初中物理人教版八年级上册第四章 光现象第1节 光的直线传播优秀综合训练题

课时4.1 光的直线传播（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.能识别光源，知道光源的分类；

2.了解光的直线传播，能列举出光的直线传播在生活中的现象及应用；

3.知道光在真空中的传播速度；

4.通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、光源

1.光源

人们之所以能看到各种事物，是因为有光进入人的眼睛。这些光都是能带给我们光明的“光源”发出的或通过其他途径传播过来的。但是，所以的光都是有“光源”的。

光源的分类

光源不仅可按其形成分为人造光源和自然光源，还可以按发光时是否发热分为热光源（如太阳、火把、白炽灯等）和冷光源（如萤火虫、LED灯、水母等）；也可以按发光体是否有生命分为生物光源和（如萤火虫、灯笼鱼等）非生物光源（如日光灯等）。

2.光源的判断

判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石、电影的屏幕等。

【典例1】生活中许多物体可以发光，下列物体不属于光源的是（　　）。

A.水母    B.萤火虫    C.月亮    D.霓虹灯

知识点二、光的直线传播

1.光是怎样传播的

（1）实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径。

【实验器材】激光笔、烧杯、水箱、水、玻璃砖等。

【进行实验】

【探究归纳】光在空气、水、玻璃等透明物质中均是沿直线传播的。

（2）探究光沿直线传播的条件

特别提醒：

1.为了清晰地观察光在不同介质中传播路径，实验应在较暗的环境中进行；

2.应注意若要光沿直线传播，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可。必须同时满足。

（3）光可以在真空中传播

太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面，说明光可以在真空中传播。

2.光线

（1）定义：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向（如图甲所示），这样的直线叫光线；

（2）画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向。画光路图时，光线要用实线表示，且标上箭。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。

光线是物理模型

1.在物理学中，为了研究问题方便，人们抓住主要的因素，对实际问题进行理想化处理，通过建构模型来揭示事物本质的方法称之为模型法。光线是一种模型，用来表示光的传播路径和方向。

2.光线是模型，不是实体，没有尺度。即使是再细的光束，也不能说是光线。

【典例2】下列说法正确的是（   ）。

A.光线是真实存在的；

B.光是沿直线传播的；

C.月亮是自然光源；

D.激光准直用到了光的直线传播知识

3.与光的直线传播有关的现象

（1）影子

光在传播过程中，遇到不透明的物体，会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域，即物体的影子；如图。

（2）日食和月食

①日食：当月球运行到太阳和地球之间时，由于光沿直线传播，月球就挡住了太阳射向地球的光。

当月球距离地球较近时，在本影区域，月球挡住全部太阳光，该区域发生日全食；在半影区域，月球挡住了部分太阳光，该区域发生日偏食；当月球距离地球较远时，月球挡住了来自太阳中央区域的光，正对区域发生日环食。如图甲所示。

②月食：当地球处于月球和太阳之间时，地球挡住了射向月球的光，由于光沿直线传播，当月球在本影区域时，能看到月全食；当月球在半影区域时，我们能看到月偏食。如图乙所示。

（3）小孔成像

如图所示甲，用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间，光屏上就会形成烛焰倒立的像，我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板，光屏上的像的大小也会随之发生变化。

由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。

像的大小与物（蜡烛）的大小以及光屏所在位置有关。其大小关系为：。

1.小孔成像的条件：小孔必须足够小，但并不是越小越好，孔太小会影响像的亮度；

2.小孔成像时，像的形状取决于物体的形状，与小孔形状无关；

3.小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。

【现象辨析】影子和小孔成像的异同

4.光的直线传播的应用

由于光的直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不会出现偏差；士兵瞄准射击；站队时队列排直等。

像“井底之蛙”、“一叶障目不见泰山”也都是可以用光的直线传播进行解释的。

【典例3】在纸上剪一个很小的三角形，让太阳光垂直照射在三角形上，那么地面上形成的光斑（    ）。

A．是三角形的，它是太阳的影；

B．是圆形的，它是太阳的影；

C．是圆形的,它是太阳的实像；

D．是三角形的，它是太阳的实像

知识点三、光的传播速度

1.光在真空中的传播速度

光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c=3×108m/s。

2.光在其他介质中的传播速度

光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c，也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为c；光在玻璃中的传播速度近约为c。

【现象辨析】光与声音传播传播特点比较

【典例4】关于光速和光年，下列说法正确的是（　　）。

光的传播速度总是3.0×108m/s；

光在真空中传播速度为3.0×108m/s；

光年是天文学上使用的时间单位；

光年是天文学上使用的速度单位

【方法帮】

题型一：光的直线传播

【角度1】探究光沿直线传播的条件

【典例1】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）；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.光的传播需要介质；

