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專題4.1 光的直線傳播【五大題型】
【人教版2024】
【題型1 光的直線傳播】 1
【題型2 日食月食】 4
【題型3 小孔成像】 6
【題型4 光沿直線傳播的應(yīng)用】 8
【題型5 綜合實(shí)驗(yàn)題】 10
【知識(shí)點(diǎn)1 光的直線傳播】
1.光源：能發(fā)光的物體叫光源。
要點(diǎn)詮釋：
（1）自然光源：太陽、恒星、螢火蟲等。
（2）人造光源：火把、電燈、蠟燭等。
2.光在同一種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播。
3.光線：為了表示光的傳播方向，我們用一根帶箭頭的直線表示光的徑跡和方向，這樣的直線叫光線。
要點(diǎn)詮釋：
（1）光線是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM(jìn)的一個(gè)抽象工具，它是一個(gè)理想模型，而不是真實(shí)存在的。
（2）人眼能看到東西是由于光進(jìn)入人的眼睛。
【題型1 光的直線傳播】
【例1】（2023·眉山）皮影戲是一種民間戲劇，已成為國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，用燈光照射獸皮或紙板做成的“人物”，屏幕上便出現(xiàn)影子。下列現(xiàn)象中，與皮影戲原理相同的是（　　）。
A. 有趣的倒影 B. 空中的彩虹
C. 古代的日晷 D. D. “彎折”的筷子
【答案】C。
【解析】皮影戲原理時(shí)光沿直線傳播。
A．有趣的倒影是平面鏡成像，利用光的反射，故A不符合題意；
B．空中的彩虹是光的色散現(xiàn)象，屬于光的折射，故B不符合題意；
C．古代的日晷利用光沿直線傳播，故C符合題意；
D．“彎折”的筷子是光的折射現(xiàn)象，故D不符合題意。
故選C。
【變式1-1】（2022·湖南湘潭·中考真題）下列現(xiàn)象能說明光沿直線傳播的是（　　）
A．空中彩虹 B．水中倒影
C．墻上手影 D．杯中鉛筆
【答案】C
【詳解】A．雨過天晴時(shí)，常在天空出現(xiàn)彩虹，這是太陽光透過懸浮在空氣中細(xì)小的水珠折射而成的，白光經(jīng)水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現(xiàn)象叫做光的色散現(xiàn)象，所以說雨后的天空出現(xiàn)彩虹是由光的折射形成的，故A不符合題意；B．水中倒影是由于光的反射現(xiàn)象形成的平面鏡成像，故B不符合題意；
C．墻上手影是由于光沿直線傳播形成的，故C符合題意；
D．從水中鉛筆上反射的光從水中斜射入空氣中時(shí)，發(fā)生折射，折射光線遠(yuǎn)離法線，當(dāng)人逆著折射光線的方向看時(shí)，看到的是鉛筆的虛像，比實(shí)際位置偏高，所以感覺折斷了，故D不符合題意。
故選C。
【變式1-2】（2022·江蘇常州·中考真題）2022年北京冬奧會(huì)期間，北京皮影藝術(shù)劇院緊扣冬奧題材，精彩呈現(xiàn)皮影戲《尋找雪姑娘》，如圖所示。下列情境中，與皮影戲原理相同的是（　　）
A．雨后彩虹 B．樹蔭下光斑
C．水中倒影 D． 筷子彎折
【答案】B
【詳解】A．皮影戲原理是光的直線傳播形成的，而雨后彩虹是光的色散現(xiàn)象，故A不符合題意；
B．樹蔭下的光斑是光的直線傳播形成的，與皮影戲的原理一樣，故B符合題意；
C．水中倒影，平面鏡成像，是光的反射現(xiàn)象，與皮影戲原理不同，故C不符合題意；
D．筷子彎折，是光的折射現(xiàn)象，與皮影戲的原理不同，故D不符合題意。
故選B。
【變式1-3】（2023·岳陽）下列現(xiàn)象能用光沿直線傳播解釋是：（　　）。
A. 天上的彩虹 B. 鉛筆的彎折
C. 人和貓能看見對(duì)方 D. 手影游戲
【答案】D。
【解析】A．天上的彩虹是光的色散現(xiàn)象，由光的折射形成，故A不符合題意；
B．鉛筆的彎折，由光的折射形成，故B不符合題意；
C．人和貓能看見對(duì)方，利用了光的反射，故C不符合題意；
D．手影游戲，是因?yàn)槭謸踝∫徊糠止饩€所形成的影子，故D符合題意。
故選D。
【知識(shí)點(diǎn)2 日食、月食】
日食：發(fā)生日食時(shí)，太陽、月球、地球在同一條直線上，月球在中間，在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個(gè)發(fā)光表面，這就是日全食，如Ⅰ區(qū)。在月球半影里的人看不到太陽某一側(cè)的發(fā)光表面，這就是日偏食如Ⅱ區(qū)，在月球本影延長的空間即偽本影里的人看不到太陽中部發(fā)出的光，只能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面，這就是日環(huán)食，如Ⅲ區(qū)。
