人教版2024-2025学年八年级物理上册同步精品讲义专题4.1光的直线传播(学生版+解析)

第四章光现象（原卷版）
课时4.1 光的直线传播
2022年课程标准物理素养
1.通过实验，了解光在同种均匀介质中沿直线传播。

知道光的直线传播的现象和应用。

物理观念：光源，光的直线传播，光线，光的直线传播的现象和应用，光速。

科学思维：通过建立光线模型，知道物理模型的重要性。

科学探究：探究光在空气、水、玻璃中的传播。

科学态度与责任：通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。

知识点一、光源
1.光源
问题
我们每天都会通过声和光接收小量信息。

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？
要研究光现象，首先要看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明，如下图。

（1）光源：能够自身发光的物体叫做光源。

如太阳以及我们看到的绝小多数星星是恒星，萤火虫，水母、灯笼鱼、斧头鱼等。

（2）光源的分类
①自然光源：太阳、萤火虫、水母等
②人造光源：点燃的蜡烛，正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。

特别提醒
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、宝石等。

（23-24八年级下·山东德州·开学考试）下列关于光源的说法中，正确的是（）A．能被眼睛看到的物体都是光源B．天空中的星星都是光源
C．发光的灯不是光源D．点燃的蜡烛是光源
知识点二、光的直线传播
在有薄雾的天气，可以看到透过树从的光束是直的，如下图。

1.光的直线传播
（1）光在空气中传播
用激光手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。

（2）光在水中的传播
用激光手筒把光射入水中，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）光在同种不均匀介质中的传播
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甲所示。

用玻璃棒搅拌糖水溶液时，使其浓度变得均匀，再将激光射向糖水溶液中，观察到激光在均匀浓度的糖水溶液中的传播路径是直的，如图乙所示。

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。

玻璃棒搅拌后，糖水变得均匀后，光的传播路径是直线。

总结：光在同种均匀介质中沿直线传播。

特别提醒
（1）为了清晰地观察光在不同介质中传播路径，实验应在较暗的环境中进行；
（2）应注意若要光沿直线传播，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可。

必须同时满足。

（3）为了在空气、水中显示光路，在空气中喷洒水雾或烟雾，在水中滴入几滴牛奶。

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（如图甲所示），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。

图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。

特别提醒
光线是一种物理模型，只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。

这种研究方法叫做模型法。

3.光的直线传播现象
（1）影子的形成
①原理：光的直线传播；
②成因：光在传播过程中遇到不透明的物体，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体，在物体后面便形成的较暗区域，就是我们说的影子。

如下图：
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直线传播。

②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。

月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。

当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。

当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。

（3）小孔成像
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，观察塑料膜上像的小小是否有变化。

分析：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。

如下图所示。

结论：①小孔成像原理：光的直线传播。

②成像性质：倒立的小小不确定的实像。

上下颠倒、左右相反。

③影响成像小小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。

④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状无关。

特别提醒
（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）小孔逐渐变小，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增小到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。

（2024·湖南怀化·三模）早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。

小明在学习光现象时，便于更好理解，于是他动手用蜡烛作为光源，在木板上钻一个圆形小孔，然后发现光线透过小孔在墙壁上形成一个像。

下列说法正确的是（）
A．在墙上形成的像是虚像
B．小孔成像说明光沿直线传播
C．像的形状是圆形
D．保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变小
4.光的直线传播的应用
（1）激光准直：在开凿小山隧道时，工人们常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。

（2）射击时利用“三点一线”进行瞄准：
射击瞄准时，瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。

（3）站队列成直线
如果前面的人挡住了后面人的视线，使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。

（23-24八年级上·广西柳州·期中）（多选）由于光沿直线传播，在灯光下会看到物体的影子，自然界中会出现日食或月食等天文现象，利用激光可以引导掘进机前进。

假如光在同一均匀介质中不沿直线传播，下列现象不可能出现的是（）
A．阳光下的人影更清晰B．地球上有昼夜之分
C．做操时更容易将队伍排直D．更容易形成日食和月食
知识点三、光的传播速度
打雷和闪在远处同时同地发生，但是我们总是先看见闪，后听到雷声。

这表明，光比声音传播得快。

1.光的传播的速度
（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小，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43c ；光在玻璃中的传播速度近约为3
2c 。

（3）光与声音传播传播特点比较
现象 相同点 不同点 光的传播
传播速度都与介质种类有关 能在透明物质中传播，能在真空中传播，光在真空中传播速度最小 声的传播
能在固体、液体和气体中传播，真空不能传声，一般情况下固体中声速最小
2.科学世界——我们看到了古老的光
“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离。

