1、第 3 章 光现象学习内容第三节 光的直线传播第四节 平面镜第三节 光的直线传播学习目标1 知识与技能理解光沿直线传播及其应用能解释常见的光沿直线传播的现象知道光速是 ms83102过程与方法初步形成发现问题，形成课题，建立假说，检验论证，评价发展的思维程序观察光在空气、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3情感、态度与价值观具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理通过阅读相关资料，感受我国古代科学的伟大成就，增强对中华民族灿烂、辉煌的科学文明的自豪感。课外知识无影灯的原理医院里的手术台上方安装的照明灯叫做无影灯，物体在这种灯的照射下不会形成影子，你知道这是什
2、么缘故吗?物体在光源的照射下形成的影又有本影与半影之分本影是无光线照射的全暗区，半影是有部分光线照射的区域能产生物体本影和半影的光源肯定不是点光源，而是由许多点光源组成的面光源晚间举行足球赛时我们看到赛场上的运动员在灯光照射下所形成的身影有几个，分布在运动员的前、后、左、右，这些影的个数多少由照射光源的多少决定，这些影是由于运动员的身体只阻挡了部分光的照射而形成的，所以是半影，这时只有运动员的脚下是无光线照射的全暗区，才是本影假设我们把比赛场上的照明灯沿赛场周围均匀安装，这样就能使每一个灯形成的暗区在其余的许多灯的照射下被照亮，因此半影就消失了，在灯光照明较好的赛场上几乎看不到运动员在灯光下的
3、身影与赛场相似，手术台上方的无影灯也是这个道理，照明灯把手术台照亮时，使灯光下各种手术器械不至于形成半影，以保证做手术时的照明。课内知识一、光的直线传播在有雾的天气里，可以看到从汽车头灯射出的光束是直的；穿过森林的光束是直的；在电影院中可以看到放映机射向银幕的光束是直的。由现实生活中的这些现象，我们可以知道光是沿直线传播的由于光沿直线传播，在开凿大山隧道时，工程师们往往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(如图 3-9 所示)二、光的传播速度光的传播速度非常之大在地球上，光源发出的光射入到我们眼睛，所需时间极短，根本无法测得。所以，历史上很长一段时间里，都以为光的传播是不
4、需要时间的。直到17 世纪人们或者以极精巧的实验技术，准确测出很短时间，或者用天文观测的方法，终于发现光是以有限的速度传播的1真空中的光速是宇宙间最快的速度，在物理学中用字母 c 表示 c=，在我们的计算中，真空中的光速取为82.9710/ms 8310/ms2光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度，也可以视为 ，c光在水中的速度约为真空中的 ，在玻璃中光速为真空中的 。34233由于光的速度比声的速度快得多因此打雷下雨时，雷声和闪电虽然是同时发生的，但是我们总是先看到闪电，后听到雷声。4人们常用“天文数字”来形容特别大的数量这是因为在度量天文距离时，数字常常很大，若用米作单位，要写上满满一