月食：發(fā)生月食時(shí)，太陽、地球、月球同在一條直線上，地球在中間，如下圖所示。當(dāng)月球全處于Ⅰ區(qū)時(shí)，地球上夜晚的人會(huì)看見月全食；若月球部分處于本影區(qū)Ⅰ、部分處于半影區(qū)Ⅱ時(shí)，地球上夜晚的人會(huì)看見月偏食，但要注意，當(dāng)月球整體在半影區(qū)時(shí)并不發(fā)生月偏食。
【題型2 日食月食】
【例2】（2021·浙江衢州·中考真題）2021年7月1日，中國共產(chǎn)黨將迎來建黨100周年，這天地球位置處于圖中的（　　）
A．甲一乙之間 B．乙一丙之間C．丙一丁之間 D．丁一甲之間
【答案】B
【詳解】2021年7月1日位于夏至日（6月22號(hào)前后）和秋分日（9月23日）之間，最接近夏至日，甲圖是照射在赤道上，而乙圖是照射到北回歸線上，故是夏至日，故甲圖是春分日，丙是秋分，照射到赤道上，丁是南回歸線，故是冬至日，故 2021年7月1日是在夏至到秋分，故是乙到丙，故B正確。
故選B。
【變式2-1】(2023安徽潛山期中,8,★☆☆)“金星凌日”是在地球上看到金星從太陽面上移過的天文奇觀,它可以用　　　　來解釋。圖為發(fā)生“金星凌日”現(xiàn)象時(shí)的示意圖,金星的位置在　　　　處。
【答案】光的直線傳播　丁
【詳解】“金星凌日”現(xiàn)象可以用光的直線傳播來解釋,是指地球、金星和太陽處在了同一條直線上,并且金星在地球和太陽之間,據(jù)此可判斷金星的位置在丁處。
【變式2-2】請(qǐng)?jiān)趫D中畫出發(fā)生月食時(shí)，月球的大致位置。
【答案】如答圖所示
【詳解】發(fā)生月食時(shí)，地球在太陽和月球之間，三者在同一條直線上，地球擋住了太陽照射到月球的光，在地球上看不到月球。
【變式2-3】(2021·湖州中考)如圖所示是月偏食的示意圖，月食輪廓是彎曲的圓弧。下列事實(shí)與圓弧的形成無關(guān)的是( )
A.太陽光的直線傳播
B.地球是球形的
C.月球是球形的
D.地球是不透明的
【答案】C
【詳解】題圖中月食的輪廓，是由于太陽、地球、月亮位于同一直線上，地球位于太陽與月球之間時(shí)，不透明的圓形地球擋住了沿直線傳播的太陽光，形成的月偏食。所以圓弧的形成與太陽光的直線傳播、地球是球形的、地球是不透明的三者有關(guān)，而與月球的形狀無關(guān)。
【知識(shí)點(diǎn)3 小孔成像】
小孔成像：用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在屏幕與物體之間，屏幕上就會(huì)形成物體的倒像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像，如圖所示：
成像特點(diǎn)：倒立、實(shí)像
成像大小：小孔成像的大小與物體和小孔的距離，光屏到小孔的距離有關(guān)。
【題型3 小孔成像】
【例3】如圖所示，找一個(gè)空的易拉罐，用釘子在易拉罐底部的中央敲一個(gè)小孔，將易拉罐頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，這樣就制成了一個(gè)針孔照相機(jī)。將點(diǎn)燃的蠟燭置于小孔前的適當(dāng)位置，觀察并研究小孔成像的特點(diǎn)：
(1)蠟燭在塑料薄膜的成像原理是 。
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形，則他在半透明紙上看到的像是 。
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)將蠟燭向右方移動(dòng)，則它在薄膜上的像將 (選填“變大”“變小”或“不變”);如果將蠟燭在孔前繞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則它在塑料薄膜上所成的像將繞 (選填“順”或“逆”)時(shí)針旋轉(zhuǎn)
【答案】(1)光的直線傳播 (2)D (3)變大 順
【解析】(1)蠟燭在塑料薄膜上所成的像是實(shí)像，其成像的原理是光在同種介質(zhì)中沿直線傳播。
(2)蠟燭經(jīng)小孔成倒立的實(shí)像，像的形狀與蠟燭形狀相同，與小孔的形狀無關(guān)，即蠟燭在塑料薄膜上成的像是蠟燭的倒立像，故選 D。
(3)因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的，將蠟燭向右方移動(dòng)時(shí)，蠟燭靠近小孔，光線發(fā)散程度更大，所以蠟燭的像將變大；將蠟燭在孔前繞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則它在塑料薄膜上所成的像是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的。
【變式3-1】（2023·天津）中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)。《墨經(jīng)》中記載了世界上最早的“小孔成像”實(shí)驗(yàn)（如圖所示），小孔成像是由于光的______形成的；唐代詩句“潭清疑水淺”描繪了潭水清澈，讓人感覺水變淺了，這是由于光的______造成的。
