初二物理专项凸透镜成像复习学案.docx
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初二物理专项凸透镜成像复习学案
凸透镜成像规律及其应用辅导学案
一、复习目标
在记住凸透镜成像规律的基础上,学会分析题目中的条件从而判断出凸透镜成像的情况(包括像的倒正、实虚以及放大还是缩小情况),还要学会凸透镜成像情况的实际应用如:
照相机、幻灯机、放大镜、望远镜、显微镜以及人的眼睛、眼镜
二、知识储备
凸透镜成像规律
物距
倒正
大小
虚实
像距
应用
U>2f
U=2f
f
U=f
不成像
获得平行光
U 结论: 当物距大于一倍焦距时,成______像,当物距小于一倍焦距时,成_____像; 当物距大于2倍焦距时,成_______像,当物距小于2倍焦距时成_______像; 无论成什么像,当物体靠近焦点时,所成的像变_______,且像距变________. 二、典型例题解析: (一)利用凸透镜成像规律判定成像性质 例1: 物体放在凸透镜前某一位置时,在透镜另一侧离透镜10cm的光屏上成一个倒立缩小的像。 当物体移到凸透镜前10cm处,所成的是() A、倒立缩小的实像B、倒立放大的实像C、正立放大的虚像D、正立等大的虚像 【针对性训练】 1、三个焦距都是20cm的凸透镜,小明利用它们做了一些简易光学器材,第一个做成了简易照相机,拍摄了墙上的一幅画;第二个做了一台投影仪,演示了一张幻灯片;第三个直接作放大镜使用,观察一只小昆虫,使用过程中,下面对应关系连线正确的是() AB CD 2、一个物体到凸透镜的距离是30cm时,在光屏上得到一个放大的实像,若把物体沿凸透镜的主光轴移到距透镜45cm处,成的像情况是: () A、放大的实像B、缩小的实像C、等大的实像D、上述三种情况都有可能。 (二)焦距大小的判定 例2.将蜡烛放在距离凸透镜30cm的地方,在透镜另一侧的光屏上,有蜡烛清晰放大的像,由此可知,该透镜的焦距可能是() A、20cmB、15cmC、10cmD、5cm 【针对性训练】 有甲、乙、丙三个凸透镜,将这三个透镜放在光具座上做成像实验,在保持各透镜跟烛焰的距离相等的条件下,得到实验记录如下表: 透镜 像的性质 甲 放大 倒立 实像 乙 缩小 倒立 实像 丙 放大 正立 虚像 由此表可知: 甲、乙、丙三个透镜的焦距关系是: A、f甲>f乙>f丙B、f丙>f甲>f乙C、f甲 (三)镜的调节问题 例3、照集体相时,发现有些人没有进入镜头,为了使全体人员都进入镜头,应采取: A、人不动,照相机离人远一些,镜头往外伸一些 B、人不动,照相机离人近一些,镜头往里缩一些 C、人不动,照相机离人近一些,镜头往外伸一些 D、照相机和镜头都不动,人站近一些。 例4、在探究凸透镜成像规律的实验中: 第1小组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上。 但是,在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像,请你帮他们找出一个可能的原因: 。 2个实验小组分别进行了若干次操作,并把实验数据准确记录在下面表格中 第一小组 第二小组 凸透镜焦距/cm 14 14 14 14 16 16 16 16 物距/cm 20 30 40 60 20 30 40 60 像距/cm 47 26 22 18 80 34 27 22 像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 请分析以上数据,你能得到什么结论? (写出两条即可) 【针对性训练】 1、某校同学在学习了眼睛和眼镜的内容后,想通过实验探究近视眼的形成原因。 他们选择了如下器材: 蜡烛、用薄膜充入水后制成的水凸透镜(与注射器相连,注射器里有少量水)、光屏等。 水凸透镜的厚薄可以通过注射器注入、吸取水的多少来调节。 其装置如图所示。 (1)在此实验装置中,____________相当于人眼球中的晶状体。 ____________相当于人眼球中的视网膜。 (2)请你用此实验装置探究近视眼的成因,要求写出实验过程。 2在做凸透镜成像的实验中,所用透镜的焦距为10cm。 某同学按下图所示放置好蜡烛和透镜后,左右移动光屏始终得不到烛焰完整的像,其原因是。 该同学作适当调整(物距不变)后,移动光屏,直到光屏上得到烛焰清晰、完整的像。 