人教版（2024）八年级上册第1节 光的直线传播说课课件ppt

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我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗?光的传播又有什么特点呢?
第1节 光的直线传播
（1）概念能够发光的物体叫作光源。太阳以及我们看到的绝大多数星星都是恒星，恒星都能发光。
要研究光现象，首先要看看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。
如：太阳、萤火虫、闪电等。
发光的电灯、点燃的蜡烛等。
如点燃的火把、发光的电灯等。
（1）光源是指能够发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。（2）有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其他光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为这些物体就是光源，如月球、所有行星和反光的镜子，它们都不是光源。
月球、钻石和夜行安全衣不发光，是反射光，所以不是光源。
光源是自身能够发光的物体，太阳、萤火虫、霓虹灯、工作的LED灯都属于光源，且太阳和萤火虫属于自然光源，霓虹灯和工作的LED灯属于人造光源；月亮、宝石自身不会发光，不属于光源。
在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中，属于自然光源的是________；不属于光源的是______ 。（均填序号）
1. 探究光沿直线传播的条件
【提出问题】 光在气体、液体和固体中的传播路径怎样的？【猜想与假设】光在气体、液体和固体中可能沿直线传播。
【进行实验】（1）光在空气中的传播用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。
视频演示—《光在空气中的传播》
（2）光在水中的传播 用激光手电筒把光射入水中，如图所示，就能够观察到光在水中的传播现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。
（3）光在玻璃中的传播用激光手电筒把光射入玻璃砖中，如图所示，就能够观察到光在玻璃砖中的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中传播。
（4）光在不同种均匀介质中的传播在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径如图所示.分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水后，玻璃缸里的水不均匀，光的传播路径不是直线。
【分析与论证】实验结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。【交流与评估】①由于光学实验对光源的要求较高，实验难度也较大，为了提高实验效果，光学的整个实验过程最好能在较暗的环境中进行。②演示光在空气、水中传播时，可以转动激光手电筒，让光射向不同的方向，观察光的传播路径。
物理学中，常用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫作光线。光线不是客观存在的，它是人们建立的一种理想模型。
2. 光线（light ray）
（1）影子的形成 光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，在物体后面光线不能到达的地方就形成影子。迄今为止自然界中最大的影子是黑夜。日食和月食也和影子有关。
3. 光的直线传播现象
（2）日食当月球转到地球与太阳之间，并且在同一直线上时，挡住了射向地球的太阳光，由于光沿直线传播出现日食。
（3）月食当地球转到太阳与月球之间，并且在同一直线上时，挡住了射向月球的太阳光，由于光沿直线传播出现月食。月食是地球的影子投映到月球上。
（1）激光准直由于光沿直线传播，在开拙隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。
4. 光的直线传播的应用
（2）射击瞄准射击瞄准要领：“三点一线”才能射得准，即枪上标尺的缺口、枪上的准星和射击目标要在一条直线上。
（3）排队由于光在同种均匀介质中沿直线传播，最前面的同学反射的光能直接进入人眼，若所有的同学都在一条直线上，前面相隔一位的同学反射的光就不会进入人眼，所以只要我们每个人都只能看见自己前面的一个人，队就排直了。
（1）进行实验①如图甲所示，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。②如图乙所示，将点燃的蜡烛放在小孔前，并适当调整蜡烛到小孔的距离，观察塑料膜上是否有像，不断调整蜡烛、塑料膜到小孔的距离，观察塑料膜上像的大小是否有变化。
5. 探究小孔成像特点
③如图丙所示，将圆孔改为方孔，观察塑料膜上像的形状是否有变化。④如图丁所示，将蜡烛换成一只发光的灯泡，观察塑料膜上的形状。
小孔成像原理：光的直线传播。烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。
我国的学者—墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光沿直线进行的性质。
