2025年中考物理人教版 考点探究 第5章 透镜及其应用 课件

第五章 透镜及其应用 回归教材 实验探究 真题精粹 透镜 课标要求:了解凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。 透镜 作用 补充光路图 凸透镜(中间 厚 、边缘 薄 的镜片) 对光有 会聚 作用 厚 薄 会聚 透镜 作用 补充光路图 凹透镜(中间 薄 、边缘 厚 的镜片) 对光有 发散 作用 薄 厚 发 散 4 凸透镜成像规律及其应用 课标要求:了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。 u与f的关系 成像光路(画出物体 AB所成的像A'B') v与f的关系 成像特点 应用 u>2f f<v<2f 倒立、缩小的实像 照相机 u=2f v=2f 倒立 、 等大 的 实 像 测焦距 f<v<2f 倒立 等大 实 注:u表示物距,f表示焦距,v表示像距 u与f的关系 成像光路(画出物体 AB所成的像A'B') v与f的关系 成像特点 应用 f<u<2f v>2f 倒立 、 放大 的像 投影仪、幻灯机 v>2f 倒立 放大 u与f的关系 成像光路(画出物体 AB所成的像A'B') v与f的关系 成像特点 应用 u=f / 不能成像(如果AB是一个点光源,则右边是一束平行的光) / u<f / 正立 、 放大 的 虚 像 放大镜 正立 放大 虚 成像规律小结:①一倍焦距分虚实,内虚外实,虚正实倒;二倍焦距分大小,内大外小;②成实像时:物近像远像变大,物远像近像变小。 近视眼、远视眼及其矫正 项目 近视眼 远视眼 特点 能看清 近 处物体,不能看清 远 处的物体。(均选填“远”或“近”) 能看清 远 处物体,不能看清 近 处的物体。(均选填“远”或“近”) 原因 晶状体太厚,折光能力太 强 晶状体太薄,折光能力太 弱 成像图 近视眼成像于视网膜前 远视眼成像于视网膜后 近 远 远 近 强 弱 项目 近视眼 远视眼 矫正方法 佩戴合适的 凹 透镜做成的眼镜 佩戴合适的 凸 透镜做成的眼镜 口诀 近前远后,近凹远凸 凹 凸 核心突破点一 凸透镜测焦距 如图甲,小明利用光具座测凸透镜的焦距,则该透镜的焦距为 10.0 cm。 10.0 (利用光路可逆性)学过透镜知识后,小明所在实验小组在光学实验室(暗室)对学过的知识进行深入研究,可用的器材有光源S(视为点光源)、圆形凸透镜(直径为D)、光具座、光屏(足够大)。经讨论,他们决定先从测凸透镜的焦距开始。 在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆,找出圆心O'。将光源、凸透镜和光屏放在光具座上,调节它们的高度,使光源、凸透镜光心和圆心O'在同一水平直线上。固定凸透镜的位置,将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动,直到光屏上的光斑 与所画圆完全重合 ,就可以从光具座上读出凸透镜的焦距,此时各器材在光具座上的位置如图乙所示,该凸透镜的焦距为 20.0 cm。 与所画圆完全重合 20.0 核心方法 平行光正对凸透镜时,折射后平行光会会聚于焦点,根据光路可逆,焦点的点光源发出的光经过凸透镜折射后也会分散成平行光。 (等大成像确定焦距)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,通过图丙的v-u关系图像,可知该凸透镜的焦距是 12 cm。 核心方法 凸透镜成像特点,当u=v=2f时,成倒立、等大的实像。 12 核心突破点二 透镜光路图 凸透镜的三条特殊光线的作图:①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;③过凸透镜光心的光线传播方向不改变。 凹透镜的三条特殊光线的作图:①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点;③过凹透镜光心的光线传播方向不改变。 请画出图中折射光线相应的入射光线。 答案 如图所示: 两束光入射到凸透镜上的情况如图,F为凸透镜的焦点,P到凸透镜的距离为2倍焦距,请在图中画出这两束光经过凸透镜后的折射光线。 答案 如图所示: 核心突破点三 凸透镜成像规律 物像异侧成实像:像物等距,像等大;像距小,像缩小,像小用作照相机;像距大,像放大,像大用作投影仪。 A.光屏上呈现的像是虚像 B.光屏上呈现的是倒立、放大的像 C.图中成像原理可应用于照相机 D.凸透镜的焦距大于16 cm 在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,光屏上成清晰的像。