该像的性质是。 三、达标测试 1、在利用蜡烛研究凸透镜成像的实验中,太阳光线会聚后在距离透镜10cm处发现一亮点,若把点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处,在凸透镜另一侧的光屏上观察到了蜡烛清晰的像这个像一定是() A、倒立、放大的实像B、倒立、缩小的实像 C、正立、放大的虚像D、正立、放大的实像 2、下面关于近视的说法中正确的是: () 近视眼镜镜片能把太阳光会聚于一点B.近视眼镜是发散透镜 C、“度数”越大的近视眼镜镜片,凹面弯曲越明显,焦距越大 D、近视眼眼睛本身就是发散透镜 3、小明在做“凸透镜成像”实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处,在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像,小明又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处,则所成像的性质: () A、倒立放大的实像B、正立放大的虚像C、倒立缩小的实像D、等大倒立的实像 4、在一些交通要道路口、银行等公共场所常常安装电子监控器,它们主要由两部分组成,一部分为光学系统,另一部分为光电转换系统。 光学系统收集被监控区域内的景物信息。 光电转换系统把光信号转换成电信号,输送到监控中心,实现间接监控的目的的其光学系统的工作原理相当于() A、平面镜成虚像B、凸透镜成实像C、显微镜D、凸透镜成虚像 5、某照相机镜头焦距为10cm,小刚用它来给自己的物理小制作参展作品照相,当照相机正对作品从50cm处向12cm处移动的过程中() A、像变大,像距变小B、像变小,像距变大 C、像先变小后变大,像距变大D、像先变小后变大,像距变小 6、某凸透镜的焦距为10cm,当物体沿主光轴从距透镜30cm处向透镜处移动时,则下列叙述凸透镜所成像的变化情况中,正确的是() A、像始终变大B、像始终变小C、像先变小后变大D、像先变大后变小 7、关于四种光学仪器的成像情况,下列说法中正确的是() A.放大镜成正立、放大的实像B.照相机成正立、缩小的实像 C.幻灯机成倒立、放大的实像D.近视眼镜成正立、放大的虚像 8、图中四幅图分别表示近视眼成像情况和矫正做法的是() A. (2) (1)B.(3) (1)C. (2)(4)D.(3)(4) 9、小宝用焦距一定的照相机拍摄景物,若他将照相机移近被拍摄的景物,景物在底片上所成的清晰像将变(选填“大”或“小”) 10、在鉴定文物时,常用放大镜观察文物的细微部分,这时他看到的像是。 如果在文物上两条裂纹,其夹角是5度。 要想使看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹。 放大镜的放大倍数是6倍,则他看到的角是度。 11、一束平行光线经过凸透镜折射后的传播方向如图甲所示,由图可知,此透镜的焦距为cm,当把烛焰放在此凸透镜左侧12cm处时,如图乙所示,则从该凸透镜右侧通过透镜可以看到一个、放大的虚像(填“正立”或“倒立”) 甲15厘米乙12厘米 12、如图所示,蜡烛在光屏上成一个清晰的像,这个像是(选填“倒立”或“正立”)、(选填“放大”或“缩小”)的实像。 照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时,与上述成像情况一致的是。 蜡烛透镜光屏 如果在前面的实验中保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动中间的透镜,要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像,则应向(选填“左”或“右”)移动凸透镜。 13、为了比较甲、乙两个凸透镜焦距的大小,小明先后用这两个凸透镜做成像实验,他使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一水平直线上,且使两个凸透镜与光屏间的距离均为20cm。 实验时发现: 烛焰经凸透镜甲折射后在光屏上所成的是一个清晰缩小的像,烛焰经凸透镜乙折射后在光屏上所成的是一个清晰放大的像,由此可以判断: 凸透镜_____的焦距较大。 