第4节 凸透镜成像（第1课时凸透镜与凹透镜）（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）2024八年级上册

第四章光现象 第四节 凸透镜成像 （第1课时凸透镜与凹透镜） 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：凸透镜 2 知识点2凹透镜 5 【方法技巧】 8 方法技巧 透镜对光的会聚与发散作用 8 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.知道凸透镜和凹透镜的形状特点,会进行区分； 2．知道凸透镜和凹透镜对光线的不同作用。 3．会画凸透镜、凹透镜的特殊光线 教学重点： 1.通过观察与实验，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 2.能认识光心、焦点和焦距，会画光路图。 教学难点： . 能用这些知识解释生产生活中的相关现象； 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.凸透镜 1.凸透镜： （1）凸透镜：凸透镜是光学元件的一种。它的中央较厚、边缘较薄，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 （2）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面半径，我们称这种透镜为薄透镜。 （3）生活中的凸透镜：放大镜、远视镜、照相机及望远镜的镜片；手机摄像头；晶莹的露珠、装水的饮料瓶等。 2.凸透镜的作用： 平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点，凸透镜对光有会聚作用。（凸透镜又叫做会聚透镜） 请观看实验视频。 3.凸透镜的光心、光轴、焦点、焦距： （1）光心：凸透镜的中心0称为光心。通过光心的光，传播方向不变。 光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴，简称光轴。 （2）焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。（凸透镜的两侧各有一个焦点） 焦距：焦点到光心的距离称为焦距，用字母f表示。（凸透镜的焦距越大，凸透镜对光的会聚作用越小） （3）小实验：测量凸透镜的焦距。 把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个很小、很亮的光斑（即焦点），用刻度尺量出该点到凸透镜的距离即焦距。 小实验：测量凸透镜的焦距。 4.凸透镜的三条特殊光线： 例1 小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示，将凸透镜正对太阳光。在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这个现象表明凸透镜对光有 作用；当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小 （选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 cm。 知识点二.凹透镜 请同学们拿起课桌上另外一组透镜，看一看，用手摸一摸比较它们和凸透镜有什么不同？ 1.凹透镜： （1）凹透镜：凹透镜是光学元件的一种。它的中央较薄、边缘较厚，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 2.凹透镜的作用： 凹透镜对光有发散作用。（发散透镜） 3.凹透镜的光心、光轴、焦点、焦距： 与凸透镜类似，凹透镜也有主光轴、光心。 通过凹透镜光心的光，其传播方向也不变。 平行于主光轴的光经凹透镜发散后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。 4.凹透镜的三条特殊光线： 例2 如图所示的六块玻璃制成的透镜中，属于凸透镜的是 ，对光具有 作用；属于凹透镜的是 ，对光具有 作用。 【变式2-1】图所示的透镜中属于凹透镜的有 （选填字母）；极少数游客在山上游玩时随意丢弃玻璃瓶，这样做可能引起山林火灾。这是因为盛有水的瓶子相当于 （选填“凸”或“凹”）透镜，对光线有 作用，阳光经折射后，可能引燃枯叶。 【变式2-2】如图，根据入射光线和折射光线的走向，可判断甲是 镜，乙是 镜。 【变式2-3】（2023上·全国·八年级校联考专题练习）如图所示，是一副眼镜放到太阳光下，眼镜到地面的距离在一倍焦距以内，在地面上观察到的情境，由此可以判断镜片是（　　） A．凸面镜 B．凹面镜 C．凹透镜 D．凸透镜 【方法技巧】 方法技巧：透镜对光的会聚与发散作用 （1）会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散 ①会聚作用是指能使折射光更靠近主光轴，但折射后的光不一定会相交与于一点。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光更靠近主光轴，但该光束依然不会相交于一点。 ②发散作用是指能使折射光更远离主光轴，但折射后的光也可能会相交于一点。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后还能相交于一点。 【巩固训练】 1. 