下列说法正确的是( C ) C (物像对调)将蜡烛和光屏对调,能否在光屏上看到烛焰的像? 能 。如果不能请说明理由,如果能请说明像的性质: 倒立、放大的实像 。 (求焦距范围)该凸透镜焦距的取值范围是 8 cm<f<10 cm 。 能 倒立、放大的实像 8 cm<f<10 cm 核心突破点四 眼睛与眼镜 近视眼与远视眼的矫正原理: (1)凹透镜对光有发散作用,用它矫正近视眼能使进入眼中的光线延迟会聚,使原来成在视网膜前的像后移到视网膜上。 (2)凸透镜对光有会聚作用,用它矫正远视眼能使进入眼中的光线提前会聚,使原来成在视网膜后的像前移到视网膜上。 人眼的晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,如图所示,这是某同学眼睛成像的光路图,对该同学的眼睛分析,以下说法正确的是( D ) A.近视眼,可利用凸透镜的会聚作用来矫正 B.远视眼,可利用凹透镜的发散作用来矫正 C.近视眼,可利用凹透镜的发散作用来矫正 D.远视眼,可利用凸透镜的会聚作用来矫正 D (人眼成像原理)人的眼睛就像是一架精密的照相机,如图所示,这是描述人眼看物体的成像图,其中看远处景物的是 甲 图,景物在视网膜上成的是 实 (选填“实”或“虚”)像。 甲 实 (近视、远视眼矫正)如图,若光屏上刚好呈现烛焰清晰的像,眼镜拿走后,将光屏适当远离凸透镜,能使光屏上重新呈现烛焰清晰的像,则该眼镜为 远视 眼镜。 远视 核心方法 远视眼镜为凸透镜,对光有会聚作用,能使像距变小;近视眼镜为凹透镜,对光有发散作用,能使像距变大。 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 (凸透镜)如图所示,某同学让太阳光通过透明的镜片照射到白纸上,从图中现象可以看出,此镜片对光有 会聚 作用,所以此镜片是 凸透镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”) (放大镜)放大镜是 凸透 镜,要想看到的蚂蚁更大一些,应该让放大镜离蚂蚁适当 远 (选填“远”或“近”)一些,但需要在焦距以内 会聚 凸透镜 凸透 远 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 (放大镜成像特点)小明用凸透镜观察邮票上的字,看到如图所示的情景,则他看到的字是正立、放大的 虚 (选填“实”或“虚”)像 (凸透镜成像)一个圆柱形的玻璃瓶内装满水,把一支铅笔放在玻璃瓶的后方,透过玻璃瓶,可以看到这支笔。铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中,到某一位置时,铅笔尖会突然改变方向,而“改变方向”后的像为 实 (选填“实”或“虚”)像 虚 实 在“探究凸透镜成像规律”的实验中: (1)课间操时小致将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,小致用刻度尺测出此点到凸透镜光心的距离,视为焦距,小知却告诉他,这个距离不是凸透镜的焦距,小致的错误之处是 凸透镜没有正对太阳光放置(太阳光没有与凸透镜的主光轴平行) ,所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置,小知采取正确的操作如图甲,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。 凸透镜没 有正对太阳光放置(太阳光没有与凸透镜的主光轴平行) (2)完成图乙图中大致的折射光路。 答案 如图所示: (3)图乙中的光屏应在 (选填“ ”、“ ”或“ ”)区内能观察到清晰的像,这个规律在现实生活中的应用有 照相机 (写一例即可)。 照相机 A B C D (4)在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜,u-t图像如图丙,则v-t图像的大致关系为( C ) C 实验突破 探究凸透镜成像的规律 课标要求:探究凸透镜成像的规律 某实验小组用一凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验: (1)将凸透镜正对太阳,在另一侧移动光屏,直到光屏接收到一个最小、最亮的光斑,得到图甲所示的光路图,由图可知,凸透镜对光有 会聚 作用,该凸透镜的焦距为 10 cm。 会聚 10 设计实验与制订计划 (2)本实验应该在亮度 较暗 (选填“较暗”或“较亮”)的环境下进行较好。 (3)如图乙所示,将光具座上点燃的蜡烛的火焰、透镜、光屏三者的中心调节在 同一高度 ,目的是使像成在 光屏中央 。 