14、在“探究凸透镜成像规律”的实验中,物体距离透镜30cm,像距透镜10cm,则此时的像是____________、____________的____________像(依次选填“倒立”或“正立”、“放大”或“缩小”、“实”或“虚”) 15、在“研究凸透镜成像规律”时,将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图12甲所示的光具座上进行(凸透镜的焦距ƒ已知): (1)若在图中C位置上放置光屏,则B位置上应放置; (2)实验过程中,应测量物距u和像距υ,并记录的性质特点; (3)若烛焰在光屏上所成的像如图12乙所示,为使像能清晰地呈在光 屏中央,应将凸透镜向移动(选填“上”或“下”); (4)实验发现: 当物距在范围时,像都能在光屏上承接;当 物距在范围时,凸透镜成缩小的像。 16.在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏处于图所示位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。 利用这种成像原理可以制成 A.照相机B.幻灯机C.放大镜D.潜望镜 17.某同学用一凸透镜做实验,发现当物距为20cm时,能在光屏上成倒立、放大的清晰的像,则以下说法正确的是() A物距为10cm时,一定成正立、放大的虚像 B物距为15cm时,一定成正立、放大的虚像 C物距为30cm时,一定成倒立、放大的实像 D物距为40cm时,一定成倒立、缩小的实像 18.把蜡烛放在凸透镜前30cm处,光屏上可接收到倒立、等大的实像,若把蜡烛向远离凸透镜的方向移动5cm,并移动光屏,在光屏上可以看到() A倒立缩小的实像B倒立放大的实像 C正立放大的虚像D倒立等大的实像 19.关于凸透镜成像,下列说法正确的是() A由于凸透镜对光线有会聚作用,所以通过凸透镜的光束不可能是发散光束 B凡是虚像,一定与物体在透镜同侧,且是正立的 C凡是实像,只能用屏来观察,而不能用眼睛直接观察 D凸透镜成像时,物距增大,像距一定减小 20.用三块透镜做实验,在物距相同的情况下得到如下数据,可知这三块透镜的焦距关系为() 透镜 像的性质 A 放大 倒立 实像 B 缩小 倒立 实像 C 放大 正立 虚像 A.fA 21.我市周村航校开展了航空观光旅游项目,小刚同学在乘坐飞机观光时,用携带的镜头焦距为30mm的照相机拍摄张店城区的全景照片,则底片与镜头间的距离应该() A小于30㎜B等于30mmC略大于30mmD等于60mm 22.五一期间,小明和同学到泰山去游玩,当他为全体同学拍了一张合影后,又想为一位同学拍一张单身照,则他应() A保持照相机与同学间的距离不变,拉长镜头 B减小照相机与同学间的距离,镜头不动 C增大照相机与同学间的距离,缩短镜头 D减小照相机与同学间的距离,拉长镜头 23.小明用一架焦距不变的照相机给小刚拍一张2寸的全身照,小刚在原地不动,小明又要给他拍一张2寸的半身照,正确的操作是() A小明往前移动,并使镜头往里缩B小明往前移动,并使镜头往外伸 C小明往前移动,并增大光圈D小明往后移动,并使镜头往外伸 24.老奶奶用放大镜看报纸时,为了看到更大的清晰的像,应() A报纸与眼睛不动,放大镜离报纸远一些 B报纸与眼睛不动,放大镜离报纸近一些 C报纸与放大镜不动,眼睛离报纸近一些 D报纸与放大镜不动,眼睛离报纸远一些 给初中朋友解答凸透镜成像实验问题 在指导学生做八年级物理人教版第三章第三节探究凸透镜成像的实验后,学生向老师提出了许多疑惑的问题。 他们所提出的问题基本属于八年级学生在这节实验课上的共同疑惑。 为了帮助同学们做好探究凸透镜成像规律实验及掌握成像规律,现对他们实验过程中所提出的问题进行筛选后作出解答如下: 一、为什么用蜡烛作为物体来探究成像规律? 用别的物体不行吗? 答: 因为点燃的蜡烛是发光体,透过凸透镜的光线比较多而强,在光屏上所成的火焰的像清晰、明亮;也可以用发光的小灯泡来代替蜡烛做这个实验,但操作起来不方便。 而不发光的物体难以在光屏上得到清晰可见的像。 二、凸透镜的焦距不同,物距相同时,在光屏上能得到同样大小的像吗? 答: 不能。 因为不同焦距的凸透镜对光的会聚作用不同。 直径大小相同的凸透镜,焦距越短会聚光的能力越强,焦距越长会聚光的能力越弱。 即使物距(u)相同所成像的像距(V)也不同。 