10.声音与光的传播（二）——透镜与视力缺陷（知识精讲.讲义）-2025年中考科学浙江省统考专题模块复习

学业内容(十)　声音与光的传播（二）——透镜与视力缺陷 (1)了解凸透镜、凹透镜对光的作用。 (2)通过实验了解凸透镜成像特点，能解释相关问题，如近视眼、远视眼的成因及矫正，形成保护视力和用眼卫生的意识。 (3)能用实验探究凸透镜所成的实像(放大、等大、缩小)和虚像，并能利用成像规律解释投影仪、照相机、远视眼镜、放大镜的光学原理。 要点1　透镜 1．透镜的分类：凸透镜和 。 2．透镜对光的作用 凹透镜：对光有 作用。 凸透镜：对光有 作用。 3．透镜的三条特殊光线 例1 如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请画出： （1）入射光线a经凸透镜的折射光线； （2）折射光线b对应的入射光线。 例2 如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，其中光线①平行于主光轴，光线②经过光心，画出它们经过凹透镜的折射光线。（须保留必要的作图痕迹） 要点2　探究凸透镜成像规律的实验 (1)实验中的常见考点 ①光具座上器材的摆放顺序：自左向右分别为蜡烛、凸透镜、光屏。 ②实验前要将烛焰的中心、透镜的中心、光屏的中心大致在 ，其目的是 。 ③当像没有成在光屏中央时，常见的调节方向： (以像成在光屏上侧为例) A．调光屏：光屏 移动 B．调透镜：透镜 移动 C．调蜡烛：蜡烛 移动 记忆方法：光屏和物向像移，透镜反向移。 (2)凸透镜成像规律 物距u 像的性质 像距v 应用 正立或 倒立 放大或 缩小 实像或 虚像 u＞2f 倒立 缩小 实 f＜v＜2f 照相机 u＝2f 倒立 等大 实 v＝2f f＜u＜2f 倒立 放大 实 v＞2f 幻灯机 u＝f 不成像 u＜f 正立 放大 虚 放大镜 【细节解读和方法指导】 (1)成像规律的记忆策略 ① 是成实像和虚像的分界点。虚像一定正立放大，物距在一倍焦距之内；实像一定倒立，物距一定在一倍焦距外。 ②实像放大缩小看物距和像距的比较，像距大(即像距大于物距)则像大(即放大的像)，反之则像小(即缩小的像)；如果像距和物距相等，则成等大的像。 (2)像和物的移动方向一致性：即像和物的移动方向一致。 (3)大区间大速度规律：即物在大区间(大于2f)时，物的移动速度 像的移动速度；物在小区间(大于f，小于2f)时，物的移动速度 像的移动速度。 (4)凸透镜成像时光路也是可逆的。所以物距和像距对换时，像的性质刚好与前一次相反。 例3 浐灞湿地公园是是西安湿地系统的重要组成部分，拥有160万平方米植被，有各种鸟类130多种。如图甲是小明周末去公园游玩时用相机拍摄的一张照片，下列有关说法正确的是（　　） A．照相机的镜头相当于凹透镜 B．拍照时，天鹅位于照相机镜头的二倍焦距以内 C．拍照时，天鹅能够在底片上成缩小的虚像 D．要拍出如图乙所示的照片，照相机镜头应向前伸 例4 小明将凸透镜正对太阳光，在距离凸透镜10cm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 书本（选填“远离”或“靠近”），凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。 例5 同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜，通过凸透镜看到的情景如图甲。为了弄清其原理，他们进行了如下探究。 （1）如图乙，用太阳光照射凸透镜，移动光屏直至光屏上出现一个最小最亮的光斑，此凸透镜的焦距为 cm； （2）如图丙，将蜡烛放在较远处，移动光屏使光屏上呈现清晰的实像，观察像的性质，测出物距和像距；逐次改变物距，重复上述操作，实验记录如下表； 序号 物距/cm 像的性质 像距/cm 正倒 大小 1 24.0 倒立 缩小 17.2 2 22.0 倒立 缩小 18.8 3 20.0 倒立 等大 20.0 4 18.0 倒立 放大 22.4 5 16.0 倒立 放大 27.0 …… 凸透镜成缩小实像时，物距 （填“＞”“＜”或“＝”）像距； （3）小宇受第4、5组实验结果启发，推测文物与其前方凸透镜的距离u和凸透镜焦距f的关系为时，成放大的像。小丽对小宇的观点提出了质疑，她继续减小物距，发现蜡烛在某位置时，无论怎样移动光屏，光屏上都看不到像。小丽撤去光屏，从图丙中 侧（填“A”或“B”）向透镜方向观察，看到了正立放大的像，测得物距为8.0cm，她推测u和f的关系应为。 的推测合理，理由是 。 例6 工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 （1）凸透镜起到 的作用； （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内； （3）通过凸透镜看到的是仪表 （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。 要点3　人的眼球 1．折光系统：眼球中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个 ，能在视网膜上成 (填像的性质)。