初中物理第三章凸透镜成像及其应用.docx
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初中物理第三章凸透镜成像及其应用
一、复习策略
1、透镜及对光线的作用
2、凸透镜成像规律
物距u
像距v
成像性质
物像位置
应用
u→∞
v=f
缩小为一极小亮点
异侧
测焦距f
u>2f
2f>v>f
倒立、缩小的实像
异侧
照相机
u=2f
v=2f
倒立、等大的实像
异侧
实像大小的分界点
2f>u>f
v>2f
倒立、放大的实像
异侧
投影仪、幻灯机
u=f
v→∞
不成像
/
成像虚实的分界点
u / 正立,放大的虚像 同侧 放大镜 通过上述表格,可总结出凸透镜成像的规律有(常用): (2)像距越大,成像也越大.(类似于小孔成像) (3)成实像时 [物距u与像距v谁更大,则它对应的物(像)也大] (4)物像总沿同方向移动 ①成实像时(异侧): u↑,v ②成虚像时(同侧): u ,v 应用: 放大镜(成更大的像)→适当远离报纸. (5)物距u=f时,为成像最大点.物体越靠近焦点,成像越大 (6)成实像时,物距u与像距v之和u+v≥4f.(当u=v=2f时,取等号) 3、透镜的应用 (1)照相机: 当u>2f时,2f>v>f,成倒立、缩小实像. (镜头→凸透镜,景物→物体,胶片→光屏) 傻瓜相机: 焦距f很短,像距v变化小,使远近不同的景物成位置大致相同. (2)投影仪和幻灯机: 当2f>u>f时,v>2f,成倒立、放大实像. (镜头→凸透镜,投影片、幻灯片→物体,屏幕→光屏) 投影片、幻灯片应倒放. (3)眼睛和眼镜 (4)显微镜和望远镜(凸透镜组合) ①显微镜 ②望远镜 二、典例剖析 例1、(2006·无锡)小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点——锡山.先后拍摄了两张照片甲和乙,如图所示.他产生这样的疑问: 物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢? 小明对此进行了探究. (1)小明找到一些凸透镜,但不知道它们的焦距,请你为他提供一种测量透镜焦距的办法.(可画图说明) (2)测出凸透镜焦距后,小明先后选用了三个焦距分别为15cm、10cm、5cm的凸透镜,在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验.发现所成的像越来越小.请你根据实验判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大. (3)在探究过程中,小明总是让物距保持不变,请你说出他这样做的理由. 解析: (1)测量透镜焦距的方法有: 一利用凸透镜能使平行光(或太阳光)会聚于一点,测出焦点到凸透镜的距离;二利用点光源在凸透镜焦点不能成像(或在光屏上成与凸透镜等大的光斑);三是利用物体在离凸透镜2f处所成的像与物体等大. (2)普通照相机的镜头是一个焦距固定的凸透镜,数码相机的镜头是一个焦距可以变化的凸透镜.甲、乙两张照片是小明站在同一位置,在相机焦距不同的情况下,对同一物体拍摄的照片,以山上的塔为例,甲图上的像小,乙图上的像大,由此可知,物距相同,焦距不同,成像大小不同.根据模拟实验的现象记录可知,在物距为35cm的情况下,焦距分别是15cm、10cm和5cm的凸透镜成的像越来越小.这说明拍摄同一物体,照相机的焦距越大(或小),像越大(或小).由此可知,拍摄乙照片时的焦距长. (3)根据凸透镜成实像规律可知,物距u、焦距f和实像大小,这三者之间有关联.