專題4.1光的直線傳播（解析版）

學(xué)而優(yōu)教有方-2024學(xué)年度物理八年級上冊同步（拓展）學(xué)講練測大講義（人教版通用）第四章光現(xiàn)象專題4.1光的直線傳播學(xué)新課標(biāo)對課節(jié)知識(shí)點(diǎn)要求【課程標(biāo)準(zhǔn)】利用光的直線傳播解釋影子的形成、日食、月食等現(xiàn)象?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解光源，知道光源可分為天然光源和人造光源；2.重點(diǎn)掌握光在同一種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播；3.利用光的直線傳播解決實(shí)際問題，如：用來解釋影子的形成、日食、月食等現(xiàn)象；4.知道光在真空中和空氣中的傳播速度，知道光在其他介質(zhì)中的傳播速度比在真空中的速度小。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】光的直線傳播規(guī)律。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】利用光的直線傳播解決實(shí)際問題。學(xué)課節(jié)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1.光源光源：能夠發(fā)光的物體叫做光源。光源可分為天然光源（太陽、水母、螢火蟲等）和人造光源（燈泡、火把、點(diǎn)燃的蠟燭）。知識(shí)點(diǎn)2.光的直線傳播1.光沿直線傳播的條件:光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播；2.光線：常用一條帶有箭頭直線表示光的傳播徑跡和方向。3.光沿直線傳播的應(yīng)用：用光的直線傳播可解釋影子的形成、小孔成像、日食、月食、射擊瞄準(zhǔn)等。（1）影子：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在不透明的物體后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是物體的影子。（2）日食、月食：日食：發(fā)生日食時(shí)，太陽、月球、地球在同一條直線上，月球在中間，在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個(gè)發(fā)光表面，這就是日全食。在月球半影里的人看不到太陽某一側(cè)的發(fā)光表面，這就是日偏食，在月球本影延長的空間即偽本影里的人看不到太陽中部發(fā)出的光，只能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面，這就是日環(huán)食。月食：發(fā)生月食時(shí)，太陽、地球、月球同在一條直線上，地球在中間，地球上夜晚的人會(huì)看見月偏食，但要注意，當(dāng)月球整體在半影區(qū)時(shí)并不發(fā)生月偏食。（3）小孔成像：用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在屏幕與物體之間，屏幕上就會(huì)形成物體的倒像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像，如圖所示：成像特點(diǎn)：倒立、實(shí)像成像大?。盒】壮上竦拇笮∨c物體和小孔的距離，光屏到小孔的距離有關(guān)。4.生活中光沿直線傳播的應(yīng)用的事例（1）利用激光準(zhǔn)直引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)直線前進(jìn)。（2）排隊(duì)時(shí)看齊。（3）射擊瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)、準(zhǔn)星、缺口三點(diǎn)一線。知識(shí)點(diǎn)3.光的傳播速度1.真空中光速是宇宙中最快的速度；在計(jì)算中，真空或空氣中光速c=3×108m/s＝3×105km/s；2.光的傳播速度跟介質(zhì)的種類有關(guān)，光在真空中速度最大，在氣體、液體、固體中都可以傳播。光在水中的速度約為c，光在玻璃中的速度約為c；3.光年：光年是長度單位。是光在一年中傳播的距離。講課節(jié)知識(shí)點(diǎn)的例題解析考點(diǎn)1.