成像时，物距大于两倍焦距，即u＞2f， 相当于光屏。 2．近视与远视成因及矫正方法如图所示。 眼球的前后径 或晶状体曲度 ，使来自远处物体的光聚焦在近视眼患者的视网膜 。 眼球的前后径 或晶状体曲度 ，使来自近处物体的光聚焦在远视眼患者的视网膜 。 3．不管是近视、远视还是正常的眼，视觉的形成部位不是眼睛，而是在大脑皮层的视觉中枢。 例7 在“爱眼日”宣传活动中，小明用图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（    ） A．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧 C．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧 例8 如图1，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图2、图3所示，下列说法正确的是（　　） A．图2中铅笔向前移，像一直变小 B．图2中铅笔向前移，像先变小后变大 C．图3中铅笔向后移，像一直变大 D．图3中铅笔向后移，像先变小后变大 探究凸透镜成像的规律实验（重点） 【设计与进行实验】 1.实验装置图 2. 实验环境的要求（为了方便观察，本实验应选择在较 暗 的环境下进行） 3.凸透镜的选取（根据光具座的量程选取，一般情况下，光具座的量程大于凸透镜的四倍焦距） 4. 实验器材的放置顺序（由左向右依次为蜡烛、凸透镜、光屏） 5. 实验前调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度（目的是 使像成在光屏中央 ） 6.焦距的测量及判断（a.跟主光轴平行的光经凸透镜后，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即可;b.利用物距等于2倍焦距时成倒立、等大的像来确定焦距） 7.成实像时眼睛的观察方法【a.眼睛注视光屏上的像;b.去掉光屏，从光屏一侧（即蜡烛与眼睛在凸透镜异侧）通过透镜，逆着折射光线观察蜡烛所成的像】 8.实验过程中蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置越低，像的位置越 高 ; 可将光屏或蜡烛向 上 移动或将凸透镜和光屏同时向 下 移动 9.动态规律（成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小） 【分析现象和数据，总结结论】 10.凸透镜成像规律∶判断成像特点（形状）、物距、像距、焦距等 11.设计表格，数据处理、补充及分析，总结结论 【交流与反思】 12.光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因∶ （1）烛焰、凸透镜、光屏三者的中心没有在同一高度 （2）物距小于或等于一倍焦距 （3）物距太小，像距太大，超过了光具座的量程 13．当光屏上成清晰的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成清晰的像（说明折射现象中，光路可逆） 14.用纸遮住凸透镜一部分（或凸透镜缺一角），光屏上 仍会 （选填"仍会"或"不会"）成完整的像，像会变 暗 些。 15.在蜡烛和凸透镜之间加透镜时像的变化问题 （1）加远视镜（凸透镜）（光线提前会聚，要使光屏上能成像，光屏需 靠近 凸透镜） （2）加近视镜（凹透镜）（光线推迟会聚，要使光屏上能成像，光屏需 远离 凸透镜） 16.换透镜（焦距发生变化，凸透镜越厚，焦距越 小 ） 17．烛焰作为发光体的不足分析（a.烛焰形状不稳定，不易比较像与物的大小关系;b.蜡烛会越烧越短，像偏离光屏的中央;c.烛焰亮度不大） 18.用 LED 灯替代蜡烛的好处（a.成像更清晰、更稳定;b.准确比较物与像的大小） 例9 在刚刚结束的理科实验操作考试“探究凸透镜成像规律”（f=15cm）实验中，如图甲所示，用“F”字发光二极管替代蜡烛作为光源。表格中的数据是节选的部分实验数据。 次数 u/cm v/cm 实像或虚像 正立或倒立 放大或缩小 1 6 / 虚像 正立 放大 2 12 / 虚像 正立 放大 3 18 90 实像 倒立 放大 4 21 52.5 实像 倒立 放大 5 24 6 30 30 实像 倒立 等大 （1）实验时，为了连续调节物距而不再调节“高度”，方便实验，首先调节光源和光屏的中心在凸透镜的 （选填“主光轴”或“任一过光心的直线”）上，目的是使像呈在光屏中央； （2）如图乙所示是第1次和第2次实验通过凸透镜所看到的像，请你判断第1次看到的像是图乙中的 （选填“A”或“B”）； （3）在第5次实验中，某同学将“F”字光源放在距离凸透镜24 cm的位置固定不动，请你写出接下来的操作步骤： 。 例10 在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 ； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 ，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 ； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴 透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施 。 