如: f=10cm的凸透镜,当u=30cm时即u>2f所成的像是一个倒立的、缩小的实像;如果f=6cm的凸透镜,当u=30cm时即u>2f所成的像也是一个倒立的、缩小的实像,但比图一中f=10cm的凸透镜所成的像小的多。 如图二所示 三、为什么光屏要用白色的? 答: 因为白色光屏能够反射各种颜色的光,我们观察者能在光屏上清晰的看到各种颜色的像,效果好。 如果用红色或蓝色等颜色的光屏,会将火焰成的像所吸收,我们就不能观察到成像情况。 四、为什么实验前要调整蜡烛的火焰、凸透镜中心、光屏中心大致在同一高度上(或同一直线上)? 答: 因为做实验时以火焰为物体,所以点燃蜡烛后以火焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度(或同一直线上),让火焰的像成在光屏的中央。 如果火焰偏下,像则偏在光屏的上方,甚至不能成在光屏上。 如果火焰中心偏上,像则偏在光屏下方,甚至不能成在光屏上。 五、焦距一定的凸透镜,在二倍焦距(2f)以外较远的地方逐渐向焦距(f)靠近时,像如何变化? 像距如何变化? 答: 点燃的蜡烛从大于二倍焦距(2f)较远的地方逐渐向2f移近时,它所成的像会逐渐增大但始终像比物体(火焰)小。 这个过程物距(u)较大的变化,像距(v)变化较小。 我们生活中的照相机就是根据这个原理照相的;给人或物体照相时,要使相片大些,照相机镜头应离人或物近些(即减小物距u),但只要稍调暗箱长(即像距v)即可在底片上得到清晰的像。 当烛焰移过二倍焦距(2f),即处在f 生活中的投影仪、幻灯机就是根据这个原理工作的。 六、焦距一定的凸透镜,当蜡烛的火焰在焦点以外即u>f但靠近焦点时,移动光屏怎么也得不到像,为什么? 答: 因为我们实验室用的光具座长度大约一米左右,做实验时透镜又多在光具座中间部分,当烛焰靠近焦点时,成的像较大,像距又较长,超出光具座的长所以光屏怎样移动也得不到清晰的像。 但是一定能成一个倒立、放大的实像。 七、把蜡烛放在焦点上左右移动光屏,在屏上有一个较大的光环,这是像吗? 答: 实验时,当把蜡烛放在透镜的焦点上时,把光屏怎样移动都不会得到烛焰的像。 即不成像。 但是我们将会看到在光屏上有一个圆形的光斑,但这不是烛焰的像。 当光屏离镜头越近光斑越亮,离镜头越远光斑较暗。 八、光屏上得到的像都是倒立的吗? 都是实像吗? 答: 光屏上得到的像都是倒立的,没有正立的像并且都是实像。 从成像的光学作图方面讲: 火焰的光经凸透镜折射后,折射光线会聚而成在光屏上,所以是实像;而放大镜所成的虚像则是折射光线的反向延长线所形成的,所以是虚像。 九、烛焰放在焦点以内越靠近凸透镜成的像越大,正确吗? 答: 不正确。 因为当烛焰放在焦点以内时都成正立、放大的虚像,实验时在透镜的另一侧怎样移动光屏都得不到像,只有透过透镜才能观察到一个比烛焰大的正立的虚像。 像和物体在透镜的同一侧;当烛焰从焦点附近逐渐靠近镜头时,所成的虚像会逐渐减小,但像总比物体大,只是放大倍数减小了。 就是说: 越靠近焦点成的虚像越大,越靠近镜头成的虚像越小。 日常生活中用的放大镜实际是一个凸透镜,它应用了u 当物体在焦点以内越靠近焦点放大程度越大,越靠近镜头放大程度越小。 十、做凸透镜成像实验时,用不透明的物体挡住透镜的上半部或下半部,在光屏上还能得到像吗? 答: 只要烛焰放在大于焦距的位置(u>f),调节光屏的位置,仍然能在光屏上得到像。 所不同的是所得到的像较暗清晰程度差。 十一、探究凸透镜成像实验中,当物距大于像距(u>v)和物距小于像距(u 答: 在实验中,当烛焰离镜头距离(即物距u)大于像到透镜的距离(即像距v)时,在光屏上得到的像都是倒立、缩小、实像,跟u>2f成像性质是相同的。 反之当物距(u)小于像距(v)时,有两种情况: 其一是在光屏上得到的像都是倒立放大的实像,跟(f 在光屏上得不到像,但可以透过透镜观察到一个正立、放大的虚像;跟u 十二、探究凸透镜成像规律,除实验法以外,能否用作图的形式展示其像的性质? 答: 能用画图的方法表示出成像的性质,既直观又易懂。 方法是: 可以利用烛焰发出的光射向凸透镜中的三条特殊的光线来作图。 其中一条是: 平行于凸透镜主轴的光线,另一条是: 射向凸透镜光心的光线,再一条是射向凸透镜焦点的光线。 利用任意两条,经凸透镜折射后,相交于一点即为发光点s的像s,,无数个物体的像点构成物体的像。 