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第四章光现象第1节光的直线传播体验1认识光源①恒星②月亮③太阳④钻石⑤点燃的蜡烛⑥电灯⑦电视屏幕⑧萤火虫⑨灯笼鱼上述物体中(1)一定发光的是_________，(2)一定不发光的是_________，(3)可能发光的是_________。提示：(1)①③⑤⑧⑨(2)②④(3)⑥⑦体验2光的传播活动1：夜晚，用手电筒向空中照射。活动2：观察节日夜空中多彩的光传播的路径。活动3：有雾的天气，观察透过树丛的光束。我们看到的光的传播路径是_____(选填“直”或“弯”)的。提示：直1.什么是光源？2.光是如何传播的？什么是光线？3.光在真空中的速度是多大？光在水中、玻璃中的速度是多大？探究1光源结合“体验1”，思考下列问题：1.光源的特征是____________________________________。光源分为________________和___________________。举出日常生活中常见的事例天然光源：_________________________________________。人造光源：_________________________________________。提示：根据“体验1”知，光源都可以发光且自身正在发光。光源分为天然光源和人造光源;天然光源是指自然界存在并能自行发光的物体，如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等;人造光源是指在人为条件下使其发光的物体，如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。参考答案：自身正在发光天然光源人造光源太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等蜡烛、霓虹灯、白炽灯等2.月亮是不是光源？为什么？提示：自身能够发光的物体叫做光源，月亮是反射的太阳光，其本身并不能发光，所以月亮不是光源。参考答案：不是因为月亮是反射的太阳光，其本身不能发光。探究2光的直线传播1.猜想与假设：结合“体验2”可以猜想光在同种均匀介质中是沿______传播的。参考答案：直线2.实验设计：(1)在实验中，应采用什么方法显示光的传播路径？提示：探究光在空气中传播时，采用在空气中充烟雾的方法来显示光路;探究光在水中传播时，采用在水中滴入牛奶的方法显示光路;探究光在玻璃中的传播时，可以借助白纸来反衬。参考答案：在空气中充烟雾,在水中滴入牛奶,让光在白纸表面掠射等(2)探究过程：①用激光笔发出光束向充有烟雾的烧杯中投射。发现光在空气中沿________传播;②用激光笔发出光束向滴了适量牛奶的水中投射，发现光在水中沿________传播;③用激光笔发出光束直接照射玻璃砖，发现光在玻璃中沿_____传播。综合分析，可以得出的结论是________________________。提示：通过实验观察到光在空气中的传播路径是直线;光在水中的传播路径是直线;光在玻璃中的传播路径是直线;综合分析，可得出结论：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。参考答案：直线直线直线光在同种均匀介质中是沿直线传播的3.交流与评估：(1)实验中，能否用小灯泡代替激光笔作为光源？提示：激光笔发出的光沿一个方向传播，并且光的强度大，易于观察光的传播路径;小灯泡发出的光向四周发散，并且光的强度不大，很难观察到光的传播路径。因此不能用小灯泡代替激光笔作为光源。参考答案：不能(2)我们如何表示光的传播路径和方向？提示：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头的直线表示光传播的径迹和方向，这样的直线叫光线，如图所示：。参考答案：用光线表示，如图4.光的直线传播有哪些应用？提示：在开凿大山隧道时，工人们常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;射击时使瞄准点、准星尖和标尺缺口在同一直线上，能准确击中目标;由于光沿直线传播，当光遇到不透明物体时，会在物体后面光不能到达的区域产生影子，手影游戏、皮影戏就是利用了这个原理。参考答案：激光准直、射击瞄准、手影游戏、皮影戏等【拓展延伸】光在不均匀介质中传播方向会发生改变。可以用激光器在电加热器(500W小电炉即可)的上方水平照射，加热器上方的空气受热膨胀，密度变小，与周围空气产生对流，光通过加热器上方不均匀的空气时，传播方向就会发生改变。还可以在支架上固定一个薄水槽,其中放置一个白屏来显示光的路径,事先配有四杯浓度不同的糖水,将它们按浓度从大到小依次倒入水槽(四种糖水的量按一定的比例),由于各层糖水间相互混合,所以水槽内形成了从上到下浓度逐渐变大的不均匀糖水。将一束激光从透明水槽侧面沿白屏表面75°左右的入射角,由最上层溶液斜向下射入非均匀糖水中,可见激光路径在非均匀糖水中向下弯曲。如图所示：探究3光的传播速度1.光可以在真空中传播，说明光的传播_______介质。光在真空中的传播速度是_____________。提示：光可以在真空中传播，说明光的传播不需要介质;真空中的光速是宇宙中最快的速度，大小为c=3.0×108m/s。