文档文本内容
4.1 光的直线传播（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 4.1 光的直线传播
1. 能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。
2. 了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。
教学
3. 知道光在真空中的传播速度。
目标
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。
本节是学生学习光学知识的第一课。光的直线传播是几何光学的基础，又是
研究光的反射、折射现象的必备知识。学生在日常生活和小学科学课中已经知道
光沿直线传播的结论，但仍处于初步阶段，建议教师设计一系列的实验，引导学
生得出光的直线传播的规律。在教学过程中要结合实验和日常生活中的应用，用
教材 光的直线传播解释影子、日食和月食等生活中和自然界中的重要现象。使学生对
分析
光的直线传播规律有更全面、更深刻的认识，激发学生学习光学知识的兴趣。应
当向学生指出：人们之所以能看到物体是由于有光进入眼睛而引起的一种感觉；
眼睛是人类感知物质世界的五种感觉器官之一（眼睛—视觉、皮肤—触觉、鼻子
—嗅觉、耳朵—听觉、舌头—味觉）。要注意纠正学生认识上的一个误区：人的
眼睛会发光。
玻璃砖、盛水的水槽、空烧杯、激光演示有烟蚊香、一桶水（滴有少量的牛
教学 奶）、蜡烛、激光笔、盛有蔗糖水的水槽。
器材
多媒体ppt，包含视频：《光的直线传播》、《小孔成像》、《光在不同介质
中的传播》、《日食、月食》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
【引入新课】通过PPT播放太阳、恒星发光图片引入。
要研究光现象，首先要看看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。
太阳以及我们看到的绝大多数星星都是恒星，恒星都能发光，许多动物也能发 欣赏图片，思
光。 考问题，进入
你想过没有，物体发出的光是怎么向外传播的呢？传播的速度大吗？学习 情景。这节课的知识，你就明白了。《4.1光的直线传播》。
学习新课 一、 光的直线传播
1. 光源 列举生活中发
光的物体，并
【提问】我们想要看见这五彩缤纷的世界就必须有光进入我们的眼睛，
说出是自然光
哪些物体会发光呢？
源还是人造光
太阳、恒星、闪电、点燃的蜡烛、通电的电灯……
源。
【引出光源概念】
（1）光源：自身能够发光的物体叫做光源。
（2）光源的分类
①按形成原因分为天然光源和人造光源。
如：太阳、萤火虫、闪电等属于天然光源；发光的电灯、点燃的蜡烛等
属于人造光源。
②按发光原理分为热光源和冷光源。
如点燃的火把、发光的电灯等属于热光源。萤火虫、水母等属于冷光
源。
大海深处水母的发光
萤火虫发出淡淡的绿光
【提问】月亮是不是光源？
月亮自身并不发光而是反射太阳光，所以不是光源。
【过渡】光源发出的光是怎样传播的呢？
设计实验方
2. 光的直线传播 案，小组交流
（1）探究光沿直线传播的条件 讨论，代表回
【提出问题】光在气体、液体和固体中的传播路径怎样的？ 答。
【猜想与假设】
光在气体、液体和固体中可能沿直线传播。支持事例：透过树林的光束
是直的；城市灯光中的激光束是直的等。
【进行实验】
（1）光在空气中的传播
用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中
的传播现象，烟雾可用点熏香的办法，也可以用喷水壶喷水雾的方法。
（2）光在水中的传播
用激光手电筒把光射入水中，如图所示，就能够观察到光在水中的传播
现象，光在水中的可见度较小。可以在水中加入少量的碳素墨水。
观察现象与视
频，进行分析
论证，归纳结
论。光在水中的传播 光在玻璃中的传播
（3）光在玻璃中的传播
用激光手电筒把光射入玻璃砖中，如图所示，就能够观察到光在玻璃砖中
的传播现象。玻璃砖要有一面是磨砂面，并要让光束紧贴着磨砂面在玻璃砖中
传播。
（4）光在不同种均匀介质中的传播
在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看
到缸内光的路径如图所示.