较暗 同一高度 光屏中央 (4)将蜡烛移动到A处,并移动光屏可得到 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的像,日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是 照相机 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。要使烛焰在光屏上所成的像变大,应保持透镜的位置不动,调节蜡烛的位置,同时将光屏 远离 (选填“靠近”或“远离”)透镜,直至得到清晰的像。 缩小 照相机 远离 分析论证 (5)实验中多次读取数据,并根据记录的数据绘制了物距u与像距v之间的关系图像,如图丙所示。分析图像可知,凸透镜成实像时,物距越大,像距越 小 。 小 (6)实验中,若用纸遮住凸透镜的一部分,光屏上 能 (选填“能”或“不能”)得到完整的像。 (7)蜡烛燃烧一段时间后会变短,烛焰的像会往 上 (选填“上”或“下”)移,偏离光屏中心。 能 上 评估 (8)某次实验时移动光屏始终找不到像,可能是因为透镜与蜡烛的距离 小于 (选填“大于”或“小于”)10 cm,此时烛焰通过凸透镜成的是 虚 (选填“实”或“虚”)像。 小于 虚 如图丁所示,当烛焰通过凸透镜在光屏上成清晰的像时,小明取了一副眼镜放在凸透镜前,观察到光屏上的像变模糊了,将光屏向远离透镜方向移动适当距离后,像又变清晰了,则该眼睛是 近 视眼镜。 近 透镜光路图(10年7考) 1.(2021 广东)如图所示,蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外。 ①根据凸透镜成像规律,在图甲中标出A所成的像A'的大致位置。 ②借助辅助线或光路图,在图乙中找到A所成的像A'的确切位置,保留作图痕迹。 答案 如图所示: 【解析】 ①根据题意可知,蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外,所以成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间。②过A点画一个竖直方向上的物体AB,然后过B点画一条过光心的光线,其传播方向不变,画出折射光线;再画一条平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后,折射光线过另一侧的焦点,两条折射光线的交点即为端点B的像点B',从B'向主光轴作垂线,交点为A'。 2.(2020 广东)请画出图中入射光线经凸透镜后的折射光线。 答案 如图所示: 【解析】 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。 探究凸透镜成像规律(10年6考) 3.(2023 广东)小明在学习了凸透镜成像的规律后,继续深入探究,选用题表中某一规格的凸透镜做实验,调整好器材后如图甲所示,此时烛焰在光屏上成放大的像。 凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm ① 5 3.5 ② 5 4.5 ③ 10 4.5 ④ 15 4.5 (1)光屏上的像是实像还是虚像? 实像 。 实像 (2)一段时间后,小明发现烛焰的像如图乙所示,此时将蜡烛向 上 调节可以使烛焰的像移到光屏中央。 (3)小明选的凸透镜焦距为 10 cm。 上 10 (4)小明将蜡烛换成F字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如图丙所示,则小明看到的像应是 C (选填字母)。 C (5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关;若要验证其猜想,则可在题表中选取编号为 ①、② 两个凸透镜进行实验验证。 ①、② 【解析】 (1)如图甲所示,物距小于像距,此时烛焰在光屏上成放大的像,为投影仪的成像原理,成倒立、放大的实像。 (2)一段时间后,蜡烛越烧越短,此时烛焰的像在光屏上方呈现,为了使烛焰的像移到光屏中央可以将蜡烛上移,使得烛焰、透镜的光心和光屏中央在同一水平直线上。 (3)由图甲可知,此时物距小于像距,为投影仪的成像原理,此时物距为15.0 cm,在一倍到两倍焦距之间,像距为30.0 cm,像距在两倍焦距之外,根据表格可知,小明选的凸透镜焦距为10 cm。 (4)将蜡烛换成F字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,此时物距大于像距,为照相机的成像原理,成倒立、缩小的实像,故A、B、D不符合题意,C符合题意。 (5)若要验证凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关,则需要控制凸透镜的焦距相等,故可在题表中选取编号为①、②两个凸透镜进行实验验证。 4.(2022 广东)如图所示,电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰、 倒 立的实像。利用这一成像规律可制成 照相机 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。若保持蜡烛和光屏的位置不变,仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜,此时光屏上像的大小与原来的像对比应 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。 倒 照相机 不变 【解析】 由图可知,物距大于像距,由凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像,利用这一成像规律可制成照相机;若保持蜡烛和光屏的位置不变,仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜,物距、像距不变,此时光屏上像的大小与原来的像对比不变。 5.(2019 广东)小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,发现蜡烛火焰飘忽不定,像与物对比难判定等问题,小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列创新,创新点如图所示:光具座上凸透镜所在位置为零刻度,数值向左、向右依次增大;在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯替代蜡烛;光屏上标有同样的均匀格子。 ①可以直接读出物距以及 像距 ; ②光屏上成像更清晰、 稳定 ; ③从光屏上可以准确得出像与物的 大小 关系。 像距 稳定 大小 (1)请分析创新后实验装置的优点: (2)完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究。请仿照示例写出两种不同方案。 项目 更换(或增加)实验器材及操作 探究的问题 示例 用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分 探究凸透镜没被遮挡部分的成像情况 方案1 ① 更换厚度更大的凸透镜 ② 探究焦距变化对成像的影响 方案2 ③ 将近视眼镜放在凸透镜前面面 ④ 探究近视眼的矫正原理 更换厚度更大的凸透镜 探究焦距变化对成像的影响 将近视眼镜放在凸透镜前 面 探究近视眼的矫正原理 【解析】 (1)创新后该实验装置的优点:①可以直接读出物距以及像距;②光屏上成像更清晰、稳定;③可以比较像与物的大小关系。(2)完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究。两种不同方案如下:①更换厚度更大的凸透镜;②探究焦距变化对成像的影响;③将近视眼镜放在凸透镜前面;④探究近视眼的矫正原理。 6.(2017 广东)如图所示,小李用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验,凸透镜的焦距为12 cm。 (1)蜡烛和凸透镜的位置不变,要使光屏承接到一个倒立、 放大 的清晰的实像,具体的操作是首先将光屏向右移动, 注意观察光屏上的像 ,直到找到最清晰的像。日常生活中 投影仪 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的。 (2)当蜡烛燃烧一段时间后会变短,烛焰的像会往 上 偏离光屏中心。 (3)请你指出用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的两点不足之处: ① 火焰在有风的时候会晃动 ; ② 蜡烛会越烧越短 。 放大 注意观察光屏上的像 投影仪 上 火焰在有风的时候会晃动 蜡烛会越烧越短 【解析】 (1)物体到凸透镜的距离是物距,像到凸透镜的距离是像距。如图,物距小于像距,成倒立、放大的实像。具体的操作是首先将光屏向右移动,注意观察光屏上的像,直到找到最清晰的像。日常生活中投影仪就是利用这一原理制成的。(2)蜡烛变短了,光屏上的像会向上移动。(3)用烛焰作为发光物体存在的两点不足之处:①烛焰不稳定,火焰在有风的时候会晃动;②蜡烛会越烧越短,光屏上的像向上移动。 $$