参考答案：不需要3.0×108m/s2.根据光在水中、玻璃中传播速度的大小与真空中传播速度的关系，光在空气、水、玻璃中的传播速度有什么关系？提示：光在空气中的速度非常接近于真空中的光速，通常取3.0×108m/s;光在水中的传播速度约是真空中速度的，即2.25×108m/s;光在玻璃中的传播速度约是真空中速度的，即2.0×108m/s。参考答案：光在空气中的传播速度大于光在水中的传播速度，光在水中的传播速度大于光在玻璃中的传播速度3423一、光源1.定义：_________的物体。2.分类：(1)_____光源:自然界存在并能自行发光的物体。(2)_____光源：在人为条件下发光的物体。能够发光天然人造二、光的直线传播1.条件：光在_____________中沿直线传播。2.现象：_________、_________等。3.光线：(1)定义：表示光传播的_____和_____的带有_____的直线。(2)画法：__________。同种均匀介质激光准直小孔成像径迹方向箭头三、光速1.光、声传播的比较：现象传播介质传播速度光的传播不需要介质，_____中能传播真空(或空气)中____________声的传播需要介质(固、液、气)，_____中不能传播空气(15℃)中________真空3.0×108m/s真空340m/s2.光在其他透明介质中的速度比光在真空中的速度___。3.光年：_____单位，1光年等于光在______传播的距离。小距离1年内考点1光的直线传播的应用【典例1】如图所示，用步枪进行瞄准练习时，当眼睛看到瞄准点、准星尖和标尺缺口三者重合时，就认为三者是在同一条直线上，即可以射中目标，这是根据_______________的道理。【思路导引】解答本题的关键是知道光在同种均匀介质中是沿直线传播的。【精讲精析】因为光在同种均匀介质中是沿直线传播的，当眼睛看到瞄准点、准星尖和标尺缺口三者重合时，这说明三者在同一条直线上，射出的子弹才能射中目标。答案：光在同种均匀介质中沿直线传播【方法归纳】判断光沿直线传播现象的方法看光是否在同种均匀介质中传播考点2小孔成像的特点【典例2】(2012·巴中中考)小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是()A.蜡烛的正立像B.蜡烛的倒立像C.三角形光斑D.圆形光斑【思路导引】解答本题的关键是知道小孔所成像的形状与物体形状相同，与小孔形状无关。【精讲精析】选B。小孔成像是由光的直线传播形成的，蜡烛经过小孔成的像是倒立的像，而不是光斑，像的形状与物体相同，而与小孔的形状无关，故选B。【方法归纳】小孔成像的原理及特点(1)成像原理：光的直线传播。(2)成像特点①性质：成倒立的像;②大小：与物体相比，可大、可小、可等大;③形状：与物体形状相同，与小孔形状无关。1.如图所示各物体中不属于光源的是()【解析】选C。本题考查光源的定义，本身能发光的物体是光源。发光的星星、萤火虫、灯笼鱼本身都能发光属于光源。月亮本身不能发光，它是把太阳光反射到地球表面的，故选C。2.关于光的传播，下列说法正确的是()A.光在玻璃中不是沿直线传播的B.光只在空气中才沿直线传播C.光在任何情况下都沿直线传播D.光只有在同种均匀介质中沿直线传播【解析】选D。本题考查光的直线传播的条件，光只要在同种均匀介质中，就是沿直线传播的。如果玻璃、空气不均匀，光的传播路线将发生偏折。3.下列现象中，不是利用光沿直线传播的实例是()A.立竿见影B.手影游戏C.太阳发光D.激光引导掘进方向【解析】选C。立竿见影、手影游戏、激光引导掘进方向都是利用了光在同种均匀介质中是沿直线传播的原理;太阳发光只能说明太阳是光源，故本题选C。4.在纸上剪一个很小的方形孔，让太阳光垂直照在方形孔上，那么地面上产生的光斑()A.是方形的B.是圆形的C.是小孔的像D.是长方形的【解析】选B。本题考查小孔成像的特点。太阳光垂直照在方形孔上，在地面上产生的光斑是太阳的像，像的形状与太阳的形状相同，与小孔的形状无关，B正确。5.(2012·莱芜中考)2012年5月21日清晨，莱芜市市民领略了一次日偏食天象，如图。日食是由于________形成的。【解析】当月球转到地球和太阳之间，且三者处于同一直线上时，月球就挡住了太阳射向地球的太阳光，由于光的直线传播，在地球的阴影部分的地区就发生了日食。答案：光沿直线传播6.电闪雷鸣时，我们总是先看到闪电后听到雷声，说明光速比声速_______(选填“快”或“慢”);光从空气传播到水中，它的速度将_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。【解析】雷电时，雷声和闪电是同时发生的，它们传播的距离相同，我们先看到闪电后听到雷声，说明光所用的时间比声音短，所以光速比声速快;光从空气传播到水中，它的速度将变小。答案：快变小7.《凿壁借光》的故事同学们都知道。请你在图中画出匡衡通过小洞A从邻居家所借来的烛光能够照亮的范围(烛光近似为点光源)。【解析】根据光的直线传播可知，只有射向小洞的光才能射出去，射向墙壁的光会被墙壁挡住。答案：如图所示找找你容易错在哪里？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。【学生自答】【教师点评】①光线错误：应是实线；②没标出光线方向：应向右；③像的性质错误：应是倒立的。【正确作图】