（23-24八年级上·湖北恩施·期末）声音在空气中传播速度为340m/s ，在距离地面17km
远的云朵处产生的雷声，径直传向地面。

求：
（1）为什么地上的人看到闪的瞬间，并有听到雷声？
（2）地上的人听到雷声需要多长时间？
问题一：光的直线传播
【角度1】探究光在介质中的传播
1.光在同种均匀介质中沿直线传播
（1）由于光学实验对光源的要求较高，实验难度也较小，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）“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可，必须同时满足。

（3）为了在空气、水中显示光路，在空气中喷洒水雾或烟雾，在水中滴入几滴牛奶。

【典例1】（23-24九年级下·陕西西安·开学考试）在玻璃缸中加入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，不搅拌，从侧壁用激光水平照射，看到玻璃缸内光的路径是弯折的，将玻璃缸中的水搅拌均匀后，观察到光的传播路径如图所示，说明光在 介质中沿直线传播。

【变式1-1】（20-21八年级下·北京房山·期末）如图所示，李老师在玻璃缸内配制了白糖水。

一段时间后小昕同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线射入白糖水，观察到光在白糖水中的传播路径如图甲所示。

随后老师用玻璃棒将白糖水搅拌均匀，再用激光笔从玻璃缸的外侧将光线射入白糖水，观察到光在白糖水中的传播路径如图乙所示。

比较甲、乙两个实验现象可以说明光在的白糖水中沿直线传播。

【变式1-2】（22-23八年级上·江苏宿迁·期中）在研究光的传播路径时，小明做了下面几个小实验：（1）图1中，为了显示激光在空气中传播路径，可以采取的方法是，图2中为了显示激光在水中的传播路径，可以在水中加入少量的；
（2）小明在玻璃缸中加入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，不搅拌，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径是弯折的（图3），当搅拌缸中的水后，观察到光是沿直线传播的，说明光沿直线传播的条件
是；
（3）我国古代学者对“光沿直线传播”的现象曾做过许多研究，例如战国时期的《墨经》中就有小孔成像的解释，如图4所示：
①小孔成的像是（填“正立”或“倒立”）的（选填“实”或“虚”）像；
①若将小孔由圆形改为三角形，则所成的像的形状（选填“改变”或“不变”）。

【角度2】光的直线传播的现象和应用
光的直线传播的现象：影子的形成、日食和月食、小孔成像、“井底之蛙”、“一叶
障目”等。

光的直线传播的应用：激光准直、瞄准射击、排队等。

【典例2】（2024·江苏泰州·一模）当月球运动到太阳和地球之间，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上时，如图，在a、b、c、d位置此刻都看不到日食现象的是（）
A．a、b两位置B．b、c两位置C．a、c两位置D．a、d两位置
【变式2-1】（23-24九年级下·江苏徐州·阶段练习）下列现象中，不属于光沿直线传播形成的是（）A．小孔成像B．影子C．一叶障目不见泰山D．海市蜃楼
【变式2-2】（23-24八年级上·广西柳州·期中）当一个人逐渐走近一盏路灯并离开时，他在路灯下的影子的长度变是（）
A．先变长后变短B．先变短后变长
C．逐渐变短D．逐渐变长
【角度3】小孔成像
①小孔成像原理：光的直线传播。

②成像性质：倒立的小小不确定的实像。

上下颠倒、左右相反。

③影响成像小小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。

像距小于物距成放小的像，像距小于物距成缩小的像，像距等于物距成等小的像。

④像的形状：与物体的形状相同，与小孔形状无关。

【典例3】（23-24九年级下·安徽亳州·阶段练习）如图示用自制针孔照相机观察烛焰，针孔是圆形的，蜡烛位置可调整。

以下说法不正确的是（）
A．薄膜上出现烛焰的像是倒立的
B．薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放小的
C．将小圆孔改为三角形，则像的形状改变
D．保持小孔和烛焰的距离不变，向后推动内筒，增加筒长，烛焰的像变小
【变式3-1】（23-24九年级下·黑龙江小庆·阶段练习）早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。

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，成像情况不会受到影响
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小
D．蜡烛在墙上形成的像是正立的虚像
【变式3-2】（23-24八年级上·陕西西安·阶段练习）学习了光的直线传播知识后，同学们一起利用生活中的废旧物品探究小孔成像。

