1.5 透镜和视觉（讲义）科学新教材浙教版八年级上册

本讲义聚焦“透镜和视觉”核心知识点，系统梳理透镜分类及对光的作用、凸透镜成像五区间规律及应用、眼睛结构与视觉形成、近视远视成因与矫正，构建从透镜基础到成像规律再到视觉应用的完整知识支架。 该资料以科学观念为基础，通过“测焦距”“遮透镜成像”等探究实验培养科学思维，结合项目化学习（如自制投影仪）和随学随练，辅助课堂实验操作与问题解决，助力学生课后巩固知识，同时渗透近视防控的态度责任教育，提升学科核心素养。

第1章 对环境的察觉 第5节 透镜和视觉 课标要点 科学观念：区分凸、凹透镜对光的作用；熟记凸透镜成像五区间规律；类比眼球 = 照相机，掌握视觉形成、近 / 远视成因与矫正；了解显微镜、望远镜成像原理。 科学思维：运用光路模型、类比法（晶状体类比凸透镜）；利用 “一焦分虚实、二焦分大小” 推理成像；逆向推导焦距范围，区分实像、虚像本质。 探究实践：完成测焦距、凸透镜成像分组实验；规范三条特殊光线作图；模拟近视远视矫正实验，能分析实验误差与异常现象。 态度责任：知晓青少年近视危害，养成科学用眼习惯；了解人工视网膜、显微观测等光学科技，树立健康与科学应用意识。 学习重难点 重点：凸 / 凹透镜会聚、发散作用，三条特殊光线光路作图；凸透镜成像五区间规律及照相机、放大镜、投影仪应用；眼球成像原理，近视、远视成因与矫正透镜选择。 难点：区分 “会聚 / 发散” 是相对入射光线，不是一定会聚成光点；实像、虚像本质区分，动态物距变化时像的大小、远近变化；类比眼球与照相机，解释晶状体调节、视力矫正光路；由成像条件逆向推导焦距取值范围。 知识点 透镜 1.两种透镜：中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜。中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜。 2.关于透镜的几个科学术语 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，画主光轴应用点划线 光心 透镜中有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变， 这个点叫做透镜的光心，用字母“O”主光轴表示 焦点 焦距 凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这一点叫凸透镜的焦点，用字母F表示，凸透镜两侧各有一焦点，且对称；焦点到凸透镜光心的距离叫焦距，用字母“f"表示 凹透镜能使跟主光轴平行的光变得发散，且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的一点，这一点不是实际光线的会聚点，而是实际光线反向延长线的会聚点，所以叫凹透镜的虚焦点，凹透镜有两个虚焦点 3.凸透镜和凹透镜对光的作用 (1)凸透镜对光有会聚作用，如图所示。 由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光，如图所示。 (2)凹透镜对光有发散作用，如图所示。 【能力拓展】 （1）凸透镜对光有会聚作用，并不定会聚到一点，而是光通过凸透镜折射后，折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴，使它的光束变窄。 （2）凹透镜对光有发散作用，光通过凹透镜折射后，折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更远离主光轴,使它的光束变宽。 （3）对于凹透镜和凸透镜的三条特殊光线，可概括为以下三点: ①平行必过焦点(即平行于主光轴的光线经透镜折射后，折射光线或其光线的反向延长线经过焦点)；②过焦点必平行(即入射光线或其延长线经过焦点时，折射光线平行于主光轴)； ③过光心方向不变(即经过光心的光线传播方向不变)。 随学随练 1. 在图中甲、乙虚线方框内各放置一个透镜，两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　） A．图甲中放凸透镜，图乙中放凹透镜 B．图甲中放凹透镜，图乙中放凸透镜 C．图甲、图乙虚线方框中都放凸透镜 D．图甲、图乙虚线方框中都放凹透镜 2. 对于如图甲所示的光路图，方框中可放入的元件为（　　） A．1、5 B．2、3、5 C．2、3、4 D．1、3、5 知识点 凸透镜成像规律 1.物距和像距 物体到透镜中心的距离叫物距，用u表示；像到透镜中心的距离叫像距,用v表示。 2.探究凸透镜成像规律 设计并进行实验:利用太阳光或平行光源聚焦法测定凸透镜的焦距。 (1)把蜡烛、凸透镜、蜡烛光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛的焰心、凸透镜的光心，光屏的中心大致在同一高度。 (2)把蜡烛放在与凸透镜的距离大于二倍焦距的地方，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小的。改变物距，重做这一步。 (3)把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛与凸透镜的距离等于二倍焦距，移动光屏得到清晰的像，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。 (4)把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛与凸透镜的距离在一倍焦距与二倍焦距之间，移动光屏得到清晰的像，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。改变物距，重做这一步。 (5)把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏,看是否能够成像。 (6)把蜡烛移到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗? 从光屏这一侧透过凸透镜用眼睛直接观察烛焰，是不是看到了一个正立、放大的烛焰的像?这个像不是由实际光线会聚成的，因此不能用光屏承接，是虚像。改变物距，重做这一步。 由实验表明，凸透镜成像规律如下表 物距u和焦距f的关系 像的性质 像的位置 应用举例 正立\倒立 缩小\放大\等大 实像\虚像 与物同侧\异侧 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 异侧 侧焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 幻灯机 u<f 正立 放大 虚像 同侧 放大镜 【能力拓展】 ①实验过程中，需调节蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平线上)，目的是使像呈现在光屏的中央。 ②实验中，光屏上不出现像的原因可能有:物距小于或等于一倍焦距；烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。 规律总结: ①凸透镜所成实像必倒立，且物、像异侧，可以是放大的、等大的或缩小的；而虚像必正立，且物、像同侧，一定是放大的。 ②两个分界点:一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，即焦点是成实像、虚像的分界点，物体在焦点外成实像，在焦点内成虚像。二倍焦距点是实像放大、缩小的分界点，物体在二倍焦距外成缩小实像,在二倍焦距内、一倍焦距以外成放大实像。 ③凸透镜成实像时，像与物上下、左右都相反。当物距大于像距时，所成的像是倒立、缩小的；当物距等于像距时，所成的像是倒立、等大的；当物距小于像距时，所成的像是倒立、放大的。 ④凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，且像变大，即物近像远像变大；物距增大，像距减小，且像变小，即物远像近像变小。成虚像时，物距减小，像距减小且像变小，即物近像近像变小。 随学随练 3. 在探究凸透镜成像规律时，点燃蜡烛后，调节蜡烛、透镜、光屏的位置，直到光屏上出现清晰的像。第一次调节好后如图所示。下列说法错误的是（　　） A．照相机的成像规律与图示成像规律一致 B．若蜡烛与光屏位置互换，光屏仍能接收到清晰的像 C．将透镜的上半部分遮挡，光屏上的像将不完整 D．透镜位置不变，向左移动蜡烛，要接收到清晰的像，光屏应向左移动 4. 在探究凸透镜成像规律时，点燃蜡烛后，调节蜡烛、透镜、光屏的位置，直到光屏上出现清晰的像。