①成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。②影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。③像的形状：与物体的形状相同，与小孔的形状无关。
（3）实验结论——小孔成像特点
视频演示——《小孔成像》
（4）小孔成像现象例如，树下的圆形光斑，实质是太阳经小孔所成的像。发生日食，在地面上的光斑，是日食时日面形状的投影，所以光斑会变成月牙形。
沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔，使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，如图所示。对此分析正确的是（　　）A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的是图甲B．“若莺飞空中，其影随莺而移”描述的是图乙C．图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释D．小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与物相同
A．“莺东则影西，莺西则影东”说明“影”是倒立的，描述的是图乙，故A错误；B．“若莺飞空中，其影随莺而移”，这是影子的形成，描述的是图甲，故B错误；
C．图甲是影子的形成，图乙是小孔成像，都可用光的直线传播来解释，C正确；D．小孔成像时像是倒立的，所以像移动的方向与物移动的方向相反，D错误。
为探究光的传播规律，小明在家中做了如下三个实验：（1）探究光在气体中的传播规律。实验现象如图甲，为了使实验现象明显，小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香，你认为这样做的目的是_____________________；（2）小明探究光在液体中的传播规律。实验现象如图乙，小明接着沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到实验现象如图丙；小明再用木棍搅拌后，实验现象又恢复到图乙。以上现象说明光在___________介质中沿直线传播。
显示光的传播路径
（1）烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，所以点燃一盘蚊香是为了显示光的传播路径。（2）由于糖水是不均匀的，所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到光线不再沿直线传播，而是发生弯曲，再用木棍搅拌后，糖水变得均匀，又看到光线沿直线传播了，这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
如图所示，小明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 ___________两图，可以得出结论：物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；（2）分析比较 ______两图，可以得出结论：小孔成像时像的形状由物体的形状决定；（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/倒立）的实像，说明小孔成像的原理是 ___________；
倒立
（1）甲、乙两图，小孔形状不同，但是像的形状相同，所以小孔成像与小孔的形状无关。（2）甲、丙两图小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，所以小孔成像与物体的形状有关。（3）小孔成像是光沿直线传播所成的像，通过观察甲、乙、丙的像可知，小孔成像是倒立实像。
想一想：雷雨天，我们总是先看见闪电，后听到雷声，为什么呢？光速有多大呢？不同介质中光速相同吗？
1. 伽利略测量光速
1607年，伽利略进行了世界上第一次测量光速的尝试。方法是：他和助手分别站在相距1.6千米的两座山上，每人手拿一盏灯。伽利略先打开灯，当助手看到他的灯光时，立刻打开自己的灯，从伽利略打开灯至他看见助手那盏灯的灯光，这个间隔就是光传播了3千米的时间。根据v=s/t即可计算出光的传播速度。
想一想：他们的测量原理对吗？能不能测出光速？
遗憾的是，他们进行了多次实验，均已失败而告终，都不能测出光的速度，为什么？
　　原来光的传播速度太大，在相距约1.6km的两山顶间来回一次，所用的时间大约只有十万分之一秒，用这种简单粗糙的方法根本不能测出这样短的时间来。
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0.1km/s。1972年，美国科学家埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值： 299792457.4±0.1m/s
光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间。
（1）真空中的光速真空中的光速是宇宙中最快的速度，用c表示。c=2.99792×108m/s。计算中，可以近似取 c=3×108m/s= 3×105km/s（2）光在不同介质中的传播速度
如果一个人以光速绕地球飞行，他在1秒的时间内能绕地球转7.5圈。
一般情况下，v真空＞v空气＞v水＞v玻璃
空气中光速近似3×108m/s