【答案】①. 直線傳播；②. 折射。
【解析】[1]由于光沿直線傳播，光穿過小孔時(shí)，能在光屏上成倒立的實(shí)像，小孔成像是由于光的直線傳播形成的。
[2]由于水底反射的光從水中斜射入空氣中，發(fā)生了折射現(xiàn)象，折射角大于入射角，人逆著折射光線看去會(huì)感覺水變淺了。
【變式3-2】大偉在課外按圖示制作了一個(gè)小孔成像實(shí)驗(yàn)，如果在易拉罐底部開一個(gè)很小的三角形小孔，則它在半透明的紙上的看到的是( )
蠟燭的正立像
蠟燭的倒立像
三角形光斑
圓形光斑
【答案】B
【解析】由于光沿直線傳播，光穿過小孔時(shí)，能在光屏上成倒立的實(shí)像，小孔成像是由于光的直線傳播形成的。
【變式3-3】小明與同學(xué)從樹蔭下走過時(shí)，發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的圓形光斑，你認(rèn)為
A.圓斑是太陽的影子 B.圓斑是太陽的像 C.圓斑是樹葉的像 D.圓斑是樹葉的影子
【答案】B
【解析】 樹葉與樹葉之間會(huì)形成很多細(xì)小的縫隙，太陽光從這些小縫隙中照射下來，由于在同種均勻介質(zhì)中光沿直線傳播，太陽光經(jīng)過樹葉間的“小孔”會(huì)在地面上形成太陽的像，就是我們看到的圓形光斑，像的形狀和太陽一樣是圓形的，故選 B。
【知識(shí)點(diǎn)4 生活中的光的直線傳播現(xiàn)象】
1.光沿直線傳播的應(yīng)用
（1）利用激光準(zhǔn)直引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)直線前進(jìn)。
（2）排隊(duì)時(shí)看齊。
（3）射擊瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)、準(zhǔn)星、缺口三點(diǎn)一線。
（4）井底之蛙；一葉障目不見泰山。
影子：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在不透明的物體后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是物體的影子
【題型4 光沿直線傳播的應(yīng)用】
【例4】（2023·江西）如圖所示，圭表是中國古代重要天文儀器，圭表通過測(cè)量正午日影長度來推測(cè)二十四節(jié)氣，日影是光的_________形成的。為了提高其測(cè)量精度，天文學(xué)家使用鉛垂線來確保“表”垂直于水平放置的“圭”。鉛垂線是利用了重力的方向總是_________。
【答案】①. 直線傳播；②. 豎直向下。
【解析】[1]由于光線是直線傳播的，當(dāng)光線被擋住時(shí)，光線無法再傳播，會(huì)形成陰影，則日影是光的直線傳播形成的。
[2]根據(jù)重力的特點(diǎn)可知，其方向?yàn)樨Q直向下，鉛垂線是利用了重力的方向總是豎直向下來工作的。
【變式4-1】晚上，人在馬路上走過一盞路燈的過程中，其影子的長度變化情況是（ ）。
A.先變短后變長 B.先變長后變短 C.逐漸變短 D.逐漸變長
【答案】A。
【解析】人走過路燈的過程，由靠近到遠(yuǎn)離，影子先變短，再變長。如下圖所示：
【變式4-2】（2022·安徽合肥·八年級(jí)期末）在挖掘地鐵隧道的過程中，采用了如圖甲所示的激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，其工作原理是光的 ___________傳播，圖乙中，當(dāng)人靠近鏡子時(shí)，人的臉在鏡中的像將會(huì) ___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】 直線 不變
【詳解】[1]甲圖中，挖掘隧道時(shí)，采用激光準(zhǔn)直技術(shù)，是利用了光沿直線傳播原理。
[2]乙圖中，平面鏡成像的原理是光的反射，平面鏡成像時(shí)，像與物體的大小相等，所以人靠近鏡子時(shí)，人在鏡中的像大小不變。
【變式4-3】（2022·上海·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖所示，站在隊(duì)伍第一個(gè)人的前面看，后面的人都被第一個(gè)人擋住，說明隊(duì)伍站得 ____ （選填“很直”或“不直”），所用的原理是 _______ 。
【答案】 很直 同種均勻介質(zhì)（或空氣）中光沿直線傳播
【詳解】[1][2]站在隊(duì)伍第一個(gè)人的前面看，由于光在同種均勻的介質(zhì)（空氣）是沿直線傳播的，來自后面人反射的光被第一個(gè)人擋著，只能看到第一個(gè)人，這時(shí)說明隊(duì)伍站的很直。
【題型5 綜合實(shí)驗(yàn)題】
