第1节 光的直线传播（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册（解析版）

第1节光的直线传播（导学案）【学习目标】1.理解光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，能识别生活中光沿直线传播的现象（物理观念）2.通过对光沿直线传播规律的探究，学会运用建立模型等科学方法分析和解决问题，培养逻辑推理和批判性思维能力（科学思维）3.经历设计实验探究光的传播路径的过程，掌握实验设计和操作技能，学会收集、分析和处理实验数据，能与他人合作交流并评估实验结果（科学探究）4.养成尊重事实、勇于探索、严谨认真的科学态度，认识到科学技术对社会发展和人类生活的重要影响，增强将科学知识应用于生活和社会的意识与责任感（科学态度与责任）【学习重点】1.深入探究并牢固掌握光在同种均匀介质中沿直线传播的规律。2.全面了解光的传播速度，尤其是在真空中的传播速度。3.熟练运用光的直线传播知识，清晰解释生活和自然界中的常见光现象。【学习难点】1.透彻理解光沿直线传播的条件，特别是“同种均匀介质”这一要点。2.灵活运用光的直线传播规律，深入分析并解决复杂的实际问题。【自主预习】阅读教材第88页~92页《第1节光的直线传播》，完成以下问题：1.光源的定义：自身能够发光的物体。2.分类：（1）自然光源：如太阳、萤火虫。（2）人造光源：如电灯、蜡烛。3.判断：能自行发光才是光源（月亮、宝石不是光源）。4.光沿直线传播的条件条件：在同种均匀介质中沿直线传播。5.光线：带箭头的直线，表示光的路径和方向（理想化模型）。6.光沿直线传播的现象及应用：（1）现象：影子、日食、月食、小孔成像（倒立实像，与孔形状无关）。（2）应用：激光准直、射击“三点一线”、排队看齐。7.光在真空中的传播速度：c=3×18.光在不同介质中的传播速度：空气中近似等于真空中光速；水中约为真空中的3/4；玻璃中约为2/3。【探究新知】探究一、光源1.概念：能够发光的物体都叫做光源。2.分类：按形成原因分天然光源如：太阳、萤火虫、闪电等。人造光源发光的电灯、点燃的蜡烛等。按发光原理分热光源如点燃的火把、发光的电灯等。冷光源萤火虫、水母等。3.对光源的理解(1)有些物体本身不发光，但由于它们能反射或折射太阳光或其他光源发出的光，好像它们也在发光一样，这些物体不是光源，如月球、宝石、所有行星、放电影时的银幕和反光的镜子等。(2)我们能看到光源，是由于光源发出的光直接进入了我们的眼睛。人的眼睛是接收光的感觉器官。【例1】正在