5、张纸在这种情况下，光能帮我们的忙。光的传播速度极大，大约为每秒钟 30 万千米，只要花 26 s 就能在地球和月球之间打一个来回。利用光的这个特点，天文学家确定了“光年”这个天文学的长度计量单位，1 光年表示光在 1 年时间中所走的路程，有了光年这个大单位，研究天文现象就方便多了。 1 光年= 129.4608km典型例题讲解例 l 试判断下列哪一组都是光源( )A 电池和萤火虫 B 电池和烛焰 C 萤火虫和月亮 D 萤火虫和烛焰分析： 光源是指自身能够发光的物体，光源分为自然光源和人造光源，萤火虫是一种能在尾部发光的小飞虫，是自然光源；烛焰是人造光源；月亮虽然看上去亮，但它和地球一样本身不能
6、发光，不是光源；电池更不是光源。答案： D例 2 植树时，要想判断这行树栽得直不直，采用的办法是：人站在第一颗树的前面，如果后面的树都被第一棵树挡住，说明这行树栽直了，其理由是( )A光的直线传播 B光的反射现象C光的折射现象 D光的漫反射现象分析：光在均匀介质中是沿直线传播的，要想把材栽成一条直线，就应使树只看到一棵，而把其他的都挡住答案：A例 3 下暴雨时总是先看到闪电，后听到雷声，这是为什么，若看到闪电后 4.6 s听到雷声，求打雷处与我们的位置距离多远? 分析：闪电和雷声是同时发生的，它们传到观察者的距离 s 是相等的，因为空气中光速远远大于声速光传到的时间远远小于声音传到的时间，所以
7、闪电传播的时间可以忽略不计，即 46 s 的时间声音传播的距离就是所求。已知：v 声 340ms 1 ，t4.6s，v 光 310 8ms1 .求：s.解： 81.340/0/ssm即： 1.6ss340ms 1 4.6s1564m.答：人距闪电处为 1564m.例 4 （2000北京市）如图所示，是某房间遭枪击后留下的“线索”.B 是玻璃窗上留下的“弹孔” ，A 是子弹打击到墙壁上留下的“痕迹”.M 是房间对面的高层楼（M 楼与被射击房间距离较近，子弹速度很大）.为了近似判断子弹是从 M 楼哪一房间射来的，用细绳把 AB 连起来，沿细绳AB 看到 M 楼的 C 处.由此判定，子弹是从 M楼
8、C 处房间射来的.从物理学角度分析，这样判断的根据是：光在空气中是沿 的.分析：该题考查了光的直线传播，A、B、C 三点应该在一条直线上，从而找出子弹是从 M 楼 C 处射来的.答案：直线传播.例 5 玛丽居里夫人有一天想考查她的学生们的观察力和想像力，问：“迄今为止，您所见到的最大影子是什么？”其他学生还在苦苦思索时，其中有一个学生仅用了一分钟就答对了，你能回答吗？分析：影子的形成是光的直线传播造成的，在我们平常见到的影子中，最大的是黑夜，当太阳在地球的另一面时，我们所在的一面，由于光的直线传播，就形成了地球的影子，也就是黑夜。答案：黑夜例 6 光、声的传播有哪些不同之处？答案：(1)光的传
9、播不需媒介物，能在真空中传播；声的传播需要媒介物，真空不能传声。(2)一般说来，媒介物的密度越大，光速越小，而声速却越大。(3)光速比声速大得多.例 7 民间有个美丽的传说，牛郎织女的故事.据天文测量，牛郎星和织女星相距为160 万亿千米，估算一下，牛郎眨眨眼，织女要隔多长时间才能看到？分析：本题是一个利用光速进行计算的题，由于本题的数字较大，要用到天文上常用的一个物理量光年，它是天文学上的长度单位，它表示光以真空中的速度，在一年时间里通过的距离.不要误以为是时间单位.它的大小为：1 光年310 8ms1 (365243600)s9.4610 15m已知：s 11.610 14km，s 29.
