内容正文:
第一单元 声、光、物态变化
第3课时 透镜及其应用
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
实验突破 提升素养
考点一
凸透镜和凹透镜对光的作用
1.凸透镜:中间厚、边缘薄,对光有 作用。
2.凹透镜:中间薄、边缘厚,对光有 作用。
会聚
发散
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2
3.三条特殊光线
平行于主光轴 通过焦点 通过光心
[答案]如图所示
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1. (2022桂林)在如图3-1所示的光学元件中,属于凸透镜的是 ( )
基础配练
图3-1
A.① B.② C.③ D.④
C
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2. 如图3-2所示,通过实验发现,平行于 的光经凸透镜折射后,会聚于主光轴上的某一点,这一点也是光斑 的一点,叫凸透镜的焦点。
图3-2
主光轴
最小、最亮
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考点二
凸透镜成像的规律
物距u 像距v 像的特点 应用
u>2f
(v<u)
u=2f v=2f
(v=u) 测焦距
f<u<2f
(v>u) 投影仪、幻灯机
u=f 平行光、不成像 获得平行光、测凸透镜焦距、探照灯
f<v<2f
倒立、缩小的实像
照相机
倒立、等大的实像
v>2f
倒立、放大的实像
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(续表)
物距u 像距v 像的特点 应用
u<f 物、像同侧
(v>u)
巧记规律 一焦分虚实,二焦分大小;实像异侧倒,物远像变小;虚像同侧正,物远像变大;像的大小像距定,像儿跟着物体跑
正立、放大的虚像
放大镜
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3. 如图3-3所示,小玲手持的是一个 (选填“凸”或“凹”)透镜,若已知该透镜的焦距为15 cm,则此时透镜离她右眼的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)15 cm,我们通过透镜看到小玲的“眼睛”其实是一个放大的、 (选填“正”或“倒”)立的、
(选填“实”或“虚”)像。
基础配练
图3-3
凸
小于
正
虚
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1.如图3-4所示,在眼球的结构中, 相当于凸透镜, 相当于光屏。
考点三
眼睛和眼镜
图3-4
晶状体
视网膜
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2.近视眼、远视眼的成因及矫正
项目 近视眼 远视眼
成像位置
焦距 比正常眼的焦距 (选填“长”或“短”) 比正常眼的焦距 (选填“长”或“短”)
对光线
的作用 对光线折射本领大,远处物体的像成在视网膜 对光线折射本领小,近处物体的像成在视网膜
矫正
方法 戴 透镜 戴 透镜
短
长
前
后
凹
凸
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4. (2024宜宾)据专家介绍,12~18岁是青少年近视的高发期,爱眼护眼势在必行。如图3-5所示,图 (选填“甲”或“乙”)表示近视眼成像原理,应配戴图 (选填“丙”或“丁”)的眼镜进行矫正。
基础配练
图3-5
乙
丁
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1.显微镜的作用
来自微小物体的光通过物镜(相当于投影仪)成 像,再经过目镜(相当于放大镜)成 像。
2.望远镜的作用
远处很大的物体发出的光通过物镜(相当于照相机)在焦点附近成
像,再经过目镜(相当于放大镜)成 像。
考点四
显微镜和望远镜
倒立、放大的实
正立、放大的虚
倒立、
缩小的实
正立、放大的虚
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例 1 (2022贺州)如图3-6所示的四个透镜,属于凸透镜的有 ,属于凹透镜的有 。(两空均填编号)
考向一
凸透镜和凹透镜
图3-6
②③
①④
考向探究 培养能力
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13
例 2 (2024桂林二模)晋代《博物志》中有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则其火”的用冰取火的发明记载,其实质是将冰块制作成( )
A.平面镜 B.凸透镜
C.凹透镜 D.三棱镜
B
考向探究 培养能力
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例 3 (2024内江)如图3-7所示,F是凸透镜的焦点,a、b、c是三条入射光线,请画出这三条光线经凸透镜后的出射光线。
图3-7
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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例 4 (2024枣庄)如图3-8所示,一束光射向凹透镜,请画出该光经过凹透镜、凸透镜的折射光路。
图3-8
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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例 5 (2024云南)(多选)如图3-9所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,若此时光屏上成清晰的像,下列说法正确的是( )
考向二
凸透镜成像的规律
图3-9
A.光屏上成倒立、放大的实像
B.光屏上成倒立、缩小的实像
C.照相机是利用该成像原理制成的
D.投影仪是利用该成像原理制成的
BC
考向探究 培养能力
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例 6 (2023广西)(多选)小明用自制的“水凸透镜”探究凸透镜成像的规律,当蜡烛、“水凸透镜”和光屏位于如图3-10所示的位置时,光屏上呈现烛焰清晰的像,下列说法中正确的是 ( )
A.此时成像特点与照相机的相同
B.此时“水凸透镜”的焦距为
15.0 cm
C.调节“水凸透镜”的厚度可改变其焦距
D.蜡烛燃烧变短,光屏上的像会向上移动
图3-10
CD
考向探究 培养能力
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例 7 (2024南宁校级模拟)(多选)某班同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中,记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图像,如图3-11所示,下列判断正确的是 ( )
A.该凸透镜的焦距是20 cm
B.当u=15 cm时,在光屏上能得到一个放大的实像
C.当u=25 cm时成放大的像,投影仪就是根据这一
原理制成的
D.把物体从距凸透镜12 cm处移动到距凸透镜
30 cm处的过程中,像逐渐变小
图3-11
BD
考向探究 培养能力
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例 8 (2024枣庄)小明探究凸透镜成像的规律时,各器材位置如图3-12所示,光屏上承接到烛焰清晰的像(未画出烛焰的像),此时烛焰的成像特点与