一束平行光射向凸透镜的光路图如图所示，若把蜡烛放在距该透镜30cm处时，将得到一个倒立、______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。利用这一成像原理可以制成的光学仪器是______（答出一个即可）。 2.如图根据光通过透镜前后的方向，判断甲透镜为 　　（选填“凸”或“凹”）透镜，乙透镜为 　　（选填“凸”或“凹”）透镜 3.如图所示，是球形玻璃太阳能发电装置。球形玻璃相当于一个 　　（选填“凸”或“凹”）透镜，对光线有 　　（选填“会聚”或“发散”）作用。 4. 图1表明，跟主轴平行的光通过凸透镜后会聚在主轴上的一点F，这个点叫做 。如果把小灯泡放在这一点，则射向凸透镜的光经透镜后将变为 光。图2表明凹透镜对光有 作用。    5.. 矿井中所使用的矿灯（如图），优点是光柱射出去后非常集中，几乎相当于平行光，要使小灯泡发出的光变成平行光。则该灯头的镜头镜片应选择 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）；小灯泡应放在该透镜的 位置上。 6. 请画出由点发出的光经过凸透镜后的折射光线。 7.兴趣小组在课余时间利用太阳光测量某一凸透镜的焦距f，同学们将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，如图所示，在纸上呈现一个并非最小的光斑，测得这个光斑到凸透镜的距离为l。将凸透镜向远离纸的方向移动，发现光斑先变小后变大，则下列关于l和f的关系正确的是（　　） A．l＝f B．l＞f C．l＜f D．l≥f 8.俊俊同学利用光具座测量某凸透镜的焦距，如图所示，他让凸透镜正对着太阳光，调整光屏与凸透镜的距离，使光屏上得到一个最小、最亮的光斑；由图可知，凸透镜对光有　　 作用，此时该凸透镜的焦距是　　 cm。 9.小明用如图所示的透镜来探究凸透镜成像规律，该透镜的焦距为_______cm。实验中，小明保持凸透镜在光具座上的位置不变，把点燃的蜡烛放在“20cm”刻度线处，移动光屏，烛焰可在光屏上成倒立、________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像，生活中利用这类透镜来矫正______眼的视力缺陷。 10.在利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小明将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，当在纸上呈现一个光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为l。当纸靠近凸透镜时，光斑变小，说明凸透镜的焦距f___________l（选填“>”“<”或“=”）。在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上呈现清晰的像，像是倒立___________的实像，利用这一成像规律可以制成___________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章光现象 第四节 凸透镜成像 （第1课时凸透镜与凹透镜） 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：凸透镜 2 知识点2凹透镜 5 【方法技巧】 8 方法技巧 透镜对光的会聚与发散作用 8 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.知道凸透镜和凹透镜的形状特点,会进行区分； 2．知道凸透镜和凹透镜对光线的不同作用。 3．会画凸透镜、凹透镜的特殊光线 教学重点： 1.通过观察与实验，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 2.能认识光心、焦点和焦距，会画光路图。 教学难点： . 能用这些知识解释生产生活中的相关现象； 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.凸透镜 1.凸透镜： （1）凸透镜：凸透镜是光学元件的一种。它的中央较厚、边缘较薄，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 （2）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面半径，我们称这种透镜为薄透镜。 （3）生活中的凸透镜：放大镜、远视镜、照相机及望远镜的镜片；手机摄像头；晶莹的露珠、装水的饮料瓶等。 2.凸透镜的作用： 平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点，凸透镜对光有会聚作用。（凸透镜又叫做会聚透镜） 请观看实验视频。 3.凸透镜的光心、光轴、焦点、焦距： （1）光心：凸透镜的中心0称为光心。通过光心的光，传播方向不变。 光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴，简称光轴。 （2）焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。（凸透镜的两侧各有一个焦点） 焦距：焦点到光心的距离称为焦距，用字母f表示。（凸透镜的焦距越大，凸透镜对光的会聚作用越小） （3）小实验：测量凸透镜的焦距。 