内容正文:
第一单元 声和光-课时3 透镜及其应用
知识导图
核心观点
考点1 凸透镜与凹透镜
凸透镜
凹透镜
中间较厚,边缘较薄;对光线具有会聚作用
中间较薄,边缘较厚;对光线具有发散作用
提分指南
三条特殊光线的折射特点
平行于主光轴(平行过焦)
过焦点(过焦平行)
过光心(过心不变)
凸透镜
凹透镜
易失分点
透镜对光的会聚作用或发散作用是和光原来的传播方向相比的,并不是指光的最终传播方向。
中考这样考
1.[2024福建中考22题] 在图中,根据折射光线画出对应的入射光线。
2.[2025湖北中考] 2025年1月20日,在第九届亚冬会火种采集仪式上,现场用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象,让光束透过近视眼镜和老花眼镜投射在墙上,如图乙。下(选填“上”或“下”)方眼镜的透镜类型与冰透镜相同,为凸透镜。
物距𝑢
像距𝑣
像的特点
像的位置
应用
𝑢>2𝑓
𝑓<𝑣<2𝑓
倒立、缩小的实像
与物异侧
照相机
𝑢=2𝑓
𝑣=2𝑓
倒立、等大的实像
测焦距
𝑓<𝑢<2𝑓
𝑣>2𝑓
倒立、放大的实像
投影仪
𝑢=𝑓
不成像
获得平行光
𝑢<𝑓
𝑣>𝑢
正立、放大的虚像
与物同侧
放大镜
考点2 凸透镜成像规律及其应用
提分指南
静态成像规律:一倍焦距分虚实,内虚外实,实倒虚正;二倍焦距分大小,内大外小。
动态成像规律:成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小;成虚像时,物近像近像变小,物远像远像变大。
易失分点
凸透镜成像特点
1.像的放大或缩小,是相对于成像的物体而言的。
2.实像总是倒立的,虚像总是正立的。
3.实像可以用光屏承接到,也可以用肉眼观察到;虚像无法用光屏承接到,能用肉眼观察到。
中考这样考
1.[2025福建中考11题] 如图,修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜,使用时手表到凸透镜的距离应( A )
A.小于1倍焦距 B.等于1倍焦距
C.大于2倍焦距 D.在2倍焦距与1倍焦距之间
2.[2024福建中考11题] 我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统,系统中的光学元件相当于晶状体,内置光电传感器相当于视网膜,成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时,物体在光电传感器上形成的像是( A )
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像 D.正立、放大的虚像
考点3 眼睛与光学仪器
1.眼睛的成像原理
(1)原理:晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜相当于光屏。
(2)成像特点:倒立、缩小的实像。
2.近视眼、远视眼的成因及矫正
近视眼
远视眼
特点
只能看清近处的物体
只能看清远处的物体
成因
晶状体太厚,折光能力太强,或眼球在前后方向上太长
晶状体太薄,折光能力太弱,或眼球在前后方向上太短
成像光路图
___________________________________
像成在视网膜的前方
______________________________________________
像成在视网膜的后方
矫正方法
_______________________________________________
配戴凹透镜
_____________________________________________
配戴凸透镜
矫正原理
凹透镜使光发散
凸透镜使光会聚
口诀
近前凹,远后凸
3.望远镜与显微镜
类型
望远镜
显微镜
物镜成像特点
成倒立、缩小的实像
成倒立、放大的实像
目镜成像特点
成正立、放大的虚像
中考这样考
1.[2020福建中考13题] 小明只能看清近处的物体,而看不清远处的物体,来自远处某点的光会聚在他的视网膜前。那么( B )
A.他可能患上近视眼,需用凸透镜矫正
B.他可能患上近视眼,需用凹透镜矫正
C.他可能患上远视眼,需用凸透镜矫正
D.他可能患上远视眼,需用凹透镜矫正
2.[2025青岛中考改编] 6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中,同学们搜集到了以下图片。下列说法错误的是( B )
A.图甲所示眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜
B.图乙所示视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C.图丙所示是近视眼的成像原理,应戴合适的凹透镜进行矫正
D.读写时眼睛与书本的距离应保持在 左右,是预防近视眼的措施之一
实验
实验 探究凸透镜成像的规律 (课标必做实验)
【实验思路】
【实验装置】
如图所示。
【实验步骤】
1.将蜡烛、凸透镜、光屏从左到右依次安装在光具座上,注意三者之间的相对位置。
2.点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使三者的中心在同一高度。