(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同,若凸透镜位置不变,调换蜡烛和光屏的位置, (选填“仍能”或“不能”)在光屏上得到清晰的像,这说明光发生折射时,光路是 的。
图3-12
照相机
仍能
可逆
考向探究 培养能力
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例 9 (2023广西)为矫正远视眼,应戴的眼镜片是( )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.平面镜 D.凸面镜
例 10 (2024广西)图3-13中的眼镜片是 ( )
考向三
透镜的应用
图3-13
A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
A
C
考向探究 培养能力
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例 11 (2023眉山)班主任用照相机拍摄初三毕业照,在相机底片上成
(选填“放大”或“缩小”)的实像;若两个同学的像出现在照相机取景框外,要拍摄所有同学完整的像,照相机应 (选填“远离”或“靠近”)同学们,同时将镜头向后缩。
例 12 (2023永州)人的眼球好像一架照相机,物体在视网膜上能够成倒立、
(选填“放大”或“缩小”)的实像;小明由于不注意用眼卫生成了近视眼,他需要戴一副由 透镜制成镜片的眼镜进行视力矫正,因此中学生应养成良好的用眼习惯。
缩小
远离
缩小
凹
考向探究 培养能力
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例 13 (2024连云港)小明将凸透镜正对太阳光,在距离凸透镜10 cm的白纸上呈现一个最小、最亮的光斑,此凸透镜的焦距为 cm。 如图3-14所示是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况,如果他想看到更大的正立的“国”字,小明需要将凸透镜
(选填“远离”或“靠近”)书本,凸透镜和书本的距离应
满足的条件是 。
综合提升
图3-14
10
远离
小于10 cm
考向探究 培养能力
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【实验设计】
1.实验器材:蜡烛、凸透镜、光屏、光具座、火柴。
2.实验装置如图3-15所示。
3.实验前的调节:烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 。目的是使像成在光屏的中央。
图3-15
同一高度
突破
探究凸透镜成像的规律
实验突破 提升素养
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【实验现象】
4.蜡烛燃烧逐渐变短时,像在光屏上的位置越来越高,使像重新成在光屏中央的调节方法:
①使 ;②使 ;③使 。
5.用纸板遮住凸透镜的一部分:光屏上的像只会 些,但还是一个完整的像。
6.实验时光屏上找不到像的原因可能是:
①蜡烛在焦点上或在一倍焦距内;②
烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不
在同一高度;③光具座不够长。
图3-15
光屏上移
蜡烛上移
凸透镜下移
暗
实验突破 提升素养
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【交流与反思】
7.光屏上成清晰的像时,对调物体与光屏的位置,光屏上还能成像,说明凸透镜成像时,光路是 的。
8.在蜡烛和凸透镜之间加近(或远)视眼镜(凸透镜和蜡烛位置不变):
①加远视眼镜,凸透镜对光有会聚作用,成像靠 (选填“前”或“后”),将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜方向移动;
②加近视眼镜,凹透镜对光有发散作用,
成像靠 (选填“前”或“后”),
将光屏向 (选填“靠近”或
“远离”)凸透镜方向移动。
图3-15
可逆
前
靠近
后
远离
实验突破 提升素养
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9.用F形LED灯代替蜡烛的好处:光屏上的像稳定、清晰、亮度大。
10.蜡烛不动,换焦距较小的凸透镜,则需要把光屏靠近凸透镜才能使光屏上的像重新变清晰。
图3-15
实验突破 提升素养
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例 (2023苏州改编)在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)如图3-16所示,把蜡烛、凸透镜和光屏依次摆放在光具座上,并将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上,目的是使像成在 。
图3-16
光屏中央
实验突破 提升素养
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(2)按要求进行观察和测量,并将部分观测情况记录在下表中。
图3-16
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 60 20 倒立、缩小、实像
2 30 30 倒立、等大、实像
3 20
4 10
①凸透镜焦距f= cm;
②当物距u=20 cm时,像距v= cm;
③当物距u=10 cm时,像的性质是
。
15
60
正立、
放大、虚像
实验突破 提升素养
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(3)如图3-17所示是航天员王亚平在天宫课堂制作水球时呈现的情境,假设她稍向后远离水球,则她在球中所成的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
图3-17
变小
实验突破 提升素养
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(4)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像,请你指出其中一条可能的原因: 。
(5)图3-16中,若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分,则光屏上的像
(选填“仍然完整”或“不完整”),大小 (选填“变大” “不变”或“变小”),亮度 (选填“变亮”“不变”或“变暗”)。
· 实验拓展
图3-16
物距小于焦距
仍然完整
不变
变暗
实验突破 提升素养
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(6)图3-16中,若将蜡烛向右移动5 cm,保持凸透镜的位置不动,则应将光屏向 (选填“左”或“右”)适当移动,才能再次在光屏上成清晰的像,此时的像略 (选填“大于”或“小于”)原来的像。
(7)实验中,光屏上已成清晰的像,此时固定蜡烛,换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验,则光屏需向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动,才能在光屏上再次成清晰的像。
图3-16
右
大于
靠近
实验突破 提升素养
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(8)在“探究凸透镜成等大实像”的实验中,老师发现有两个小组所测像距分别为17.5 cm和22.0 cm,与理论像距20.0 cm相比,偏差较大。若不是因为长度测量方法错误和测量误差导致的,请分析出现这种情况的原因:
。
图3-16
光屏上还
没有出现清晰的像时就测出了像距
实验突破 提升素养
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