分析：在玻璃缸中盛入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水后，玻璃缸里的水不
均匀，光的传播路径不是直线。
【播放视频】——《光在空气、水、玻璃中的传播》
【分析与论证】
实验结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。
【交流与评估】
①由于光学实验对光源的要求较高，实验难度也较大，为了提高实验效
果，光学的整个实验过程最好能在较暗的环境中进行。
②演示光在空气、水中传播时，可以转动激光手电筒，让光射向不同的方
向，观察光的传播路径。
【过渡】想一想：怎么直观、形象表示光的传播情况？ 知道物理模型
3. 光线 是学习物理的
用一条带箭头的直线来形象表示光的传播路径和方向。 一种研究方
【讲解】为了表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头的直线表示光 法。
传播的径迹和方向，这样的直线叫做光线。
光线只是用来形象地描述光的传播情况，它实际是不存在的。
其中直线表示光的传播径迹；箭头所指的方向就是光的传播方向。这种
研究物理问题的方法叫做模型法。
4.光的直线传播现象分析
【提问】我们在生活中常常看到的影子，是怎么形成的?
（1）影子的形成
【归纳】** 错误的表达式 **原理：光的直线传播；
②成因：光在传播过程中遇到不透明的物体，由于光在同种均匀介质中
沿直线传播，不能穿过不透明物体，在物体后面便形成的较暗区域，就是我们
说的影子。如下图：
小组讨论影子
的形成原因，
日食、月食的
形成原因，代
表回答。
【提问】天文现象中的日食、月食，是怎么形成的?（2）日食、月食的形成
①原理：光的直线传播。
②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月
球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳
光被地球挡住了（图乙）。
当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的
黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被
不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
【播放视频】——《日食、月食》
5. 光的直线传播的应用
【进行讲解】
（1）激光准直：在开凿大山隧道时，工人们常用激光束引导掘进机，使
掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差。
（2）射击时利用“三点一线”进行瞄准：
射击瞄准时，瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。
举例说明光的
直线传播在生
活中的一些应
用。小组可以
（3）站队列成直线 进行讨论。
【提问】在站队时，要求排成直线，同学们是怎样做的？
【讲解】如果前面的人挡住了后面人的视线，使后面的人只能看到前面相
邻人的后脑勺即可。
6. 探究小孔成像特点
（1）进行实验
①如图甲所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的
塑料膜蒙在空罐的口上。
②如图乙所示，将点燃的蜡烛放在小孔前，并适当调整蜡烛到小孔的距
离，观察塑料膜上是否有像，不断调整蜡烛、塑料膜到小孔的距离，观察塑料
膜上像的大小是否有变化。甲
③如图丙所示，将圆孔改为方孔，观察塑料膜上像的形状是否有变化。
进行实验，分
④如图丁所示，将蜡烛换成一只发光的灯泡，观察塑料膜上的形状。
析实验现象，
归纳出小孔成
像的特点。
（2）实验结论
①小孔成像原理：光的直线传播。
烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同
理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。
②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
③影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有
关。
④像的形状：与物体的形状相同。
【播放视频】——《小孔成像》
（3）小孔成像现象：树下的圆形光斑实质是太阳经小孔所成的像。
【例题1】下列现象中不是由于光的直线传播引起的是（ D ）
A．日食月食 B．阳光下的树影
C．手影 D．我们能看到本身不发光的物体
【解析】A．日食和月食的形成原因是光的直线传播，故A不符题意；
B．阳光下的树影，影子是由光的直线传播形成的，故B不符合题意；
C．手影，影子是由光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．我们能看到本身不发光的物体，是由于光在物体上发生了漫反射，故
D符合题意。故选D。
【例题2】为探究光的传播规律，小明在家中做了如下三个实验：
（1）探究光在气体中的传播规律。实验现象如图甲，为了使实验现象明
