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第四章　光現(xiàn)象
第 1 課 光的直線傳播
學(xué)習(xí)目標(biāo)
01
02
03
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(lèi)。
知道光在真空中的傳播速度。
理解光的直線傳播規(guī)律。
04
了解生活中應(yīng)用光的直線傳播的現(xiàn)象。
我國(guó)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)。
光沿直線傳播的現(xiàn)象
小孔成像
光的直線傳播現(xiàn)象及應(yīng)用
小孔成像的原理：光的直線傳播
小孔成像的特點(diǎn)：
①倒立的實(shí)像:實(shí)際光線匯聚所成的像.
②像的大小與孔到物體的距離、孔到光屏的距離有關(guān).
③像的形狀與物體的形狀有關(guān)，與孔的形狀無(wú)關(guān).
我國(guó)古代的學(xué)者墨子是歷史上第一個(gè)完成小孔成像實(shí)驗(yàn)探究的人，早于牛頓2000多年就已經(jīng)總結(jié)出相似的理論，如圖所示。下列關(guān)于小孔成像，說(shuō)法正確的是（　　）
A．小孔所成的像為倒立的實(shí)像
B．小孔成像是由于光的折射造成的
C．小孔成像中像的形狀與孔的形狀有關(guān)
D．小孔所成像的大小只與小孔到光屏的距離有關(guān)
【答案】 A
【詳解】A．小孔成像所成的像能用光屏承接，所以成倒立的實(shí)像，故A正確；B．小孔成像原理是光的直線傳播，故B錯(cuò)誤；C．小孔成像中像的形狀與孔的形狀無(wú)關(guān)，與物體的形狀有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．小孔成像中像的大小與物體到小孔、光屏到小孔的距離有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選A。
光的傳播速度
小試牛刀
想一想
打雷時(shí)，雷聲和閃電同時(shí)同地發(fā)生，但是我們總是先看見(jiàn)閃電后聽(tīng)見(jiàn)雷聲，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？
光的傳播速度
想一想
閱讀課本并思考：
　　1．光和聲音在傳播方面有哪些不同？
　　2．光在真空中傳播的速度是多大？
　　3．在其他透明介質(zhì)中傳播的速度比在真空中傳播得快還是慢？
光的傳播速度
真空中的光速:c = 3×108 m/s = 3×105 km/s,宇宙中最快
1.光的傳播速度
2.光在不同介質(zhì)中的傳播速度
介質(zhì) 光 速
真空
空氣
水
玻璃
3×108m/s
約3×108m/s
約空氣中的3/4
約空氣中的2/3
結(jié)論: 一般情況下，v真空＞ v空氣＞ v水＞ v玻璃
光的傳播速度
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)
3.比較光的傳播與聲的傳播
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
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)
空氣中光速近似3×108m/s
光的傳播速度
4.光速的應(yīng)用——激光測(cè)距
激光測(cè)距儀原理：是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)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(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
小試牛刀
例題：下列關(guān)于光的傳播速度的說(shuō)法中正確的是（　　）
A．光在真空中的傳播速度最大
B．光和聲音一樣，不能在真空中傳播
C．光的傳播速度為3×108m/s
D．光在玻璃中的傳播速度比在真空中大
【解析】
光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的，光在真空中的傳播速度最大，是3.0×108m/s，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選A。
A
小試牛刀
例題：光在真空中的傳播速度約為_(kāi)__________m/s，發(fā)生雷電時(shí)，先看見(jiàn)閃電，后聽(tīng)到雷聲，這是因?yàn)楣庠诳諝庵械膫鞑ニ俣萠__________（填“大于”、“小于”或“等于”）聲音在空氣中的傳播速度；若太陽(yáng)發(fā)出的光需要 500s到達(dá)地球，則太陽(yáng)與地球之間的距離為_(kāi)__________m。
【解析】
[1]光在真空中的傳播速度稍大于在空氣中的傳播速度為
[2]光在空氣中傳播速度為 ，遠(yuǎn)大于聲音在空氣中傳播速度
[3]太陽(yáng)與地球之間的距離為
3.0×108
大于
1.5×1011
科學(xué)世界（我們看到了古老的光）
仙女座大星云
閱讀科學(xué)世界，解決后面的問(wèn)題
科 學(xué) 世 界
我們看到了古老的光
同學(xué)們聽(tīng)過(guò)“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(guò)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(lái)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(shuō)來(lái)，牛郎星和織女星的距離就是16光年。　
科 學(xué) 世 界
離太陽(yáng)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(shuō)，我們現(xiàn)在觀測(cè)到的比鄰星的光，是4.3年前發(fā)出的，經(jīng)過(guò)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(jí)？很有趣吧！
銀河系是超過(guò)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(wàn)～19萬(wàn)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(lèi)在進(jìn)化過(guò)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(lái)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(wàn)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(guò)去。
仙女座大星云
科學(xué)世界（我們看到了古老的光）
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(zhǎng)度單位，1光年表示____________________。
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
光在一年內(nèi)傳播的距離
24
3600
9.4608×1012
【例】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(tīng)到鑼鼓的聲音這一現(xiàn)象說(shuō)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(tīng)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(jiàn)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(tīng)到鑼鼓的聲音。選項(xiàng)B正確。　
B
課堂總結(jié)
光的直線傳播
光源
光的直線傳播
光線
光的傳播速度
概念：能夠發(fā)光的物體叫做光源
特點(diǎn)：并非實(shí)際存在，理想化模型
條件：同種均勻介質(zhì)
應(yīng)用：激光垂直、影子、小孔成像等。
概念：用一條帶有箭頭的直線表示光傳播的徑跡和方向
真空中的光速為3×108 m/s
分類(lèi)：自然光源、人造光源
現(xiàn)象：影子、日食、月食、小孔成像等。
光在不同介質(zhì)中的速度v真空＞v空氣＞v水＞v玻璃
光年：光在一年內(nèi)傳播的距離，是長(zhǎng)度單位。
1. “井底之蛙”這個(gè)成語(yǔ)大家都很熟悉。請(qǐng)根據(jù)光的直線傳播知識(shí)畫(huà)圖說(shuō)明為什么“坐井觀天，所見(jiàn)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(jiàn)兩線所夾范圍內(nèi)的物體。
視野的大致范圍
2. 做一做手影游戲，用光的直線傳播知識(shí)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(guò)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(shuō)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(shuō)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(yáng)發(fā)出的光，要經(jīng)過(guò)大約8min才能到達(dá)地球。請(qǐng)你估算太陽(yáng)到地球的距離。如果一輛賽車(chē)以500km/h的速度不停地跑，它要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能跑完這段路程
塞車(chē)跑完全程所用的時(shí)間
t＝＝ ＝2.88 ×105h
太陽(yáng)到地球的距離
s=vt＝480s＝1.44 ×1011m
約33年

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