把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个很小、很亮的光斑（即焦点），用刻度尺量出该点到凸透镜的距离即焦距。 小实验：测量凸透镜的焦距。 4.凸透镜的三条特殊光线： 例1 小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示，将凸透镜正对太阳光。在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这个现象表明凸透镜对光有 作用；当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小 （选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 cm。 【答案】 会聚 先变小后变大 7 【解析】[1]小芳先在纸上画一个小于透镜大小的圆环，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这表明光会聚了，即凸透镜对光线具有会聚作用。 [2][3]当将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑都不是最小最亮的光斑，也就是说不是凸透镜的焦点的位置，说明凸透镜的焦点在两次出现光斑的中间，可知此过程中的光斑是先变小后变大，两次光斑之间的距离为6cm，凸透镜焦点距第一次的光斑距离为 该凸透镜的焦距为 知识点二.凹透镜 请同学们拿起课桌上另外一组透镜，看一看，用手摸一摸比较它们和凸透镜有什么不同？ 1.凹透镜： （1）凹透镜：凹透镜是光学元件的一种。它的中央较薄、边缘较厚，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 2.凹透镜的作用： 凹透镜对光有发散作用。（发散透镜） 3.凹透镜的光心、光轴、焦点、焦距： 与凸透镜类似，凹透镜也有主光轴、光心。 通过凹透镜光心的光，其传播方向也不变。 平行于主光轴的光经凹透镜发散后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。 4.凹透镜的三条特殊光线： 例2 关于凸透镜对光的作用，下列说法正确的是（　　） A．经过凸透镜后的光一定变成会聚的光 B．对平行于主光轴的光才有会聚作用 C．对任何光都有会聚作用 D．光通过凸透镜后变成平行光 【详解】A．从凸透镜的焦点出发的光线，经过凸透镜后平行于主光轴，所以经过凸透镜后的光不一定变成会聚的光，只是比原来的光线会聚一些，故A错误； B．凸透镜对光具有会聚作用，不仅仅是只对平行光线，故B错误； C．凸透镜对任何光都有会聚作用，故C正确； D．不是所有光经过透镜后都会变成平行光，故D错误。故选C。 【变式2-1】光的世界是丰富多彩的，光学器件在我们的生活、学习中有着广泛应用。你认为下面的介绍不符合实际的是（　　） A．近视眼镜利用了凹透镜对光线的发散作用 B．照相时，被照者距镜头越远，所成的像越大 C．借助放大镜看世界地图时，地图到放大镜的距离应小于一倍焦距 D．阳光通过凸透镜可以点燃纸屑，是利用凸透镜对光线的会聚作用 【详解】A．近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，应佩戴发散透镜，使光线推迟会聚，说法正确，故A不符合题意； B．凸透镜成实像时，物近像远像变大，所以人离照相机镜头越远，人在照相机中所成的像就越小，故B符合题意； C．当用放大镜看世界地图时，地图需放在放大镜的一倍焦距之内才可，故C不符合题意； D．凸透镜对光线有会聚作用，可使平行光会聚在一点上，此点可使温度升高将纸屑点燃，故D不符合题意。 【变式2-2】将一副眼镜放在太阳底下，使镜片正对太阳光，在地面上观察到如图所示的现象，则下列判断正确的是（　　） A．它是近视眼镜，对光线有会聚作用 B．它是远视眼镜，对光线有发散作用 C．它是老花眼镜，对光线有会聚作用 D．它是近视眼镜，对光线有发散作用 【详解】地面上形成的影子比镜片大，这说明镜片对光线具有发散作用，所以可知镜片是凹透镜，凹透镜可以用来进行近视眼的矫正，所以该眼镜是近视眼镜。 故选D。 【方法技巧】 方法技巧：透镜对光的会聚与发散作用 （1）会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散 ①会聚作用是指能使折射光更靠近主光轴，但折射后的光不一定会相交与于一点。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光更靠近主光轴，但该光束依然不会相交于一点。 ②发散作用是指能使折射光更远离主光轴，但折射后的光也可能会相交于一点。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后还能相交于一点。 【巩固训练】 . 一束平行光射向凸透镜的光路图如图所示，若把蜡烛放在距该透镜30cm处时，将得到一个倒立、______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。利用这一成像原理可以制成的光学仪器是______（答出一个即可）。 【答案】 缩小 照相机 【解析】平行光通过凸透镜会聚于一点，该点即焦点，焦点到凸透镜光心的距离即为焦距；则从图可知，凸透镜的焦距为f=10cm 则2f=20cm 而蜡烛距离该透镜30cm，即物距为u=30cm 此时u>2f，成倒立、缩小的实像，应用是照相机。 