例11 李老师上课时拿个水晶球，让同学们透过它看远处倒立的建筑物的像（如图1所示），引起同学对凸透镜的成像的兴趣。为此老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏各一个，火柴盒，发光LED灯F。 (1)江小涛在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图2（甲）所示的光斑，你认为他应该选择 （选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验。 (2)随着蜡烛燃烧变短，此时光屏上的像如丙图所示，如果想让像仍然成在光屏的中央，可将 。 (3)如图丙，调整后，当烛焰的像位于光屏中央时，观察像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是 （填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (4)如图3所示是江小涛通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象。某实验小组将装置中的蜡烛换成如图的发光LED灯F，当LED灯距凸透镜35cm时，移动光屏，可在光屏上得到的像为图中的 。 A．B．C． D． (5)如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，直径为D，且f＜D＜2f，则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中，正确的是 。 A．B．C． D． 例12 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，调整好器材后如题图甲所示，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？ ； （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 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 cm； （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，如题图所示，则小明看到的像应是 （选填字母）； （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 两个凸透镜进行实验验证。 例13 如图甲所示，在小宁与平面镜之间有一只杯子，为何杯子和杯子的像在小宁眼球视网膜上成的像大小不同？根据“平面镜成像”、“视觉的形成”等有关知识，我们可以用作图的方法来解释上述现象。图乙为杯子的像CD在视网膜上成像的示意图，请你在图丙中画出杯子AB在视网膜上成的像A'B'。（要求：先根据平面镜成像规律画出AB，再用图乙的方法画出A'B'） 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 学业内容(十)　声音与光的传播（二）——透镜与视力缺陷 (1)了解凸透镜、凹透镜对光的作用。 (2)通过实验了解凸透镜成像特点，能解释相关问题，如近视眼、远视眼的成因及矫正，形成保护视力和用眼卫生的意识。 (3)能用实验探究凸透镜所成的实像(放大、等大、缩小)和虚像，并能利用成像规律解释投影仪、照相机、远视眼镜、放大镜的光学原理。 要点1　透镜 1．透镜的分类：凸透镜和凹透镜。 2．透镜对光的作用 凹透镜：对光有发散作用。 凸透镜：对光有会聚作用。 3．透镜的三条特殊光线 例1 如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请画出： （1）入射光线a经凸透镜的折射光线； （2）折射光线b对应的入射光线。 【答案】。 【解析】过焦点的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后，折射光线过凸透镜的焦点，如下图所示：。 例2 如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，其中光线①平行于主光轴，光线②经过光心，画出它们经过凹透镜的折射光线。（须保留必要的作图痕迹） 【答案】。 【解析】（1）过光心的光线经凹透镜后传播方向不改变。 （2）入射光线平行于主光轴，则经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，如图所示： 。 要点2　探究凸透镜成像规律的实验 (1)实验中的常见考点 ①光具座上器材的摆放顺序：自左向右分别为蜡烛、凸透镜、光屏。 ②实验前要将烛焰的中心、透镜的中心、光屏的中心大致在同一高度上，其目的是让蜡烛的像成在光屏的中央。 ③当像没有成在光屏中央时，常见的调节方向： (以像成在光屏上侧为例) A．