【例5】（2022·全國·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）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，你認(rèn)為這樣做的目的是________；
（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。
【答案】 顯示光的傳播路徑 同一種均勻
【詳解】（1）[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）[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。
【變式5-1】（2022·上海·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖甲所示是用易拉罐制成的簡(jiǎn)易針孔照相機(jī)：
（1）使用針孔照相機(jī)時(shí)，小孔對(duì)著______（選填“明亮的室外”或“較暗的室內(nèi)”）進(jìn)行觀察，可以看到______像（選填“正立”或“倒立”、“虛”或“實(shí)”）；為使看到的像更清晰，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)，則圓筒的______（選填“A”“B”）端是用半透明薄紙制成的光屏；
（2）正午時(shí)，小華在地面上鋪一張白紙，將刻有邊長為1cm的等邊三角形小孔的紙板正對(duì)著太陽，保持紙板與白紙的距離為30cm，觀察白紙上的光斑：
①接著小華用另一張卡片覆蓋在三角形孔上（如圖乙所示）向左移動(dòng)，大約遮住孔的一半時(shí)，觀察光斑變化情況，與沒有遮擋時(shí)相比較白紙上光斑大小將______（選填“變大”、“不變”或“變小”），光斑亮度______（選填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）；②沒有遮擋時(shí)，漸漸增大紙板與白紙的距離到2m左右時(shí)，此時(shí)光斑形狀是______形，然后再用卡片遮擋，減小通光孔的大小，白紙上光斑大小將______（選填“變大”、“不變”或“變小”），光斑亮度______（選填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）；
③晴天太陽透過樹葉縫隙在地面上形成的圓形光斑與上述原理相同，其圓形光斑大小不一的原因是______。
【答案】 明亮的室外 倒立實(shí) A ①變小 不變 ②圓 不變 減弱 ③樹葉縫隙到地面距離不等
【詳解】（1）[1] [2]根據(jù)小孔成像原理，使用針孔照相機(jī)時(shí)，小孔對(duì)著明亮的室外，塑料薄膜在暗室內(nèi)，讓光線通過小孔進(jìn)入筒內(nèi)，在塑料薄膜上形成倒立縮小的實(shí)像。
[3]小孔成像是光的直線傳播現(xiàn)象；物體上部的光線通過小孔后，射到了光屏的下部；物體下部的光線通過小孔后，射到了光屏的上部，因此通過小孔后所成的像是倒立的像；因此A端是用半透明薄紙制成的光屏。如圖所示：
（2）[4][5]太陽光是平行光，開始時(shí)孔較大，形成的是和孔面積大小相等的光斑，故剛開始時(shí)，白紙上光斑大小將變小，而亮度與孔大小無關(guān)，所以光斑亮度不變。
[6][7][8]當(dāng)沒有遮擋時(shí)，漸漸增大紙板與白紙的距離到2m時(shí)，仍是小孔成像，所以此時(shí)光斑形狀是圓形，繼續(xù)移動(dòng)覆蓋的卡片，減小孔的大小，白紙上光斑大小將不變，光斑亮度減弱。
[9]晴天太陽透過樹葉縫隙形成的圓形光斑與上述原理相同，其圓形光斑大小不一的原因是樹葉縫隙離地面的距離不等。
【變式5-2】（2022·全國·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）學(xué)習(xí)了光學(xué)知識(shí)后，愛動(dòng)腦筋的小明和小紅想自己探究小孔成像現(xiàn)象．如圖所示，他們給兩個(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(duì)著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過小孔所成的像．
（1）甲圖中點(diǎn)燃的蠟燭距小孔20cm，它成像在距小孔15cm，則半透明膜上的像是 _____
A．倒立、放大的像 B．正立、縮小的像 C．倒立、縮小的像 D．正立、放大的像
（2）由甲、乙兩圖可知實(shí)驗(yàn)是在研究小孔成像與 ________ 的關(guān)系．
（3）分析比較 ________ 和 ________ 兩圖，可以得出小孔成像與物體的形狀有關(guān)；
（4）小明和小紅明白了：樹蔭下的圓形光斑（如圖所示）就是 _____ 通過樹葉間的小孔在地面上形成的像．
