第四讲透镜及其应用讲解.docx
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第四讲透镜及其应用讲解
第四讲透镜及其应用
★考点1凸透镜与凹透镜
1.作用:
凸透镜对光线有________作用,凹透镜对光线有________作用。
2.理解“会聚”与“发散”:
透镜对光线的“会聚”和“发散”作用是相对于入射光线而言的,一般采用延长入射光线的方法来判断:
折射光线比入射光延长线靠近主光轴为“会聚”,如图J3-1甲所示;折射光线比入射光延长线远离主光轴为“发散”,如图乙所示。
图J3-1
★考点2探究:
凸透镜成像规律
1.探究凸透镜成像规律
(1)安装调节:
在光具座上依次安装蜡烛、凸透镜与光屏,使蜡烛和光屏分居在凸透镜的两侧;点燃蜡烛,调节高度,使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在______________,这样做的目的是使像成在光屏的________。
(2)实验结论
(3)评估交流:
无论如何移动光屏,均得不到像的原因:
凸透镜、光屏、烛焰三者的中心________________,或物体在________内,或物体在________上等。
2.测凸透镜焦距的方法
(1)焦点法:
在阳光下,让太阳光垂直穿过凸透镜照射在光屏(或地面)上,调节凸透镜与光屏之间的距离,直到得到一个最小、最明亮的点,即为焦点。
用刻度尺测出焦点到凸透镜中心的距离,就是凸透镜的焦距(太阳光也可以用手电筒射出的光来代替)。
(2)成像法:
根据凸透镜成像规律可知,当物像等大时,物距(像距)为焦距的2倍,测量出物距(像距),可计算出焦距。
(3)放大镜法:
用凸透镜作为放大镜来观察物体,让凸透镜逐渐远离物体,观察到物体由小变大,直到透过凸透镜观察不到任何东西时,此时用刻度尺测出物体到凸透镜中心之间的距离,即为凸透镜的焦距。
★考点3凸透镜成像规律的应用
1.照相机:
镜头的作用相当于一个________,物距________________,胶卷上得到一个________、________的________像。
照相机离物体越远,所成的像越________。
2.投影仪:
镜头的作用相当于一个________,投影片到镜头的距离大于__________、小于__________,光屏上得到物体________、________的________像,所以投影片要________;平面镜的作用是____________________。
3.放大镜:
物距________________,得到________、________的________像,物、像在透镜的______侧,放大镜离物体越远,所成的像越________。
4.望远镜:
物镜相当于照相机,成________、________的________像,落在目镜的一倍焦距以内;目镜相当于放大镜,成________、________的________像。
5.显微镜:
物镜相当于投影仪,成________、________的______像,落在目镜的一倍焦距以内;目镜相当于放大镜,再一次成正立、________的________像。
★考点4眼睛和眼镜
1.眼睛的成像原理
眼睛的成像原理与照相机的成像原理相似(u>2f时,f 当人看某物体时,物体恰能在视网膜上成清晰的像。 当人靠近物体时,晶状体变厚(焦距变小),使物体成清晰的像(如图J3-2甲所示);当人远离物体时,晶状体变薄(焦距变大),使物体成清晰的像(如图乙所示)。 图J3-2 2.近视眼、远视眼成因及矫正 项目 近视眼 远视眼 成因 由于晶状体太______,折光能力太______,或者眼球在前后方向上太长使远处物体的像成在视网膜的________,看不清远处的物体 由于晶状体太______,折光能力太______,或者眼球在前后方向上太短使近处物体的像成在视网膜的________,看不清近处的物体 矫正 配戴__________ 配戴__________ 眼镜作用 凹透镜对光线有________作用,使物体的像后移,成在视网膜上 凸透镜对光线有________作用,使物体的像前移,成在视网膜上 夺分训练4 透镜及其应用 一、选择题 1.