B.光只有在水中才沿直线传播；

C.光在海波溶液里不能沿直线传播；

D.光在同一种均匀介质中才沿直线传播

【角度2】光的直线传播作图

延长线作图法

因为光沿直线传播，所以在光的直线传播作图中经常采用延长线的方法完成作图。

（1）在确定光源的时候，可将给出的部分光线反向延长，其交点就是光源的位置；

（2）在小孔成像作图时，孔、物、像在一条直线上，故连接物体和小孔，然后延长，延长线与光屏的交点就是对应像点的位置。

【典例2】如图中MN是一块大的挡光板，板上有一很小的孔S可透过光，挡光板后面有一光屏PQ，挡光板前有一物体AB，请画出物体在光屏PQ上所成的像A′B′。

【角度3】光沿直线传播的应用

【典例3】2020年6月21日下午3点半左右，娄底市内绝大部分同学亲眼看到了日环食这一难得的景象。从物理学的角度来说，日食属于光的　   　现象；如图中，能描述其形成原因的是　   　图。（选填“甲”或“乙”）。

题型二：小孔成像

【角度1】小孔成像的原理及特点

★易错警示

小孔成像时，像不但左右颠倒，而且上下也颠倒；像的形状与小孔的形状无关，由物体的形状决定。

【典例4】学习了光学知识后，爱动脑筋的小明和小红想自己探究小孔成像现象。如图所示，他们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。

（1）甲图中点燃的蜡烛距小孔20cm，它成像在距小孔15cm，则半透明膜上的像是_____；

A．倒立、放大的像   B．正立、缩小的像   C．倒立、缩小的像   D．正立、放大的像

（2）由甲、乙两图可知实验是在研究小孔成像与________的关系；

（3）分析比较________和________两图，可以得出小孔成像与物体的形状有关；

（4）小明和小红明白了：树荫下的圆形光斑（如图所示）就是_____通过树叶间的小孔在地面上形成的像。

（5）小明和小红还联想到：在太阳光或者日光灯下， 如果挡住了光的去路，地面上就会形成影子．细心的小明进一步发现，在日光灯下的影子灰蒙蒙一片，一点也不清楚，特别是处处装点着电灯的大厅里，人和物的影子就更是模糊不清了。这是为什么呢？小明去问物理老师，老师拿出几根蜡烛、一个圆柱形铁块，让小明做了如下实验：

①木块放在桌子上，旁边点上一只蜡烛．观察铁块的影子。（如图a）

②在旁边再点上一只蜡烛，观察铁块的影子（如图b）

③继续在铁块旁边点蜡烛，直到将蜡烛围满铁块四周，观察铁块的影子（如图c和d）

小明发现，蜡烛影子越来越________（填“深”或“浅”），这时他又比较了一下白炽灯和日光灯，看到白炽灯的灯丝很集中，而日光灯的灯管却很长，他想了一会后，高兴的说：“老师，我明白了！”

请你替小明回答：原来不透明物体的周围，若四周都有光源，就________.生活中的________（填一种应用）就运用这一结论。

【角度2】探究小孔成像的特点

【典例5】小明在探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距的关系”时，所用的实验器材有：用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、量程为0~30cm的直尺。实验装置的示意图如图所示

（1）该实验应该在较___的环境下进行（选填“亮”或“暗”）；

（2）记录的实验数据如下表，请在方格纸上画出像高与物距的关系图像___；

（3）根据图像，得出的探究结论是：______；

（4）另一名同学在做实验时，更换了部分实验器材，其实验装置的示意图如图所示。外筒（足够长）用不透明的材料制成，左端开有小孔；内筒（内径约14cm）的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入，其他器材不变。和小明使用的装置相比较，请说出该同学用这样的装置做实验的好处和不足（各写一条即可）

好处______;不足______。

题型三：光速及其计算

光的传播需要时间，所以会出现“光速”现象，即你看到的实际上是已经发生过的。光的延迟始终存在，但在日常生活中因延迟极短无法发现而已。

【典例6】1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。他让两个人分别站在相距3km的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播的时间，（光在空气中传播的速度约为300000000m/s）；

（1）请你计算光传播的时间（保留一位小数）；

（2）伽利略能否准确地测出光速，为什么？

【中考帮】

考点一：光源

【典例】（2022·湖北随州）在一个烈日炎炎的午后陈老师走在随州街头，看到地面上树荫里有许多圆形光斑，抬头看看树叶间刺眼的阳光，想到这树荫下藏着物理学的秘密，便拍下两张照片（如图）。经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7cm，这束阳光从约7m高处的树叶间照射下来。我们常说太阳光经过约8分钟来到地球（太阳和地球之间的距离按1.5×1011m计算），粗略计算太阳的直径最接近（   ）。