第一次调节好后如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．照相机的成像规律与图中所示的成像规律一致 B．假设蜡烛与光屏位置互换，光屏仍能接收到清晰的像 C．假设透镜的上半部分被遮挡，则在光屏上的像将不完整 D．透镜位置不变，向左移动蜡烛，要接收到清晰的像，光屏应向左移动 知识点 放大镜、投影仪和照相机 1.放大镜 是一个短焦距的凸透镜。放大镜的成像原理是物体到凸透镜的距离小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像。使用放大镜时，必须使放大镜靠近物体，使物体在它的一倍焦距以内。 注意在一倍焦距以内,物体离透镜越远，像越大。 2.投影仪 是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像是倒立、放大的实像。 3.照相机 是利用物距大于二倍焦距时，物体通过凸透镜所成的像是倒立、缩小的实像这一原理来工作的。数码照相机的前面都有一个镜头，数码照相机的镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。选定被拍摄的景物后，调节镜头到影像传感器的距离，能在影像传感器上成一个清晰、倒立、缩小的实像。物体到镜头的距离越远，成的像越小；到镜头的距离越近，成的像越大。 随学随练 5. 图甲是一款投影装置，装在高处的投影灯照在地面上出现图案或文字，其内部结构如图乙所示。下列有关说法正确的是（　　） A．地面上得到的是正立、放大的虚像 B．增大镜头与图片的距离，地面上的图案变大 C．该投影装置的成像特点与幻灯机相同 D．不同方位都能看清文字，是因为光在地面发生了镜面反射 6. 如图是某款智能镜启动系统模型，人的面部可通过摄像头成像在感光组件上，进行识别后启动该镜。下列有关启动系统说法正确的是（　　） A．感光组件上所成的像是放大的实像 B．感光组件上所成的像是倒立的虚像 C．该系统成像原理和投影仪相同 D．该系统成像原理和照相机相同 知识点 眼睛 1.视觉的形成：物体反射的光线经过角膜、晶状体和玻璃体，在__视网膜__上形成像，经视神经传入大脑__，形成视觉。在视神经离开视网膜的地方，也是视网膜上唯一没有任何__感光细胞__的地方，这个地方叫做盲点_。若像成在这个位置，我们是看不到的。 随学随练 7. 保护视力是当下青少年关注的焦点。小科同学在长时间的学习中出现了假性近视现象，但他发现通过眺望远处绿植的方法可以改善用眼疲劳。当小科由看书状态到眺望远方状态的过程中，眼球晶状体厚度和对光的会聚能力的变化情况分别是（　　） A．晶状体变厚，对光的会聚能力变弱 B．晶状体变薄，对光的会聚能力变强 C．晶状体变厚，对光的会聚能力变强 D．晶状体变薄，对光的会聚能力变弱 8. 当小东从远眺切换至看清眼前飞过的昆虫（图中黑点）时，眼睛会发生哪些调节变化？此过程中眼睛调节的正确顺序是（　　） A．①②③ B．①③② C．②①③ D．③②① 知识点 近视眼和远视眼 1.近视眼成因：晶状体向外出，焦距变小，折光能力过强。 成　　像：像成在视网膜的前方；看近处物体清晰，看远处物体不清晰。 矫正方法：配戴凹透镜。将光发散，使像后移到视网膜上。 2.远视眼成因：晶状体拉长，焦距变大，折光能力过弱。 成　　像：像成在视网膜的后方；看远处物体清晰，看近处物体不清晰。 矫正方法：配戴凸透镜。会聚光线，使像前移到视网膜上。 色　　盲：失去正常人辨别颜色能力的先天性色觉障碍。 随学随练 9. 瓜渚湖是柯桥区标志性的景点，如图所示是瓜渚湖的灯光秀夜景，美不胜收，下列说法正确的是（　　） A．在瓜渚湖水中看到灯光景物的倒影，是光的折射形成的 B．我们看到红色的灯光，这就是红外线 C．取下近视眼镜，美景变模糊了，是因为成像在视网膜后面 D．灯光秀中笔直的光束形成的原因和影子的成因一致 【答案】D 10. 小明用如图所示的装置模拟眼睛，探究远视眼的视力矫正方法。烧瓶中的着色液体相当于玻璃体，烧瓶左侧的凸透镜相当于晶状体，右侧内壁相当于视网膜。下列光路图能正确说明远视眼矫正原理的是（　　） A． B． C． D． 题型 课堂微型拓展实验 实验 1 太阳光法测焦距 + 凹透镜对照实验 实验器材 凸透镜、凹透镜、白纸、直尺、太阳光 操作步骤 1.晴天将凸透镜正对太阳光，透镜与纸面平行，缓慢移动白纸，找到最小、最亮的圆形光斑； 2.用直尺测量透镜光心到光斑的距离，记录焦距f； 3.换凹透镜重复操作，保持正对阳光，移动白纸观察光斑变化。 实验现象 凸透镜：能汇聚出极小亮斑；凹透镜只能形成又大、暗淡的光斑，无法汇聚成亮点。 实验结论 凸透镜对光有会聚作用，存在实焦点；凹透镜对光发散，无实焦点，只有虚焦点。 实验 2 遮住一半凸透镜成像探究 器材 光具座、蜡烛、凸透镜、光屏 操作步骤 1.调节烛焰、透镜、光屏中心同一高度，移动光屏得到清晰倒立实像； 2.用不透明纸片遮住透镜上半部分，观察光屏上像； 3.再遮住下半部分，重复观察。 实验现象 像依旧完整，不会缺一半；只是整体亮度明显变暗。 实验结论 透镜每个区域都能独立折射光线成像；遮挡透镜只是减少透过光的总量，不会截断全部光线。 活学活用 11. 学习凸透镜成像原理后，小柯用硬纸板和凸透镜制成一个简易手机投影仪，如图甲所示。将播放视频的手机放到指定位置，投影幕布（未画出）上便能观察到视频画面。 （1）制作前，小柯让太阳光平行于凸透镜的主光轴射入，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，如图乙所示，可知凸透镜的焦距为 厘米。 （2）若要在投影幕布上看到正立的像，手机屏幕应该选择图丙中 （选填“A”或“B”）的放置方式。 （3）小柯在使用自制投影仪时，发现投影幕布上的画面模糊不清，其原因可能是 （写出一条即可）。 （4）为了方便调整像的大小，小柯给暗箱设计了一个可移动的抽屉（如图丁所示）。若要使投影幕布上的像变大，他应如何操作： 。 12. 在学习“凸透镜成像的规律”后，某校项目化小组的同学开展“自制校标logo投影灯”的项目化学习活动，活动包括投影灯设计、制作和评价三个环节。 【投影原理】凸透镜成像规律。投影灯结构包括光源、透明图标、镜头。通过凸透镜将透明图标上的图案呈现在屏幕上。 【实验材料】开关、电池、电池盒、电线若干、小灯泡、透明校标logo、凸透镜（焦距未知）、固定材料、热熔胶（用于粘合）、鞋盒、剪刀等。 【测量焦距】小江用发光二极管制成的“F”型光源进行实验。 （1）小江将光具座放在水平桌面上，将光源、凸透镜和光屏固定在光具座上，调整三者的高度，使它们的中心大致在 。 （2）小江任意选择了一个凸透镜固定在光具座40cm刻度线处（如图甲），不断调节光源和光屏的位置，当光屏上出现了清晰的像后，记录物距和像距，得到如图乙的图像。他选择的凸透镜焦距为 cm。 【评价量表】 投影灯评价量表（部分） 评价指标 达标 待改进 指标一 结构 结构完整 结构不完整 指标二 像的大小 像的大小可调 像的大小无法调节 指标三 像的清晰度 像的清晰度可调 像的清晰度无法调节 （3）【设计制作】为了在地面上观察到正立的校标logo，投影灯内校标应 （填“正立”或“倒立”）放置。 （4）【评价优化】小江的设计作品如图丙所示。老师观看后说：此作品在指标二评价结果为“待改进”。请你帮助小江给出解决对策： 。 基础通关 1. 视网膜是眼球内一个非常重要的结构，与视觉形成密切相关，下列叙述正确的是（　　） A．视觉是在视网膜上形成的 B．外界光线经折光系统最终在视网膜上成虚像 C．近视眼的成因是成像在视网膜前，用凹透镜矫正 D．视网膜上的感光细胞能感受光的刺激，是反射弧中的效应器 2. 如图，“金光穿洞”是西湖边绝美景观之一，它是由阳光穿过月亮桥和桥的倒影形成的。下列说法正确的是（　　） A．图中月亮桥的倒影是由于光沿直线传播形成的 B．月亮桥的倒影是与桥的本身大小不同的虚像 C．看到的水中“游鱼”是光的折射形成的实像 D．摄像机镜头适当靠近景物时可以成更大的实像 3. 人眼的成像原理与下列像的成像原理一致的是（　　） A．水中的倒影 B．镜中的自己 C．相机中的像 D．地上的光斑 4. 如图为我国自主研发的“机器狗”，头部的“眼睛”能提供感知外界的“视觉”，其成像原理与人眼相似，主要由光学镜头（相当于晶状体）、内置光电传感器（相当于视网膜）组成。“机器狗”的“眼睛”正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．光学镜头对光有发散作用 B．被观测物体在光电传感器上成正立、缩小的像 C．“眼睛”靠近被观测物体时，光电传感器上的像变小 D．