调光屏：光屏向上移动 B．调透镜：透镜向下移动 C．调蜡烛：蜡烛向上移动 记忆方法：光屏和物向像移，透镜反向移。 (2)凸透镜成像规律 物距u 像的性质 像距v 应用 正立或 倒立 放大或 缩小 实像或 虚像 u＞2f 倒立 缩小 实 f＜v＜2f 照相机 u＝2f 倒立 等大 实 v＝2f f＜u＜2f 倒立 放大 实 v＞2f 幻灯机 u＝f 不成像 u＜f 正立 放大 虚 放大镜 【细节解读和方法指导】 (1)成像规律的记忆策略 ①焦点是成实像和虚像的分界点。虚像一定正立放大，物距在一倍焦距之内；实像一定倒立，物距一定在一倍焦距外。 ②实像放大缩小看物距和像距的比较，像距大(即像距大于物距)则像大(即放大的像)，反之则像小(即缩小的像)；如果像距和物距相等，则成等大的像。 (2)像和物的移动方向一致性：即像和物的移动方向一致。 (3)大区间大速度规律：即物在大区间(大于2f)时，物的移动速度快于像的移动速度；物在小区间(大于f，小于2f)时，物的移动速度慢于像的移动速度。 (4)凸透镜成像时光路也是可逆的。所以物距和像距对换时，像的性质刚好与前一次相反。 例3 浐灞湿地公园是是西安湿地系统的重要组成部分，拥有160万平方米植被，有各种鸟类130多种。如图甲是小明周末去公园游玩时用相机拍摄的一张照片，下列有关说法正确的是（　　） A．照相机的镜头相当于凹透镜 B．拍照时，天鹅位于照相机镜头的二倍焦距以内 C．拍照时，天鹅能够在底片上成缩小的虚像 D．要拍出如图乙所示的照片，照相机镜头应向前伸 【答案】D 【解析】ABC．照相机的镜头相当于凸透镜，照相机利用了当物距大于二倍焦距时凸透镜使物体成倒立、缩小的实像的原理来工作，拍照时，天鹅位于照相机镜头的二倍焦距以外，天鹅能够在底片上成缩小的实像，故ABC错误； D．图乙中的像比图甲中的像大，要拍出如图乙所示的照片，应使物距变小，同时像距会变大，照相机镜头应向前伸，使镜头离底片远一些，故D正确。故选D。 例4 小明将凸透镜正对太阳光，在距离凸透镜10cm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 书本（选填“远离”或“靠近”），凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。 【答案】10 远离 小于10cm 【解析】平行光经过凸透镜折射后会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以根据题意可知此凸透镜的焦距为10cm。因为想要看到正立的像，所以可知此时凸透镜相当于一个放大镜，放大镜利用的是当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像的原理，所以想看到正立的“国”字，凸透镜和书本的距离应小于10cm，而当凸透镜成正立、放大的虚像时，物距越大，像距越大，成的虚像越大，所以可知想要看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜远离书本，但是距离不能大于10cm。 例5 同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜，通过凸透镜看到的情景如图甲。为了弄清其原理，他们进行了如下探究。 （1）如图乙，用太阳光照射凸透镜，移动光屏直至光屏上出现一个最小最亮的光斑，此凸透镜的焦距为 cm； （2）如图丙，将蜡烛放在较远处，移动光屏使光屏上呈现清晰的实像，观察像的性质，测出物距和像距；逐次改变物距，重复上述操作，实验记录如下表； 序号 物距/cm 像的性质 像距/cm 正倒 大小 1 24.0 倒立 缩小 17.2 2 22.0 倒立 缩小 18.8 3 20.0 倒立 等大 20.0 4 18.0 倒立 放大 22.4 5 16.0 倒立 放大 27.0 …… 凸透镜成缩小实像时，物距 （填“＞”“＜”或“＝”）像距； （3）小宇受第4、5组实验结果启发，推测文物与其前方凸透镜的距离u和凸透镜焦距f的关系为时，成放大的像。小丽对小宇的观点提出了质疑，她继续减小物距，发现蜡烛在某位置时，无论怎样移动光屏，光屏上都看不到像。小丽撤去光屏，从图丙中 侧（填“A”或“B”）向透镜方向观察，看到了正立放大的像，测得物距为8.0cm，她推测u和f的关系应为。 的推测合理，理由是 。 【答案】10.0 ＞ B 小丽 见解析 【解析】（1）一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，会聚于一点，凸透镜与光屏间的距离为焦距，由图乙知道，该凸透镜的焦距为 （2）分析表格数据知道，当凸透镜成缩小的像时，物距大于像距。 （3）根据题意知道，当物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像物同侧，应该在B处观察。根据实验现象知道，当继续减小物距时，也能成放大的像，但是是正立、放大的虚像，此时，所以，小丽的推测合理。 例6 工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 （1）凸透镜起到 的作用； （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内； （3）通过凸透镜看到的是仪表 （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。 