的物体称为光源。如图所示，属于光源的是

（填序号）。【答案】发光（1）（2）（3）【详解】[1][2]自身能够发光的物体叫光源，所以正在发光的物体称为光源。发光的萤火虫、点燃的生日蜡烛、奥运圣火自身能够发光是光源；皎洁的月亮、璀璨的钻石、晶莹的露珠本身不能发光不是光源。所以属于光源的有（1）发光的萤火虫、（2）点燃的生日蜡烛、（3）奥运圣火。探究二、光的直线传播1.光的传播（1）光在空气中传播透过树丛的光束放映机射向银幕的光束汽车前灯射出的光束光束是直的光束是直的光束是直的（2）光在密度均匀的液体中的传播如下图所示，向盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，搅拌均匀后，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹。提示：加牛奶的目的便于显示光路探究归纳：光在密度均匀的水中沿直线传播（3）光在密度均匀的玻璃中的传播 用激光笔将一束光射到玻璃砖中，观察光在玻璃中的传播径迹。探究归纳：光在密度均匀的玻璃砖中沿直线传播（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。归纳总结：光在密度均匀的空气中、水中和玻璃中均沿直线传播结论：（1）空气、水和玻璃等透明物质可以作为光传播的介质，（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。【例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所示：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．光在海波溶液里不能沿直线传播 B．光只有在水中才沿直线传播C．光在同一种均匀介质中才沿直线传播 D．光的传播需要介质【答案】C【详解】从①中我们发现光在水中沿直线传播；而②中的光线不再沿直线传播不同于①的是介质不再均匀；③现象中的光线又沿直线传播，是因为经搅拌后，介质又变得均匀，故可以得出，光在同一种均匀介质中才沿直线传播，故C正确，ABD错误。故选C。2.光线(1)定义：为了表示光的传播情况，物理学中通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向，这样的直线叫作光线，如下图所示。光线的引入应用了模型法。光线实际上是不存在的，是为了方便研究光的传播情况而引入的一种表示光的传播径迹和方向的物理模型。(2)画法：用光线简洁、明了地表示不同光源的发光情况，【例3】“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）通过井口能看到最大范围的两条光线。【详解】图中O点是青蛙的位置，将O点与井口左右两边的端点相连成一直线，然后在直线上标出箭头，即得到两条射向青蛙眼睛的光线，这两条光线就决定了青蛙的观察范围3.光的直线传播现象（1）影子的形成 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形成一个阴暗面，即物体的影子。如下图：（2）日食、月食：日食：发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间，在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面，这就是日全食，如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面，这就是日偏食如Ⅱ区，在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光，只能看到太阳周围的发光环形面，这就是日环食，如Ⅲ区。月食：发生月食时，太阳、地球、月球同在一条直线上，地球在中间，如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时，地球上夜晚的人会看见月全食；若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时，地球上夜晚的人会看见月偏食，但要注意，当月球整体在半影区时并不发生月偏食。影子分为本影和半影，如果是一个点光源只能形成本影如图甲所示；如果不是两个或多个点光源，一般会形成本影与半影。如图乙所示：（3）小孔成像：用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间，屏幕上就会形成物体的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像，如图所示：成像特点：①倒立实像；②成像形状：与物体有关，与孔的形状无关；③大小变化：成像的大小与物体和小孔的距离，光屏到小孔的距离有关。特别提示：小孔成像的形状与小孔的形状无关。如：树荫下的光斑，是太阳的像。【例4】如图所示，自制针孔照相机，请在如图半透明塑料膜上画出蜡烛AB的像A′B′。【答案】【详解】分别连接A、B与小孔，延长两连线与半透明塑料膜的交点分别为像点A'、B'，连接点A'、B'，并在A'画上箭头，可得像A'B'，如图所示：4.光沿直线传播的应用（1）利用激光准直引导掘进机直线前进。（2）排队时看齐。（3）射击瞄准，瞄准点、准星、缺口三点一线。【例5】图所示，通过三个小孔去观察烛焰，若要看到烛焰，应满足的条件是三个小孔需要在同一，人看到烛焰是（选填“正立”或“倒立”）的，此时从小孔中看见的（选填“是”或“不是”）蜡烛通过小孔成的像；【答案】直线上正立不是【详解】[1]根据光的直线传播可知，我们要看到孔后面的蜡烛，三个孔必须在同一直线上。[2][3]烛焰通过小孔所成的像需要通过光屏才能方便的被眼睛观察到，我们眼睛在小孔的后面观察，是通过小孔看到蜡烛本身，并不是小孔成像，故看到的是烛焰是正立的。探究三、光的传播速度1．真空中的光速是宇宙间最快的速度，在物理学中用字母c表示：c=2.99792×108

m/s。在我们的计算中，真空中的光速通常取为c=3×108

m/s。2．光在空气中的速度十分接近在真空中的速度，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。3．宇宙中恒星间的距离都非常大，为了表述方便，天文学家用了一个非常大的长度单位——光年，它等于光在一年内传播的距离，例如我们最熟悉的牛郎星和织女星，相距16光年。光年与米的换算关系为:1光年=9.4608×1015

m。【特别提示】声的传播与光的传播的不同，如下表所示。声音光真空不传声光在真空中传播最快15℃空气中声速340m/s空气中光速近似3×10⁸m/s声音在空气中传播得最慢光在空气中比在其他透明介质中传播得快声音传播需要介质光的传播不需要介质【例6】声呐是利用（选填“超”或“次”）声波工作的，可以用于航海探测；已知光的传播速度是3×108m/s，如果光从某处发射到对岸的时间为2s，则光通过的距离是km。【答案】超【详解】[1]声音可以传递信息，声呐是利用超声波工作的，可以用于航海探测。[2]光通过的距离为【例7】如图是科学家首次拍摄到的距离地球5500万光年的黑洞照片，再次验证了爱因斯坦所创立的广义相对论的正确性。光年是单位，黑洞强大的引力连跑的最快的光都无法逃脱，因此黑洞本身（选填“是”或“不是”）光源，边缘的可见光是由于黑洞周围物体高速旋转落入黑洞，产生摩擦振动而造成的；这种振动产生的声音（选填“能”或“不能”）在真空中传播。【课堂总结】【课堂练习】1．下列有关声与光的说法中正确的是（