显，小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香，你认为这样做的目的是_____；
（2）小明探究光在液体中的传播规律。实验现象如图乙，小明接着沿着
水槽侧壁倒入浓糖水，看到实验现象如图丙；小明再用木棍搅拌后，实验现象
又恢复到图乙。以上现象说明光在___________介质中沿直线传播。
观看视频，进
一步掌握小孔
成像的特点。
【答案】（1）显示光的传播路径；（2）同种均匀介质。
【解析】（1）烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，
反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，所以点燃一盘蚊香是为了显
示光的传播路径。
（2）由于糖水是不均匀的，所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到光线不
再沿直线传播，而是发生弯曲，再用木棍搅拌后，糖水变得均匀，又看到光线
沿直线传播了，这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
【例题3】如图所示，小明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。
分析例题，进行解答，加深
对所学知识的
理解掌握。
（1）分析比较________两图，可以得出结论：物体通过小孔所成的像与
孔的形状无关；
（2）分析比较 ______两图，可以得出结论：小孔成像时像的形状由物体
的形状决定；
（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是 _______（选
填：正立/倒立）的实像，说明小孔成像的原理是 ___________；
【答案】（1）乙丙；（2）甲丙；（3）倒立，光的直线传播。
【解析】（1）甲、乙两图，小孔形状不同，但是像的形状相同，所以小
孔成像与小孔的形状无关。
（2）甲、丙两图小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，所以
小孔成像与物体的形状有关。
（3）小孔成像是光沿直线传播所成的像，通过观察甲、乙、丙的像可
知，小孔成像是倒立实像。
学习新课 二、光的传播速度
1. 光的传播速度
【提问】雷雨天，我们总是先看见闪电，后听到雷声，为什么？100m比赛
时，先看到发令枪的烟火，还是先听到响声呢？
实际上闪电和雷鸣、发令枪的烟火与响声都是同时发生的，但我们却是先看
到闪电（烟火），后听到声音。这是为什么呢？
【归纳】光传播得比声音快。
思考回答，了
【过渡】光的传播需要时间吗？不同介质中光速相同吗？
解光的传播速
【讲解】光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。从人们设法测量
度。
光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间。
1972年，美国科学家埃文森测得了目前真空中光速的最佳值：
c=299792457.4±0.1m/s，一般情况下，取c =3×108m/s
真空中的光速是宇宙间最快的速度，一般用字母c来表示。光在不同介质中
的传播速度不同。
介质 光速
真空 3×108m/s
知道光在不同
空气 3×108m/s
介质中的传播
速度不同。
水 约为3 c /4
玻璃 约为2 c /3
光在不同介质中的传播速度排列：v ＞v ＞v ＞v
真空 空气 水 玻璃
如果一个飞人以光速绕地球运行，在1s内，能够绕地球运行7.5圈。
④光速的应用——激光测距
激光测距仪原理：是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距
仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计
时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。
2. 科学世界——我们看到了古老的光
【指导学生阅读】《科学世界——我们看到了古老的光》
指导学生看《科学世界——我们看到古老的光》，然后回答以下问题：
①“光年”是什么物理量的单位？
②牛郎星和织女星的距离是多少km?③为什么在形容一个数字很大、很大的时候，常说这是个“天文数字”？
根据学生回答情况进行讲解总结。
【讲解】
①“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离.
阅读科学世界
②牛郎星和织女星的距离为：
p71，以小组为
1光年＝3×108m/s（365×24×3600）s
单位讨论3个
＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km
问题并进行回
S＝16光年＝16×9.4608×1012km＝1.51488×1014km
答。
即牛郎星和织女星相距1.51488×1014km。
③目前人类知道的最快的速度是光速，3×108m/s，光走一年的距离，称为光
年，而星际之间的距离，少的距离有几光年，而多的距离有几十光年甚至几百光