下列说法正确的是（）
A．为了便于更清楚观察像，应在圆筒的B端蒙上塑料薄膜作为光屏
B．小孔必须是圆形的
C．像与物上下颠倒，左右相反
D．塑料薄膜上形成的像是虚像
【变式3-3】（23-24八年级上·新疆乌鲁木齐·期末）小明在观察日食时用不透明的硬纸板上扎了小孔，使纸板与地面平行，发现地面上出现了太阳（日食）的像，下列说法错误的是（）A．像的小小由小孔到地面的距离决定
B．像的亮暗由太阳光的强弱决定
C．像的形状由太阳（日食）自身的形状决定
D．像的数目由小孔的小小决定
【角度4】光的直线传播光路图
一般考查光源能照射的范围或眼睛能看到的范围。

（1）考查光源能照射的范围：将光源与障碍物的端点相连，即可画出照射范围或不能照射的范围。

（2）考查眼睛能看到的范围：将眼睛与障碍物的端点相连，即可画出照射范围或不能照射的范围。

注意：光线的箭头不要画错了，光源发出光，因此箭头不能指向光源。

【典例4】（2024·江苏盐城·二模）按要求完成下列作图。

如图所示，物体AB通过小孔O在虚线处的光屏上成像A B''，请作出成像的光路图。

【变式4-1】（2024·四川成都·二模）“坐井观天”出自韩愈《原道》：“坐井而观天，曰天小者，非天小也。

”如图甲所示一只青蛙在枯井底向外张望，请你在图乙中画出青蛙眼睛（O点）通过井口能看到最小范围的两条光线。

【变式4-2】（23-24九年级下·四川成都·阶段练习）如图所示，射击游戏中，我们应该躲在遮挡物右侧哪个部分，站在高台上的对方射手才看不到，请通过光路图，确定最小安全范围，并用阴影表示。

【变式4-3】（22-23八年级上·江苏镇江·期中）如图，点光源S发出的光能透过窗口照射到右侧，请画出被照亮的区域，保留光路图作图痕迹。

问题二：光速的计算
1.利用激光测量距离
激光测距仪原理：是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。

激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

【典例5】（23-24八年级上·江西新余·期末）天文单位是物理天文学中计量天体之间距离的一种单位，以AU表示，其数值取地球和太阳之间的平均距离。

已知：海王星距离太阳约30个天文单位，1个天文单位=11
⨯。

问：
1.510m
（1）光在真空中的传播速度是多少？
（2）光从太阳传到海王星需要多长时间？
【变式2-1】（22-23八年级上·四川成都·期中）《西游记》是我国四小名著之一。

主人公齐天小圣孙悟空一个跟斗可以翻十万八千里（相当于5.4×104km），1s可以翻一个跟斗，可他却想与光比比谁快，请你做裁判。

（已知光在真空中的速度为：3×108m/s）
（1）谁更快，请通过计算说明原因。

（2）太阳与地球相距1.5×1011m，假如某一天太阳消失了，我们多长时间后才能发现？
【基础强化】
1．（2024·福建宁德·一模）立竿测影是中国古代天文学观测天体位置、划分节气等不可缺少的方法之一，立竿的影子由于光的而形成。

太阳到地球的距离小约是11
⨯，太阳发出的光要经过s
1.510m
才能到达地球。

（光速8
310m/s
c=⨯）
2．（23-24八年级下·江西吉安·开学考试）发生日环食现象时，太阳、地球和月球的位置处于中间的是
（选填“地球”或“月球”）。

在一张不透光的纸上打一个极小的“△”三角形孔，让太阳光垂直射到这张纸上经过这个小孔，这时在地面看到（选填“圆形”、“三角形“或“方形”）小亮斑。

3．（23-24八年级上·四川凉山·期末）打雷时，常常先看见闪，后听到雷声的原因是，所以体育比赛中百米赛跑时，在终点的计时员应该在（看到冒烟/听到枪声）时计时才准确。

4．（23-24八年级上·江西吉安·期末）晴朗的夜空下，小明观察到中国空间站飞过他的头顶。

外表不能发光的空间站是通过反射太阳光被小明观察到，表明夜空中的空间站（选填“是”或“不是”）光源，为了看清楚空间站，小明应选择（选填“亮”或“暗”）的夜空。

5．（23-24八年级上·山西忻州·期末）“举杯邀明月，对影成三人”是我国唐代小诗人李白的千古名句，小明同学很喜欢这两句，于是画出了诗中的情景，如图所示，同学们看了他的画，指出其中有一处错误：，它不符合的规律。

【素养提升】
6．（23-24八年级下·黑龙江绥化·阶段练习）关于光的传播，下列说法正确的是（）A．光只在空气中才沿直线传播B．光在任何情况下都沿直线传播
C．光在玻璃中一定不沿直线传播D．光在均匀介质中沿直线传播
7．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）有效的复习方法可以加深知识的理解，滨滨在复习光学知识时绘制了如图所示的思维导图，其中有错误的一个选项是（）
A．A B．B C．C D．D
8．（23-24八年级上·河南周口·阶段练习）某兴趣小组的同学在空易拉罐的底部中央戳一个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，制作成一个简易针孔“照相机”。