3.将蜡烛放在离凸透镜较远的位置(2倍焦距外),调整光屏的位置,直到在光屏上得到一个清晰的像,观察并记录像的情况、物距和像距 等。
4.移动蜡烛逐渐靠近凸透镜,依次将蜡烛放在凸透镜的2倍焦距处、1倍焦距和2倍焦距之间、1倍焦距处、1倍焦距以内,同时调整光屏的位置,观察光屏上能否成像,并记录像的情况、物距和像距 等。
【实验结论】
物体位于凸透镜的2倍焦距外时,成缩小、倒立的实像;物体位于2倍焦距时,成等大、倒立的实像;物体位于2倍焦距与1倍焦距之间时,成放大、倒立的实像;物体位于1倍焦距时,不能成像;物体位于1倍焦距以内时,成放大、正立的虚像。
【交流反思】
1.确定凸透镜焦距的方法:
①平行光会聚法:用平行光照射到凸透镜上,在凸透镜的另一侧用光屏承接到一个最小、最亮的光斑,光斑到凸透镜光心的距离即为该凸透镜的焦距。
②等距法:移动蜡烛和光屏,直至光屏上成倒立、等大的实像,此时 。
2.观察像的方法:
①观察实像:不通过凸透镜,直接观察光屏上的成像情况。
②观察虚像:在光屏侧,通过凸透镜观察烛焰。
③怎样确定光屏上的像是清晰的:前后缓慢移动光屏,同时用眼睛观察光屏上的像,当看到像的边缘最锐利、细节最清楚,没有模糊的晕染,此时像就是清晰的。
④如何判断实像是放大还是缩小的:用大小一样的物体与光屏上的像进行比较。
3.蜡烛燃烧变短,使像回到光屏中央的方法:①只将蜡烛往上调;②将凸透镜和光屏同时向下调。
4.实验时,无论如何移动光屏,在光屏上都得不到像的原因:①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度;②物距小于或等于一倍焦距 ;
③像距太大,像成在了光具座之外。
一题通关
例 在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
基础设问
(1)进行该实验前,将实验室的窗帘拉上,这样做的目的是使光屏上的像更易观察到。
(2)【测焦距】如图甲所示,用平行光测出凸透镜的焦距为10.0 。
(3)将凸透镜、蜡烛和光屏安装在光具座上,置于中间位置的应是凸透镜。正确放置后,点燃(选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛,调整它们的高度,使烛焰中心、透镜光心和光屏中心在同一高度。
(4)调节好装置,将蜡烛放在二倍焦距之外时,光屏上能成缩小(选填“放大”或“缩小”)、倒立的实(选填“实”或“虚”)像。生活中常用的照相机(或摄像机)是利用这一成像规律工作的。
(5)将蜡烛移至一倍焦距与二倍焦距之间某处,光屏上成清晰的像。若烛焰中心下降 ,则光屏上的像会向上(选填“向上”或“向下”)移动,移动的距离大于(选填“大于”“小于”或“等于”) 。能让像重新回到光屏中心的操作是②(填序号)。
①光屏下调 ②蜡烛上调 ③透镜上调
(6)如图乙所示,光屏上成清晰的像(像未画出)。若将蜡烛向右移动少许,则应将光屏向右(选填“左”或“右”)移动,光屏上才能再次呈现清晰的像,此时像比刚才的像要大些。如果向右移动蜡烛到一定的位置时,无论怎样移动光屏都无法承接到像,可能的原因是蜡烛在一倍焦距处或一倍焦距以内。
提升设问
(7)在图乙基础上,保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至 刻度线处,如图丙所示,则人眼在图丙中 处能观察到烛焰的像。
(8)图乙中,由光路可逆可以推断,保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动凸透镜到55 刻度线处,光屏上可再次成清晰的缩小、倒立的实像。
(9)【加透镜】实验中,光屏上成模糊的像,如果蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏往凸透镜方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变,在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凹透镜,光屏上也能成清晰的像。上述现象说明凹透镜对光具有发散作用。近(选填“近”或“远”)视眼的矫正与上述成像过程类似。
(10)在图乙所示的实验中,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D(填选项序号)。
A.只出现烛焰像的上半部分
B.只出现烛焰像的下半部分
C.出现烛焰完整的像,但像变小了
D.像仍然是完整的,且大小不变,只是变暗了
(11)在图乙所示实验基础上,若保持蜡烛和凸透镜的位置不变,更换凸透镜后,在光具座上向左移动光屏,光屏上又出现了清晰的像。这表明像距变小了,由此推断更换后的凸透镜会聚光的能力较强,焦距小于(选填“大于” “小于”或“等于”) 。
拓展设问
(12)用照相机拍照时,在底片上所成的像是倒立、缩小的实(选填“实”或“虚”)像。镜头靠近被拍照的人时,像的大小将变大,此时像会远离(选填“靠近”或“远离”)镜头。用照相机拍摄远近不同的物体时,通过伸缩镜头,使像清晰地成在底片上,这个操作过程便是“调焦”。
(13)小敏同学发现手机不能“调焦”但成像也基本清晰,她将手机拿到哥哥工作的大学实验室去探究,实验数据如表所示,根据表中数据,判断手机镜头的焦距大约为D。(填选项序号)
次数
1
2
3
4
5
6
7
物距/m