10、4610 12km，求：t解：422.607.9kmt年答：17 年的时间才能看到.第四节 平面镜学习要求1、知识与技能了解平面镜成像的特点.了解平面镜成虚像，了解虚像是怎样形成的.理解日常生活中平面镜成像的现象.初步了解凸面镜和凹面镜及其应用2、过程与方法经历“平面镜成像特点”的探究，学习对实验过程中信息的记录.观察实验现象，感知虚像的含义.通过观察感知球面镜对光线的作用.3、情感、态度和价值观在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐，获得“发现”成功的喜悦.培养实事求是的科学态度.通过对平面镜、球面镜的应用了解，初步认识科学技术对人类生活的影响.课外知识平面镜的使用与研究小史早在
11、上古时，人们从生活实践中知道俯身平静的水面就可以看到自己的形象，因而把水面用作镜子，称为“水镜” 。到了四五千年以前的青铜器时代，由于铜面比较易于反光，人们往往把铜盆底直接用来照像.后来觉得铜盆的周围都是多余的，从而又淘汰了铜盆周围部分，成了铜镜.随着铜镜的普遍使用，对平面镜是怎样成像的问题引起了人们的关注和研究.其中中国墨家在代表作墨经中就详尽地描述了平面镜成像的特点及原理.它指出像的形态、颜色、远近、正倒都全同于物体.同时还指出物体向镜面移近时像也向镜面移近；物体离远，像也离远.以此进一步说明镜中像物的对称关系.更有意义的是，墨家在分析镜面成像时，把物体视为物点，把像视为像点.这是一个重要
12、的理论创造，沿用至今.利用平面镜反射光的原理，中国古代人在公元前 2 世纪就制成了世界上最早的潜望镜，西汉初年成书的淮南万毕术中有这样的记载：“取大镜高悬，悬水盆于其下，则见四邻矣.”如图所示，这个装置虽然简单，但意义深远，它和现代所用的潜望镜的原理是一样的.课内知识一、平面镜成像的特点1、什么是像（image）在同学们照镜子的时候可以在镜子里看到另外一个“你” ，镜子里的这个“人”就是你的像，像是相对于物而言的，是物的形状的另一种表现形式.2、成像特点探 究提出问题：平面镜成像时，像与物比较有何特点？设计和进行实验：在桌上铺一张大纸，纸上竖一块玻璃板，作为平面镜.一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面
13、，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像.另外拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合.后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置，记下两支蜡烛的位置.观察比较蜡烛和它所成的像的大小，它们一样吗？蜡烛的位置和它的像的位置有什么关系？改变点燃的蜡烛的位置，重做上面的实验.量出每次实验中两支蜡烛到玻璃板的距离，并比较它们的大小和位置关系.如图所示.结论：平面镜成像特点：1、像与物大小相等；2、像与物的对应点连线跟镜面垂直；3、像与物到镜面的距离相等；4、像与物左右相反；5、像是虚像（virtual image）.平面镜成像的这 5 个特点用途非常广，出题也非常多，每一条可以单独出题，也可以
14、几条综合出题，请参看本节的解题能力培养.注意：虚像并不是由实际光线相交而成的，而是由实际光线的反向延长线相交而成，因此没有光从虚像射出来，人眼看见虚像时，射入人眼的光线并不是从虚像上射出的，而是镜前物体射向平面镜的光线经平面镜反射后进入眼睛，只是觉得光线好像是从镜后的虚像射来的，其实并不是，用光屏去承接的话就承接不到.二、平面镜成像的应用1、应用平面镜能成像古代妇女对铜镜梳妆；舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势；商场中在廊柱或墙壁上安装装饰平面镜，增加繁荣景象等等.2、利用平面镜改变光的传播路线平面镜作为反光镜，用在某些光学仪器中和诊断医用设备中，军事上的潜望镜也是利用平面镜的特点来观察敌
