2024秋新人教版物理8年級上冊教學課件 4.1 光的直線傳播

第四章光現象八年級上冊?人教版

雨過天晴，一道彩虹掛在天空，它的漂亮和神奇曾引起人們無限的遐想。是誰在天空架起了這樣色彩繽紛的橋梁?在我國神話中，女媧煉五色石補天，彩虹即五色石發(fā)出的彩光。當通過實驗在陽光中找到這些色彩時，人們才逐漸揭開了彩虹的神秘面紗?，F在我們也一起來探索絢麗多彩的光背后的奧秘吧！第1節(jié)

光的直線傳播我們每天都會通過聲和光接收大量信息。之前我們學習了聲現象，了解了聲的傳播。關于光現象，你知道哪些物體能發(fā)光嗎?光的傳播又有什么特點呢?第1節(jié)

光的直線傳播導入新課螢火蟲發(fā)出淡淡的綠光01能識別光源，知道光源大致分為天然光源和人造光源兩類。02了解光的直線傳播，能列舉光的直線傳播在生活中的應用。03知道光在真空中的傳播速度。學習目標04通過觀察光在空氣中和水中傳播的實驗現象，了解實驗是研究物理問題的重要方法。第1節(jié)

光的直線傳播光源一第1節(jié)

光的直線傳播1.光源光源一（1）概念能夠發(fā)光的物體叫作光源。太陽以及我們看到的絕大多數星星都是恒星，恒星都能發(fā)光。要研究光現象，首先要看看哪些物體能夠發(fā)光，是誰給我們帶來了光明。燦爛的陽光普照大地閃爍的星光點綴著漆黑的夜晚許多動物也能發(fā)光：螢火蟲發(fā)出淡淡的綠光大海深處水母的發(fā)光大海深處斧頭魚的發(fā)光光源一2.光源的分類按形成原因分按發(fā)光原理分自然光源人造光源如：太陽、螢火蟲、閃電等。發(fā)光的電燈、點燃的蠟燭等。熱光源冷光源如點燃的火把、發(fā)光的電燈等。螢火蟲、水母等。閃電是自然光源光源一3.對光源的理解（1）光源是指能夠發(fā)光的物體，太陽、發(fā)光的電燈、點燃的蠟燭等都是光源。（2）有些物體本身不發(fā)光，但由于它們能反射太陽光或其他光源發(fā)出的光，好像它們也在發(fā)光一樣，不要誤覺得這些物體就是光源，如月球、所有行星和反光的鏡子，它們都不是光源。月亮夜行安全衣鉆石月球、鉆石和夜行安全衣不發(fā)光，是反射光，所以不是光源。光源一光源是自身能夠發(fā)光的物體，太陽、螢火蟲、霓虹燈、工作的LED燈都屬于光源，且太陽和螢火蟲屬于自然光源，霓虹燈和工作的LED燈屬于人造光源；月亮、寶石自身不會發(fā)光，不屬于光源。在①太陽、②月亮、③螢火蟲、④霓虹燈、⑤寶石、⑥工作的LED燈中，屬于自然光源的是________；不屬于光源的是______。（均填序號）

例題1①③②⑤光源一光的直線傳播二第1節(jié)

光的直線傳播光的直線傳播二1.探究光沿直線傳播的條件【提出問題】

光在氣體、液體和固體中的傳播路徑怎樣的？【猜想與假設】光在氣體、液體和固體中可能沿直線傳播。透過樹林的光束是直的城市燈光中的激光束是直的光的直線傳播二【進行實驗】（1）光在空氣中的傳播用激光手電筒把光射入充滿煙霧的較暗的空間，就能夠觀察到光在空氣中的傳播現象，煙霧可用點熏香的辦法，也可以用噴水壺噴水霧的方法。視頻演示—《光在空氣中的傳播》光的直線傳播二（2）光在水中的傳播用激光手電筒把光射入水中，如圖所示，就能夠觀察到光在水中的傳播現象，光在水中的可見度較小。可以在水中加入少量的碳素墨水。光的直線傳播二（3）光在玻璃中的傳播用激光手電筒把光射入玻璃磚中，如圖所示，就能夠觀察到光在玻璃磚中的傳播現象。玻璃磚要有一面是磨砂面，并要讓光束緊貼著磨砂面在玻璃磚中傳播。光的直線傳播二（4）光在不同種均勻介質中的傳播在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁輕輕注入濃糖水，從側壁水平照射激光，看到缸內光的路徑如圖所示.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。光的直線傳播二【分析與論證】實驗結論：光在同種均勻介質中沿直線傳播?！窘涣髋c評估】①由于光學實驗對光源的要求較高，實驗難度也較大，為了提高實驗效果，光學的整個實驗過程最好能在較暗的環(huán)境中進行。②演示光在空氣、水中傳播時，可以轉動激光手電筒，讓光射向不同的方向，觀察光的傳播路徑。光的直線傳播二物理學中，常用一條帶箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫作光線。光線不是客觀存在的，它是人們建立的一種理想模型。2.光線（lightray）光的直線傳播二（1）影子的形成光在傳播過程中，遇到不透明的物體，由于光是沿直線傳播的，在物體后面光線不能到達的地方就形成影子。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。3.光的直線傳播現象光的直線傳播二（2）日食當月球轉到地球與太陽之間，并且在同一直線上時，擋住了射向地球的太陽光，由于光沿直線傳播出現日食。光的直線傳播二（3）月食當地球轉到太陽與月球之間，并且在同一直線上時，擋住了射向月球的太陽光，由于光沿直線傳播出現月食。月食是地球的影子投映到月球上。光的直線傳播二（1）激光準直由于光沿直線傳播，在開拙隧道時，工人們可以用激光束引導掘進機，使掘進機沿直線前進，保證隧道方向不出偏差。4.光的直線傳播的應用光的直線傳播二（2）射擊瞄準射擊瞄準要領：“三點一線”才能射得準，即槍上標尺的缺口、槍上的準星和射擊目標要在一條直線上。缺口目標準星光的直線傳播二（3）排隊由于光在同種均勻介質中沿直線傳播，最前面的同學反射的光能直接進入人眼，若所有的同學都在一條直線上，前面相隔一位的同學反射的光就不會進入人眼，所以只要我們每個人都只能看見自己前面的一個人，隊就排直了。甲乙光的直線傳播二