（5）小明和小紅還聯(lián)想到：在太陽光或者日光燈下， 如果擋住了光的去路，地面上就會(huì)形成影子．細(xì)心的小明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在日光燈下的影子灰蒙蒙一片，一點(diǎn)也不清楚，特別是處處裝點(diǎn)著電燈的大廳里，人和物的影子就更是模糊不清了．這是為什么呢？小明去問物理老師，老師拿出幾根蠟燭、一個(gè)圓柱形鐵塊，讓小明做了如下實(shí)驗(yàn)：
①木塊放在桌子上，旁邊點(diǎn)上一只蠟燭．觀察鐵塊的影子．（如圖a）
②在旁邊再點(diǎn)上一只蠟燭，觀察鐵塊的影子（如圖b）
③繼續(xù)在鐵塊旁邊點(diǎn)蠟燭，直到將蠟燭圍滿鐵塊四周，觀察鐵塊的影子（如圖c和d）
小明發(fā)現(xiàn)，蠟燭影子越來越 ________ （填“深”或“淺”），這時(shí)他又比較了一下白熾燈和日光燈，看到白熾燈的燈絲很集中，而日光燈的燈管卻很長，他想了一會(huì)后，高興的說：“老師，我明白了！”
請(qǐng)你替小明回答：原來不透明物體的周圍，若四周都有光源，就 ________ .生活中的 ________ （填一種應(yīng)用）就運(yùn)用這一結(jié)論.
【答案】 C； 孔的形狀； 甲 丙 太陽 淺 不會(huì)形成影子 無影燈
【詳解】（1）小孔成像成的是一個(gè)倒立的像，像是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，是實(shí)像；像到小孔光的距離15cm小于蠟燭到小孔的距離20cm，所成的像是縮小的像；故選C；
（2）甲圖和乙圖中孔的形狀不同，物體（蠟燭焰）形狀相同，所成的像的形狀相同，由此可見：小孔成像中像的形狀取決于物體的形狀，與小孔的形狀無關(guān)．所以甲、乙兩圖可知實(shí)驗(yàn)是在研究小孔成像與孔的形狀的關(guān)系．
（3）甲圖與丙圖中物體的形狀不同，小孔的形狀相同，所成的像的形狀不同，由此可見：小孔成像的形狀與物體的形狀有關(guān)；
（4）樹蔭下的圓形光斑就是太陽通過樹葉間的小孔在地面上所成的實(shí)像．
（5）通過老師的實(shí)驗(yàn)可知，不透明物體的周圍，光源越多，形成的影子越淺，或影子越不明顯；原來不透明物體的周圍，當(dāng)四周都有光源，就不會(huì)形成影子．例如：為防止做手術(shù)時(shí)出現(xiàn)影子影響手術(shù)的進(jìn)行，手術(shù)室內(nèi)用的無影燈，就運(yùn)用這一結(jié)論．
故答案為（1）C；（2）孔的形狀；（3）甲；丙；（4）太陽；（5）淺；不會(huì)形成影子；無影燈．
【變式5-3】閱讀短文,回答問題。
　　晴天正午,小明與同學(xué)從樹蔭下走過時(shí),發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的光斑,如圖1所示,光斑的形狀與什么因素有關(guān)呢 光斑又是如何形成的呢 他們對(duì)此進(jìn)行了探究,他們猜想:a.光斑的形狀與樹葉的形狀有關(guān),光斑是樹葉的影子;b.光斑的形狀與樹葉間空隙的形狀(即孔的形狀)有關(guān);c.光斑的形狀與樹葉間空隙的大小(即孔的大小)有關(guān)。
(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí),可以確定猜想a是　　　(選填“合理”或“不合理”)的。
(2)為了進(jìn)一步探究,小明給兩個(gè)空罐的底部中央分別打上大小相同的一個(gè)小圓孔和一個(gè)小方孔,再將兩片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上,然后分別將小孔對(duì)著燭焰和發(fā)光燈絲,可以看到燭焰和發(fā)光燈絲通過小孔所成的像,如圖2所示,比較甲、乙兩圖可知燭焰通過小孔所成像的形狀與孔的形狀　　　　,通過比較甲、丙兩圖,可以得出結(jié)論:物體通過小孔所成像的形狀與物體的形狀　　　　。(以上兩空均選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)
(3)燭焰和發(fā)光燈絲在半透明塑料膜上成像的原理是光的　　　　。夏天樹蔭下的光斑形成的原理與之　　　　(選填“相同”或“不同”)。
【答案】 (1)不合理　
(2)無關(guān)　有關(guān)　
(3)直線傳播　相同
【詳解】　(1)光斑不是樹葉的影子,故猜想a不合理;
(2)在甲圖和乙圖中的唯一變量是孔的形狀,但所成的像形狀相同,故小孔成像中像的形狀與小孔的形狀無關(guān);在甲圖和丙圖中的唯一變量是物體的形狀,所成的像形狀不同,故小孔成像中像的形狀與物體的形狀有關(guān);
(3)燭焰和發(fā)光燈絲在半透明塑料膜上成像的原理是光的直線傳播;夏天樹蔭下的光斑形成的原理與該實(shí)驗(yàn)的原理相同,都是光的直線傳播。
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專題4.1 光的直線傳播【五大題型】
【人教版2024】
【題型1 光的直線傳播】 1
【題型2 日食月食】 4
【題型3 小孔成像】 6
【題型4 光沿直線傳播的應(yīng)用】 8
【題型5 綜合實(shí)驗(yàn)題】 10
