕等。
知识点2. 光的直线传播规律
1.光的直线传播
(1)光在空气、水、玻璃等透明物质中均是沿直线传播的。
(2)光的直线传播规律:光在同种均匀介质中沿直线传播。
(3)光可以在真空中传播:太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面,说明光可以在真空中传播。
2.光线
(1)定义:为了表示光的传播情况,我们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:光线是带箭头的直线,箭头表示光的传播方向。画光路图时,光线要用实线表示,且标上箭头。
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,会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域,即物体的影子;如图甲。
(2)日食和月食
①月食:当地球处于月球和太阳之间时,地球挡住了射向月球的光,由于光沿直线传播,我们能看到月食。如图乙所示。
②日食:当月球运行到太阳和地球之间时,由于光沿直线传播,月球就挡住了太阳射向地球的光,我们看到了日食。如图乙所示。
(3)小孔成像:如图所示甲,用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间,光屏上就会形成烛焰倒立的像,我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板,光屏上的像的大小也会随之发生变化。
由于光沿直线传播,来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部,来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样,光屏上就出现了烛焰倒立的像。
像的大小与物(蜡烛)的大小以及光屏所在位置有关。其大小关系为:
。
4.光的直线传播的应用
由于光的直线传播,在开凿隧道时,工人们可以用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不会出现偏差;士兵瞄准射击;站队时队列排直等。 像“井底之蛙”、“一叶障目不见泰山”也都是可以用光的直线传播进行解释的。
知识点3. 光的传播速度
1.光在真空中的传播速度
光不仅可以在空气、水等物质中传播,而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大,在物理学中用c表示,c=2.99792×108m/s。通常情况下,真空中的光速可以近似为:c=3×108m/s。
2.光在其他介质中的传播速度
光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c,也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为3/4c;光在玻璃中的传播速度近约为2/3c。
注意!
易错点易错1. 对小孔成像问题理解易错及纠正
(1)小孔成像的条件:小孔必须足够小,但并不是越小越好,孔太小会影响像的亮度;
(2)小孔成像时,像的形状取决于物体的形状,与小孔形状无关;
(3)小孔逐渐变大,光屏上的像会逐渐变模糊;当小孔增大到一定程度时,在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。
典例精讲明确考向向
考点1. 光的直线传播现象
【例题1】(2024山东临沂)2023年11月19日,2023全国中学生射击联赛在临沂举行。下列光现象的成因,与射击比赛“三点一线”的瞄准原理相同的是( )
A. 林中树影 B. 水中倒影 C. 镜中汽车 D. 空中彩虹
【答案】A
【解析】射击比赛“三点一线”的瞄准原理是光的直线传播现象;
A.林中的树影是树挡住光线,在树后形成的暗影区,是光的直线传播现象,故A符合题意;
B.水中的倒影是平面镜成像,水面相当于平面镜,是光的反射形成的,故B不符合题意;
C.观后镜中的汽车是凸面镜成像,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.空中的彩虹是光的色散现成的,其实质是光的折射现象,故D不符合题意。
故选A。
考点2. 光的直线传播规律
【例题2】(2024广西)关于光的传播,下列说法正确的是( )
A. 光不能在真空中传播B. 光比声音传播速度慢
C. 光在水中的传播速度是3×108m/sD. 光在同种均匀介质中沿直线传播
【答案】D
【解析】A.光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故A错误;
B.光在空气中的传播速度约为,声音在空气中的传播速度约为,故B错误;
C.光在真空的传播速度约为,在水中的传播速度小于在真空的传播速度,约为真空中传播速度的,故C错误;
D.由光的传播规律可知,光在同种均匀介质中沿直线传播,故D正确。
故选D。
考点3. 光的直线传播规律作图
【例题3】如图,请画出蜡烛AB经小孔所成像的光路及其在光屏MN上所成的像A’B'。
【答案】如图所示
【解析】过A点和小孔画出一条光线交MN于A′,再过B点和小孔画出一条光线交MN于B′,即AB的像为A′B′。
考点4. 光速问题
【例题4】最近《三体》电视剧正在热播,老师在追剧时看到一个情节,由于老师计算能力不强,所以来问问大家,已经知道三体舰队的宇宙飞船速度可以达到光速的十分之一,而三体星系距离太阳系4光年。三体舰队如果以十分之一光速匀速航行,多少年会到达太阳系呢( )
