雨過天晴，一條彩虹掛在天空，它的美麗和神奇引起了人們無限的遐想。是誰在天空架起來這樣色彩繽紛的橋梁？在中國神話中，女媧煉五色石補(bǔ)天，彩虹即五色石發(fā)出的彩光；在希臘神話中，彩虹是溝通天上與人間的使者。
①能識別光源，知道光源大致分為天然光源和人造光源兩類。
②了解光的直線傳播，能列舉光的直線傳播在生活中的應(yīng)用。
③知道光在真空中的傳播速度。
④通過觀察光在空氣中和水中傳播的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)是研究物理問題的重要方法。
要研究光現(xiàn)象，首先要看看哪些物體能夠發(fā)光，是誰給我們帶來了光明。
閃爍的星光點(diǎn)綴著漆黑的夜晚
太陽以及我們看到的絕大多數(shù)星星都是恒星，恒星都能發(fā)光。
你想過沒有，光從哪里來的？又是怎么向外傳播的呢？傳播的速度大嗎？學(xué)習(xí)這節(jié)課的知識，你就明白了。
①光源：能夠發(fā)光的物體叫做光源。
光源分為自然光源和人造光源。
屬于光源的有： 彩燈、點(diǎn)燃的火柴。
月球、鉆石和夜行安全衣不發(fā)光，是反射光，所以不是光源。
觀察以下生活中的現(xiàn)象，能得出什么結(jié)論？
光在空氣中沿______傳播。
視頻演示——《光在空氣中的傳播 》
結(jié)論：光在水中沿______傳播。
結(jié)論：光在玻璃中沿______傳播。
說明光沿直線傳播的條件是：
在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，從側(cè)壁水平照射激光，看到缸內(nèi)光的路徑如圖所示.
分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水后，玻璃缸里的水不均勻，光的傳播路徑不是直線。
④光在不同種均勻介質(zhì)中的傳播
光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播
歸納結(jié)論：光的直線傳播
若介質(zhì)不均勻，則光的傳播方向要發(fā)生改變。
光線不是客觀存在的，它是人們建立的一種 _________。
想一想：怎么直觀、形象表示光的傳播情況？
通常用一條帶_______的______表示光的__________和_______。這樣的直線叫做光線。
【例題1】 “井底之蛙”常用來形容“目光短淺”。如圖所示，畫出井底之蛙的視野的大致范圍。
根據(jù)光的直線傳播確定視野的范圍。
【例題2】如圖所示，作出人在什么范圍內(nèi)能看到窗外一棵樹的全部。（用陰影線表示人所在的范圍）
光在傳播過程中，遇到________的物體，由于光是沿直線傳播的，在物體后面光線___________的地方就形成影子。
迄今為止自然界中最大的影子是黑夜。日食和月食也和影子有關(guān)。
你知道迄今為止自然界中最大的影子嗎？
由于光沿直線傳播，在開拙隧道時(shí)，工人們可以用激光束引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)，使掘進(jìn)機(jī)沿直線前進(jìn)，保證隧道方向不出偏差。
射擊瞄準(zhǔn)要領(lǐng): “三點(diǎn)一線”才能射得準(zhǔn)，即槍上標(biāo)尺的缺口、槍上的準(zhǔn)星和射擊目標(biāo)要在一條直線上。
由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，最前面的同學(xué)反射的光能直接進(jìn)入人眼，若所有的同學(xué)都在一條直線上，前面相隔一位的同學(xué)反射的光就不會(huì)進(jìn)入人眼，所以只要我們每個(gè)人都只能看見自己前面的一個(gè)人，隊(duì)就排直了。
當(dāng)_______轉(zhuǎn)到______與______之間，并且在__________上時(shí)，擋住了射向______的太陽光，由于光沿直線傳播出現(xiàn)日食。
當(dāng)_______轉(zhuǎn)到______與______之間，并且在__________上時(shí)，擋住了射向______的太陽光，由于光沿直線傳播出現(xiàn)月食。
　月食是地球的影子投映到月球上。
如圖所示，在一個(gè)空罐的底部中央打一個(gè)小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。將小孔對著燭焰，我們可以看到燭焰在薄膜上呈現(xiàn)的像。
像的形狀與小孔的形狀_______。
用不同形狀的小孔（方形或三角形）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察像的形狀。
會(huì)發(fā)現(xiàn)燭焰像的形狀______（不變/改變）。
物體到小孔的距離叫做______，像到小孔的距離叫做_______。
物距小于像距時(shí)，成_______（縮小/放大）的像。
物距大于像距時(shí)，成_______（縮小/放大）的像。
物距等于像距時(shí)，成_______的像。
小孔成的是倒立的實(shí)像，像的大小跟物體到小孔的距離和像到小孔的距離有關(guān)。物距減小，像距變大，像變大。