）A．“声”和“光”总是沿直线传播B．百米赛道的终点计时员以听到发令枪声开始计时会提高运动员的成绩C．光年是天文学上使用的时间单位D．“蟋蟀鸣叫”说明蟋蟀是声源；“金光闪闪”说明金子是光源【答案】B【详解】A．声以波的形式自声源向周围传播，不是沿直线传播的。故A错误；B．因为发令枪声传到终点时需要一定的时间，听到枪声开始计时时，时间的测量值小于运动员所用的真实时间，故能提高运动员的运动成绩。故B正确；C．光年指光在一年时间内通过的距离，是长度的单位。故C错误；D．金子自己不能发光，是将射向自己的光反射出去，人们看上去觉得金光闪闪。故D错误。故选B。2．下列关于声和光的说法正确的是（）A．声和光都可以传递能量和信息B．只有光在传播过程中会发生反射现象C．声和光的传播都需要介质D．在相同介质中声和光的传播速度相等【答案】A【详解】A．声音是一种机械波，光是电磁波，波都可以传递信息和能量，故A正确；B．光和声在传播过程中遇到障碍都可以产生反射，故B错误；C．光可以在真空中传播，声音传播都需要介质，故C错误；D．在相同介质中声和光的传播速度不相等，故D错误。故选A。3．仙女座大星云是离地球最近的一个旋涡星系，它的直径约为16万光年，距离地球约为200万光年。有关仙女座的下列说法中正确的是（）A．我们现在看到的仙女座就是现在的仙女座 B．仙女座发出的光需6万年才能到达地球C．仙女座发出的光需200万年才能到达地球 D．目前人类已有能力登上仙女座进行科学考察【答案】C【详解】光年是指光在真空中传播一年的距离，仙女座距离地球约200万光年，我们看到的仙女座是它200万年前发出的光，经过200万年才到达地球，所以我们看到的是200万年前的仙女座，而不是现在的仙女座。目前人类的科技水平远远无法实现登上仙女座进行科学考察。即使以接近光速的速度飞行，到达仙女座也需要200万年左右的时间，而且人类还面临着许多技术难题，如长时间的太空生存、能源供应、飞行器的速度和耐久性等。故ABD错误，C正确。故选C。4．为了便于描述光传播的路径，在物理学中用一条带箭头的直线表示光线，这是采用了（选“转换法”或“建立模型”）的方法，这里表示的光线（选“是”或“不是”）真实存在的。如果声音和光都从空气传入水中，则声速，光速（选“变大”或“变小”或“不变”）。【答案】建立模型不是变大变小【详解】[1][2]物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这种带箭头的直线称为光线；光是实际存在的，而实际上光线并不存在，是为了研究问题方便而构建的模型，这种研究问题的方法称为建立模型法。[3][4]液体中的声速大于气体中的声速，液体中的光速小于气体中的光速。所以如果声音和光都从空气传入水中，则声速变大，光速变小。5．最美人间四月天，不负踏青好时光。小刚一家到青龙潮湿地公园游玩，小刚坐在开着天窗的轿车里，通过天窗能看到天空的景色，如图甲所示，请在图乙的简化图中画出小刚看到天窗外天空范围的光路图，A点表示小刚的眼睛。【答案】【详解】光在同一均匀介质中沿直线传播，光线要进入人的眼中，最大范围就是从天窗的边缘处直线射入人的眼中，所以以天窗为分界，被挡住部分是看不到的。将A点与天窗口左、右边的端点相连成一直线，然后在直线上标出箭头，即得到两条射向人眼睛的光线，光的直线传