如图物体SA的成像光路图 (! )从S点发出的光线SB经凸透镜折射后射向焦点(F),从S点发出的光线SO经凸透镜折射后传播方向不改变 。 两折射光线相交的点就是S的像S, (2)从S点发出的光线经焦点射向凸透镜,折射后跟主轴平行;从S点发出的光线SO经凸透镜折射后传播方向不改变。 两折射光线相交的点就是S的像S, (3)从S点发出的光线经焦点射向凸透镜,折射后跟主轴平行;从S点发出的光线SB经凸透镜折射后射向焦点F;两折射光线相交的点就是S的像S, 十三、有些老爷爷和老奶奶为什么所戴的眼镜是凸透镜? 主要起什么作用呢? 答: 大多数老爷爷和老奶奶所戴的眼镜是凸透镜即我们平日所说的远视镜。 人的眼睛中的晶状体相当于一个凸透镜。 由于老年人眼睛中的晶状体变得硬化,弹性变差即晶状体变薄,加上睫状肌功能变弱,使眼的调节功能减退。 所以我们看大多数老年人的眼睛向内凹。 使得外界物体来的光线会聚光的能力减弱,在眼睛中所成的像不能成在视网膜上,而是成在视网膜以后的位置。 所以为了帮助老爷爷和老奶奶的眼睛增强对光的会聚能力,通过眼睛所成的像刚好成在视网膜上,需要佩戴一副凸透镜。 这样外界物体射向眼睛的光线,首先经过凸透镜第一次会聚后,再经过晶状体第二次会聚在视网膜上。 这样就和正常人的眼睛差不多了。 同学们现在明白凸透镜所起的作用了吧? 十四、我们同学戴的近视镜也就是凹透镜,它能成像吗? 如果能,和凸透镜成像规律相同吗? 答: 近视镜(即凹透镜)也能够成像。 它的成像特点是: 不管物距大小都成正立的、缩小的、虚像、物体和像都在透镜的同侧。 当物体从远离凹透镜的位置逐渐靠近凹透镜时,所成的像会逐渐变大,反之会变小;但是像总比物体小。 凸透镜成像规律及其应用专题学案答案 (一)利用凸透镜成像规律判定成像性质 【针对性训练】 1、C2、D (二)焦距大小的判定 【针对性训练】B (三)镜的调节问题 【针对性训练】 1、 (1)水凸透镜光屏 (2)按如图所示将蜡烛、水凸透镜、光屏依次放在光具座上,保持大致在同一高度上,调节水凸透镜的位置使蜡烛在光屏上成清晰的像;向水凸透镜中注水,使晶状体变厚,观察光屏上所成蜡烛的像将变得不清晰,将蜡烛向水凸透镜靠近,观察到光屏上会再次出现清晰的像。 2、烛焰、透镜、光屏三者中心不在同一条直线上倒立、放大的实像 (一)单项选择 1、D2、B3、A4、B5、A6、A7、D8、C9、B (二)理解与应用 1、大2、正立、放大的虚像远303、15正立4、倒立放大投影仪 右5、乙6、倒立、缩小、实 (三)实验与探究 1、eaadcd 2、凸透镜像下大于一倍焦距的大于二倍焦距的 3、 (2)假设: 对于焦距为35mm的凸透镜(或焦距较小的凸透镜)当物距大于3m时,物距变化,像距变化非常微小,像的位置几乎不变。 (3)主要的实验步骤: 本实验为定性的模拟实验,因此不需严格要求物距在3m以外。 本实验三种可能的基本操作如下: 1在光具座上做实验,选择焦距为5cm的透镜,选10cm、15cm或更大的,物体必须尽可能远离透镜,补正物距远大于2倍焦距。 2不用光具座,直接在实验室中较大范围内(如2m、3m、3.5m以外)做实验,用墙壁或白纸作光屏。 3在窗口把凸透镜对准远处某景物,光屏(白纸)在另一侧焦点外附近寻找像。 上述①②两种在室内的操作,必须以发光物体(如烛焰、发光的灯丝)作为待成像物体,在光具座上(或在1米来长的桌上)做实验时,必须有“调节发光物体(烛焰、发光的灯丝)中心、透镜和光屏至同一高度”这一步骤。 作图: 图中的发光物体距透镜的距离须远远大于2倍焦距。 FF (4)延伸研究: (举例)有没有更加高级的“傻瓜”相机? 高级“傻瓜”相机也不需手动调焦,原理与小柯的相机一样吗? 理由声纳工作原理的高级自动相机是怎样的? 高级自动相机可不可以利用遥感技术实现测距、调焦? “傻瓜”相机与人眼的调光原理是否一样? 解析: “傻瓜”不傻。 本题主要考查学生处理数据及利用相关信息提出假设的能力。 同时考查他们为了验证假设,设计实验方案、进行实验、得出结论的科学探究技能。 题中所表现的不满足于课本知识、善于从生活中发现问题、敢于质疑、亲身体验的学习方式和科学精神正是新课程所倡导的。 (四)请仔细阅读下文,按要求回答问题 (1)倒立 (2)弯曲程度像距 (3)C 适当的缩短用眼的时间;长时间用眼睛要
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- 初二 物理 专项 凸透镜 成像 复习