光在空气中比在其他透明介质中传播的快
（3）比较光的传播与声的传播
（1）牛郎星和织女星同学们听过“牛郎织女”的神话故事吧。王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次。这个故事表达了我们祖先反抗封建礼教，追求幸福生活的美好愿望。但是，神话终归是神话。你知道天上的牛郎星和织女星相距多远吗？
3. 科学世界——我们看到了古老的光
这两颗星都是银河系中的恒星，它们之间的距离如果用千米表示，那可真是个“天文数字”，大得不得了。即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度—光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16年！要想每年相会一次，那是不可能的。 
（2）光年宇宙中恒星间的距离都非常大。为了表达起来方便一些，天文学家使用一个非常大的距离单位——光年，它等于光在真空中1年内传播的距离。牛郎星和织女星的距离是16光年。 　
（3）比邻星离太阳系最近的恒星是半人马座的“比邻星”（只能在南半球看到），它距离我们4.2光年。也就是说，我们现在观测到的比邻星的光，是4.2年前发出的，经过了4年多才到达我们的眼睛。
（4）银河系银河系是超过1000亿颗恒星组成的星系。在银河系外，离我们最近的星系是大麦哲伦云，距离我们16万光年。想想我们今天看到的麦哲伦云的光，是它们什么时候发出的？那时候人类在进化过程中正处于哪个阶段？ 
（5）仙女座星系秋天的夜晚可以在东北方向的天空找到一个亮斑，看起来像个纺锤，那就是仙女座星系。它是北半球唯一可用肉眼看到的银河外星系，与我们的距离是220万光年。光——宇宙的使者，它不仅告诉我们宇宙的现在，而且还在告诉我们遥远的过去。
（6）请回答以下问题：①“光年”是什么物理量的单位？【解析】光年是长度单位，1光年表示光在一年内传播的距离。②牛郎星和织女星的距离是多少千米？【解析】牛郎星和织女星的距离是16光年16光年= 16×9.4608×1012 km=1.51488 ×1014 km
当观察站在远处敲锣打鼓的人时，我们总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音，这一现象说明（ ）A．光的传播不需要时间，而声音的传播需要时间　 B．光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多　 C．用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些　 D．总是先敲锣打鼓，后发出声音，动作先后不同
敲锣打鼓时，动作与声音是同时发生的，看见的动作是光速传播的，由于光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多，所以总是先看到他的动作，后听到锣鼓的声音。选项B正确。　
牛郎星和织女星是银河系中两颗恒星，它们之间的距离相当遥远，即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度即光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16光年的时间。请回答下列问题：（1）光年是什么物理量的单位________。它的物理含义是什么？___________（2）牛郎星和织女星相距16光年，计算下它们之间相距多少千米？牛郎星和织女星能每年相会一次吗？（一年按365天算）
（1）光年表示光在一年内通过的距离，光年是长度的单位。（2）一光年的长度为 s1＝ct＝365×24×3600s×3×105km/s ＝94608000×105km＝9.4608×1012km牛郎星和织女星相距16光年，则它们之间相距s=16s1=16 ct =16×9.4608×1012km＝1.51×1014km牛郎星和织女星相向而行，则相遇的时间为所以它们不可能每年都相会。
①光源：能够发光的物体叫光源，分自然光源、人造光源.②传播：光在同种均匀介质中沿直线传播.③光线：用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向.④现象：影子、日食、月食、小孔成像等.⑤应用：激光准直、三点一线“瞄准”、站队等.①光速：光在真空中的速度是 3×108m/s=3×105km/s 在不同介质中的速度不同 v真空＞v空气＞v水＞v玻璃②光年：光在一年内传播的距离，是长度单位.
1. 做一做手影游戏，用光的直线传播知识解释影子是怎样形成的。
因为光是沿直线传播的，且光不能穿过不明物体，所以光射到不明物体上后，在这个物体的后方就会有一个光照射不到的区域，这就是影子。
2. “井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”。
如图所示。因为蛙坐在井底且光沿直线传播受到井壁的阻碍，所以蛙能看到的范围，只能看见两线所夹范围内的物体。
射击时目标、准星、眼睛要在一条线上，影子的形成、日食、月食、小孔成像等；排队时，如果后一个同学只能看到自己前面同学的后脑勺，说明队伍就排直了。木工师傅检查自己刨的家具表面是否平直。战士打靶时用到的三点一线。
3. 举出一些例子，说明光的直线传播在生活中的应用。
4. 太阳发出的光，要经过大约8min才能到达地球。请你估算太阳到地球的距离。如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，它要经过多长时间才能跑完这段路程?