（1）進行實驗①如圖甲所示，在一個空罐的底部中央打一個小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。②如圖乙所示，將點燃的蠟燭放在小孔前，并適當調整蠟燭到小孔的距離，觀察塑料膜上是否有像，不斷調整蠟燭、塑料膜到小孔的距離，觀察塑料膜上像的大小是否有變化。5.探究小孔成像特點光的直線傳播二③如圖丙所示，將圓孔改為方孔，觀察塑料膜上像的形狀是否有變化。④如圖丁所示，將蠟燭換成一只發(fā)光的燈泡，觀察塑料膜上的形狀。丙丁光的直線傳播二小孔成像原理：光的直線傳播。燭焰上部的光線，由于光的直線傳播，通過小孔后，射到了下部；同理，燭焰下部的光線通過小孔后，射到了上部。（2）實驗分析我國的學者—墨翟（墨子）和他的學生，做了世界上第一個小孔成倒像的實驗，解釋了小孔成倒像的原因，指出了光沿直線進行的性質。光的直線傳播二①成像性質：倒立的大小不確定的實像。上下顛倒、左右相反。②影響成像大小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關。③像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔的形狀無關。（3）實驗結論——小孔成像特點光的直線傳播二

視頻演示——《小孔成像》光的直線傳播二（4）小孔成像現象例如，樹下的圓形光斑，實質是太陽經小孔所成的像。發(fā)生日食，在地面上的光斑，是日食時日面形狀的投影，所以光斑會變成月牙形。樹下的圓形光斑發(fā)生日食時，地面上的光斑光的直線傳播二

沈括在《夢溪筆談》中記述到“若鶯飛空中，其影隨鶯而移”，而在紙窗上開一個小孔，使鶯的影子呈現在室內紙屏上，卻觀察到“鶯東則影西，鶯西則影東”，如圖所示。對此分析正確的是（）A．“鶯東則影西，鶯西則影東”描述的是圖甲B．“若鶯飛空中，其影隨鶯而移”描述的是圖乙C．圖甲和圖乙都可以用光的直線傳播來解釋D．小孔成像時，物左右移動時，其像的移動方向與物相同CA．“鶯東則影西，鶯西則影東”說明“影”是倒立的，描述的是圖乙，故A錯誤；B．“若鶯飛空中，其影隨鶯而移”，這是影子的形成，描述的是圖甲，故B錯誤；

例題2C．圖甲是影子的形成，圖乙是小孔成像，都可用光的直線傳播來解釋，C正確；D．小孔成像時像是倒立的，所以像移動的方向與物移動的方向相反，D錯誤。故選C。光的直線傳播二為探究光的傳播規(guī)律，小明在家中做了如下三個實驗：（1）探究光在氣體中的傳播規(guī)律。實驗現象如圖甲，為了使實驗現象明顯，小明在激光燈下方點燃了一盤蚊香，你覺得這樣做的目標是_____________________；（2）小明探究光在液體中的傳播規(guī)律。實驗現象如圖乙，小明接著沿著水槽側壁倒入濃糖水，看到實驗現象如圖丙；小明再用木棍攪拌后，實驗現象又恢復到圖乙。以上現象說明光在___________介質中沿直線傳播。顯示光的傳播路徑同一種均勻

例題3光的直線傳播二（1）煙是固體顆粒，光遇到空氣中小的固體顆粒發(fā)生漫反射，反射的光進入人的眼睛，人能看到光的傳播路線，所以點燃一盤蚊香是為了顯示光的傳播路徑。（2）由于糖水是不均勻的，所以沿著水槽側壁倒入濃糖水，看到光線不再沿直線傳播，而是發(fā)生彎曲，再用木棍攪拌后，糖水變得均勻，又看到光線沿直線傳播了，這些實驗現象說明光在同種均勻介質中沿直線傳播。光的直線傳播二如圖所示，小明給兩個空罐的底部中央分別打上一個圓孔和一個方孔，再用兩片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分別將小孔對著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過小孔所成的像。（1）分析比較___________兩圖，可以得出結論：物體通過小孔所成的像與孔的形狀無關；（2）分析比較______兩圖，可以得出結論：小孔成像時像的形狀由物體的形狀決定；（3）通過實驗，可以看到燭焰和燈絲在塑料膜上成的都是_______（選填：正立/倒立）的實像，說明小孔成像的原理是___________；乙、丙甲、丙倒立光的直線傳播