光源【例題1】能夠_____的物體叫做光源．現(xiàn)有①星星、②月亮、③太陽、④鉆石、⑤電燈、⑥電視屏幕、⑦無影燈、⑧螢火蟲、⑨燈籠魚、⑩交通路牌．將所舉例子中的光源進(jìn)行分類，其中屬于天然光源的有_______，分類依據(jù)是______；屬于人造光源的有_______，分類依據(jù)是________。【答案】發(fā)光，③⑧⑨，自然界中存在的光源，⑤⑥⑦，人為制造的?！窘馕觥磕軌虬l(fā)光的物體叫光源。光源可分為天然光源和人造光源。自然界中存在的光源為天然光源，人為制造的為人造光源?？键c(diǎn)2.光的直線傳播【例題2】（2023湖南岳陽）下列現(xiàn)象能用光沿直線傳播解釋是：（）A.天上的彩虹B.鉛筆的彎折C.人和貓能看見對方D.手影游戲【答案】D【解析】A．天上的彩虹是光的色散現(xiàn)象，由光的折射形成，故A不符合題意；B．鉛筆的彎折，由光的折射形成，故B不符合題意；C．人和貓能看見對方，利用了光的反射，故C不符合題意；D．手影游戲，是因?yàn)槭謸踝∫徊糠止饩€所形成的影子，故D符合題意。故選D。【對點(diǎn)訓(xùn)練】“一河詩畫，滿城煙花”，2019年瀏陽國際煙花節(jié)的焰火驚艷全球。下列說法中正確的是（）A．焰火屬于自然光源 B．焰火在水中的倒影是光的折射現(xiàn)象 C．先看到焰火后聽到爆炸聲，說明聲速比光速快 D．焰火把人影照在地面上，人影是光沿直線傳播形成的【答案】D【解析】A.焰火自身能發(fā)光，所以焰火是光源，是人造光源，故A錯(cuò)誤；B.水中的倒影是平面鏡成的虛像，平面鏡成像屬于光的反射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C.聲音在空氣中的傳播速度為340m/s，光在空氣中的傳播速度為3×108m/s，故先看到焰火后聽到爆炸聲，說明光速比聲速快，故C錯(cuò)誤；D.焰火把人影照在地面上，是人擋住了焰火，故人影是光沿直線傳播形成的，故D正確?！緦c(diǎn)訓(xùn)練】如圖所示的現(xiàn)象中，由光的直線傳播形成的是（）A．小孔成像 B．水中筷子 C．雨后彩虹 D．水中“倒影”【答案】A【解析】（1）光在同種均勻物質(zhì)中沿直線傳播，在日常生活中，小孔成像、日食、月食、影子的形成等都表明光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的；（2）當(dāng)光照射到物體界面上時(shí)，有一部分光被反射回來，例如：平面鏡成像、水中倒影等；（3）光線在同種不均勻介質(zhì)中傳播或者從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)光的折射現(xiàn)象，例如水池底變淺、水中筷子變彎、海市蜃樓、凸透鏡成像等都是光的折射形成的。A.小孔成像是由光的直線傳播形成的現(xiàn)象，故A符合題意；B.插入水中的筷子看起來向上彎折了，屬于光的折射現(xiàn)象，故B不符合題意；C.雨過天晴時(shí)，太陽光通過懸浮在空氣中細(xì)小的水珠折射以后，分成各種彩色光，形成彩虹，是色散現(xiàn)象，故C不符合題意；D.景物在水中形成倒影屬于光的反射現(xiàn)象，故D不符合題意?！緦c(diǎn)訓(xùn)練】（2023湖南郴州）“井底之蛙”這個(gè)成語大家都很熟悉，圖中M點(diǎn)表示青蛙。請根據(jù)光的直線傳播知識(shí)畫圖說明為什么“坐井觀天，所見甚小”。（溫馨提示：必須標(biāo)出光的傳播方向）【答案】如圖所示.】【解析】光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，被井口擋住的光不能進(jìn)入井中青蛙的眼睛，所以青蛙看不到井口以外的世界，連接井口兩側(cè)到青蛙的眼睛，此范圍以內(nèi)為井底青蛙所見范圍，如圖所示.考點(diǎn)3.光的傳播速度【例題3】打雷時(shí)，總是先看到閃電，后聽到雷聲，主要是因?yàn)椋ǎ〢．閃電發(fā)生的地點(diǎn)離我們近B．閃電是用眼睛看到的，人的眼睛能看得很遠(yuǎn)；而雷電必須進(jìn)入我們的耳朵，傳播的路程更遠(yuǎn)C．打雷時(shí)，閃電和雷聲雖同時(shí)發(fā)生，但光速大于聲速D．因?yàn)槿说难劬Ρ攘硕浞磻?yīng)更靈敏【答案】C【解析】打雷時(shí)，閃電和雷聲雖同時(shí)發(fā)生，也就是距離s相同，但光速c=3×108m/s，聲速v=340m/s，光速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲速，根據(jù)v=s/t導(dǎo)出t=s/v，所以光傳播快，聲慢得多。