2024秋新人教版物理8年級上冊教學(xué)課件 4.1 光的直線傳播

第四章光現(xiàn)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(bǔ)天，彩虹即五色石發(fā)出的彩光。當(dāng)通過實(shí)驗(yàn)在陽光中找到這些色彩時(shí)，人們才逐漸揭開了彩虹的神秘面紗?，F(xiàn)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(huì)通過聲和光接收大量信息。之前我們學(xué)習(xí)了聲現(xiàn)象，了解了聲的傳播。關(guān)于光現(xiàn)象，你知道哪些物體能發(fā)光嗎?光的傳播又有什么特點(diǎn)呢?第1節(jié)

光的直線傳播導(dǎo)入新課螢火蟲發(fā)出淡淡的綠光01能識(shí)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(yīng)用。03知道光在真空中的傳播速度。學(xué)習(xí)目標(biāo)04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。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(shù)星星都是恒星，恒星都能發(fā)光。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。燦爛的陽光普照大地閃爍的星光點(diǎn)綴著漆黑的夜晚許多動(dòng)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(diǎn)燃的蠟燭等。熱光源冷光源如點(diǎn)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(diǎn)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(huì)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(shè)】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(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（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(xiàn)象，煙霧可用點(diǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(zhì)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(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。光的直線傳播二【分析與論證】實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。【交流與評估】①由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)對光源的要求較高，實(shí)驗(yàn)難度也較大，為了提高實(shí)驗(yàn)效果，光學(xué)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程最好能在較暗的環(huán)境中進(jìn)行。②演示光在空氣、水中傳播時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)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(xué)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(dá)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)。3.光的直線傳播現(xiàn)象光的直線傳播二（2）日食當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球與太陽之間，并且在同一直線上時(shí)，擋住了射向地球的太陽光，由于光沿直線傳播出現(xiàn)日食。光的直線傳播二（3）月食當(dāng)?shù)厍蜣D(zhuǎn)到太陽與月球之間，并且在同一直線上時(shí)，擋住了射向月球的太陽光，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。光的直線傳播二（1）激光準(zhǔn)直由于光沿直線傳播，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。4.光的直線傳播的應(yīng)用光的直線傳播二（2）射擊瞄準(zhǔn)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。缺口目標(biāo)準(zhǔn)星光的直線傳播二（3）排隊(duì)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。甲乙光的直線傳播二

（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①如圖甲所示，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。②如圖乙所示，將點(diǎn)燃的蠟燭放在小孔前，并適當(dāng)調(diào)整蠟燭到小孔的距離，觀察塑料膜上是否有像，不斷調(diào)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)分析我國的學(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)。光的直線傳播二①成像性質(zhì)：倒立的大小不確定的實(shí)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(guān)。③像的形狀：與物體的形狀相同，與小孔的形狀無關(guān)。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論——小孔成像特點(diǎn)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(xiàn)象例如，樹下的圓形光斑，實(shí)質(zhì)是太陽經(jīng)小孔所成的像。發(fā)生日食，在地面上的光斑，是日食時(shí)日面形狀的投影，所以光斑會(huì)變成月牙形。樹下的圓形光斑發(fā)生日食時(shí)，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(gè)小孔，使鶯的影子呈現(xiàn)在室內(nèi)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(shí)，物左右移動(dòng)時(shí)，其像的移動(dòng)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(cuò)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(cuò)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(shí)像是倒立的，所以像移動(dòng)的方向與物移動(dòng)的方向相反，D錯(cuò)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(gè)實(shí)驗(yàn)：（1）探究光在氣體中的傳播規(guī)律。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖甲，為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，小明在激光燈下方點(diǎn)燃了一盤蚊香，你覺得這樣做的目標(biāo)是_____________________；（2）小明探究光在液體中的傳播規(guī)律。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖乙，小明接著沿著水槽側(cè)壁倒入濃糖水，看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖丙；小明再用木棍攪拌后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又恢復(fù)到圖乙。以上現(xiàn)象說明光在___________介質(zhì)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(jìn)入人的眼睛，人能看到光的傳播路線，所以點(diǎn)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(cè)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光的直線傳播二如圖所示，小明給兩個(gè)空罐的底部中央分別打上一個(gè)圓孔和一個(gè)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(jié)論：物體通過小孔所成的像與孔的形狀無關(guān)；（2）分析比較______兩圖，可以得出結(jié)論：小孔成像時(shí)像的形狀由物體的形狀決定；（3）通過實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(guān)。（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(guān)。（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(shí)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(shí)上閃電和雷鳴是同時(shí)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(zhì)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(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。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(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，用這種容易粗糙的方法根本不能測出這樣短的時(shí)間來。光的傳播速度三當(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，美國科學(xué)家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。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(jì)算中，可以近似取c=3×108m/s=3×105km/s（2）光在不同介質(zhì)中的傳播速度如果一個(gè)人以光速繞地球飛行，他在1秒的時(shí)間內(nèi)能繞地球轉(zhuǎn)7.5圈。2.光的傳播速度介質(zhì)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(zhì)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(zhì)中傳播的快光的傳播不需要介質(zhì)（3）比較光的傳播與聲的傳播（1）牛郎星和織女星同學(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(yuǎn)嗎？牛郎星織女星光的傳播速度三3.科學(xué)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(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。

（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(xué)家使用一個(gè)特別大的距離單位——光年，它等于光在真空中1年內(nèi)傳播的距離。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(xiàn)在觀測到的比鄰星的光，是4.2年前發(fā)出的，經(jīng)過了4年多才到達(dá)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(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？

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(gè)亮斑，看起來像個(gè)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(xiàn)在，而且還在告訴我們遙遠(yuǎn)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(nèi)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(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。

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(dāng)遙遠(yuǎn)，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(shí)間。請回答