年。正因为如此，人们就叫光年为天文数字。是表示数字很大的意思。所以在形
容一个数字很大、很大的时候，常说这是个“天文数字”。
【例题4】当观察站在远处敲锣打鼓的人时，我们总是先看到他的动作，后
听到锣鼓的声音这一现象说明（ B ）
A．光的传播不需要时间，而声音的传播需要时间
B．光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多
C．用人眼看物体比用耳朵听声音反应更灵敏些
D．总是先敲锣打鼓，后发出声音，动作先后不同
【解析】敲锣打鼓时，动作与声音是同时发生的，看见的动作是光速传播
的，由于光在空气中的传播速度比声音在空气中的传播速度大的多，所以总是先
看到他的动作，后听到锣鼓的声音。选项B正确。
【例题5】牛郎星和织女星是银河系中两颗恒星，它们之间的距离相当遥
远，即便牛郎和织女以宇宙中最快的速度即光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要
16光年的时间。请回答下列问题：
（1）光年是什么物理量的单位？它的物理含义是什么？
（2）牛郎星和织女星相距16光年，计算下它们之间相距多少千米？牛郎星
和织女星能每年相会一次吗？（一年按365天算）
【答案】（1）长度，见解析；（2）1.51×1014km，不能。
【详解】（1）光年表示光在一年内通过的距离，所以光年是长度的单位。
做例题，加深
（2）一光年的长度为
对光速、光年
s 1 ＝ct＝365×24×3600s×3×105km/s＝94608000×105km＝9.4608×1012km 概念的理解。
牛郎星和织女星相距16光年，则它们之间相距
s=16s=16 ct =16×9.4608×1012km＝1.51×1014km
1
牛郎星和织女星相向而行，则相遇的时间为
所以它们不可能每年都相会。
1. 有下列物体：①星星、②月亮、③太阳、④钻石、⑤电灯、⑥电视屏幕、⑦无影
灯、⑧萤火虫、⑨灯笼鱼。上述物体中：
（1）一定是光源的有 ；
（2）一定不是光源的有 ；
（3）可能是光源的是 。
【答案】（1）③⑧⑨；（2）②④⑥；（3）①⑤⑦。
【解析】（1）太阳、萤火虫、灯笼鱼，它们都能发光，一定是光源；
（2）月亮、钻石、电视屏幕，它们不发光，一定不是光源；
（3）有的星星发光；电灯、无影灯通电时发光，所以它们可能是光源。
2．出现金星凌日天象时，人们可通过滤光镜观察到太阳上有一小黑点，如图所示，
小黑点即为金星，该天象是由于光的______而形成的，太阳、地球和金星三个天体可能
课
分别处在图中a，b，c三个位置的某个位置上，其中金星应处在______位置上，试举出一堂 个生活中应用此知识的例子如______。
练
习
【答案】直线传播，b，激光准直。
【详解】“金星凌日”现象的成因是光的直线传播，当金星转到太阳与地球中间且
三者在一条直线上时，金星挡住了沿直线传播的太阳光，人们看到太阳上的黑点实际上
是金星，由此可知发生金星凌日现象时，金星位于b位置。
排纵队、射击瞄准、激光准直等都是光沿直线传播在生活中的应用。
3．如图所示，干枯的井底O点趴着一只青蛙，请画出青蛙能看到的井外的视野范围
（O点为青蛙眼睛处）。
【答案】见右图。
【详解】光在空气中沿直线传播，从青蛙处作过井口边缘的两条射线，井外的部分
即为看到的区域，作图如下。
4．下列关于光的说法中，正确的是（ ）
A．光的传播速度是3×108m/s B．光在同种均匀透明的介质中沿直线传播
C．萤火虫不是光源 D．以上说法均不对
【答案】D
【详解】A．光只有在真空中的传播速度是3×108m/s，故A错误；
B．光在同种均匀介质中沿直线传播，不仅仅只在同种均匀透明的介质中沿直线传
播，故B错误；
课
堂 C．萤火虫自身能够发光，是光源，故C错误；
练
D．综上所述，以上说法均不对，故D正确。所以选D。
习
5．如图所示，在盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察
光在水中的传播径迹。下列关于实验的讨论错误的是（ ）
A．该实验中使用的激光笔属于光源
B．我们能看到光在水中的径迹，这是光直线传播的结果
C．我们看到光在水中的径迹是直线，说明这束光在水中是沿直线传播的
D．从该实验还可以看出，光在玻璃中也可以传播【答案】B
【详解】A．激光笔正在发光，是光源，故A正确，不符合题意；
B．我们能看到光在水中的径迹，光照在牛奶颗粒上发生了漫反射，我们能观察到光
的传播路径，故B错误，符合题意；
C．光在同一种均匀介质中沿直线传播，故C正确，不符合题意；
D．光先进入玻璃，再进入水中，可在玻璃中传播，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．小明在研究性学习小组活动中进行光的直线传播的综合实践活动。
（1）如图甲通过三个小孔去观察烛焰，若要看到烛焰，应满足的条件是 _____；
（2）如图乙所示是用易拉罐做的简易针孔照相机，利用它观察窗外景物时，人的眼
睛对着 _____（选填“膜”或“孔”）进行观察，可以看倒立、缩小的实像；
（3）如图丙在树荫下观察，阳光透过树叶的缝隙倾泻下来，在地上留下斑驳的树影
和圆形的光斑，圆形的光斑实质是 _____的像。
【答案】（1）三个小孔和烛焰在一条直线上；（2）膜；（3）太阳.