A.4年B.40年C.400年D.0.4年
【答案】B
【分析】光年就是光在一年的时间里所经过的距离;知道速度和路程,根据速度的变形式t=可以求出时间。
【解答】解:已经三体舰队的宇宙飞船速度:v=c,三体星系距离太阳系:s=4光年=4年×c,
根据速度公式得,到达太阳系的时间:t===40年。故B正确,ACD错误。
故选:B。
方法总结思维进阶
区分声的传播与光传播问题思路
光在同种均匀介质中是沿直线传播的,如果介质不均匀,光将不再沿直线传播,会发生弯曲。只要是在同种介质中,光的传播路径就是直的。光可以在真空中传播,不需要介质;声音传播需要介质,不能在真空中传播,光在真空中的传播速度为3×108m/s(在空气中近似为3×108m/s),而声音在空气中的传播速度约为340 m/s。
课节精练达标培优
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题7分,共42分)
1. (2024四川南充)川北皮影,又称“影子戏”或“灯影戏”,是一项具有丰富历史和深厚文化底蕴的国家级非物质文化遗产。它是用灯光将受皮影的操纵者(拦门匠)操作的人物或物件表演的影投射到屏幕上,如图甲。图①②③④现象中与川北皮影成像原理相同的是( )
A. ①图:海市蜃楼B. ②图:南充清辉阁倒影
C. ③图:手影游戏D. ④图:鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方
2.如图所示,若用蜡烛作为光源,在木板上钻一个小孔,发现光线透过小孔在墙壁上形成像,下列说法正确的是( )
A.经过调节,像的大小可以等于物的大小;
B.木板上的小孔一定是圆形的;
C.保持蜡烛和墙位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,蜡烛在墙上的像会变大;
D.蜡烛在墙上形成的像是虚像
3. 晴朗的天气,小刚到森林中去游玩,他看到地面出现大小不一的圆形光斑,他认为( )
A.圆斑是太阳的影子 B.圆斑是太阳的实像 C.圆斑是太阳的虚像 D.圆斑是树叶的影子
4.一只白鹤静立在平静的水中,在岸边可以看到白鹤的两个“影”——影子和倒影,如图所示。下列分析正确的是( )
A.白鹤的影子是由于光的直线传播形成的
B.白鹤的倒影是由于光的折射形成的
C.白鹤飞离水面时,它的倒影会变小
D.白鹤在水中的倒影是实像
5. (2024湖南)《墨经》中记载了影子的形成等光学现象。如图所示,墙上手影形成的原因是( )
A. 光的直线传播B. 光的反射
C. 光的折射D. 光的色散
6. (2024重庆B)如图所示,智能快递车正在运送包裹,用户通过人脸识别取货。下列分析正确的是( )
A. 用户看见快递车,是因为光在它表面发生了折射
B. 地面出现快递车的影子,是光的直线传播形成的
C. 智能快递车上的摄像头利用了光的反射原理工作
D. 人脸识别时,人通过摄像头成倒立、等大的虚像
二、填空题(每空3分,共18分)
1.如图所示是在东京奥运会上,为我国摘得首金的杨倩在10米气步枪比赛时的情景,她在射击瞄准时利用了光的______。子弹在枪膛内运动的过程中做的是______(填“匀速”或“变速”)直线运动。她带上耳塞的目的是防止噪声进入______。
2. 日食和月食是“光沿直线传播”最有说服力的自然现象,日食的影子在地球上,月食的
影子在月亮上。日食和月食发生时的光源是 ;发生月食时, 挡住了太阳;发
生日食时, 挡住了太阳。
三、简答题(每小题9分,共18分)
1.“大树底下好乘凉”,在晴朗夏天的中午,人们总觉得在树荫下比在大路上凉爽。请你用学过光的传播和物态变化知识来解释一下主要原因是什么?
2.一部科幻电影中有这样的场面:一艘飞船在太空中遇险,另一艘飞船前去营救的途中,突然听到了遇险飞船的巨大爆炸声,然后看到了爆炸的火光。请你给导演指出这个场景中的 两处科学性的错误。
四、作图题(每小题5分,共10分)
1.日晷(guǐ)是古代的一种“时钟”,利用太阳光下指针的影子指示不同的时刻(如图)。请根据指针的影子AB,画出此时太阳光的传播方向(太阳光视为平行光)。
2.“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。请你根据所学知识画图说明为什么“坐井观天,所见甚小”。(A点代表没有水的枯井底部青蛙所在位置,用阴影表示青蛙能够看到天的范围)
五、探究题(共12分)
1.(12分)正午时,小华在地面上铺一张白纸,将刻有边长为1cm的等边三角形小孔的纸板正对着太阳,保持纸板与白纸的距离为30cm,观察白纸上的光斑:
(1)接着小华用另一张卡片覆盖在三角形孔上移动,大约遮住孔的一半时,观察光斑变化情况,与没有遮挡时相比较白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
(2)没有遮挡时,渐渐增大纸板与白纸的距离到2m左右时,此时光斑形状是 形,然后再用卡片遮挡,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
(3)晴天太阳透过树叶缝隙在地面上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 。
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