所以打雷時(shí)，總是先看到閃電，后聽到雷聲。強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的達(dá)標(biāo)問題精練1.（2022青海?。┫铝鞋F(xiàn)象中，哪個(gè)是光沿直線傳播形成的（）A.樹的影子 B.水中倒影C.雨后彩虹 D.海市蜃樓【答案】A【解析】A．由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，當(dāng)光遇到不透明物體后，被障礙物擋住，于是在物體的另一側(cè)形成一個(gè)光照不到的區(qū)域就是影子，故A符合題意；B．水中倒影是光的反射現(xiàn)象，故B不符合題意；C．雨后彩虹是光的色散現(xiàn)象，是由光的折射形成的，故C不符合題意；D．海市蜃樓是光的折射現(xiàn)象，故D不符合題意；故選A。2.（2022天津）圖是我國古代的一種計(jì)時(shí)工具——日晷，人們通過觀察直桿在太陽下影子的位置來計(jì)時(shí)。影子的形成是由于（）A.光的直線傳播 B.光的反射C.平面鏡成像 D.光的折射【答案】A【解析】A．影子的形成是是由于光的直線傳播形成的，故A符合題意；B．光照射到物體表面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射，影子的形成與反射無關(guān)，故B不符合題意；C．平面鏡成像原理是光的反射，倒影的形成原理一般是平面鏡成像，故C不符合題意；D．光的折射是光從一種介質(zhì)斜射入另外一種介質(zhì)中，在界面處發(fā)生偏折的過程，此題就沒有涉及多種介質(zhì)，故不是光的折射，故D不符合題意。故選A。3．下列光現(xiàn)象中，由于光沿直線傳播形成的是（）A．露珠下的葉脈B．雨后的彩虹C．陽光下的影子D．拱橋的倒影【答案】C【解析】A．露珠下的葉脈，顯現(xiàn)得特別大，這是由于光發(fā)生折射形成的，A項(xiàng)不合題意；B．雨后的彩虹，這是由于光在不均勻的空氣中發(fā)生折射形成的，B項(xiàng)不合題意；C．陽光下的影子，這是由于光沿直線傳播形成的，選項(xiàng)C符合題意；D．拱橋的倒影，這是由于拱橋反射的光在水面再次反射形成的，D項(xiàng)不合題意。4.（2022江蘇常州）2022年北京冬奧會(huì)期間，北京皮影藝術(shù)劇院緊扣冬奧題材，精彩呈現(xiàn)皮影戲《尋找雪姑娘》，如圖所示。下列情境中，與皮影戲原理相同的是（）A.雨后彩虹 B.樹蔭下光斑C.水中倒影 D.筷子彎折【答案】B【解析】A．皮影戲原理是光的直線傳播形成的，而雨后彩虹是光的色散現(xiàn)象，故A不符合題意；B．樹蔭下的光斑是光的直線傳播形成的，與皮影戲的原理一樣，故B符合題意；C．水中倒影，平面鏡成像，是光的反射現(xiàn)象，與皮影戲原理不同，故C不符合題意；D．筷子彎折，是光的折射現(xiàn)象，與皮影戲的原理不同，故D不符合題意。故選B。5．如圖所示現(xiàn)象中，屬于光的直線傳播形成的是（） A．井底之蛙 B．空中彩虹 C．水中倒影 D．古代女子照銅鏡【答案】A【解析】A.井底之蛙，這是由于光是由直線傳播的，只能看到頭頂?shù)囊黄?，故A符合題意；B.天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，屬于光的折射，故B不合題意；C.水中的倒影是平面鏡成像，屬于光的反射現(xiàn)象，故C不合題意；D.銅鏡中的像是平面鏡成像，是由于光的反射形成的，故D不合題意。6.（2022廣西河池）如圖所示的光學(xué)現(xiàn)象是由光的直線傳播形成的是（）AB.C.D.【答案】A【解析】A．圖中所示的光學(xué)現(xiàn)象是小孔成像，小孔成像是利用光的直線傳播原理形成的倒立的實(shí)像，故A符合題意；B．圖中所示的光學(xué)現(xiàn)象是利用凸透鏡矯正遠(yuǎn)視眼，是光的折射現(xiàn)象，故B不符合題意；C．白光通過三棱鏡被分解成七種色光，是光的色散現(xiàn)象，屬于光的折射，故C不符合題意；D．平行光線射到凹凸不平的物體表面發(fā)生漫反射，是光的反射現(xiàn)象，故D不符合題意。7.（2022四川樂山）下列現(xiàn)象屬于光沿直線傳播的是（）A.湖中橋的倒影B.人叉到水中的魚C.放大鏡D.小孔成像【答案】D【解析】A．