【详解】（1）根据光的直线传播知道，当三个小孔与烛焰、眼睛在同一条直线上
时，我们就能看到后面的蜡烛。
（2）易拉罐简易针孔照相机，利用它观察窗外景物，实际是利用了小孔成像，人的
眼睛对着膜进行观察，可以看倒立、缩小的实像。
（3）在树荫下观察，阳光透过树叶的缝隙倾泻下来，在地上留下斑驳的树影和圆形
的光斑，这是小孔成像现象，所以圆形的光斑实质是太阳的实像。
7．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉
罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，就制成了一个针孔照相机。将点燃的蜡烛位于小
孔前的适当位置，可研究小孔成像的特点：
①烛焰在塑料薄膜上所成的像是______（选填“实像”或“虚像”），其成像的原
理是___________。
②如果易拉罐底部小孔是三角形，则在半透明纸上看到的像是______。
A．三角形光斑 B．圆形光斑
C．烛焰的正立像 D．烛焰的倒立像
③若将蜡烛向下移，则人眼看到的塑料薄膜上的像是向____移小孔成像（选填
“上”或“下”）：
④为了增大烛焰所成的像，采取的办法是：________。【答案】①实像，光的直线传播；②D；③上；④改变位置，将易拉罐靠近蜡烛
【详解】①蜡烛在塑料薄膜上所成的像是由实际光线会聚而成的，是实像，其成像
的原理是光的直线传播。
②小孔成像成的是光源的倒立的像，与小孔的形状无关，所以他在半透明纸上看到
的像是烛焰的倒立的像，故ABC错误，D正确。故选D。
③小孔成像成的是倒立的实像，所以若将蜡烛向下移，人眼看到的塑料薄膜上的像
是向上移。
④光屏与小孔之间距离一定时，光源靠近小孔，所成的像变大，所以为了增大烛焰
所成的像，可采取的办法是：将蜡烛靠近易拉罐。
8．光在不同介质中传播速度 ______ (选填“相同”或“不同”)，光在 ______ 中
传播得最快，其速度为 ______ m/s或 ______ km/s，一台激光器朝着月球发射激光信
号，经过2.7 s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为 ______ m。
【答案】不同，真空，3×108，3×105，4.05×108。
【详解】光在不同介质中传播速度是不同的，光在真空中的速度大于光在介质中的
传播速度；光在真空中传播得最快，其速度为3×108m/s或3×105km/s。
一台激光器朝着月球发射激光信号，经过2.7 s后才接到从月球返回的信号，则光在
地月间传播了一个来回，所以月球到地球的距离为
第1节 光的直线传播
一、光源：能够发光的物体。
1．自然光源：太阳、萤火虫、水母等。
2．人造光源：蜡烛、灯泡、火柴等。
二、光的直线传播
1. 条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。
2. 光线：通常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向。
板
3．光的直线传播的实例：
书
①影子的形成；②日食、月食；③小孔成像；
设 4. 应用：①激光准直；②射击瞄准时的“三点一线”等。
计 三、光速
1．光在真空中传播速度最大为3×108m/s
2．不同介质中的光速不同：v >v >v
气 液 固
3. 光年：光在一年内传播的距离，是长度单位。
课
堂
小
结①光源：能够发光的物体叫光源，分自然光源、人造光源。
②传播：光在同种均匀介质中沿直线传播。
③光线：通常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向。
光的直
线传播
这样的直线叫做光线。
④现象：影子、日食、月食、小孔成像等。
⑤应用：激光准直、三点一线“瞄准”、站队等。
光
的
①小孔成像的原理：光的直线传播。
直
线
传 小孔 ②成像特点：倒立的实像（上下、左右都颠倒），像的大小
播 成像
与物体到小孔的距离以及小孔到光屏的距离有关。
③像的形状和小孔的形状无关，只与物体的形状有关。
①光速：光在真空中的速度是3×108 m/s=3×105 km/s
光在不同介质中的速度v ＞v ＞v ＞v
真空 空气 水 玻璃
光速
②光年：光在一年内传播的距离，是长度单位。
作
业