A. 1.5×109m B. 1.5×1019m

C. 5×106m D. 5×1012m

中考考题要求同学们对物理概念的理解和认识。考点二：光沿直线传播的应用

【典例】（2022·浙江宁波） 如图所示是一个放置于宁波某地水平地面上的简易计时模型，圭杆垂直底盘。下列描述错误的是（　　）。

A. 杆影的形成是由于光在均匀介质中沿直线传播；

B. 一天内，杆影移动是由地球公转造成的；

C. 一天内，正午的杆影最短；

D. 该模型依据杆影的方位计时

中考考题要求同学们知道光的直线传播的规律，并能运用这一规律解释生活中与之相关的现象，这是物理核心素养的物理观念的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1．下列有关声与光的说法中不正确的是（   ）。

A．“光”在同种均匀介质中沿直线传播；

B．15 ℃时，声音在空气中的传播速度为340 m/s；

C．“蟋蟀在鸣叫”说明蟋蟀是声源；“金光闪闪”说明金子是光源；

D．超声波和次声波的传播都需要介质

2.判断下列哪一组物体都是光源(　　)。

A.萤火虫和烛焰                B.电池和萤火虫

C.月亮和烛焰                 D.电池和月亮

3．在小孔成像实验中，从半透明纸屏上能看到外界物体的像。如果小孔靠近物体，纸屏离小孔的距离增大一些，则纸屏上该物体的像将（   ）。

A．变小    B．不变      C．变大    D．以上均可能

4．光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体，关于光线下列说法不正确的是（   ）。

A．光线是人们为了形象描述光的传播而建立的理想物理模型；

B．光在海水中沿直线传播；

C．光的传播速度与介质有关；

D．光线是客观存在的

5.晚上，人在马路上走过一盏路灯的过程中，其影子的长度的变化情况是 （  ）。

A．先变短后变长     B．先变长后变短   C．逐渐变短        D．逐渐变长

6．物理兴趣小组自制了简易针孔照相机，利用它观察窗外的景物时，会在塑料膜上看到倒立的_______（选填“实”或“虚”）像，成像原理是______________。

7．光在____________中是沿直线传播的；光在________中传播的速度最大，这个速度是________m/s，光年是________的单位。

8．某雷雨天的晚上，玉红同学看到闪电3 s后听到了雷声。

（1）请你帮她估算打雷的地方距她多远？（声音在空气中的传播速度以340 m/s计算。[要求：①写出公式；②有必要的文字说明；③数据要代单位]

（2）实际上，闪电和雷声是同时产生的，为什么我们总是先看到闪电后听到雷声呢？请你利用速度公式分析说明产生这种现象的原因。

9.如图,PQ为一光屏,M、N是一个窗户的上下边沿,S是光源,试在PQ上确定光源S能照亮的范围。

二、综合练（能力提升）

10.如图是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”，在距地表高度为36000km，利用红外遥感技术拍摄合成如图所示的微信启动页。寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展。下列说法中正确的是（　　）。

A．光在真空中的传播速度约为3108m/s；

B．图中人的影子是由于光的反射形成的；

C．卫星能够拍摄到地球，是因为地球是光源；

D．以地面为参照物，“风云四号”卫星是运动的

11.如图所示为“小孔成像”的示意图：该现象可以用 ______来解释；小孔位置固定，将蜡烛和光屏位置对调，光屏上的像比原来______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

12.紫金山天文台2009年6月13日通报：2009年7月22日，我国将出现500年一遇的日全食奇观．能解释日食现象的是光的________传播理论。如图所示，位于地球上A区域的人看到的是日________食，位于B区域的人看到的是日________食。

13.如图，路灯下站着小明和小华两人，地上留下了他们的影子，通过作图确定路灯灯泡S的位置。

14.打雷时，为什么我们总是先看到闪电，后听到雷声？

三、培优练（挑战自我）

15．晴朗的天气，小刚到森林中去游玩，他看到地面出现大小不一的圆形光斑，他认为（　　）。

A．圆斑是太阳的影子 B．圆斑是太阳的实像

C．圆斑是太阳的虚像 D．圆斑是树叶的影子

16.在一个空罐的底部中央打一个小孔,再利用一片半透的塑料膜蒙在空罐的口上。将小孔对着烛焰,如图所示,我们可以看到烛焰在薄膜上呈现的像是(  )。

17.如图所示，眼睛看到蜡烛AB通过小孔在屏上成______（选填“正立”或“倒立”）的像，像的形成原因是：______。

18.日晷（guǐ）是古代的一种“时钟”，利用太阳光下指针的影子指示不同的时刻（如图）。请根据指针的影子AB，画出此时太阳光的传播方向（太阳光视为平行光）。