苏科版物理八年级上册教案第三章3.3光的直线传播

3.3 光的直线传播
【教学目标】
1．知道光在均匀介质中沿直线传播；能够运用光的直线传播原理来解释小孔成像、日食、月食等现象．
2．了解光的传播需要一定的时间，知道真空中、空气中的光速；理解激光测距的原理．
3．了解我国古代在光现象研究上的成就，知道课堂自主学案
【自主学案】
一、光的直线传播
1．光在空气、水等透明物质中沿①_______传播．
2．由于光的直线传播，当光遇到②_______（填“透明”或“不透明”）物体时，会在物体后面形成影子．
3．日食和月食都是光的③_______形成的天文现象．
二、光速
1．光在不同的介质中，传播的速度是④_______（填“相同”或“不同”）的．
2．光在⑤_______中传播的速度最快，约⑥_______m/s．
3．激光测距仪工作时，向目标发射脉冲激光束，并接收由目标反射回来的激光，测出激光往返所经过的⑦_______，利用公式⑧_______算出它们之间的距离．
【拓展解读】
1．光的直线传播及光线
(1)光的直线传播：现实生活中大量的事实及现象可以说明光是沿直线传播的．但光的直线传播是有条件的：必须是在同一均匀
．．．．的介质中传播．例如：地球周围的大气是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲，早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，是因为不均匀的大气使光线变弯了的缘故．准确地说，光在同一种均匀介质中是沿直线传播的．
(2)光线：在物理学中，为了研究问题的方便，根据光的直线传播，我们沿光的传播路径画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向，这种表示光的传播方向的直线称为光线，光线是抽象的理想模型，是物理学中表示光的一种方法．它不是真实存在的，是人们为了形象地表示光的直线传播而画出的带箭头的直线，画光线时要用实线表示．【易错提示】光真实存在，但光线客观不存在，是物理模型．
【教材答疑】“做几个有趣的影子游戏”
问题1：你能将物体的影子踩在脚下吗？
【点拨】不能将影子踩在脚下，影子会在脚上面．
问题2：手影为什么会随手形改变？
【点拨】手影是由于光沿直线传播过程中，被不透明物体挡住一部分光形成的，当手形改变时，挡住的光不同导致手影改变．
问题3：影子的形成说明了什么？
【点拨】影子的形成说明了光在同种均匀介质中是沿直线传播．
2．应用光的直线传播解释有关天文现象
(1)日食：当月球转到地球和太阳之间，并且在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，由于光的直线传播，在地球阴影的位置就发生日食（如图）（日食有日全食、日偏食、日环食）．
(2)月食：当地球转到月球和太阳之间，并且在同一直线上时，地球挡住了射向月球的太阳光，由于光的直线传播，在阴影部分的月球便不能反射太阳光，这就形成了月食（如图）（由于月球离地球太近，月食只有月全食和月偏食）．
【知识链接】日食和月食都是光的直线传播形成的天文现象．
3．应用光的直线传播解释有关自然现象
影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面光不能到达的区域便产生“影”，如图．如果我们仔细观察会发现，影子和物体的形状总是相似的．
【知识链接】影子是光线照不到的黑暗区域，影子的大小与光源大小、物体离光源的距离等因素有关．
4．小孔成像
(1)小孔成像是由于光在同种均匀介质中沿直线传播而形成的．
(2)小孔成像能用光屏接收，是实像且是倒立的，像和物在小孔两侧，如图所示．
(3)物体离小孔越近，光屏离小孔越远，所成的像就越大，小孔成像的大小与物体到小孔的距离和小孔到光屏的距离有关．
(4)小孔成像的清晰程度跟孔的大小、孔到物体的距离、到光屏的距离有关．孔径越小，物体离小孔越远，光屏离小孔越近，光屏上成的像就越清晰．
【特别提示】小孔成像时，像的形状只跟物体的形状相似，跟小孔的形状无关．光的直线传播形成的“影”与小孔成像中的“像”的区别：①前者是光在到达不了的地方形成的阴暗区域，后者则是由光线进入而形成的；②“影”的形状不一定和物体一样，而“像”的形状和物体是一样的．
5．光速
(1)光在真空中的速度
实验测定光在不同介质中的速度不同，在真空中的速度最快约3×108m／s．光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度，也可视为3×108 m/s．光在水中的速度约为真空中
的3
4
，在玻璃中的速度约为真空中的
2
3
．(2)声、光传播的辨析