太阳到地球的距离 s=vt＝3×108m/?×480s＝1.44 ×1011m塞车跑完全程所用的时间
5．请你比较光在玻璃、水、空气中传播速度的大小，并由此猜想光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系。通过查阅资料，检验你的猜想。
（1）光在玻璃、水、空气中的传播速度大小： v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。由此猜想，光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系：v气体＞v液体＞v固体 （2）固体中的光速。在固体中，分子之间的距离较近，原子和分子的排列形态具有高度规则性和紧密性，会对光子产生较大的阻力。因此，光在固体中的速度通常较慢，一般不会超过3×108m/s。液体中的光速。液体是介于固体和气体之间的状态，其分子间的距离比固体要远，又比气体要近。因此，光在液体中的传播速度一般介于固体和气体之间。在水中的光速大约2.25×108m/s，而在其他液体中，光速也会有所不同，但总体上都是比在固体中快一些的。气体中的光速。气体的分子间距离相对较远，其自由度比固体和液体更大，因此光在气体中的传播速度是最快的。常温下的大气，光速约为3×108m/s，与真空中的光速基本一致。总的来说，固体、液体和气体中光速的差异主要取决于介质的密度和分子结构。
1. 有下列物体：①星星、②月亮、③太阳、④钻石、⑤电灯、⑥电视屏幕、⑦无影灯、⑧萤火虫、⑨灯笼鱼。上述物体中： （1）一定是光源的有　　　　 ； （2）一定不是光源的有　　　　 ； （3）可能是光源的是　　　　 。
（1）太阳、萤火虫、灯笼鱼，它们都能发光，一定是光源； （2）月亮、钻石、电视屏幕，它们不发光，一定不是光源； （3）有的星星发光；电灯、无影灯通电时发光，所以它们可能是光源。　
2. 下列现象中不是由于光的直线传播引起的是（ ） A．日食月食 B．阳光下的树影 C．手影 D．我们能看到本身不发光的物体
A．日食和月食的形成原因是光的直线传播，故A不符题意；B．阳光下的树影，影子是由光的直线传播形成的，故B不符合题意；C．手影，影子是由光的直线传播形成的，故C不符合题意；D．我们能看到本身不发光的物体，是由于光在物体上发生了漫反射，故D符合题意。故选D。
3. 出现金星凌日天象时，人们可通过滤光镜观察到太阳上有一小黑点，如图所示，小黑点即为金星，该天象是由于光的___________而形成的，太阳、地球和金星三个天体可能分别处在图中a、b、c三个位置的某个位置上，其中金星应处在______位置上，试举出一个生活中应用此知识的例子如__________。
"金星凌日”现象的成因是光的直线传播，当金星转到太阳与地球中间且三者在一条直线上时，金星挡住了沿直线传播的太阳光，人们看到太阳上的黑点实际上是金星，由此可知发生金星凌日现象时，金星位于b位置。 排纵队、射击瞄准、激光准直等都是光沿直线传播在生活中的应用。
4．如图所示，在盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹。下列关于实验的讨论错误的是（ ）A．该实验中使用的激光笔属于光源B．我们能看到光在水中的径迹，这是光直线传播的结果C．我们看到光在水中的径迹是直线，说明这束光在水中是沿直线传播的D．从该实验还可以看出，光在玻璃中也可以传播
A．激光笔正在发光，是光源，故A正确，不符合题意；B．我们能看到光在水中的径迹，光照在牛奶颗粒上发生了漫反射，我们能观察到光的传播路径，故B错误，符合题意；C．光在同一种均匀介质中沿直线传播，故C正确，不符合题意；D．光先进入玻璃，再进入水中，可在玻璃中传播，故D正确，不符合题意。
5. 光在不同介质中传播速度 ______ （选填“相同”或“不同”），光在 ______ 中传播得最快，其速度为 __________ m/s或 ________ km/s。一台激光器朝月球发射激光信号，经过2.7 s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为 ________ m。
3×108
3×105
6．如图所示，小明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）烛焰在半透明膜上所成的像是______；（选“实像”或“虚像”） （2）如果小孔是三角形，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）将半透明膜靠近小孔时，则人眼看到的半透明膜上的像将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）；（4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是__________ 。