【知識(shí)點(diǎn)1 光的直線傳播】
1.光源：能發(fā)光的物體叫光源。
要點(diǎn)詮釋：
（1）自然光源：太陽、恒星、螢火蟲等。
（2）人造光源：火把、電燈、蠟燭等。
2.光在同一種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播。
3.光線：為了表示光的傳播方向，我們用一根帶箭頭的直線表示光的徑跡和方向，這樣的直線叫光線。
要點(diǎn)詮釋：
（1）光線是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM(jìn)的一個(gè)抽象工具，它是一個(gè)理想模型，而不是真實(shí)存在的。
（2）人眼能看到東西是由于光進(jìn)入人的眼睛。
【題型1 光的直線傳播】
【例1】（2023·眉山）皮影戲是一種民間戲劇，已成為國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，用燈光照射獸皮或紙板做成的“人物”，屏幕上便出現(xiàn)影子。下列現(xiàn)象中，與皮影戲原理相同的是（　　）。
A. 有趣的倒影 B. 空中的彩虹
C. 古代的日晷 D. D. “彎折”的筷子
【變式1-1】（2022·湖南湘潭·中考真題）下列現(xiàn)象能說明光沿直線傳播的是（　　）
A．空中彩虹 B．水中倒影
C．墻上手影 D．杯中鉛筆
【變式1-2】（2022·江蘇常州·中考真題）2022年北京冬奧會(huì)期間，北京皮影藝術(shù)劇院緊扣冬奧題材，精彩呈現(xiàn)皮影戲《尋找雪姑娘》，如圖所示。下列情境中，與皮影戲原理相同的是（　　）
A．雨后彩虹 B．樹蔭下光斑
C．水中倒影 D． 筷子彎折
【變式1-3】（2023·岳陽）下列現(xiàn)象能用光沿直線傳播解釋是：（　　）。
A. 天上的彩虹 B. 鉛筆的彎折
C. 人和貓能看見對(duì)方 D. 手影游戲
【知識(shí)點(diǎn)2 日食、月食】
日食：發(fā)生日食時(shí)，太陽、月球、地球在同一條直線上，月球在中間，在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個(gè)發(fā)光表面，這就是日全食，如Ⅰ區(qū)。在月球半影里的人看不到太陽某一側(cè)的發(fā)光表面，這就是日偏食如Ⅱ區(qū)，在月球本影延長的空間即偽本影里的人看不到太陽中部發(fā)出的光，只能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面，這就是日環(huán)食，如Ⅲ區(qū)。
月食：發(fā)生月食時(shí)，太陽、地球、月球同在一條直線上，地球在中間，如下圖所示。當(dāng)月球全處于Ⅰ區(qū)時(shí)，地球上夜晚的人會(huì)看見月全食；若月球部分處于本影區(qū)Ⅰ、部分處于半影區(qū)Ⅱ時(shí)，地球上夜晚的人會(huì)看見月偏食，但要注意，當(dāng)月球整體在半影區(qū)時(shí)并不發(fā)生月偏食。
【題型2 日食月食】
【例2】（2021·浙江衢州·中考真題）2021年7月1日，中國共產(chǎn)黨將迎來建黨100周年，這天地球位置處于圖中的（　　）
A．甲一乙之間 B．乙一丙之間C．丙一丁之間 D．丁一甲之間
【變式2-1】(2023安徽潛山期中,8,★☆☆)“金星凌日”是在地球上看到金星從太陽面上移過的天文奇觀,它可以用　　　　來解釋。圖為發(fā)生“金星凌日”現(xiàn)象時(shí)的示意圖,金星的位置在　　　　處。
【變式2-2】請(qǐng)?jiān)趫D中畫出發(fā)生月食時(shí)，月球的大致位置。
【變式2-3】(2021·湖州中考)如圖所示是月偏食的示意圖，月食輪廓是彎曲的圓弧。下列事實(shí)與圓弧的形成無關(guān)的是( )
A.太陽光的直線傳播
B.地球是球形的
C.月球是球形的
D.地球是不透明的
【知識(shí)點(diǎn)3 小孔成像】
小孔成像：用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在屏幕與物體之間，屏幕上就會(huì)形成物體的倒像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像，如圖所示：
成像特點(diǎn)：倒立、實(shí)像
成像大小：小孔成像的大小與物體和小孔的距離，光屏到小孔的距離有關(guān)。
【題型3 小孔成像】
【例3】如圖所示，找一個(gè)空的易拉罐，用釘子在易拉罐底部的中央敲一個(gè)小孔，將易拉罐頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，這樣就制成了一個(gè)針孔照相機(jī)。將點(diǎn)燃的蠟燭置于小孔前的適當(dāng)位置，觀察并研究小孔成像的特點(diǎn)：
(1)蠟燭在塑料薄膜的成像原理是 。
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形，則他在半透明紙上看到的像是 。