【易错提示】光在真空中传播速度最快，真空不能传声．
【考点详析】
题型一光的直线传播
知道光在均匀介质中沿直线传播，光的传播不需要介质，在真空中或透明的介质中传播，
【例1】下列关于光的说法中，正确的是( )．
A．光总是沿直线传播的
B．光的传播速度是3×108 m/s
C．萤火虫不是光源
D．光在水中沿直线传播
【解析】光在同种均匀的介质中沿直线传播，无论是空气、水还是其他介质，只要是均匀的，光都沿直线传播；萤火虫是光源；光在真空中的传播速度是3×108 m／s．
【答案】D
【题源变式】
1．下列说法错误的是( )．
A．光在同种均匀介质中是沿直线传播的
B．太阳光射不到影子里，是因为光的传播路线是直的
C．太阳和月亮都是光源
D．光在真空中的传播速度约为3×108 m／s
题型二解释有关光的直线传播现象
能够运用光的直线传播来解释小孔成像、日食、月食等现象．
【例2】如图所示，点燃的蜡烛放在距小孔a处，它成像于距小孔b的半透明纸上，且a大于b，则半透明纸上的像是( )．
A．倒立、放大的虚像
B．正立、缩小的虚像
C．倒立、缩小的实像
D．正立、放大的实像
【解析】小孔成像的特点是倒立的实像，像的大小是由光屏和物体到小孔的距离决定的，像距大于物距，像是放大的，像距小于物距，像是缩小的，两距离相等时，像与物等大，由题意知像距小于物距，故成倒立、缩小的实像．
【答案】C
【题源变式】
2．在纸上剪一个很小的“△”形孔，让太阳光垂直照射到“△”形孔上，那么地面上形成的光斑是( )．
A．“▽”形的B．圆形的C．“△”形的D．无法确定
题型三光速
了解光的传播需要一定的时间，知道真空中、空气中的光速；理解激光测距的原理．【例3】真空中的光速是c＝_______ m/s，是宇宙间最快的速度，从比邻星发出的光，要经过4.3年传到地球，那么比邻星与地球相距_______km．
【解析】真空中的光速是c＝3×108m/s，则比邻星与地球相距s＝ct＝3×105km/s×4.3×365×24×3 600 s＝4.068×1013 km．
【答案】3×108 4.068×1013
【题源变式】
3．打雷和闪电是同时发生的，但我们总是先看见闪电，后听到雷声，原因是光在空气中的传播速度_______（填“小于”“大于”或“等于”）声音在空气中的传播速度．林雨同学看到闪电后约5s听到雷声，林雨距雷电产生的地方大约_______m．（空气中声速约为340 m/s）
题型四综合问题
能通过几何学中的作图法，探究小孔成像规律和影长的变化规律．
【例4】如图所示，AB是窗口，CD为窗外一景物，用作图法画出室内可看到CD整个景物的位置和范围（用阴影部分表示出来）．
【解析】如图所示，室内能看到景物上方C点的位置在光线CA、CB所夹的范围内，同理看到景物最下方的D点的位置在光线DA、DB所夹的范围内，因此要能够看到整个景物只能在上述两个范围的重叠部分．
【答案】如图所示．
【题源变式】
4．如图所示，一个人沿马路行走时，经过一盏路灯，路灯照射的人影长短会发生变化，其变化情况应该是( )．
A．逐渐变长B．逐渐变短C．先变长，后变短D．先变短，后变长
【课后练习】
1．排纵队时，如果你看到自己前面的一位同学挡住了所有的人，队就排直了，这可以用_______来解释；雷雨时，先看到闪电，后听到雷声，是由于___________________________________．
2．光在真空中的传播速度是_______m/s．太阳、月亮、萤火虫，其中不是光源的是_______．请你列举一个能说明光沿直线传播的天文现象：__________________________________________．
3．为实现我国的探月计划，向月球发射的激光到达月球并返回地面共需2.56 s，则地球和月球间的距离是_______m．
4．夜晚，当你沿着街道走近街灯，再从街灯下走远，则你的影子的长度变化情况是( )．
A．一直变长
B．一直变短
C．先变长后变短
D．先变短后变长
5．晴天的时候，树荫下的地面上，会出现圆形的光斑，这圆形的光斑是( )．
A．太阳的实像
B．太阳的影子
C．树叶的影子
D．以上说法都不对
【提优检测】
一、选择题
1．2009年夏季，中国出现了日食奇现．小华借助小孔成像实验装置对“”形太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明光屏上看到像的形状是( )．
2．小明在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是一条直线（如图）；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，观察到光线又变直，小明根据上述现象得出的结果，正确的是( )．