2.如图根据光通过透镜前后的方向，判断甲透镜为 　　（选填“凸”或“凹”）透镜，乙透镜为 　　（选填“凸”或“凹”）透镜 【答案】凸；凹。 【解析】左图中，光线经过透镜后变会聚了，甲透镜为凸透镜； 右图中，光线经过透镜后变发散了，乙透镜为凹透镜。 3.如图所示，是球形玻璃太阳能发电装置。球形玻璃相当于一个 　　（选填“凸”或“凹”）透镜，对光线有 　　（选填“会聚”或“发散”）作用。 【答案】凸；会聚。 【解析】球形玻璃中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜；凸透镜对光线具有会聚作用。 4 图1表明，跟主轴平行的光通过凸透镜后会聚在主轴上的一点F，这个点叫做 。如果把小灯泡放在这一点，则射向凸透镜的光经透镜后将变为 光。图2表明凹透镜对光有 作用。    【答案】 焦点 平行 发散 【解析】能使平行于主光轴的光线会聚于一点，这个点称之为焦点。由图可知，跟主轴平行的光通过凸透镜后会聚在主轴上的一点F，这个点叫做焦点。它到透镜光心O的距离叫做焦距。 根据光路的可逆性可知，如果把小灯泡放在焦点处，则射向凸透镜的光经透镜后将变为平行光。 图2中，平行光经凹透镜折射后变得远离主光轴，这表明凹透镜对光有发散作用。 5 矿井中所使用的矿灯（如图），优点是光柱射出去后非常集中，几乎相当于平行光，要使小灯泡发出的光变成平行光。则该灯头的镜头镜片应选择 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）；小灯泡应放在该透镜的 位置上。 【答案】 凸透镜 焦点 【解析】凸透镜对光线有会聚作用，一束平行于主光轴的平行光经凸透镜折射后会交在凸透镜的焦点上，根据光路是可逆的，将小灯泡放在凸透镜的焦点上，在另一侧也可以得到一束平行光。 6. 请画出由点发出的光经过凸透镜后的折射光线。 【答案】如图所示 【解析】过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。如图所示。 7.兴趣小组在课余时间利用太阳光测量某一凸透镜的焦距f，同学们将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，如图所示，在纸上呈现一个并非最小的光斑，测得这个光斑到凸透镜的距离为l。将凸透镜向远离纸的方向移动，发现光斑先变小后变大，则下列关于l和f的关系正确的是（　　） A．l＝f B．l＞f C．l＜f D．l≥f 【答案】C 【解析】凸透镜正对太阳光，看似一束平行光射来经过凸透镜。由于凸透镜的焦距大于光斑到凸透镜的距离，所以当凸透镜远离白纸时，光斑逐渐变小，直到白纸与凸透镜距离为焦距时，呈现最小最亮的光斑。继续远离白纸，光斑将逐渐变大，故l＜f。 8.俊俊同学利用光具座测量某凸透镜的焦距，如图所示，他让凸透镜正对着太阳光，调整光屏与凸透镜的距离，使光屏上得到一个最小、最亮的光斑；由图可知，凸透镜对光有　　 作用，此时该凸透镜的焦距是　　 cm。 【答案】会聚 11.0 【解析】凸透镜对光线有会聚的作用；最小、最亮的光斑就是该凸透镜焦点的位置，焦点到透镜光心的距离就是焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝41.0cm﹣30.0cm＝11.0cm。 9.小明用如图所示的透镜来探究凸透镜成像规律，该透镜的焦距为_______cm。实验中，小明保持凸透镜在光具座上的位置不变，把点燃的蜡烛放在“20cm”刻度线处，移动光屏，烛焰可在光屏上成倒立、________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像，生活中利用这类透镜来矫正______眼的视力缺陷。 【答案】 12.0 放大 远视 【解析】由图得，凸透镜的光心在刻度尺的40.0cm位置。平行于主光轴的光通过凸透镜后会聚的点为焦点，因此该凸透镜的焦点在刻度尺52.0cm位置，故透镜的焦距为 小明保持凸透镜在光具座上的位置不变，把点燃的蜡烛放在“20cm”刻度线处，此时物距为 在一倍焦距和两倍焦距之间，凸透镜成的像为放大、倒立的实像。 凸透镜对光线具有会聚作用，可以用于矫正远视眼。 10.在利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小明将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，当在纸上呈现一个光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为l。当纸靠近凸透镜时，光斑变小，说明凸透镜的焦距f___________l（选填“>”“<”或“=”）。在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上呈现清晰的像，像是倒立___________的实像，利用这一成像规律可以制成___________。 【答案】 < 缩小 照相机 【解析】当纸靠近凸透镜时，光斑变小，说明距离为l时得到的光斑不是最小光斑，即l不是焦距，凸透镜的焦距f<l。 据图可知，此时物距大于像距，且在光屏上成实像，根据凸透镜成像规律成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是利用这一原理工作的。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$