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)將蠟燭向右方移動(dòng)，則它在薄膜上的像將 (選填“變大”“變小”或“不變”);如果將蠟燭在孔前繞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則它在塑料薄膜上所成的像將繞 (選填“順”或“逆”)時(shí)針旋轉(zhuǎn)
【變式3-1】（2023·天津）中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)。《墨經(jīng)》中記載了世界上最早的“小孔成像”實(shí)驗(yàn)（如圖所示），小孔成像是由于光的______形成的；唐代詩句“潭清疑水淺”描繪了潭水清澈，讓人感覺水變淺了，這是由于光的______造成的。
【變式3-2】大偉在課外按圖示制作了一個(gè)小孔成像實(shí)驗(yàn)，如果在易拉罐底部開一個(gè)很小的三角形小孔，則它在半透明的紙上的看到的是( )
蠟燭的正立像
蠟燭的倒立像
三角形光斑
圓形光斑
【變式3-3】小明與同學(xué)從樹蔭下走過時(shí)，發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的圓形光斑，你認(rèn)為
A.圓斑是太陽的影子 B.圓斑是太陽的像 C.圓斑是樹葉的像 D.圓斑是樹葉的影子
【知識(shí)點(diǎn)4 生活中的光的直線傳播現(xiàn)象】
1.光沿直線傳播的應(yīng)用
（1）利用激光準(zhǔn)直引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)直線前進(jìn)。
（2）排隊(duì)時(shí)看齊。
（3）射擊瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)、準(zhǔn)星、缺口三點(diǎn)一線。
（4）井底之蛙；一葉障目不見泰山。
影子：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在不透明的物體后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是物體的影子
【題型4 光沿直線傳播的應(yīng)用】
【例4】（2023·江西）如圖所示，圭表是中國古代重要天文儀器，圭表通過測(cè)量正午日影長度來推測(cè)二十四節(jié)氣，日影是光的_________形成的。為了提高其測(cè)量精度，天文學(xué)家使用鉛垂線來確保“表”垂直于水平放置的“圭”。鉛垂線是利用了重力的方向總是_________。
【變式4-1】晚上，人在馬路上走過一盞路燈的過程中，其影子的長度變化情況是（ ）。
A.先變短后變長 B.先變長后變短 C.逐漸變短 D.逐漸變長
【變式4-2】（2022·安徽合肥·八年級(jí)期末）在挖掘地鐵隧道的過程中，采用了如圖甲所示的激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，其工作原理是光的 ___________傳播，圖乙中，當(dāng)人靠近鏡子時(shí)，人的臉在鏡中的像將會(huì) ___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【變式4-3】（2022·上海·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖所示，站在隊(duì)伍第一個(gè)人的前面看，后面的人都被第一個(gè)人擋住，說明隊(duì)伍站得 ____ （選填“很直”或“不直”），所用的原理是 _______ 。
【題型5 綜合實(shí)驗(yàn)題】
【例5】（2022·全國·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）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，你認(rèn)為這樣做的目的是________；
（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。
【變式5-1】（2022·上海·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖甲所示是用易拉罐制成的簡(jiǎn)易針孔照相機(jī)：
（1）使用針孔照相機(jī)時(shí)，小孔對(duì)著______（選填“明亮的室外”或“較暗的室內(nèi)”）進(jìn)行觀察，可以看到______像（選填“正立”或“倒立”、“虛”或“實(shí)”）；為使看到的像更清晰，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)，則圓筒的______（選填“A”“B”）端是用半透明薄紙制成的光屏；
（2）正午時(shí)，小華在地面上鋪一張白紙，將刻有邊長為1cm的等邊三角形小孔的紙板正對(duì)著太陽，保持紙板與白紙的距離為30cm，觀察白紙上的光斑：