要想研究像的大小与凸透镜焦距大小的关系,必须保持物距u不变. 答案: (1)将凸透镜正对着太阳,在透镜的另一侧放一张纸,调节透镜到纸面的距离,直至纸面上出现最小、最亮的光斑,测出光斑到凸透镜的距离,即为凸透镜的焦距(其他方法同样可以) (2)拍摄乙照片时照相机镜头的焦距较大 (3)凸透镜所成实像的大小与物距、焦距都有关系,因此研究实像的大小与焦距的关系时应控制物距不变 点评: 在实际生活中,有许多现象无法直接判断原因,用实验模拟实际情况,并通过比较实验现象,发现原因,这种理念常体现在问题的探究中. 例2、(2006·杭州)高老师戴着眼镜正在批作业,听到远处有学生叫她.为了看清该学生的容貌,高老师立即摘下眼镜跟这位学生打招呼.下列说法正确的是( ) A.高老师所戴眼镜的镜片是凸透镜 B.高老师是近视眼 C.高老师不戴眼镜看近物时.物像会成在视网膜前方 D.高老师的眼球前后径可能过长或晶状体曲度可能过大 解析: 本题涉及两个现象: “高老师戴着眼镜正在批改作业”,“远处学生叫她,为了看清该学生容貌,高老师立即摘下眼镜跟这位学生打招呼”. “高老师戴着眼镜正在批改作业”,说明高老师的眼睛视力有问题,可能是近视眼,也可能是远视眼;另一方面,也说明,若高老师不戴眼镜,她就看不清楚近处的物体. “远处学生叫她,为了看清该学生容貌,高老师立即摘下眼镜”,说明戴着眼镜高老师看不清楚远处的物体,不戴眼镜反而能看清楚远处的物体. 近视眼的人若不戴眼镜,看近处的物体感觉清楚一些,还是看远处的物体清楚一些? 同样问题,远视眼的人若不戴眼镜,看近处物体清楚一些,还是远处的物体清楚一些? 根据凸透镜的物像关系,当物体离开凸透镜时,它的像靠近凸透镜.结合近视眼的成像光路(图甲)和远视眼的成像光路(图乙),可知,当物体离开眼睛变远时,近视眼(无眼镜)成的像离光屏(视网膜)更远,光屏上的像更模糊;远视眼(无眼镜)成的像离光屏(视网膜)更近,光屏上的像更清楚一些,可以判断高老师是远视眼,戴的是凸透镜. 答案: A 点评: (1)观察戴眼镜的人一些习惯性动作会发现,老花眼(即远视眼)的人在看远处物体时,常常会拿去眼镜;近视眼的人看近处的物体时,常常也会拿下眼镜,看远处物体时才戴上眼镜.如果平时留心观察,就很容易判断高老师是老花眼. (2)熟悉近视眼和远视眼的成像光路;掌握物像移动方向的关系;恰当的问题转换;准确地理解(“看清”是指“像”更“靠近”视网膜).若要清晰地分析这道题,对学生能力要求较高. (3)D选项中.“眼球前后径”和“晶状体曲度”是指眼球(晶状体,即凸透镜)的凸出程度.丙图的凸透镜比丁图的凸透镜“曲度”(前后径,即凸出程度)更大.而远视眼就是因为眼球的曲度小,对光线的会聚作用弱,像成在视网膜的外侧,需要在眼睛前加凸透镜,增强对光的偏折能力. 例3、(2005·山西省)放映幻灯的时候,银幕上的像太小.想让像变大些.可以采取的办法是( ) A.将幻灯机移近银幕,同时使幻灯片远离镜头 B.将幻灯机远离银幕,同时使幻灯片远离镜头 C.将幻灯机移近银幕,同时使幻灯片移近镜头 D.将幻灯机远离银幕,同时使幻灯片移近镜头 解析: 幻灯机与投影仪的成像原理相同,都是利用凸透镜成倒立、放大实像的原理制成的,凸透镜成放大实像时,物体越靠近凸透镜,所成像越大.越远离凸透镜时,所成像越小,因此,要想让像变大些,应使幻灯片移近镜头.但所成的像到镜头的距离也发生变化,若不相应地改变镜头与银幕间的距离,银幕上的像就是模糊的,遵循凸透镜成像时的规律: 物距减小时,像变大,像距变大;应适当增大镜头与银幕间的距离,即应将幻灯机远离银幕,正确选项为D. 答案: D 例4、(2005·北京市)在探究近视眼视力矫正问题时用图a所示的装置模拟眼睛,烧瓶中的着色液体相当于玻璃体,烧瓶左侧紧靠瓶壁的凸透镜相当于晶状体,右侧内壁相当于视网膜.