“眼睛”到被观测物体的距离大于光学镜头的二倍焦距 5. 如图是一款黑科技阅读设备——“博看AI光影阅读”。它利用了激光投影和成像技术，开机后该设备将资源投影到白色的桌面上，直接在桌面上用手进行触控操作，犹如在手机上操作一样简单。下列关于此设备的说法正确的是（　　） A．桌面上所成的是放大的虚像 B．投影仪的镜头一定是凸透镜 C．为便于学生观看，应使用光滑的桌面 D．若想继续放大像，应将镜头靠近桌面 6. “影”是我们日常生活中常见的光现象，如夏天乘凉的“树影”；民间皮影戏的“皮影”；岸边景色在水中形成的“倒影”；春游时的“摄影”等。下列说法中正确的是（　　） A．树影是由光的直线传播形成的 B．皮影利用了平面镜成像的原理 C．倒影是由光的折射形成的 D．摄影时照相机内成正立、缩小的虚像 7. 长时间盯着手机屏幕，容易导致近视。下列关于近视成因及其矫正的原理图正确的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 8. 如图所示为商场门口的广告投影灯及其内部结构，它主要由光源、广告片和某种透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．地面的广告图标是虚像 B．这种广告投影灯的镜头为凸透镜 C．为了让地面广告图标变大，可以适当上移广告片 D．为了能从不同角度看见该广告图标，应选择光滑的地面 9. 如图所示，当我们看近处物体时（一般不小于10cm），近处物体的光线正好聚焦在视网膜上。当我们从看近处物体改为看远处物体时，为了使远处物体成像在视网膜上，晶状体凸度和焦距的变化情况分别是（　　） A．晶状体凸度变大，焦距变短 B．晶状体凸度变小，焦距变长 C．小蛟同学看不清楚近处的物体，他是近视眼 D．小江同学看不清楚远处的物体，应该配戴凸透镜 10. 我国中学生在生长发育阶段用眼过度、缺乏户外运动和足够的休息容易得近视眼。如图所示，下列关于近视眼成像情况及其矫正原理图正确的是（　　） A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁 11. 每年的3月3日和6月6日分别是“国际爱耳日”和“国际爱眼日”，提醒全人类爱护自己的耳朵和眼睛。如图是眼睛结构示意图，对其分析错误的是（　　） A．视觉最终形成的部位是大脑皮层的视觉中枢 B．在成像过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是2 C．眼球的成像原理与凸透镜成像相似，相当于光屏的眼球结构是4 D．近视眼的眼球前后径过短，远处物体所形成的像落到视网膜前方 素养提升 12. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的是（　　） ①该凸透镜的焦距是20cm ②保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，在光屏上能观察到像 ③将蜡烛移动到10cm刻度处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像 ④将蜡烛移动到35cm刻度处，为使烛焰在光屏上成一清晰的像，应向左移动光屏 A．①④ B．①③ C．②③ D．②④ 13. 在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　） A．甲为凹透镜，乙为凸透镜 B．甲为凸透镜，乙为凹透镜 C．甲、乙都为凸透镜 D．甲、乙都为凹透镜 14. 为了研究近视眼的形成和矫正方法，小明用凸透镜、凹透镜和光屏制作了如图所示的模型，使像恰好成在光屏上。不改变光屏和凸透镜的位置，去掉凹透镜，则像会（　　） A．成像在光屏左边 B．成像在光屏右边 C．无法成像 D．成像在光屏上 15. 某同学利用水凸透镜进行实验（如图1），通过针筒调节水凸透镜的曲度，可在光屏上得到一个清晰的像（像未画出）。 （1）实验时，烛焰中心、水凸透镜中心和光屏中心要在同一高度，目的是为了 。 （2）根据图中 的特点，可以推测出成的是倒立、缩小的实像。 （3）为了模拟近视眼的矫正，该同学向水透镜内注入适量水，此时光屏上的像逐渐变得模糊，为了使光屏上的像重新清晰，可以在水凸透镜前放上图2中 （填“甲”、“乙”或“丙”）所示的镜片。 16. 小金用放大镜观察报纸上的字是正立、放大的，观察远处的居民楼是倒立、缩小的，对此，他产生了疑问，于是设计了实验进行探究。 步骤一：选择一块凸透镜，测出其焦距为10.50厘米。 步骤二：把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节高低，使三者的中心处于同一高度。 步骤三：点燃蜡烛，把蜡烛放在距离凸透镜30.00厘米的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成一个清晰的像，观察像的正倒、大小特点，测量光屏到凸透镜的距离，记录在表格中。 步骤四：将蜡烛逐次移近凸透镜，重复实验，将数据记录在表格中。 实验次数 物距（厘米） 像的性质 像距（厘米） 1 30.0 倒立、缩小的像 16.12 2 20.0 倒立、放大的像 22.12 3 10.0 正立、放大的像 （1）该实验的自变量是 。 （2）实验过程中蜡烛因燃烧而变短，光屏上的像会向上移动。可以使像重新回到光屏中央的方法有 。 （3）第3次实验小金没有记录像距的原因是 。 （4）分析实验数据，小金得出结论“当物距大于两倍焦距时，物体经凸透镜成倒立、缩小的实像。”同学们质疑，物体经凸透镜成倒立、缩小的实像时，物距为什么是大于两倍焦距，而不是大于2.2倍焦距？为了回应同学们的质疑，你认为需要进一步的实验是 。 迁移创新 17. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中。 （1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由图甲可知，凸透镜的焦距为 cm。 （2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上得到如图乙所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，应将蜡烛向 调节。 （3）把烛焰放在距凸透镜17cm处时，如图丙所示，在凸透镜另一侧移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像（选填“放大”或“缩小”）。 （4）在（3）的基础上，保持光屏的位置不动，如果将蜡烛向左移动一段距离，然后在蜡烛与凸透镜之间合适的位置放一个 （选填“近视眼”或“远视眼”）镜片，在光屏上仍能得到清晰的实像。 18. 小敏做了如下三个光学实验： （1）图甲是“探究光的反射定律”的实验，小敏转动激光笔，使入射光束EO贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束OF沿 时针方向转动。 （2）图乙是“探究平面镜成像规律”的实验，小敏选择玻璃板而不选择平面镜的原因是 。 （3）图丙是“研究凸透镜成像规律”的实验，此时光屏上成清晰的像，小敏将凸透镜向光源方向移动至某位置，发现在光屏上又成一个清晰、 （填像的性质）的实像。 19. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm，实验装置如图甲所示。 （1）实验时，为了使像成在光屏中央位置，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在 上； （2）蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会向 偏离光屏中央； （3）在图乙中，将凸透镜固定在中央50cm处，然后把蜡烛分别放在A、B、C处，若它们所成的像分别用A'、B'、C'表示，则观察到清晰的实像从大到小依次是 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1章 对环境的察觉 第5节 透镜和视觉 课标要点 科学观念：区分凸、凹透镜对光的作用；熟记凸透镜成像五区间规律；类比眼球 = 照相机，掌握视觉形成、近 / 远视成因与矫正；了解显微镜、望远镜成像原理。 科学思维：运用光路模型、类比法（晶状体类比凸透镜）；利用 “一焦分虚实、二焦分大小” 推理成像；逆向推导焦距范围，区分实像、虚像本质。 探究实践：完成测焦距、凸透镜成像分组实验；规范三条特殊光线作图；模拟近视远视矫正实验，能分析实验误差与异常现象。 