15、情的.现代生活中平面镜的应用越来越多.但平面镜使用不当会给生活带来麻烦，造成“光污染”.三、凸面镜和凹面镜如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫做球面镜.用球面的内表面作反射面的，叫做凹面镜；用球面的外表面作反射面的，叫做凸面镜.1、凸面镜的特点如果将一束平行光照在凸面镜上，凸面镜使平行光束发散，如图 1 所示.图 1 图 2找一凸面镜照自己的脸，你会发现凸面镜所成的像是缩小的，但是从凸面镜中观察到的范围比大小相同的平面镜中观察到的范围大.汽车上的后视镜用凸面镜，就是为了使司机从镜中能观察汽车后面较大范围内的特体（图 2） ，以利于行车安全.马路拐弯处安装庞大的凸面镜，可以使来往车辆和行
16、人看到弯路那边较大范围内的交通情况，避免发生交通事故.2、凹面镜的特点凹面镜能把射向它的平行光线会聚在一点，因此凹面镜使平行光束会聚. 如图 3 所示.图 3用凹面镜制成的太阳灶，利用会聚的太阳光可以烧水、煮饭，既节省燃料，又不染污环境. 凹面镜的面积越大，会聚的太阳光越多，温度也就越高.大的太阳炉甚至可以用来熔化金属.四、平面镜成像作图根据平面镜成像特点作图.步骤：过 S 点作平面镜的垂线（像与物连线跟镜面垂直）.截取 S点，让 S到镜面距离等于 S 到镜面的距离（像与物到镜面距离相等）.画出像点 S（像与物大小相等，如图 4 所示.）图 4典型例题讲解例 l 把一只墨水瓶逐渐向平面镜靠近时
17、，它在平面镜中的像将（ ）A、就大 B、不变 C、变小 D、先变大后变小分析：根据平面镜成像特点第 1 条，像与物的大小相等，物的大小未变，因此像的大小也不变。答案：B.注意：从本题可以看出，像的大小与物体到平面镜的距离无关，但我们平常说的所谓远小、近大，只是人的视觉造成的错觉.例 2 检查视力时，眼睛距视力表应为 5m，检查室内视力表和平面镜正对着挂在相距 3m的墙上，人正对着平面镜从镜中看身后的视力表，则眼睛到镜面的距离应为（ ）A、1m B、2mC、3mD、1.5m分析：本题考查的是平面镜成像的第 3 条，平面镜所成的像和物体到平面镜的距离相等，因此，平面镜中视力表的像到平面镜为 3m，
18、人在平面镜前 2m 就符合 5m 的要求了，如上图所示.答案：B例 2 汽车上的观后镜为什么用凸面镜而不用平面镜？答案：因为口径相同的凸面镜和平面镜，当人离镜同样远时，从凸面镜中观察到的范围比平面镜大，如下图所示.例 3 我国古籍淮南万毕术中记载的现象：“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻”.这是利用 原理来观察周围景物，且类似于 的装置.答案：光的反射，潜望镜例 4 “君到姑苏见，人家尽枕河” ，站在岸边的人通过平静的水面看到“姑苏人家”在水中的倒影，该“倒影”是（ ）A、光的反射所成的虚像 B、光的折射所成的虚像C、光的反射所成的实像 D、光的折射所成的实像例 5 （河南省）如图所示，猴子
19、看见月亮在井中，就要去捞，结果什么也没捞到.关于水中月亮离水面的远近，以下说法中正确的是（ ）A、月亮就在水的表面上B、井有多深，月亮就有多深C、和天上月亮到水面的距离相等D、和猴子的眼睛到水面的距离相等分析：水中月实质是平面镜成像，以水平面为镜面，物是月亮，水中的月亮是像，物和像到镜面的距离相等。答案：C例 6 （2003潍坊市）如图所示，医生在为张红同学检查视力，张红同学观看的是平面镜中视力表的像，张红离视力表像的距离是 m.答案：4.6例 7 （2004上海市）研究平面镜成像特点的实验情况如图所示，图中 A 是 （选填器材名称） ，放在“烛焰”上的手指 被烧痛（选填“会”或“不会” ）.