湖中橋的倒影屬于平面鏡成像，是由光的反射形成的，故A不符合題意；B．漁民叉魚時(shí)，看到的水中的魚是由于水中魚反射出的光斜射入空氣中時(shí)，在水面處發(fā)生了折射，折射光線向遠(yuǎn)離法線的方向偏折，我們看到的是變淺的魚的虛像，所以漁民叉魚時(shí)要朝著所看到的“魚”更深一些的位置插去，即看到魚的下方，才能插到魚，屬于光的折射，故B不符合題意；C．物體距凸透鏡的距離小于一倍焦距時(shí)，成正立放大的虛像，應(yīng)用是放大鏡，屬于光的折射，故C不符合題意；D．小孔成像說明光是沿直線傳播的，故D符合題意。故選D。8.（2022湖南衡陽）下列現(xiàn)象中與射擊時(shí)“三點(diǎn)一線”原理相同的是（）A.雨后彩虹B.水中倒影C.小孔成像D.如影隨形【答案】CD【解析】射擊時(shí)的“三點(diǎn)一線”是利用光的直線傳播的原理。A．光通過小水珠組成的三棱鏡分解成各種顏色的光，形成彩虹，是光的色散現(xiàn)象，故A不符合題意；B．水中倒影，屬于平面鏡成像，是光的反射形成的，故B不符合題意；C．小孔成像是由光的直線傳播形成的，故C符合題意；D．如影隨形，影子是由光的直線傳播形成的，故D符合題意。故選CD。9.（2022浙江寧波）如圖所示是一個(gè)放置于寧波某地水平地面上的簡易計(jì)時(shí)模型，圭桿垂直底盤。下列描述錯(cuò)誤的是（）A.桿影的形成是由于光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播B.一天內(nèi)，桿影移動(dòng)是由地球公轉(zhuǎn)造成的C.一天內(nèi)，正午的桿影最短D.該模型依據(jù)桿影的方位計(jì)時(shí)【答案】B【解析】A．光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，桿影的形成是由于光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播形成的，故A正確，不符合題意；B．一天內(nèi)，桿影移動(dòng)是由地球自轉(zhuǎn)造成的，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．一天內(nèi)，正午太陽高度角最大，因此正午的桿影最短，故C正確，不符合題意；D．影子的方向在改變。在北回歸線以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來說，根據(jù)影子的長度或方向都可以計(jì)時(shí)，但根據(jù)影子的方向來計(jì)時(shí)更方便一些。故通常都是以影子的方位計(jì)時(shí)。故D正確，不符合題意。故選B。10.（2022遼寧阜新）下列光現(xiàn)象中，能夠用光直線傳播來解釋的是（）A.筷子“彎折”B.小孔成像C.橋的倒影D.雨后彩虹【答案】B【解析】A．筷子插入水中時(shí)，水下部分筷子上的光到達(dá)水面時(shí)發(fā)生了折射，所以看上去“彎折”了，故A不符合題意；B．小孔成像是光的直線傳播形成的，故B符合題意；C．橋在水中的倒影是平面鏡成像，屬于光的反射，故C不符合題意；D．雨后彩虹，是由于太陽光照到空氣中的小水滴上，被分解為絢麗的七色光，即光的色散，故D不符合題意。故選B。11.（2022湖北隨州）在一個(gè)烈日炎炎的午后陳老師走在隨州街頭，看到地面上樹蔭里有許多圓形光斑，抬頭看看樹葉間刺眼的陽光，想到這樹蔭下藏著物理學(xué)的秘密，便拍下兩張照片（如圖）。經(jīng)估測樹蔭下一個(gè)清晰光斑的直徑約為7cm，這束陽光從約7m高處的樹葉間照射下來。我們常說太陽光經(jīng)過約8分鐘來到地球（太陽和地球之間的距離按1.5×1011m計(jì)算），粗略計(jì)算太陽的直徑最接近（）A.1.5×109m B.1.5×1019mC.5×106m D.5×1012m【答案】A【解析】因?yàn)楣獍叩闹睆胶托】椎奈恢盟鶚?gòu)成的三角形，與太陽的直徑和小孔的位置所構(gòu)成的三角形，是相似三角形，相似三角形的對應(yīng)邊成正比例，設(shè)太陽直徑為n米，光斑的直徑為，則有解得，故選A。12．（2021湖北鄂州）下列現(xiàn)象中，對應(yīng)的物理知識(shí)屬于“光的直線傳播”的是（）A.雨后的彩虹 B.射擊瞄準(zhǔn)時(shí)要做到“三點(diǎn)一線”C.在平靜的湖面可以看到藍(lán)天白云 D.游泳池注水后，看上去好像變淺了【答案】B【解析】A．雨后的彩虹是光的折射和光的色散，故A不符合題意；B．