态度责任：知晓青少年近视危害，养成科学用眼习惯；了解人工视网膜、显微观测等光学科技，树立健康与科学应用意识。 学习重难点 重点：凸 / 凹透镜会聚、发散作用，三条特殊光线光路作图；凸透镜成像五区间规律及照相机、放大镜、投影仪应用；眼球成像原理，近视、远视成因与矫正透镜选择。 难点：区分 “会聚 / 发散” 是相对入射光线，不是一定会聚成光点；实像、虚像本质区分，动态物距变化时像的大小、远近变化；类比眼球与照相机，解释晶状体调节、视力矫正光路；由成像条件逆向推导焦距取值范围。 知识点 透镜 1.两种透镜：中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜。中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜。 2.关于透镜的几个科学术语 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，画主光轴应用点划线 光心 透镜中有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变， 这个点叫做透镜的光心，用字母“O”主光轴表示 焦点 焦距 凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这一点叫凸透镜的焦点，用字母F表示，凸透镜两侧各有一焦点，且对称；焦点到凸透镜光心的距离叫焦距，用字母“f"表示 凹透镜能使跟主光轴平行的光变得发散，且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的一点，这一点不是实际光线的会聚点，而是实际光线反向延长线的会聚点，所以叫凹透镜的虚焦点，凹透镜有两个虚焦点 3.凸透镜和凹透镜对光的作用 (1)凸透镜对光有会聚作用，如图所示。 由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光，如图所示。 (2)凹透镜对光有发散作用，如图所示。 【能力拓展】 （1）凸透镜对光有会聚作用，并不定会聚到一点，而是光通过凸透镜折射后，折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴，使它的光束变窄。 （2）凹透镜对光有发散作用，光通过凹透镜折射后，折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更远离主光轴,使它的光束变宽。 （3）对于凹透镜和凸透镜的三条特殊光线，可概括为以下三点: ①平行必过焦点(即平行于主光轴的光线经透镜折射后，折射光线或其光线的反向延长线经过焦点)；②过焦点必平行(即入射光线或其延长线经过焦点时，折射光线平行于主光轴)； ③过光心方向不变(即经过光心的光线传播方向不变)。 随学随练 1. 在图中甲、乙虚线方框内各放置一个透镜，两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　） A．图甲中放凸透镜，图乙中放凹透镜 B．图甲中放凹透镜，图乙中放凸透镜 C．图甲、图乙虚线方框中都放凸透镜 D．图甲、图乙虚线方框中都放凹透镜 【答案】B 【解答】解：两束光通过甲图后折射光线变的发散了，应为凹透镜； 图乙中，两束平行光经透镜后光线变得会聚了，应为凸透镜；故B正确，ACD错误。 故选：B。 2. 对于如图甲所示的光路图，方框中可放入的元件为（　　） A．1、5 B．2、3、5 C．2、3、4 D．1、3、5 【答案】C 【解答】解：由图可知，此透镜是将光线会聚了，所以是凸透镜；透镜1、5的中间薄、边缘厚，为凹透镜；透镜2、3、4的中间厚、边缘薄，为凸透镜；故C正确。 故选：C。 知识点 凸透镜成像规律 1.物距和像距 物体到透镜中心的距离叫物距，用u表示；像到透镜中心的距离叫像距,用v表示。 2.探究凸透镜成像规律 设计并进行实验:利用太阳光或平行光源聚焦法测定凸透镜的焦距。 (1)把蜡烛、凸透镜、蜡烛光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛的焰心、凸透镜的光心，光屏的中心大致在同一高度。 (2)把蜡烛放在与凸透镜的距离大于二倍焦距的地方，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小的。改变物距，重做这一步。 (3)把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛与凸透镜的距离等于二倍焦距，移动光屏得到清晰的像，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。 (4)把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛与凸透镜的距离在一倍焦距与二倍焦距之间，移动光屏得到清晰的像，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。改变物距，重做这一步。 (5)把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏,看是否能够成像。 (6)把蜡烛移到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗? 从光屏这一侧透过凸透镜用眼睛直接观察烛焰，是不是看到了一个正立、放大的烛焰的像?这个像不是由实际光线会聚成的，因此不能用光屏承接，是虚像。改变物距，重做这一步。 由实验表明，凸透镜成像规律如下表 物距u和焦距f的关系 像的性质 像的位置 应用举例 正立\倒立 缩小\放大\等大 实像\虚像 与物同侧\异侧 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 异侧 侧焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 幻灯机 u<f 正立 放大 虚像 同侧 放大镜 【能力拓展】 ①实验过程中，需调节蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平线上)，目的是使像呈现在光屏的中央。 ②实验中，光屏上不出现像的原因可能有:物距小于或等于一倍焦距；烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。 规律总结: ①凸透镜所成实像必倒立，且物、像异侧，可以是放大的、等大的或缩小的；而虚像必正立，且物、像同侧，一定是放大的。 ②两个分界点:一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，即焦点是成实像、虚像的分界点，物体在焦点外成实像，在焦点内成虚像。二倍焦距点是实像放大、缩小的分界点，物体在二倍焦距外成缩小实像,在二倍焦距内、一倍焦距以外成放大实像。 ③凸透镜成实像时，像与物上下、左右都相反。当物距大于像距时，所成的像是倒立、缩小的；当物距等于像距时，所成的像是倒立、等大的；当物距小于像距时，所成的像是倒立、放大的。 ④凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，且像变大，即物近像远像变大；物距增大，像距减小，且像变小，即物远像近像变小。成虚像时，物距减小，像距减小且像变小，即物近像近像变小。 随学随练 3. 在探究凸透镜成像规律时，点燃蜡烛后，调节蜡烛、透镜、光屏的位置，直到光屏上出现清晰的像。第一次调节好后如图所示。下列说法错误的是（　　） A．照相机的成像规律与图示成像规律一致 B．若蜡烛与光屏位置互换，光屏仍能接收到清晰的像 C．将透镜的上半部分遮挡，光屏上的像将不完整 D．透镜位置不变，向左移动蜡烛，要接收到清晰的像，光屏应向左移动 【答案】C 【解答】解：A、由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故A正确； B、若蜡烛与光屏位置互换，根据光路的可逆性可知，光屏仍能接收到清晰的像，故B正确； C、将透镜的上半部分遮挡，下半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗，故C错误； D、透镜位置不变，向左移动蜡烛，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要接收到清晰的像，光屏应向左移动，故D正确。 故选：C。 4. 