我國的學(xué)者—墨翟（墨子）和他的學(xué)生，做了世界上第一個(gè)小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，解釋了小孔成倒像的原因，指出了光沿直線進(jìn)行的性質(zhì)。
視頻演示——《小孔成像》
④小孔成像現(xiàn)象——樹下的圓形光斑
圓形光斑: 實(shí)質(zhì)是太陽經(jīng)小孔所成的像。
【例題3】某同學(xué)用兩個(gè)硬紙筒探究小孔成像，如圖甲所示。
①小孔成像現(xiàn)象可以說明___________。②請?jiān)谝覉D中作出蠟燭 AB 在屏上所成的像 A＇B＇_______。③如果用不透光的黑紙把圓形小孔蒙起一半，留一個(gè)半圓形小孔透光，控制其他條件不變，蒙起后與蒙起前比較，像發(fā)生的變化有_________。④該同學(xué)實(shí)驗(yàn)后總結(jié)了以下四句說法，其中正確的是_______。 A．薄膜上出現(xiàn)燭焰的像是倒立的 B．保持小孔和燭焰的位置不變，向前推動(dòng)內(nèi)筒，燭焰的像更明亮 C．蠟燭做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，像也做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
①小孔成像現(xiàn)象可以說明___________。②請?jiān)谝覉D中作出蠟燭 AB 在屏上所成的像 A＇B＇_______。
①小孔成像現(xiàn)象說明了光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。
②蠟燭A點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)小孔下邊緣，到達(dá)光屏下部，蠟燭B點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)小孔上邊緣，到達(dá)光屏的上部，成的像是倒立的實(shí)像，蠟燭成像如圖所示。
③如果用不透光的黑紙把圓形小孔蒙起一半，留一個(gè)半圓形小孔透光，控制其他條件不變，蒙起后與蒙起前比較，像發(fā)生的變化有_________。
④該同學(xué)實(shí)驗(yàn)后總結(jié)了以下四句說法，其中正確的是_______。 A．薄膜上出現(xiàn)燭焰的像是倒立的 B．保持小孔和燭焰的位置不變，向前推動(dòng)內(nèi)筒，燭焰的像更明亮 C．蠟燭做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，像也做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
③用不透光的黑紙把圓形小孔蒙起一半，小孔會(huì)變小，仍會(huì)形成完整的清晰的像，但因?yàn)橥高^的光線變少，像的亮度會(huì)變暗。④A．小孔成的像為倒立的實(shí)像，A正確；B．保持小孔和燭焰的位置不變，向前推動(dòng)內(nèi)筒，物距減小，通過小孔的光變多，則像變亮，B正確；C.物體做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，像也做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，C正確。故選ABC。
雷雨天，我們總是先看見閃電，后聽到雷聲，為什么呢？
光速有多大呢？不同介質(zhì)中光速相同嗎？
　　1607年，伽利略進(jìn)行了世界上第一次測量光速的嘗試。方法是：他和助手分別站在相距1.6千米的兩座山上，每人手拿一盞燈。伽利略先打開燈，當(dāng)助手看到他的燈光時(shí)，立刻打開自己的燈，從伽利略打開燈至他看見助手那盞燈的燈光，這個(gè)間隔就是光傳播了3千米的時(shí)間。根據(jù)v=s/t即可計(jì)算出光的傳播速度。
他們的測量原理對嗎？
遺憾的是，他們進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，均已失敗而告終，都不能測出光的速度，為什么？
　　原來光的傳播速度太大，在相距約1.6km的兩山頂間來回一次，所用的時(shí)間大約只有十萬分之一秒，用這種簡單粗糙的方法根本不能測出這樣短的時(shí)間來。
當(dāng)代計(jì)算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。1958年弗魯姆求出光速的精確值：299792.5±0.1km/s。1972年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數(shù)值： 299792457.4±0.1m/s
光速的測定在光學(xué)的研究歷程中有著重要的意義。從人們設(shè)法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經(jīng)歷了三百多年的時(shí)間。
真空中的光速是宇宙中最快的速度，用_____表示。 c=________________。 計(jì)算中，可以近似取 c=3×108m/s= 3×105km/s