图b中的四幅图是一些同学描绘矫正近视眼的方法和光路,其中能达到近视眼矫正目的的是( ) 解析: 近视眼是由于眼睛中晶状体太厚或眼球的前后距离过长而产生的,此时眼睛对光线的折光能力太强,使得从远处射来的平行光不能会聚在视网膜上,而会聚在视网膜前,因此.近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体.为了矫正近视眼,使它能像正常眼睛那样把无限远处射来的平行光会聚在视网膜上,就应该用凹透镜,使入射的平行光线先经过凹透镜变得发散些,再进入眼睛,会聚在视网膜上,依据以上原理,分析图b可知,正确选项为C. 答案: C 例5、(2002年黄冈市中考题)如图所示是一种称之为“七仙女”的神奇玻璃酒杯,空杯时,什么也看不见;斟上酒,杯底立即显出栩栩如生的仙女图.下列关于仙女图形成原因的探讨中正确的是( ) A.可能是酒具有化学显影作用 B.可能是因为在酒的液面发生镜面反射,在酒中出现了放大的像 C.可能是图片在杯底凸透镜的焦点处成放大的像 D.可能是斟酒后杯底凸透镜的焦距变大,使图片在一倍焦距以内,从而成放大的虚像 解析: 由日常经验知道,酒不具有化学显影作用,故选项A错误;如果以酒的液面作平面镜成像,则应有成像的物体在液面外,而此时没有,故选项B错;当物体放在凸透镜的焦点处时,物体射向凸透镜的光折射后成为平行光束,既不会成实像,也不能成虚像,故选项C错;杯底的凸透镜的焦距本来是确定的,当倒入酒后,酒和凸透镜共同组合形成一个焦距较大的透镜,使原来不在焦距内的图片处于一倍焦距之内,成正立、放大的虚像,故正确选项为D. 答案: D 例6、(2002年黄石市中考试题)将一物体放在凸透镜前25cm、20cm、8cm处时,分别得到缩小的实像、放大的实像和放大的虚像,则对凸透镜的焦距f的判断正确的是( ) A.f<8cm B.8cm C.10cm 解析: 根据凸透镜成像特点来判断;当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,则26cm应大于2倍焦距,即得到不等式: ①2f<26cm;当物距大于1倍焦距,小于2倍焦距时,成倒立,放大的实像,则20cm应是此凸透镜的1倍焦距和2倍焦距之间,即有: ②f<20cm<2f;同理,可得出不等式;③f>8cm;综合①、②、③三个不等式,可得出10cm 答案: C 例7、(2002年河北省中考试题)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 解析: 本题考查凸透镜成像规律,报纸置于放大镜的焦点之内,老奶奶通过放大镜会看到一个正立、放大的虚像,凸透镜成虚像时遵循的规律是: 物体越靠近凸透镜,所成虚像放大比例越小;物体越靠近焦点,所成虚像放大比例越大.即虚像的大小决定于物体到凸透镜的距离,则不是眼睛与凸透镜的距离.因此,要使老奶奶看到更大的清晰的像,应让放大镜离报纸远一些,故正确选项为A. 答案: A 例8、在下图虚线框内填上适当透镜,使光路图完整. 解析: 要由平行光得到平行光,并改变宽窄程度,一般是由组合透镜完成.但本题中存在两种情况.如下图(a)、(b)所示,应注意的是,由透镜对光线的作用可知,图(a)中,应使凸透镜的焦点与凹透镜的焦点重合于F处.图(b)中两凸透镜的焦点,也应重合于F处,具体情况可参看透镜的特殊光线. 答案:
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- 初中 物理 第三 凸透镜 成像 及其 应用