①接著小華用另一張卡片覆蓋在三角形孔上（如圖乙所示）向左移動(dòng)，大約遮住孔的一半時(shí)，觀察光斑變化情況，與沒有遮擋時(shí)相比較白紙上光斑大小將______（選填“變大”、“不變”或“變小”），光斑亮度______（選填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）；②沒有遮擋時(shí)，漸漸增大紙板與白紙的距離到2m左右時(shí)，此時(shí)光斑形狀是______形，然后再用卡片遮擋，減小通光孔的大小，白紙上光斑大小將______（選填“變大”、“不變”或“變小”），光斑亮度______（選填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）；
③晴天太陽透過樹葉縫隙在地面上形成的圓形光斑與上述原理相同，其圓形光斑大小不一的原因是______。
【變式5-2】（2022·全國·八年級(jí)課時(shí)練習(xí)）學(xué)習(xí)了光學(xué)知識(shí)后，愛動(dòng)腦筋的小明和小紅想自己探究小孔成像現(xiàn)象．如圖所示，他們給兩個(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(duì)著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過小孔所成的像．
（1）甲圖中點(diǎn)燃的蠟燭距小孔20cm，它成像在距小孔15cm，則半透明膜上的像是 _____
A．倒立、放大的像 B．正立、縮小的像 C．倒立、縮小的像 D．正立、放大的像
（2）由甲、乙兩圖可知實(shí)驗(yàn)是在研究小孔成像與 ________ 的關(guān)系．
（3）分析比較 ________ 和 ________ 兩圖，可以得出小孔成像與物體的形狀有關(guān)；
（4）小明和小紅明白了：樹蔭下的圓形光斑（如圖所示）就是 _____ 通過樹葉間的小孔在地面上形成的像．
（5）小明和小紅還聯(lián)想到：在太陽光或者日光燈下， 如果擋住了光的去路，地面上就會(huì)形成影子．細(xì)心的小明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在日光燈下的影子灰蒙蒙一片，一點(diǎn)也不清楚，特別是處處裝點(diǎn)著電燈的大廳里，人和物的影子就更是模糊不清了．這是為什么呢？小明去問物理老師，老師拿出幾根蠟燭、一個(gè)圓柱形鐵塊，讓小明做了如下實(shí)驗(yàn)：
①木塊放在桌子上，旁邊點(diǎn)上一只蠟燭．觀察鐵塊的影子．（如圖a）
②在旁邊再點(diǎn)上一只蠟燭，觀察鐵塊的影子（如圖b）
③繼續(xù)在鐵塊旁邊點(diǎn)蠟燭，直到將蠟燭圍滿鐵塊四周，觀察鐵塊的影子（如圖c和d）
小明發(fā)現(xiàn)，蠟燭影子越來越 ________ （填“深”或“淺”），這時(shí)他又比較了一下白熾燈和日光燈，看到白熾燈的燈絲很集中，而日光燈的燈管卻很長，他想了一會(huì)后，高興的說：“老師，我明白了！”
請(qǐng)你替小明回答：原來不透明物體的周圍，若四周都有光源，就 ________ .生活中的 ________ （填一種應(yīng)用）就運(yùn)用這一結(jié)論.
【變式5-3】閱讀短文,回答問題。
　　晴天正午,小明與同學(xué)從樹蔭下走過時(shí),發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的光斑,如圖1所示,光斑的形狀與什么因素有關(guān)呢 光斑又是如何形成的呢 他們對(duì)此進(jìn)行了探究,他們猜想:a.光斑的形狀與樹葉的形狀有關(guān),光斑是樹葉的影子;b.光斑的形狀與樹葉間空隙的形狀(即孔的形狀)有關(guān);c.光斑的形狀與樹葉間空隙的大小(即孔的大小)有關(guān)。
(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí),可以確定猜想a是　　　(選填“合理”或“不合理”)的。
(2)為了進(jìn)一步探究,小明給兩個(gè)空罐的底部中央分別打上大小相同的一個(gè)小圓孔和一個(gè)小方孔,再將兩片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上,然后分別將小孔對(duì)著燭焰和發(fā)光燈絲,可以看到燭焰和發(fā)光燈絲通過小孔所成的像,如圖2所示,比較甲、乙兩圖可知燭焰通過小孔所成像的形狀與孔的形狀　　　　,通過比較甲、丙兩圖,可以得出結(jié)論:物體通過小孔所成像的形狀與物體的形狀　　　　。(以上兩空均選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)
(3)燭焰和發(fā)光燈絲在半透明塑料膜上成像的原理是光的　　　　。夏天樹蔭下的光斑形成的原理與之　　　　(選填“相同”或“不同”)。
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