【答案】（1）放大镜 （2）一倍 （3）正立 同 【解析】（1）中间厚两边薄的透镜叫凸透镜，工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，凸透镜起到放大镜的作用。 （2）当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，成正立、放大的虚像，故凸透镜与仪表的距离应在一倍焦距范围之内。 （3）当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，通过凸透镜看到的是仪表正立的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的同侧。 要点3　人的眼球 1．折光系统：眼球中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，能在视网膜上成倒立、缩小的实像(填像的性质)。成像时，物距大于两倍焦距，即u＞2f，视网膜相当于光屏。 2．近视与远视成因及矫正方法如图所示。 眼球的前后径过长或晶状体曲度过大，使来自远处物体的光聚焦在近视眼患者的视网膜前。 眼球的前后径过短或晶状体曲度过小，使来自近处物体的光聚焦在远视眼患者的视网膜后。 3．不管是近视、远视还是正常的眼，视觉的形成部位不是眼睛，而是在大脑皮层的视觉中枢。 例7 在“爱眼日”宣传活动中，小明用图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（    ） A．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧 C．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧 【答案】B 【解析】近视眼是由于长期看近处的东西导致晶状体变厚，折光能力变强，像成在视网膜前。所以用水透镜模拟近视眼，也就是需要透镜对光线的会聚能力更强，所以此时应对水透镜注水，使得凸透镜变厚，焦距变小，使得像成在光屏左侧。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 例8 如图1，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图2、图3所示，下列说法正确的是（　　） A．图2中铅笔向前移，像一直变小 B．图2中铅笔向前移，像先变小后变大 C．图3中铅笔向后移，像一直变大 D．图3中铅笔向后移，像先变小后变大 【答案】A 【解析】装有水的杯子相当于凸透镜，两次都观察到铅笔放大的像，且由图示可知像与铅笔在凸透镜的同侧，则可知凸透镜成的是正立、放大的虚像，且图2、3中的铅笔在凸透镜的一倍焦距之内； 图2中的铅笔向前移，铅笔仍紧贴水柱，水柱变薄，“水透镜”焦距变大，铅笔离焦点越来越远，且“水透镜”光心向前移动，物距变小，由凸透镜成虚像的规律可知，像距也变小，像一直变小； 图3中的铅笔向后移动，物距变大，若铅笔在凸透镜的一倍焦距以内，由凸透镜成虚像的规律可知，像距也变大，像变大；当铅笔在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，物距变大时，像距变小，像变小；当铅笔在二倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像，物距变大时，像距变小，像变小；所以图3中铅笔向后移，像先变大后变小； 综上所述，A正确。故选A。 探究凸透镜成像的规律实验（重点） 【设计与进行实验】 1.实验装置图 2. 实验环境的要求（为了方便观察，本实验应选择在较 暗 的环境下进行） 3.凸透镜的选取（根据光具座的量程选取，一般情况下，光具座的量程大于凸透镜的四倍焦距） 4. 实验器材的放置顺序（由左向右依次为蜡烛、凸透镜、光屏） 5. 实验前调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度（目的是 使像成在光屏中央 ） 6.焦距的测量及判断（a.跟主光轴平行的光经凸透镜后，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即可;b.利用物距等于2倍焦距时成倒立、等大的像来确定焦距） 7.成实像时眼睛的观察方法【a.眼睛注视光屏上的像;b.去掉光屏，从光屏一侧（即蜡烛与眼睛在凸透镜异侧）通过透镜，逆着折射光线观察蜡烛所成的像】 8.实验过程中蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置越低，像的位置越 高 ; 可将光屏或蜡烛向 上 移动或将凸透镜和光屏同时向 下 移动 9.动态规律（成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小） 【分析现象和数据，总结结论】 10.凸透镜成像规律∶判断成像特点（形状）、物距、像距、焦距等 11.