在探究凸透镜成像规律时，点燃蜡烛后，调节蜡烛、透镜、光屏的位置，直到光屏上出现清晰的像。第一次调节好后如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．照相机的成像规律与图中所示的成像规律一致 B．假设蜡烛与光屏位置互换，光屏仍能接收到清晰的像 C．假设透镜的上半部分被遮挡，则在光屏上的像将不完整 D．透镜位置不变，向左移动蜡烛，要接收到清晰的像，光屏应向左移动 【答案】C 【解答】解：A．由图可知，物距大于像距，光屏上出现清晰的像，此时光屏上成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机，故A正确； B．透镜位置不变，将蜡烛与光屏互换位置，现在的像距为原来物距，现在的物距为原来像距，根据光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，故B正确； C．遮挡透镜的上半部分，蜡烛发出的光能穿过凸透镜，在光屏上成完整的像，由于透过凸透镜的光变少，像会变暗，故C错误； D．凸透镜成实像时的动态变化规律是物远像近像变小，若将蜡烛向左移动远离凸透镜，则应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变小，故D正确。 故选：C。 知识点 放大镜、投影仪和照相机 1.放大镜 是一个短焦距的凸透镜。放大镜的成像原理是物体到凸透镜的距离小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像。使用放大镜时，必须使放大镜靠近物体，使物体在它的一倍焦距以内。 注意在一倍焦距以内,物体离透镜越远，像越大。 2.投影仪 是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像是倒立、放大的实像。 3.照相机 是利用物距大于二倍焦距时，物体通过凸透镜所成的像是倒立、缩小的实像这一原理来工作的。数码照相机的前面都有一个镜头，数码照相机的镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。选定被拍摄的景物后，调节镜头到影像传感器的距离，能在影像传感器上成一个清晰、倒立、缩小的实像。物体到镜头的距离越远，成的像越小；到镜头的距离越近，成的像越大。 随学随练 5. 图甲是一款投影装置，装在高处的投影灯照在地面上出现图案或文字，其内部结构如图乙所示。下列有关说法正确的是（　　） A．地面上得到的是正立、放大的虚像 B．增大镜头与图片的距离，地面上的图案变大 C．该投影装置的成像特点与幻灯机相同 D．不同方位都能看清文字，是因为光在地面发生了镜面反射 【答案】C 【解答】解：AC、该投影灯利用凸透镜将较小的图案放大为较大的像，应用了当凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立放大的实像，与投影仪、幻灯机原理相同，地面上能看到放大的图案，是实像，故A错误、C正确； B、凸透镜成实像时，当物距变大时，像距会变小，像也会变小，故增大镜头与图片的距离，地面上的图案变小，故B错误； D、不同方向都能看到图案是光在地面发生了漫反射，故D错误。 故选：C。 6. 如图是某款智能镜启动系统模型，人的面部可通过摄像头成像在感光组件上，进行识别后启动该镜。下列有关启动系统说法正确的是（　　） A．感光组件上所成的像是放大的实像 B．感光组件上所成的像是倒立的虚像 C．该系统成像原理和投影仪相同 D．该系统成像原理和照相机相同 【答案】D 【解答】解：摄像头的镜头相当于一个凸透镜，是利用了“u＞2f时，在感光组件上所成的像是倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同，故D正确； 故选：D。 知识点 眼睛 1.视觉的形成：物体反射的光线经过角膜、晶状体和玻璃体，在__视网膜__上形成像，经视神经传入大脑__，形成视觉。在视神经离开视网膜的地方，也是视网膜上唯一没有任何__感光细胞__的地方，这个地方叫做盲点_。若像成在这个位置，我们是看不到的。 随学随练 7. 保护视力是当下青少年关注的焦点。小科同学在长时间的学习中出现了假性近视现象，但他发现通过眺望远处绿植的方法可以改善用眼疲劳。当小科由看书状态到眺望远方状态的过程中，眼球晶状体厚度和对光的会聚能力的变化情况分别是（　　） A．晶状体变厚，对光的会聚能力变弱 B．晶状体变薄，对光的会聚能力变强 C．晶状体变厚，对光的会聚能力变强 D．晶状体变薄，对光的会聚能力变弱 【答案】D 【解答】解：AC、正常人看物体由远及近时，为了使像始终落在视网膜上，则晶状体的焦距自动调节，将逐渐变小，即晶状体变厚，会聚能力增强，故A、C错误； BD、正常人看物体由近及远时，为了使像始终落在视网膜上，则晶状体的焦距自动调节，将逐渐变小，即晶状体变薄，会聚能力减弱，故B错误，D正确。 故选：D。 8. 当小东从远眺切换至看清眼前飞过的昆虫（图中黑点）时，眼睛会发生哪些调节变化？此过程中眼睛调节的正确顺序是（　　） A．①②③ B．①③② C．②①③ D．③②① 【答案】B 【解答】解：看远处（远眺）：睫状体舒张→晶状体变薄→折光能力弱。看近处（昆虫）：睫状体 收缩→晶状体 变厚、变凸→折光能力变强。对应选项①③②，故选：B。 知识点 近视眼和远视眼 1.近视眼成因：晶状体向外出，焦距变小，折光能力过强。 成　　像：像成在视网膜的前方；看近处物体清晰，看远处物体不清晰。 矫正方法：配戴凹透镜。将光发散，使像后移到视网膜上。 2.远视眼成因：晶状体拉长，焦距变大，折光能力过弱。 成　　像：像成在视网膜的后方；看远处物体清晰，看近处物体不清晰。 矫正方法：配戴凸透镜。会聚光线，使像前移到视网膜上。 色　　盲：失去正常人辨别颜色能力的先天性色觉障碍。 随学随练 9. 瓜渚湖是柯桥区标志性的景点，如图所示是瓜渚湖的灯光秀夜景，美不胜收，下列说法正确的是（　　） A．在瓜渚湖水中看到灯光景物的倒影，是光的折射形成的 B．我们看到红色的灯光，这就是红外线 C．取下近视眼镜，美景变模糊了，是因为成像在视网膜后面 D．灯光秀中笔直的光束形成的原因和影子的成因一致 【答案】D 【解答】解：A、岸边景物在湖水中形成倒影，这是平面镜成像，平面镜成像的原理是光的反射，故A错误； B、红外线人是看不到的，故B错误； C、取下近视眼镜，近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，则看到美景变模糊了，此时美景的像成在了视网膜的前面，故C错误； D、灯光秀笔直的光束是由光的直线传播形成的，影子也由光的直线传播形成的，故D正确。 故选：D。 10. 小明用如图所示的装置模拟眼睛，探究远视眼的视力矫正方法。烧瓶中的着色液体相当于玻璃体，烧瓶左侧的凸透镜相当于晶状体，右侧内壁相当于视网膜。下列光路图能正确说明远视眼矫正原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：A、虽然用凸透镜矫正，但经光线的折射，像落在了视网膜后方，没正好落在视网膜上，A错误。 BC、远视眼所成的像在视网膜的后方，为了使像正好落在视网膜上，应使光线提前会聚，使所成的像相对于晶状体前移，所以应配戴凸透镜矫正，BC都用凹透镜矫正，BC错误。 D、用凸透镜矫正，并且经光线的折射后，像正好落在了视网膜上，D正确。 故选：D。 题型 课堂微型拓展实验 实验 1 太阳光法测焦距 + 凹透镜对照实验 实验器材 凸透镜、凹透镜、白纸、直尺、太阳光 操作步骤 1.晴天将凸透镜正对太阳光，透镜与纸面平行，缓慢移动白纸，找到最小、最亮的圆形光斑； 2.用直尺测量透镜光心到光斑的距离，记录焦距f； 3.换凹透镜重复操作，保持正对阳光，移动白纸观察光斑变化。 实验现象 凸透镜：能汇聚出极小亮斑；凹透镜只能形成又大、暗淡的光斑，无法汇聚成亮点。 实验结论 凸透镜对光有会聚作用，存在实焦点；凹透镜对光发散，无实焦点，只有虚焦点。 实验 2 遮住一半凸透镜成像探究 器材 光具座、蜡烛、凸透镜、光屏 操作步骤 1.调节烛焰、透镜、光屏中心同一高度，移动光屏得到清晰倒立实像； 2.用不透明纸片遮住透镜上半部分，观察光屏上像； 3.再遮住下半部分，重复观察。 实验现象 像依旧完整，不会缺一半；只是整体亮度明显变暗。 实验结论 透镜每个区域都能独立折射光线成像；遮挡透镜只是减少透过光的总量，不会截断全部光线。 活学活用 11. 学习凸透镜成像原理后，小柯用硬纸板和凸透镜制成一个简易手机投影仪，如图甲所示。将播放视频的手机放到指定位置，投影幕布（未画出）上便能观察到视频画面。 （1）制作前，小柯让太阳光平行于凸透镜的主光轴射入，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，如图乙所示，可知凸透镜的焦距为 厘米。 （2）若要在投影幕布上看到正立的像，手机屏幕应该选择图丙中 （选填“A”或“B”）的放置方式。 （3）小柯在使用自制投影仪时，发现投影幕布上的画面模糊不清，其原因可能是 （写出一条即可）。 （4）为了方便调整像的大小，小柯给暗箱设计了一个可移动的抽屉（如图丁所示）。若要使投影幕布上的像变大，他应如何操作： 。 【答案】（1）20.0；（2）A；（3）光源亮度不太高；（4）将手机靠近凸透镜，同时将白屏远离凸透镜。 【解答】解：（1）将凸透镜正对太阳光时，光屏上会形成一个光斑，通过来回移动光屏找到光斑最小、最亮的位置，对应的距离即为凸透镜的焦距，读取刻度尺的示数需要估读到分度值的下一位，由甲图可知，凸透镜的焦距为f＝50.0cm﹣30.0cm＝20.0cm； （2）凸透镜成实像时，像与物上下颠倒，为了使投影仪实验过程中具有更好的观影效果，手机屏幕应该倒着放，即选择A的放置方式； （3）自制投影仪画面不清晰的原因是画面不能完全聚焦导致的，因为自制投影仪通常较为粗糙，光源亮度也不会太高，并且采用的透镜也没有经过专业的调校打磨，所以会出现画面不清晰的情况； （4）根据凸透镜成像原理，物近像远像变大可知，若使白屏上的像变得更大，可以减小物距，增大像距，则他的操作是将手机靠近凸透镜，同时将白屏远离凸透镜。 故答案为：（1）20.0；（2）A；（3）光源亮度不太高；（4）将手机靠近凸透镜，同时将白屏远离凸透镜。 12. 在学习“凸透镜成像的规律”后，某校项目化小组的同学开展“自制校标logo投影灯”的项目化学习活动，活动包括投影灯设计、制作和评价三个环节。 【投影原理】凸透镜成像规律。投影灯结构包括光源、透明图标、镜头。通过凸透镜将透明图标上的图案呈现在屏幕上。 【实验材料】开关、电池、电池盒、电线若干、小灯泡、透明校标logo、凸透镜（焦距未知）、固定材料、热熔胶（用于粘合）、鞋盒、剪刀等。 【测量焦距】小江用发光二极管制成的“F”型光源进行实验。 （1）小江将光具座放在水平桌面上，将光源、凸透镜和光屏固定在光具座上，调整三者的高度，使它们的中心大致在 。 （2）小江任意选择了一个凸透镜固定在光具座40cm刻度线处（如图甲），不断调节光源和光屏的位置，当光屏上出现了清晰的像后，记录物距和像距，得到如图乙的图像。他选择的凸透镜焦距为 cm。 【评价量表】 投影灯评价量表（部分） 评价指标 达标 待改进 指标一 结构 结构完整 结构不完整 指标二 像的大小 像的大小可调 像的大小无法调节 指标三 像的清晰度 像的清晰度可调 像的清晰度无法调节 （3）【设计制作】为了在地面上观察到正立的校标logo，投影灯内校标应 （填“正立”或“倒立”）放置。 （4）【评价优化】小江的设计作品如图丙所示。老师观看后说：此作品在指标二评价结果为“待改进”。请你帮助小江给出解决对策： 。 【答案】（1）同一高度；（2）8；（3）倒立；（4）将投影片的固定装置C、D，左右适当开槽，使投影片能适当左右移动；或将凸透镜的固定装置E、F，向内适当开槽，使凸透镜能适当左右移动。 【解答】解：（1）小江将光具座放在水平桌面上，为了使像成在光屏的中央，则需要将光源、凸透镜和光屏固定在光具座上，调整三者的高度，使它们的中心大致在同一高度； （2）根据乙图可知，当u＝v＝2f＝16cm， 解得f＝8cm，即凸透镜的焦距为8cm； （3）投影机成倒立、放大的实像，因为在地面上观察到正立的校标logo，所以投影仪内的校标应该倒立放置； （4）由图丙和说明可知，投影片和凸透镜是固定的，即物距一定，像的大小无法调节。解决对策：将投影片的固定装置C、D，左右适当开槽，使投影片能适当左右移动；或将凸透镜的固定装置E、F，向内适当开槽，使凸透镜能适当左右移动。 故答案为：（1）同一高度；（2）8；（3）倒立；（4）将投影片的固定装置C、D，左右适当开槽，使投影片能适当左右移动；或将凸透镜的固定装置E、F，向内适当开槽，使凸透镜能适当左右移动。 基础通关 1. 视网膜是眼球内一个非常重要的结构，与视觉形成密切相关，下列叙述正确的是（　　） A．视觉是在视网膜上形成的 B．外界光线经折光系统最终在视网膜上成虚像 C．近视眼的成因是成像在视网膜前，用凹透镜矫正 D．视网膜上的感光细胞能感受光的刺激，是反射弧中的效应器 【答案】C 【解答】解：A．视觉是在大脑皮层的视觉中枢形成的，视网膜只是感光部位，不是视觉形成的场所，故A错误； B．外界光线经折光系统后，在视网膜上成的是倒立、缩小的实像，不是虚像，故B错误； C．近视眼是因为晶状体曲度过大或眼球前后径过长，导致物像成在视网膜前方，需要用凹透镜（发散光线）矫正，故C正确； D．视网膜上的感光细胞能感受光的刺激，属于反射弧中的感受器，不是效应器，故D错误； 故选：C。 2. 如图，“金光穿洞”是西湖边绝美景观之一，它是由阳光穿过月亮桥和桥的倒影形成的。下列说法正确的是（　　） A．图中月亮桥的倒影是由于光沿直线传播形成的 B．月亮桥的倒影是与桥的本身大小不同的虚像 C．看到的水中“游鱼”是光的折射形成的实像 D．摄像机镜头适当靠近景物时可以成更大的实像 【答案】D 【解答】解：A、桥的倒影属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故A错误。 B、根据平面镜成像特点可知，月亮桥的倒影是与桥的本身等大的虚像，故B错误。 C、从岸上看见水中的“游鱼”是光线从水中射入空气发生折射形成的虚像，故C错误。 D、摄像机镜头是凸透镜，根据凸透镜成像规律可知，物近像远像变大，镜头靠近景物（物距减小），成更大的实像，故D正确。 故选：D。 3. 人眼的成像原理与下列像的成像原理一致的是（　　） A．水中的倒影 B．镜中的自己 C．相机中的像 D．地上的光斑 【答案】C 【解答】解：人眼相当于照相机，利用了凸透镜成倒立、缩小实像的原理，凸透镜成像是光的折射现象。 A、水中倒影属于平面镜成像，其实质是光的反射，故A不符合题意； B、镜中的自己属于平面镜成像，其实质是光的反射，故B不符合题意； C、相机中的像，利用了凸透镜成倒立、缩小实像的原理，属于光的折射成像，与人眼的成像原理相同，故C符合题意； D、地上的光斑由于光在同种均匀的介质中沿直线传播形成的，故D不符合题意。 故选：C。 4. 如图为我国自主研发的“机器狗”，头部的“眼睛”能提供感知外界的“视觉”，其成像原理与人眼相似，主要由光学镜头（相当于晶状体）、内置光电传感器（相当于视网膜）组成。“机器狗”的“眼睛”正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．光学镜头对光有发散作用 B．被观测物体在光电传感器上成正立、缩小的像 C．“眼睛”靠近被观测物体时，光电传感器上的像变小 D．“眼睛”到被观测物体的距离大于光学镜头的二倍焦距 【答案】D 【解答】解：ABD、机器狗的镜头是一个凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，是利用物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像的规律工作的；因此人脸识别取货时，人脸位于镜头二倍焦距以外，故AB错误，D正确； C、“眼睛”靠近被观测物体时，物距越小，像距越大，像越大，故C错误。 故选：D。 5. 如图是一款黑科技阅读设备——“博看AI光影阅读”。它利用了激光投影和成像技术，开机后该设备将资源投影到白色的桌面上，直接在桌面上用手进行触控操作，犹如在手机上操作一样简单。下列关于此设备的说法正确的是（　　） A．桌面上所成的是放大的虚像 B．投影仪的镜头一定是凸透镜 C．为便于学生观看，应使用光滑的桌面 D．若想继续放大像，应将镜头靠近桌面 【答案】B 【解答】解：A．“博看AI光影阅读”。它利用了激光投影和成像技术，开机后该设备将资源投影到白色的桌面上，直接在桌面上用手进行触控操作，该设备成像原理和投影仪一致，投影仪成倒立放大的实像，实像才能呈现在桌面（相当于光屏）上，虚像无法被光屏承接，故A错误； B．投影仪是利用凸透镜的成像规律工作的，镜头一定是凸透镜，故B正确； C．光滑桌面会发生镜面反射，只有特定方向能看到画面，要让不同位置都能看清图像，需要利用漫反射，则应选用粗糙桌面，故C错误； D．根据凸透镜成实像规律物近像远像变大，若要放大桌面上的像，需要减小物距的同时增大像距（镜头到桌面的距离），故D错误。 故选：B。 6. “影”是我们日常生活中常见的光现象，如夏天乘凉的“树影”；民间皮影戏的“皮影”；岸边景色在水中形成的“倒影”；春游时的“摄影”等。