A．光的传播需要介质
B．光只有在水中才沿直线传播
C．光在海波溶液里不能沿直线传播
D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播
3．月食现象的原因是( )．
A．太阳光照射到月球的另一面
B．射向月球的太阳光，被地球挡住
C．射向地球的太阳光，被月球挡住
D．月球吸收了太阳光
4．不能用光的直线传播解释的物理现象是( )．
A．日食和月食B．影子的形成
C．小孔成像D．发生雷电时，先看到闪电后听到雷声
5．一个人面向正南站在阳光下，他发现自己的影子在身体的右侧，此时的时间大约是( )．
A．早晨B．中午C．下午D．无法判断
二、填空题
6．观看远处燃放的烟花，当火药在空中引爆后，五彩缤纷的烟花和清脆的爆炸声给节日带来更多的喜庆气氛，但人们总是先_______（填“看到烟花”或“听到爆炸声”），这是因为_______．
7．人若通过墙上的小孔观察外面的景物，为了使看到的范围大一些，应该采取的措施是_______，其中应用的物理知识是_______．
8．“立竿见影”这个成语表明光在空气中是沿传播的，已知太阳光线与地面间的夹角为45°，竿高2.5 m，则竿在地面上的影长是_______m．
9．“当地球遮住太阳的光线，月亮便走进了地球的阴影……”，这是某影片中的台词片断，他描述的是_______（填“日食”“月食”）现象，此现象可以用光的_______原理来解释．
10．如图，在一张不透光的纸上用针扎一个直径约1 mm的小孔，
让白炽灯泡发出的光穿过小孔射到白纸上，在白纸上可看到一个清晰的
灯丝的像，这是_______现象．向上移动小孔，像的大小
变_______．
三、作图与实验探究题
11．如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像．
12．小东与几位同学做手影游戏时发现，手影大小经常在改变，影子的大小与哪些因素有关？他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关，他们借助如图所示的实验装置，来探究影子高度与光源到物体距离的关系．
实验中，把手电筒正对黑板擦由近及远放在距离黑板擦不同位置，保持其它因素不变，分别测量影子在墙面上的高度，记录数据如下表；
(1)分析数据，他们发现：若保持其它因素不变，当手电筒由近及远逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之_______．
(2)为了进一步发现其中的规律，他们根据数据绘制了影子高度H随手电筒到黑板擦距离L变化的图像(如图)，由图像可知，当手电筒到黑板擦的距离L＝45 cm时，影子的高度H大致是_______cm．
(3)当手电筒距黑板擦较远时，观察图像的变化趋势发现，影子变小得_______（填“快”或“慢”）；当手电筒距黑板擦够远时，影子大小将_______．
13．为了研究影子长度与哪些因素有关，某科学兴趣小组的同学做了如图所示实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条（短木条始终低于点光源A)．
(1)保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如下表：
该科学兴趣小组同学做此实验，想要验证的假设是_____________________．
(2)分析上述实验数据还可得出：在点光源逐渐上移过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度L的变化量_______（填“增大”“减小”或“不变”）．
(3)图中s表示点光源到短木条的水平距离，如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离s的关系，应如何操作：___________________________________．
参考答案
【自主学案】
①直线②不透明③直线传播④不同⑤真空⑥3×108⑦时间⑧s＝ct
【题源变式】
1．C 2．B 3．大于1700 4．D
【课后练习】
1．光的直线传播光速大于声速
2．3×108月亮日食（或月食）3．3.84×1084．D5．A
【提优检测】
1．C2．D3．B4．D5．A
6．看到烟花光在空气中传播速度比声音快
7．眼睛离小孔近些光的直线传播
8．直线 2.5 9．月食直线传播10．小孔成像大
11．如图所示．
12．(1)减小(2)14(3)慢基本不变
13．(1)影子长度与光源的高度有关(2)减小(3)光源的高度不变时，短木条向右移动。