设计表格，数据处理、补充及分析，总结结论 【交流与反思】 12.光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因∶ （1）烛焰、凸透镜、光屏三者的中心没有在同一高度 （2）物距小于或等于一倍焦距 （3）物距太小，像距太大，超过了光具座的量程 13．当光屏上成清晰的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成清晰的像（说明折射现象中，光路可逆） 14.用纸遮住凸透镜一部分（或凸透镜缺一角），光屏上 仍会 （选填"仍会"或"不会"）成完整的像，像会变 暗 些。 15.在蜡烛和凸透镜之间加透镜时像的变化问题 （1）加远视镜（凸透镜）（光线提前会聚，要使光屏上能成像，光屏需 靠近 凸透镜） （2）加近视镜（凹透镜）（光线推迟会聚，要使光屏上能成像，光屏需 远离 凸透镜） 16.换透镜（焦距发生变化，凸透镜越厚，焦距越 小 ） 17．烛焰作为发光体的不足分析（a.烛焰形状不稳定，不易比较像与物的大小关系;b.蜡烛会越烧越短，像偏离光屏的中央;c.烛焰亮度不大） 18.用 LED 灯替代蜡烛的好处（a.成像更清晰、更稳定;b.准确比较物与像的大小） 例9 在刚刚结束的理科实验操作考试“探究凸透镜成像规律”（f=15cm）实验中，如图甲所示，用“F”字发光二极管替代蜡烛作为光源。表格中的数据是节选的部分实验数据。 次数 u/cm v/cm 实像或虚像 正立或倒立 放大或缩小 1 6 / 虚像 正立 放大 2 12 / 虚像 正立 放大 3 18 90 实像 倒立 放大 4 21 52.5 实像 倒立 放大 5 24 6 30 30 实像 倒立 等大 （1）实验时，为了连续调节物距而不再调节“高度”，方便实验，首先调节光源和光屏的中心在凸透镜的 （选填“主光轴”或“任一过光心的直线”）上，目的是使像呈在光屏中央； （2）如图乙所示是第1次和第2次实验通过凸透镜所看到的像，请你判断第1次看到的像是图乙中的 （选填“A”或“B”）； （3）在第5次实验中，某同学将“F”字光源放在距离凸透镜24 cm的位置固定不动，请你写出接下来的操作步骤： 。 【答案】主光轴 A 慢慢移动光屏，直到在光屏上观察到清晰的像，再记录像距大小和所成像的特点 【解析】（1）为了方便实验，确保能够在光屏中心成像，实验前先把光源、凸透镜的光心、光屏的中心调到同一高度，也就是调到凸透镜的主光轴上。 （2）根据凸透镜成像规律可知，当物距小于焦距时成正立、放大的虚像，并且物距越大像越大；由表中数据可知，第1次实验的物距比第2次实验的物距小，所以第1次实验中的像较小，由图乙可知，图像A比图像B小，故第1次看到的像是图乙中的图像A。 （3）由表可知第5次实验只有物距，没有其它数据，所以实验过程是：先将“F”字光源放在距离凸透镜24 cm的位置固定不动，然后慢慢移动光屏，直到在光屏上观察到清晰的像，再记录像距大小和所成像的特点。 例10 在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 ； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 ，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 ； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴 透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施 。 【答案】同一高度 强 前方 凹 见解析 【解析】①将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、水透镜和光屏三者中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中心。 ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜变厚，焦距变短，水透镜对光的偏折能力变强。 ④根据近视眼的成因可知，远处来的光线经晶状体后，在视网膜前会聚，这是晶状体太厚，聚光能力太强或眼球前后距离太远造成的，是近视眼，要佩戴对光有发散作用的凹透镜矫正。 ⑥预防近视的措施有：读书姿势要正确，眼与书的距离要在33cm左右；看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下，要远眺几分钟；要定期检查视力，认真做眼保健操；不在直射的强光下看书；不在光线暗的地方看书；不躺卧看书；不走路看书。 例11 李老师上课时拿个水晶球，让同学们透过它看远处倒立的建筑物的像（如图1所示），引起同学对凸透镜的成像的兴趣。为此老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏各一个，火柴盒，发光LED灯F。 (1)江小涛在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图2（甲）所示的光斑，你认为他应该选择 （选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验。 (2)随着蜡烛燃烧变短，此时光屏上的像如丙图所示，如果想让像仍然成在光屏的中央，可将 。 (3)如图丙，调整后，当烛焰的像位于光屏中央时，观察像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是 （填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (4)如图3所示是江小涛通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象。某实验小组将装置中的蜡烛换成如图的发光LED灯F，当LED灯距凸透镜35cm时，移动光屏，可在光屏上得到的像为图中的 。 A．B．C． D． (5)如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，直径为D，且f＜D＜2f，则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中，正确的是 。 A．B．C． D． 【答案】(1)乙(2)蜡烛向上移动或将光屏向上移动或将凸透镜向下移动(3)投影仪(4)D(5)B 【解析】（1）图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜，乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，所以要选择乙透镜进行实验。 （2）烛焰在光屏上的像偏高，因为烛焰、凸透镜和光屏三者的中心没有在同一高度，为使像能成在光屏的中心，蜡烛向上移动或将光屏向上移动或将凸透镜向下移动，使它们的中心大致在同一高度。 （3）如图丙，物距小于像距，成的是放大、倒立的实像，投影仪就是利用这个原理制成的。 （4）由图可知，当物距为20cm时，像距也为20cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等。所以2f=20cm凸透镜的焦距为f=10cm当LED灯距凸透镜35cm时，物距大于2f，此时成倒立缩小的实像，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 （5）将点光源S运动的轨迹看成一个物体，在物体上找出几个点，利用凸透镜成像的规律作出像点，可以发现，四个点正好围成一个椭圆，且转动方向为逆时针。如图所示： 故选B。 例12 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，调整好器材后如题图甲所示，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？ ； （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 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 cm； （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，如题图所示，则小明看到的像应是 （选填字母）； （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 两个凸透镜进行实验验证。 【答案】实像 上 10 D 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）由甲图可知，此时物距小于像距，为投影仪的成像原理，此时物距为15.0cm，在一倍到两倍焦距之间，像距为30.0cm，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10cm。 （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，从左侧向光屏看，会看到图B所示的像，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 （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。 例13 如图甲所示，在小宁与平面镜之间有一只杯子，为何杯子和杯子的像在小宁眼球视网膜上成的像大小不同？根据“平面镜成像”、“视觉的形成”等有关知识，我们可以用作图的方法来解释上述现象。图乙为杯子的像CD在视网膜上成像的示意图，请你在图丙中画出杯子AB在视网膜上成的像A'B'。（要求：先根据平面镜成像规律画出AB，再用图乙的方法画出A'B'） 【答案】 【解析】据平面镜成像特点：像与物到镜面的距离相等，像与物的连线与镜面垂直，可分别过CD作镜面的垂线，从而确定杯子AB的位置。眼球的晶状体相当于凸透镜，物体在视网膜上所成的是倒立、缩小的实像。由图乙知，CD两点射向晶状体的过光心的光线传播方向不改变，这两条折射光线到达视网膜便形成了CD在眼球中的像。同理，过AB两点作通过光心的光线，这两条光线到达视网膜的位置，便是杯子AB在视网膜上成的像。作图如下：。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$