10.00
5.00
2.00
1.00
0.50
0.10
0.05
像距/cm
0.500
0.501
0.502
0.503
0.505
0.526
0.556
A. B. C. D.
(14)请分析,用手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因是手机镜头的焦距小,像距变化的范围小。
课后训练
基础巩固
1.[2025宁夏中考] 在森林中游玩时,饮料瓶不能随意丢弃,若饮料瓶中有水,经太阳照射可能引发火灾。下列光路图能解释火灾成因的是( )
2.[2025广州中考] 如图所示,蜡烛距凸透镜 时,烛焰在光屏上成清晰的倒立缩小像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A. B. C. D.
3.[2025无锡中考] 如图所示,是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A.是凸透镜,可用于矫正远视眼
B.是凹透镜,可用于矫正远视眼
C.是凸透镜,可用于矫正近视眼
D.是凹透镜,可用于矫正近视眼
4.[2025长沙中考] 晚上看电视时,小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动,发现移动到某位置时,墙上清晰地呈现出电视画面倒立、缩小的像。这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同( )
A.放大镜 B.照相机 C.投影仪 D.平面镜
5.小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。盒底上放标本,盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为 和 的两种凸透镜,为了在盒盖上方附近,通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,凸透镜的焦距与盒高 选择合理的是( )
A. B.
C. D.
6.[2025广东中考] 放大镜属于____(选填“凸”或“凹”)透镜。如图,邮票通过透镜所成的像是____(选填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距离______(选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
7.西晋《博物志》中云:“削冰令圆,举以向日,以艾于后成其影,则得火。”(如图)这是我国古代劳动人民把冰制成透镜,利用它对太阳光的______作用来取火。现在人们还利用这种透镜来矫正______(选填“近视眼”或“远视眼”)。
能力提升
8.[2025苏州中考] 探究凸透镜成像的规律时,把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜。当凸透镜距离蜡烛为和 时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是( )
A.第一次的像是缩小的 B.第二次的像比第一次的大
C.蜡烛和光屏间的距离是 D.凸透镜的焦距是
9.[2025烟台中考] 在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是_____________________。
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为_____ (不要求估读)。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像。
(3)保持图甲中凸透镜的位置不动,将光源移动到光具座 处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动,像的大小将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)保持图甲中凸透镜的位置不动,将光源移动到光具座 处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是_____________,要想看到此时的像,观察的方法是_____________。
10.[2025龙东地区中考改编] 如图所示,轩轩同学在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离 与物体到凸透镜的距离 的关系图像,下列说法中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距
B.物体从 处向透镜靠近的过程中,光屏上的像先变大后变小
C. 时,将透镜遮挡住一部分,光屏上的像会变亮
D. 时,在光屏上成缩小的像
课后训练参考答案
1、 A
2、 A
3、 D
4、 B
5、 D
6、 凸 虚 大于
7、 会聚 远视眼
8、 C
9、 (1)使像成在光屏的中央 (2) 340
(3)靠近 变小 (4)u<f,成正立、放大的虚像 从右侧通过凸透镜观察像
10、A
1
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