20、分析：在研究平面镜成像时，竖立一块玻璃板作平面镜，因平面镜成的虚像，所以不会烧痛手指.答案：玻璃板 不会同步练习一、填空题1、一根旗杆竖立在阳光下，从早晨到中午这段时间内，旗杆影子的长度 。 （填“变长” 、 “不变”或“变短” ）2、用激光发射器向月球发射信号，第一次发出信号后经 2.7s 接收到返回信号；过了几天后，再次发出信号后经 2.6s 接收到反射信号。由此可得出月球在这两个位置到地球距离相差 km。3、身高 1.7m 的人站在平面镜前 1.5m 处，当他向镜子靠近 0.5m 时，他在镜子中的像到镜的距离是 m，镜中像的高是 m。4、有一条南北方向的河，某日上午，阳光很好，小明拿着照
21、相机到河边相拍一张有水中倒影的风景照片，为此，小明应当站在河的 岸。5、古籍淮南万毕术记有这样一段文字：“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻”这是利用 原理来观察周围景物，它类似于 的装置。6、某人身高 1.6m，要在竖直放置的平面镜中看到自己的全身像，镜子长度至少为 m。若他的眼睛在头顶下 10cm，那么镜子下端距地面高度为 m。二、选择题1、如图所示，有一过路的人，经一盏路灯下时，灯光照射人所形成的影子长度变化情况是（ ） A、先变长后变短B、先变短后变长C、逐渐变长D、逐渐变短2、发生日偏食的时候，我们在大树下面看到阳光透过树叶的空隙照在地面上形成亮斑，其形状是（ ）A、圆形的 B、月牙
22、形的C、与树叶的空隙相同的形状 D、无规则的各种形状3、如图所示，将易拉罐的上部剪去，蒙上半透时纸，在罐底部开一个小孔，用它做小孔成像实验，观察物体，下列说法中错误的是（ ）A、像与物上下颠倒，左右相反 B、物体做顺时针转动时，像做逆时针转动C、物体离得越远，像就越小D、在物体距小孔不变的情况下，半透明纸与小孔距离越大，像也越大4、人以 1m/s 的速度在平直的河岸上行走，他看到自己在平静的河水中的“倒影”相对自己移动的速度为（ ）A、0 B、1m/s C、2m/s D、不能确定5、小明从平面镜里看到镜子对面电子钟示数的像如图所示，这时的时刻应是（ ）A、21:10 B、10:21C、10:5
23、1D、12:016、一面镜子竖直悬挂在墙壁上，人眼睛的位置如图所示，现有甲、乙、丙三个物体放在镜子前面，则人眼能通过镜子看到像的物体有（ ）A、只有乙B、甲和乙C、甲和丙D、乙和丙7、儿童乐园的哈哈镜面呈波浪形，使人像变形，令人发笑，那么（ ）A、表面凸的部分是把人像拉长了 B、表面凸的部分是把人像变短了C、表面凹的部分是把人像拉长了 D、表面凹的部分是把人像变短了四、实验题及计算、作图题1、如图 1 所示，在水平桌面上放一支点燃的蜡烛，通过三块钻有小孔的纸板去看烛光，当 的时候，我们可以看到烛光，这说明： 。 2、 （2000 年陕西省西安市）新城广场省政府办公楼前，五星红旗在旗杆上飘扬，同
24、学们为了测出旗杆的高度，设计了三种方案，如图 2 所示，请你任选其中一种方案。(1)说明其运用的物理知识；(2)利用同学们的实测数据，计算出旗杆的高度。3、某同学在做“平面镜成像的特点”实验时，将一块玻璃板竖直架在同一把直尺的上面，再取两段等长的蜡烛 A 和 B 一前一后竖直放在直尺上，点燃玻璃前的蜡烛 A，用眼睛进行观察，如图所示，在上述实验中：(1) 直尺的作用是便于比较像与物 的关系；(2) 两段等长的蜡烛是为了比较像与物 的关系；(3) 移去蜡烛 B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上 （填“能”或“不能” ）接收到蜡烛 A 的像，这说明蜡烛成的像是 像。4、画出下图中字母“F”在平面镜中所成的像。5、根据物体 AB 在镜中所成的像 AB，画出图中平面镜所在的位置。参考答案一、1、变短 2、1.510 4 3、1，1.7 4、东5、光的反射，潜望镜 6、0.8，0.75二、1、B 2、B 3、B 4、A 5、C 6、B 7、BC三、1、三个小孔在同一直线上；光在空气中是沿直线传播的2、 （1）略 （2）30m3、 （1）位置 （2）大小 （3）不能，虚4、略5、略