2.99792×108m/s
【結(jié)論】 一般情況下，v真空＞ v空氣＞ v水＞ v玻璃。
②光在不同介質(zhì)中的傳播速度
空氣中光速近似3×108m/s
光在空氣中比在其他透明介質(zhì)中傳播的快
③比較光的傳播與聲的傳播
④光速的應(yīng)用——激光測距
激光測距儀原理：是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。
　　同學(xué)們聽過“牛郎織女”的神話故事吧。王母娘娘拆散了牛郎和織女的幸福家庭，他們化作天上的兩顆星，只能在每年農(nóng)歷七月初七渡過銀河相會(huì)一次。這個(gè)故事表達(dá)了我們祖先反抗封建禮教，追求幸福生活的美好愿望。但是，神話終歸是神話。你知道天上的牛郎星和織女星相距多遠(yuǎn)嗎？這兩顆星都是銀河系中的恒星，它們之間的距離如果用千米表示，
那可真是個(gè)“天文數(shù)字”，大得不得了。即便牛郎和織女以宇宙中最快的速度—光速飛行，從牛郎星飛到織女星也要16年！要想每年相會(huì)一次，那是不可能的。?　　宇宙中恒星間的距離都非常大。為了表達(dá)起來方便一些，天文學(xué)家使用一個(gè)非常大的距離單位——光年，它等于光在真空中1年內(nèi)傳播的距離。這樣說來，牛郎星和織女星的距離就是16光年?！?br/>　　離太陽系最近的恒星是半人馬座的“比鄰星”（只能在南半球看到），它距離我們4.3光年。也就是說，我們現(xiàn)在觀測到的比鄰星的光，是4.3年前發(fā)出的，經(jīng)過了4年多才到達(dá)我們的眼睛。想一想，那時(shí)候你正在上幾年級？很有趣吧！?　　銀河系是超過1?000億顆恒星組成的星系。在銀河系外，離我們最近的星系是大、小麥哲倫云（很遺憾，也只能在南半球看到)，距離我們16萬～19萬光年。想想我們今天看到的麥哲倫云的光，是它們什么時(shí)候發(fā)出的？那時(shí)候人類在進(jìn)化過程中正處于哪個(gè)階段？?　　秋天的夜晚可以在東北方向的天空找到一個(gè)亮斑，看起來像個(gè)紡錘，那就是仙女座大星云。它是北半球唯一可用肉眼看到的銀河外星系，與我們的距離是225萬光年。　　光——宇宙的使者，它不僅告訴我們宇宙的現(xiàn)在，而且還在告訴我們遙遠(yuǎn)的過去。
1光年=365×____×______s × 3×108m/s =____________km
①光年是什么物理量的單位？
光年是長度單位，1光年表示____________________。
9.4608×1012
②牛郎星和織女星的距離是多少千米？
牛郎星和織女星的距離是16光年 16光年= 16×9.4608×1012 km=1.51488 ×1014 km
【例題4】當(dāng)觀察站在遠(yuǎn)處敲鑼打鼓的人時(shí)，我們總是先看到他的動(dòng)作，后聽到鑼鼓的聲音這一現(xiàn)象說明（ ）A．光的傳播不需要時(shí)間，而聲音的傳播需要時(shí)間　 B．光在空氣中的傳播速度比聲音在空氣中的傳播速度大的多　 C．用人眼看物體比用耳朵聽聲音反應(yīng)更靈敏些　 D．總是先敲鑼打鼓，后發(fā)出聲音，動(dòng)作先后不同
敲鑼打鼓時(shí)，動(dòng)作與聲音是同時(shí)發(fā)生的，看見的動(dòng)作是光速傳播的，由于光在空氣中的傳播速度比聲音在空氣中的傳播速度大的多，所以總是先看到他的動(dòng)作，后聽到鑼鼓的聲音。選項(xiàng)B正確?！?
光源：能夠發(fā)光的物體叫做光源
傳播：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播
光速：光在真空中的速度是3×108 m/s=3×105 km/s
應(yīng)用：影子、日、月食、小孔成像、激光準(zhǔn)直等 都是光沿直線傳播規(guī)律的具體應(yīng)用.
1. “井底之蛙”這個(gè)成語大家都很熟悉。請根據(jù)光的直線傳播知識畫圖說明為什么“坐井觀天，所見甚小”。
如圖所示。因?yàn)橥茏诰浊夜庋刂本€傳播受到井壁的阻礙，所以蛙能看到的范圍，只能看見兩線所夾范圍內(nèi)的物體。
2. 做一做手影游戲，用光的直線傳播知識解釋影子是怎樣形成的。
因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的，且光不能穿過不明物體，所以光射到不明物體上后，在這個(gè)物體的后方就會(huì)有一個(gè)光照射不到的區(qū)域，這就是影子。
3.舉出一些例子，說明光的直線傳播在生活中的應(yīng)用。
射擊時(shí)目標(biāo)、準(zhǔn)星、眼睛要在一條線上，影子的形成、日食、月食、小孔成像等；排隊(duì)時(shí)，如果后一個(gè)同學(xué)只能看到自己前面同學(xué)的后腦勺，說明隊(duì)伍就排直了。木工師傅檢查自己刨的家具表面是否平直。戰(zhàn)士打靶時(shí)用到的三點(diǎn)一線。
4. 太陽發(fā)出的光，要經(jīng)過大約8min才能到達(dá)地球。請你估算太陽到地球的距離。如果一輛賽車以500km/h的速度不停地跑，它要經(jīng)過多長時(shí)間才能跑完這段路程?