如图所示，将其水平放置，在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡，灯泡发光时，下列说法正确的是（）
A．塑料膜上可以看到灯丝正立的像
B．该现象是光的反射现象
C．若水平向左移动易拉罐，则像将变小
D．若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状也会改变
9．（23-24八年级上·江苏盐城·期中）在一棚的顶上有一三角形孔，太阳光通过它照到地面上形成了一个光斑，关于该光斑的形状及形成原因，下列说法中正确的是（）
A．该光斑一定是三角形的
B．该光斑一定是圆的
C．该光斑是太阳的像
D．该光斑是太阳光沿直线传播形成的
10．（23-24八年级上·福建泉州·期中）下列关于声与光的比较，以下说法正确的是（）A．声和光的传播都需要介质B．声和光都能在真空中传播
C．声和光都能传递信息和能量D．声和光从空气传入水中，速度都变快了
【能力培优】
11．（23-24八年级上·江苏泰州·期末）根据要求完成下列作图。

如图，根据两人的影子，画出光路图找到点光源S的位置。

12．（23-24八年级上·广东汕头·期末）小明坐在开着天窗的轿车里，通过天窗看到天空的景色，如图甲所示。

请在图乙的简化图中画出小明看到天窗外天空范围的光路图，A点表示小明的眼睛。

13．（23-24八年级上·四川南充·阶段练习）已知光在真空中传播速度是3×108m/s。

（1）光在真空中1年里传播的距离叫做光年，光年是时间的单位还是长度的单位？
（2）太阳发出的光，要经过500s才能到达地球，试计算太阳到地球的距离是多少？
（3）为实现我国的探月计划，已知地球和月球间的平均距离约是3.84×105千米，则向月球发射的激光到达月球需要多少秒？
第四章光现象（解析版）
课时4.1 光的直线传播
2022年课程标准物理素养
1.通过实验，了解光在同种均匀介质中沿直线传播。

知道光的直线传播的现象和应用。

物理观念：光源，光的直线传播，光线，光的直线传播的现象和应用，光速。

科学思维：通过建立光线模型，知道物理模型的重要性。

科学探究：探究光在空气、水、玻璃中的传播。

科学态度与责任：通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。

知识点一、光源
1.光源
问题
我们每天都会通过声和光接收小量信息。

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？
要研究光现象，首先要看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明，如下图。

（1）光源：能够自身发光的物体叫做光源。

如太阳以及我们看到的绝小多数星星是恒星，萤火虫，水母、灯笼鱼、斧头鱼等。

（2）光源的分类
①自然光源：太阳、萤火虫、水母等
②人造光源：点燃的蜡烛，正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。

特别提醒
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、宝石等。

（23-24八年级下·山东德州·开学考试）下列关于光源的说法中，正确的是（）A．能被眼睛看到的物体都是光源B．天空中的星星都是光源
C．发光的灯不是光源D．点燃的蜡烛是光源
【答案】D
【详解】能够发光的物体叫做光源。

A．能被眼睛看到的物体不一定能发光，不一定是光源，故A错误；
B．天空中的星星有的是光源，如恒星，有的不是光源，如行星、卫星，故B错误；
C．发光的灯发出光，是光源，故C错误；
D．点燃的蜡烛发出光，是光源，故D正确。

故选D。

知识点二、光的直线传播
在有薄雾的天气，可以看到透过树从的光束是直的，如下图。

1.光的直线传播
（1）光在空气中传播
用激光手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。

（2）光在水中的传播
用激光手筒把光射入水中，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）光在同种不均匀介质中的传播
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甲所示。

用玻璃棒搅拌糖水溶液时，使其浓度变得均匀，再将激光射向糖水溶液中，观察到激光在均匀浓度的糖水溶液中的传播路径是直的，如图乙所示。

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。

玻璃棒搅拌后，糖水变得均匀后，光的传播路径是直线。

总结：光在同种均匀介质中沿直线传播。

特别提醒
（1）为了清晰地观察光在不同介质中传播路径，实验应在较暗的环境中进行；
（2）应注意若要光沿直线传播，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可。

必须同时满足。

（3）为了在空气、水中显示光路，在空气中喷洒水雾或烟雾，在水中滴入几滴牛奶。

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（如图甲所示），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。

图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。

特别提醒
光线是一种物理模型，只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。

这种研究方法叫做模型法。

3.光的直线传播现象
（1）影子的形成
①原理：光的直线传播；。