射擊瞄準(zhǔn)時(shí)要做到“三點(diǎn)一線”，利用光的直線傳播，故B符合題意；C．在平靜的湖面可以看到藍(lán)天白云，是光的反射，故C不符合題意；D．游泳池注水后，看上去好像變淺了，是光的折射，故D不符合題意。13.（2022?赤峰）如圖所示，在路燈（A點(diǎn)表示）的照射下，地面上出現(xiàn)了小樹BC的影子BD，請根據(jù)光的直線傳播知識(shí)畫圖確定點(diǎn)D的位置。【答案】見解析?！窘馕觥恳?yàn)楣馐茄刂本€傳播的，當(dāng)光照射到小樹BC上時(shí)，光線被遮擋，在小樹的右邊光照射不到的地方形成影子BD。如圖所示，連接AC，并延長AC到水平面，與水平面交于D點(diǎn)，則BD為小樹的影子，如圖所示：。14．如圖所示，請根據(jù)兩人影子的位置畫出燈泡S的位置。【答案】見解析?！窘馕觥繉扇隧敹撕陀白拥捻敹诉B接并延長可交于一點(diǎn)S，點(diǎn)S就是燈泡的位置，如下圖：15.（2022四川成都）“圭表”是我國古代先進(jìn)的天文觀測儀器，根據(jù)“表”在“圭”面上形長的變化就能知道時(shí)節(jié)的更替。元代天文學(xué)家郭守敬改進(jìn)和創(chuàng)新了“圭表”（如圖甲），國乙是其示意圖。他在“表”上方加一根架空的橫梁，在“圭”面上放置一個(gè)可移動(dòng)的景符（有小孔的銅片）。他利用改進(jìn)后的“圭表”，精確推算出了二十四節(jié)氣和一回歸年天數(shù)。請根據(jù)以上資料在圖乙中畫出橫梁通過景符的小孔在“圭”面上所成的影像，并標(biāo)明兩條光線的傳播方向?！敬鸢浮咳鐖D所示【解析】光線照射到橫梁上，由于光線沿直線傳播，光線通過景符上的小孔，照射到“圭”面上，這是小孔成像，在“圭”上形成橫梁的像。如圖所示。16．某同學(xué)用兩個(gè)硬紙筒探究小孔成像，如圖所示．（1）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)蠟燭和小孔的位置固定后，像離小孔越遠(yuǎn)，像就．他測出了不同距離時(shí)像的高度，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填在了表格中，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：蠟燭和小孔的位置固定后，像的高度h與像到小孔的距離s成（選填“正比”或“反比”）．（2）我們除了發(fā)現(xiàn)像的大小與像到小孔的距離有關(guān)外，還與物體到小孔的距離有關(guān)嗎？在進(jìn)行探究的過程中，我們應(yīng)控制到小孔的距離不變，只改變物體到小孔的距離．（3）該同學(xué)知道樹蔭下的圓形光斑就是太陽通過樹葉間的小孔在地面上成的像，他測出了某一個(gè)光斑的直徑為1.4cm，光斑到小孔的距離為1.5m，從書上查到太陽到地球的距離為1.5×1011m，由此可以估算太陽的直徑為m．【答案】（1）越大；正比；（2）屏；（3）1.4×109．【解析】（1）由表格上的數(shù)據(jù)可知，像的高度隨像到小孔距離的增大而增大，求出像的高度和像到小孔距離的比值，可以發(fā)現(xiàn)比值是一個(gè)定值．所以像的高度h與像到小孔的距離S成正比．（2）我們除了發(fā)現(xiàn)像的大小與像到小孔的距離有關(guān)外，還與物體到小孔的距離有關(guān)嗎？在進(jìn)行探究的過程中，我們應(yīng)控制屏幕到小孔的距離不變，只改變物體到小孔的距離，該方法稱為控制變量法；（3）光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值是一個(gè)定值．根據(jù)光線傳播的可逆性可知：太陽直徑和太陽與小孔之間的距離的比值是一個(gè)定值，且和光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值相等．太陽的直徑：d=×1.5×1011m=1.4×1011cm=1.4×109m．109m．17．請閱讀《華夏之光—圭表》并回答問題：華夏之光——圭表我國古代的天文觀測一直居于世界領(lǐng)先地位，天文學(xué)家們發(fā)明了許多先進(jìn)的天文觀測儀器，其中圭表就是典型的代表。圭表（如圖1所示）包括圭和表兩部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的標(biāo)竿或石柱、叫作表，圭和表相互垂直。戰(zhàn)國以前的天文學(xué)家已絲能