1. 有下列物體：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。上述物體中： （1）一定是光源的有　　　　 ； （2）一定不是光源的有　　　　 ； （3）可能是光源的是　　　　 。
（1）太陽、螢火蟲、燈籠魚，它們都能發(fā)光，一定是光源； （2）月亮、鉆石、電視屏幕，它們不發(fā)光，一定不是光源； （3）有的星星發(fā)光；電燈、無影燈通電時(shí)發(fā)光，所以它們可能是光源。　
2.光在真空中的傳播速度是_______km/s，太陽距地球1.5×1011m，太陽發(fā)出的光要經(jīng)過_______s才能到達(dá)地球。
光在真空中的傳播速度是3×105km/s太陽發(fā)出的光到達(dá)地球用的時(shí)間
①將點(diǎn)燃的蠟燭置于小孔前的適當(dāng)位置，觀察到蠟燭將在塑料薄膜上成像，這種現(xiàn)象叫___________ 。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是________________________。②若易拉罐底部小孔形狀是三角形，則他在塑料薄膜上看到的像是 （ ）A.三角形光斑 B.圓形光斑 C.蠟燭的正立像 D.蠟燭的倒立像
3. 制作簡易針孔照相機(jī)：在空易拉罐底部的中央，用釘子戳一個(gè)小孔，將易拉罐的頂部剪去后，蒙上一層半透明塑料薄膜（如圖）。
4. 關(guān)于光的傳播，下列說法中正確的是（ ） A．光的傳播需要介質(zhì) B．光只在真空中沿直線傳播 C．光在均勻的水中沿直線傳播 D．陽光傳到地球表面的路徑是直的
解答本題的關(guān)鍵是把握光沿直線傳播的條件： 光在真空或同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。要認(rèn)真分析介質(zhì)是不是“同種均勻”的。所以選C正確。
5. 一工棚的油氈屋頂上有一個(gè)小孔，太陽光通過它后落在地面上形成一個(gè)圓形光斑，這個(gè)光斑是 （ ）A．小孔的實(shí)像 B．太陽的虛像 C．太陽的實(shí)像 D．太陽的影子
地面上形成的圓形光斑，是太陽經(jīng)過小孔所成的實(shí)像，不是太陽的影子。所以選項(xiàng)C正確。
6. 下列說法中，正確的是（ ） A. 星星一定是光源 B. 光在真空中的傳播速度為340 m/s C. 影子的形成是由于光的直線傳播 D. 光在不同介質(zhì)中傳播速度是一樣的
行星不會(huì)發(fā)光，而是反射的太陽光；聲音在空氣中的傳播速度大約是340 m/s；影子的形成是由于光的直線傳播；光在不同介質(zhì)中的傳播速度一般不同。 選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤，C正確。
7. 車棚頂部有一個(gè)三角形的小孔，在車棚底部形成一個(gè)光斑，這個(gè)光斑是（ ） A.三角形的，是太陽的影子　B.圓形的，是太陽的實(shí)像 C.三角形的，是太陽的實(shí)像 D.圓形的，是太陽的影子
當(dāng)太陽光沿直線傳播經(jīng)過小孔時(shí)會(huì)形成太陽的像(圓形的)，也就是見到的地面上的光斑。小孔成的像是倒立的實(shí)像，與物體的形狀相同，與小孔的形狀無關(guān)。
8. 如圖所示，關(guān)于甲乙兩圖，下列描述正確的是（ ）A.甲乙兩圖都表示日食的形成原因B.甲乙兩圖都表示月食的形成原因C.甲圖表示日食的成因，乙圖表示月食的成因D.甲圖表示月食的成因，乙圖表示日食的成因
當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球和太陽之間，月球擋住了太陽照向地球的光，我們就看不到太陽，這就是日食；當(dāng)?shù)厍?、太陽、月亮在同一直線上，地球到了月球和太陽的中間，太陽光無法射到月亮上面．所以在地球上觀測月球便有一塊區(qū)域出現(xiàn)了陰影，這就是月食。選項(xiàng)C正確。

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第1節(jié) 光的直線傳播

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