例題4光的直線傳播二（1）甲、乙兩圖，小孔形狀不同，但是像的形狀相同，所以小孔成像與小孔的形狀無關。（2）甲、丙兩圖小孔形狀相同，物體形狀不同，像的形狀也不同，所以小孔成像與物體的形狀有關。（3）小孔成像是光沿直線傳播所成的像，通過觀察甲、乙、丙的像可知，小孔成像是倒立實像。光的傳播速度三第1節(jié)

光的直線傳播光的傳播速度三

事實上閃電和雷鳴是同時發(fā)生的，但我們卻是先看到閃電，后聽到雷聲。這是為什么呢？想一想：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？不同介質中光速相同嗎？光傳播得比聲音快1.伽利略測量光速光的傳播速度三1607年，伽利略進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，當助手看到他的燈光時，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，這個間隔就是光傳播了3千米的時間。根據v=s/t即可計算出光的傳播速度。想一想：他們的測量原理對嗎？能不能測出光速？光的傳播速度三遺憾的是，他們進行了多次實驗，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，所用的時間大約只有十萬分之一秒，用這種容易粗糙的方法根本不能測出這樣短的時間來。光的傳播速度三當代計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，美國科學家埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值：

299792457.4±0.1m/s

光速的測定在光學的研究歷程中有著重要的意義。從人們設法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經歷了三百多年的時間。光的傳播速度三（1）真空中的光速真空中的光速是宇宙中最快的速度，用c表示。c=2.99792×108m/s。計算中，可以近似取c=3×108m/s=3×105km/s（2）光在不同介質中的傳播速度如果一個人以光速繞地球飛行，他在1秒的時間內能繞地球轉7.5圈。2.光的傳播速度介質光速真空空氣水玻璃c=3×108m/s約為3c/4約為2c/3c=3×108m/s

一般情況下，v真空＞v空氣＞v水＞v玻璃光的傳播速度三聲音光真空不傳聲15℃空氣中聲速340m/s聲音在空氣中傳播最慢聲音傳播需要介質光在真空中傳播最快空氣中光速近似3×108m/s光在空氣中比在其他透明介質中傳播的快光的傳播不需要介質（3）比較光的傳播與聲的傳播（1）牛郎星和織女星同學們聽過“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，只能在每年農歷七月初七渡過銀河相會一次。這個故事表述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嗎？牛郎星織女星光的傳播速度三3.科學世界——我們看到了古老的光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“天文數字”，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！要想每年相會一次，那是不可能的。

（2）光年宇宙中恒星間的距離都特別大。為了表述起來方便一些，天文學家使用一個特別大的距離單位——光年，它等于光在真空中1年內傳播的距離。牛郎星和織女星的距離是16光年。光的傳播速度三（3）比鄰星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4.2光年。也就是說，我們現在觀測到的比鄰星的光，是4.2年前發(fā)出的，經過了4年多才到達我們的眼睛。（4）銀河系銀河系是超過1000億顆恒星組成的星系。在銀河系外，離我們最近的星系是大麥哲倫云，距離我們16萬光年。想想我們今天看到的麥哲倫云的光，是它們什么時候發(fā)出的？那時候人類在進化過程中正處于哪個階段？

光的傳播速度三（5）仙女座星系秋天的夜晚可以在東北方向的天空找到一個亮斑，看起來像個紡錘，那就是仙女座星系。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220萬光年。光——宇宙的使者，它不僅告訴我們宇宙的現在，而且還在告訴我們遙遠的過去。光的傳播速度三仙女座星系（6）請回答以下問題：①“光年”是什么物理量的單位？【解析】光年是長度單位，1光年表示光在一年內傳播的距離。②牛郎星和織女星的距離是多少千米？【解析】牛郎星和織女星的距離是16光年16光年=16×9.4608×1012km=1.51488×1014km光的傳播速度三當觀察站在遠處敲鑼打鼓的人時，我們總是先看到他的動作，后聽到鑼鼓的聲音，這一現象說明（

）A．光的傳播不需要時間，而聲音的傳播需要時間

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更靈敏些

D．總是先敲鑼打鼓，后發(fā)出聲音，動作先后不同敲鑼打鼓時，動作與聲音是同時發(fā)生的，看見的動作是光速傳播的，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作，后聽到鑼鼓的聲音。選項B正確。

B光的傳播速度三

例題5牛郎星和織女星是銀河系中兩顆恒星，它們之間的距離相當遙遠，即便牛郎和織女以宇宙中最快的速度即光速飛行，從牛郎星飛到織女星也要16光年的時間。請回答