下列说法中正确的是（　　） A．树影是由光的直线传播形成的 B．皮影利用了平面镜成像的原理 C．倒影是由光的折射形成的 D．摄影时照相机内成正立、缩小的虚像 【答案】A 【解答】解：A、树影是由光的直线传播，光透不过树叶，在树叶的背后形成的一个黑暗的区域就是影子，故A正确； B、皮影和树影是同样的道理，是光的直线传播，故B错误； C、倒影不是影，实质是平面镜所成的虚像，平面镜成像的原理是光的反射，平面镜不透光，光反射回来进入我们的眼睛形成像，故C错误； D、照相机的镜头是一个凸透镜，成倒立、缩小的实像，利用了光的折射，故D错误。 故选：A。 7. 长时间盯着手机屏幕，容易导致近视。下列关于近视成因及其矫正的原理图正确的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 【答案】B 【解答】解：由图知，甲图的光线会聚在视网膜的前方，所以甲图表示近视眼的成像情况；近视眼是由于晶状体焦距太短，像落在视网膜的前方，为了使光线会聚在原来会聚点后面的视网膜上，就需要在光线进入人眼以前发散一些，所以应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正，则丁图是近视眼的矫正原理图。 乙图的光线会聚在视网膜的后方，所以丙图表示远视眼（老花眼）的成像情况；为了使光线会聚在原来会聚点前面的视网膜上，就需要在光线进入人眼以前会聚一些，所以应佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜来矫正，即丙图是远视眼的矫正原理图。 故选：B。 8. 如图所示为商场门口的广告投影灯及其内部结构，它主要由光源、广告片和某种透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．地面的广告图标是虚像 B．这种广告投影灯的镜头为凸透镜 C．为了让地面广告图标变大，可以适当上移广告片 D．为了能从不同角度看见该广告图标，应选择光滑的地面 【答案】B 【解答】解：A．当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，地面的广告图标是实像，并非虚像，故A错误； B．广告投影灯是利用凸透镜成倒立、放大实像的原理工作的，所以这种广告投影灯的镜头为凸透镜，故B正确； C．依据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，为了让地面广告图标变大，应适当下移广告片（减小物距），而不是上移，故C错误； D．为了能从不同角度看见该广告图标，需要让光发生漫反射，所以应选择粗糙的地面，故D错误。 故选：B。 9. 如图所示，当我们看近处物体时（一般不小于10cm），近处物体的光线正好聚焦在视网膜上。当我们从看近处物体改为看远处物体时，为了使远处物体成像在视网膜上，晶状体凸度和焦距的变化情况分别是（　　） A．晶状体凸度变大，焦距变短 B．晶状体凸度变小，焦距变长 C．小蛟同学看不清楚近处的物体，他是近视眼 D．小江同学看不清楚远处的物体，应该配戴凸透镜 【答案】B 【解答】解：AB、当我们看远处的物体时，睫状肌放松，晶状体变薄，对光的会聚能力变弱，远处物体射来的光会聚在视网膜上，从而看清远处物体。因此，为了使远处物体成像在视网膜上，晶状体凸度变小，焦距变长，A不符合题意，B符合题意； C、小蛟同学看不清楚近处的物体，是远视眼，C不符合题意； D、小江同学看不清楚远处的物体，是近视眼，应该配戴凹透镜矫正，D不符合题意。 故选：B。 10. 我国中学生在生长发育阶段用眼过度、缺乏户外运动和足够的休息容易得近视眼。如图所示，下列关于近视眼成像情况及其矫正原理图正确的是（　　） A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁 【答案】A 【解答】解： 由图知，甲图的光线会聚在视网膜的前方，所以甲图表示近视眼的成像情况； 近视眼应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正，则丙图是近视眼的矫正原理图，故A正确，BCD错误。 故选：A。 11. 每年的3月3日和6月6日分别是“国际爱耳日”和“国际爱眼日”，提醒全人类爱护自己的耳朵和眼睛。如图是眼睛结构示意图，对其分析错误的是（　　） A．视觉最终形成的部位是大脑皮层的视觉中枢 B．在成像过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是2 C．眼球的成像原理与凸透镜成像相似，相当于光屏的眼球结构是4 D．近视眼的眼球前后径过短，远处物体所形成的像落到视网膜前方 【答案】D 【解答】解：A．视觉形成的部位是大脑皮层的视觉中枢，A正确。 B．晶状体的曲度可以调节，使人能看远近的物体，在成像的过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是2晶状体，B正确。 C．凸透镜成像时，形成的物像呈现在光屏上，眼球成像时，物像落在视网膜上。因此，相当于光屏的眼球结构是4视网膜，C正确。 D．近视眼是由于眼球前后径过长，或者晶状体曲度过大且不易恢复，使得远处物体所形成的物像落到视网膜的前方，D错误。 故选：D。 素养提升 12. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的是（　　） ①该凸透镜的焦距是20cm ②保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，在光屏上能观察到像 ③将蜡烛移动到10cm刻度处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像 ④将蜡烛移动到35cm刻度处，为使烛焰在光屏上成一清晰的像，应向左移动光屏 A．①④ B．①③ C．②③ D．②④ 【答案】C 【解答】解：①、由图可知，此时的物距等于像距，为20.0cm，成的是倒立、等大的实像，则u＝2f，故f＝10.0cm，故①错误； ②、保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，物距与像距仍均等于凸透镜的2倍焦距，所以仍在光屏上成倒立等大的实像，故②正确； ③、将蜡烛移动到10cm刻度处时，物距为40.0cm＞2f，成的是倒立、缩小的实像，故③正确； ④、将蜡烛移动到35cm刻度处，u＝50cm﹣35cm＝15cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，像距应大于二倍焦距，故应向右移动光屏，才能在光屏上呈现清晰的像，故④错误。 故选：C。 13. 在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　） A．甲为凹透镜，乙为凸透镜 B．甲为凸透镜，乙为凹透镜 C．甲、乙都为凸透镜 D．甲、乙都为凹透镜 【答案】C 【解答】解：发光点S发出的两束光通过甲、乙透镜后折射光线变得会聚了，因此两图都应是凸透镜。 故选：C。 14. 为了研究近视眼的形成和矫正方法，小明用凸透镜、凹透镜和光屏制作了如图所示的模型，使像恰好成在光屏上。不改变光屏和凸透镜的位置，去掉凹透镜，则像会（　　） A．成像在光屏左边 B．成像在光屏右边 C．无法成像 D．成像在光屏上 【答案】A 【解答】解：近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强，使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方。小明用凸透镜、凹透镜和光屏制作了如图所示的模型，使像恰好成在光屏上。不改变光屏和凸透镜的位置，去掉凹透镜，光线提前会聚，成像在光屏左边，故选A。 故选：A。 15. 某同学利用水凸透镜进行实验（如图1），通过针筒调节水凸透镜的曲度，可在光屏上得到一个清晰的像（像未画出）。 （1）实验时，烛焰中心、水凸透镜中心和光屏中心要在同一高度，目的是为了 。 （2）根据图中 的特点，可以推测出成的是倒立、缩小的实像。 （3）为了模拟近视眼的矫正，该同学向水透镜内注入适量水，此时光屏上的像逐渐变得模糊，为了使光屏上的像重新清晰，可以在水凸透镜前放上图2中 （填“甲”、“乙”或“丙”）所示的镜片。 【答案】（1）使像成在光屏的中央；（2）物距大于像距；（3）乙。 【解答】解：（1）实验时，烛焰中心、水凸透镜中心和光屏中心要在同一高度，目的是为了使像成在光屏的中央，方便观察。 （2）由图可知蜡烛到透镜的距离大于光屏到透镜的距离，光屏上成的是倒立、缩小的实像，这是照相机的成像原理。 （3）向水透镜内注入适量水，透镜的曲度变大，会聚能力变强，像会成在光屏的前方，这模拟了近视眼的成因。近视眼需要用凹透镜来矫正，图2中乙是凹透镜，所以应在水凸透镜前放上乙所示的镜片。 最终答案：（1）使像成在光屏的中央；（2）物距大于像距；（3）乙。 16. 小金用放大镜观察报纸上的字是正立、放大的，观察远处的居民楼是倒立、缩小的，对此，他产生了疑问，于是设计了实验进行探究。 步骤一：选择一块凸透镜，测出其焦距为10.50厘米。 步骤二：把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节高低，使三者的中心处于同一高度。 步骤三：点燃蜡烛，把蜡烛放在距离凸透镜30.00厘米的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成一个清晰的像，观察像的正倒、大小特点，测量光屏到凸透镜的距离，记录在表格中。 步骤四：将蜡烛逐次移近凸透镜，重复实验，将数据记录在表格中。 实验次数 物距（厘米） 像的性质 像距（厘米） 1 30.0 倒立、缩小的像 16.12 2 20.0 倒立、放大的像 22.12 3 10.0 正立、放大的像 （1）该实验的自变量是 。 （2）实验过程中蜡烛因燃烧而变短，光屏上的像会向上移动。可以使像重新回到光屏中央的方法有 。 （3）第3次实验小金没有记录像距的原因是 。 （4）分析实验数据，小金得出结论“当物距大于两倍焦距时，物体经凸透镜成倒立、缩小的实像。”同学们质疑，物体经凸透镜成倒立、缩小的实像时，物距为什么是大于两倍焦距，而不是大于2.2倍焦距？为了回应同学们的质疑，你认为需要进一步的实验是 。 【答案】（1）物距；（2）将光屏向上移动，或凸透镜向下移动，或蜡烛向上移动；（3）物距小于焦距；（4）应设置物距为2倍焦距、2.1倍焦距、2.2倍焦距等，多次实验。 【解答】解：（1）题干中，小湖用放大镜观察报纸上的字是正立、放大的，观察远处的居民楼是倒立、缩小的，说明凸透镜成像的正倒、大小和物距有关，因此该实验的自变量是物距； （2）实验一段时间后，蜡烛变短，由于通过光心的光线传播方向不变，烛焰的像将向上移动，要使像继续成在光屏中央，根据过光心的光线传播方向不变，可将光屏向上移动，或凸透镜向下移动，或蜡烛向上移动，所以合理的调节方法是蜡烛向上移动； （3）由表中数据可知，第3次实验时物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，因此小湖无法记录像距； （4）应设置物距为2倍焦距、2.1倍焦距、2.2倍焦距等，多次实验。 故答案为：（1）物距；（2）将光屏向上移动，或凸透镜向下移动，或蜡烛向上移动；（3）物距小于焦距；（4）应设置物距为2倍焦距、2.1倍焦距、2.2倍焦距等，多次实验。 迁移创新 17. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中。 （1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由图甲可知，凸透镜的焦距为 cm。 （2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上得到如图乙所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，应将蜡烛向 调节。 （3）把烛焰放在距凸透镜17cm处时，如图丙所示，在凸透镜另一侧移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像（选填“放大”或“缩小”）。 （4）在（3）的基础上，保持光屏的位置不动，如果将蜡烛向左移动一段距离，然后在蜡烛与凸透镜之间合适的位置放一个 （选填“近视眼”或“远视眼”）镜片，在光屏上仍能得到清晰的实像。 【答案】（1）11.0；（2）上；（3）放大；（4）近视眼。 【解答】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝41.0cm﹣30.0cm＝11.0cm； （2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上得到如图乙所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，根据过光心的光线传播方向不变可知，应将蜡烛向上调节； （3）把烛焰放在距凸透镜17cm处，此时2f＞u＝17cm＞f，成倒立、放大的实像； （4）在（3）的基础上，保持光屏的位置不动，如果将蜡烛向左移动一段距离，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，此时像成在光屏的左侧，要使光屏上仍能得到清晰的实像，应在蜡烛与凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜片，近视眼是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像。 故答案为：（1）11.0；（2）上；（3）放大；（4）近视眼。 18. 小敏做了如下三个光学实验： （1）图甲是“探究光的反射定律”的实验，小敏转动激光笔，使入射光束EO贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束OF沿 时针方向转动。 （2）图乙是“探究平面镜成像规律”的实验，小敏选择玻璃板而不选择平面镜的原因是 。 （3）图丙是“研究凸透镜成像规律”的实验，此时光屏上成清晰的像，小敏将凸透镜向光源方向移动至某位置，发现在光屏上又成一个清晰、 （填像的性质）的实像。 【答案】（1）顺；（2）便于确定像的位置；（3）倒立、放大。 【解答】解：（1）小敏转动激光笔，使入射光束EO贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动，则入射角增大，反射角也增大，反射光线会远离法线，即反射光束OF将会顺时针转动； （2）为了确定像的位置，让蜡烛A的像和蜡烛B重合，既能观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，实验中要使用透明的玻璃板； （3）此时物距大于像距，光屏上成倒立缩小的实像，小敏将凸透镜向光源方向移动至某位置，当物距小于像距时，适当调整物距和像距，使物距等于原来的像距、像距等于原来的物距，又可以在光屏上成清晰的倒立放大的实像。 故答案为：（1）顺；（2）便于确定像的位置；（3）倒立、放大。 19. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm，实验装置如图甲所示。 （1）实验时，为了使像成在光屏中央位置，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在 上； （2）蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会向 偏离光屏中央； （3）在图乙中，将凸透镜固定在中央50cm处，然后把蜡烛分别放在A、B、C处，若它们所成的像分别用A'、B'、C'表示，则观察到清晰的实像从大到小依次是 。 【答案】（1）同一高度；（2）上；（3）B′＞A'。 【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上； （2）蜡烛燃烧变短，烛焰的位置向下移动。根据过光心的光线传播方向不变，可知，烛焰的像会向上移动； （3）已知凸透镜焦距f＝10cm，固定在50.0cm刻度处； 由图可知，蜡烛在A处（约10.0cm刻度处），物距uA＝40.0cm＞2f， 蜡烛在B处（约30.0cm刻度处），物距uB＝20.0cm＝2f， 蜡烛在C处（约43.0cm刻度处），物距uC＝7.0cm＜f＝10cm， 根据u＞2f，成倒立、缩小的实像；u＝2f，成倒立、等大的实像；u＜f，成正立、放大的虚像，所以，A是倒立、缩小的实像′，B′是倒立、等大的实像，C'是虚像，无清晰实像，因此观察到清晰的实像从大到小依次是B'＞A'。 故答案为：（1）同一高度；（2）上；（3）B′＞A'。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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