[2015·扬州]利用如图4-1所示凸透镜成像情景制成的光学设备是( ) 图4-1 A.投影仪B.照相机C.放大镜D.潜望镜 图4-2 2.[2015·深圳]把一瓶矿泉水放在物理课本上,看到的情景如图4-2所示。 下列光学设备中,成像性质与它相同的是( ) A.放大镜 B.投影仪C.照相机 D.近视眼镜 3.[2015·南京]将一个凸透镜正对太阳,在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑,将一个物体放在此透镜前40cm处,则可在凸透镜的另一侧得到一个( ) A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.倒立、等大的实像D.正立、放大的虚像 4.[2015·济宁]小夏用图4-3中的凸透镜探究成像规律,在图4-4所示的四个实验情景中,能够在光屏上得到清晰像的是( ) 图4-3 图4-4 5.[2015·威海]荣成烟墩角天鹅湖良好的生态环境,吸引上万只天鹅每年冬季成群结队悄然降临,栖息越冬,这期间有大批的摄影爱好者云集于此,如图4-5所示是一名摄影爱好者所拍的照片,下列说法正确的是( ) 图4-5 A.天鹅在水中的倒影,是光的反射形成的实像 B.天鹅在水中的倒影,是光的折射形成的虚像 C.当发现天鹅没有全部进入照相机取景框内时,摄影者应远离天鹅并将镜头后缩 D.当发现天鹅没有全部进入照相机取景框内时,摄影者应靠近天鹅并将镜头前伸 6.[2015·内江]如图4-6所示,下列关于光学现象的描述正确的是( ) 图4-6 A.图甲中,小孔成倒立的虚像B.图乙中,配戴凹透镜可以矫正近视眼 C.图丙中,光的三原色是红、黄、蓝D.图丁中,漫反射不遵循光的反射定律 二、填空题 7.[2015·扬州]人的眼球的晶状体相当于________透镜。 近视眼看不清远处的物体,是因为物体的像落在视网膜的________面,应该利用________透镜矫正。 8.[2015·盐城]小明用爷爷的老花镜正对太阳,再把一张纸放在它的下方,移动眼镜,在纸上会呈现一个最小、最亮的光斑,则老花镜是________(选填“凸”或“凹”)透镜。 小明发现老花镜可以使稍远处的窗户在光屏上成________(选填“正立”或“倒立”)、缩小的像,生活中________就是利用这一原理工作的。 9.[2015·自贡]数码相机已在我们的生活中普及,照相机的镜头相当于一个________透镜。 若照相机镜头的焦距为50mm,当被拍照的人到镜头的距离大于100mm时,会得到一个________________的实像。 10.[2015·厦门]近期流行的“自拍神器”给旅行者自拍带来方便。 如图4-7所示,与直接拿手机自拍相比,利用自拍杆可以________物距,减小人像的大小,从而________取景范围,取得更好的拍摄效果。 (均选填“增大”或“减小”) 图4-7 11.[2015·宜昌]把一滴水滴在玻璃板上,在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清楚的小物体,这时的水滴相当于一个________镜,拿一个放大镜位于水滴的上方,慢慢调节放大镜与水滴之间的距离,你就更能看清玻璃板下的微小物体,这时它们的作用相当于一个________(选填“望远镜”或“显微镜”)。 12.[2015·汕尾]某些手表上有一个圆滑的透明凸起,通过它看日期会觉得很清楚,这是因为这个圆滑的凸起相当于一个________,我们看到的实际上是一个________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“实像”或“虚像”)。 13.[2015·河北]小明将一支点燃的蜡烛放在凸透镜(f=10cm)前18cm处,光屏上得到了烛焰倒立、________的清晰的像,然后他在蜡烛和凸透镜之间放置了一个远视眼镜片,由于远视眼镜片对光线有________作用,所以光屏上烛焰的像变模糊了(如图4-8所示),若想在光屏上重新得到清晰的像,他可将光屏________凸透镜。 图4-8 三、作图题 14.[2015·内江]如图4-9甲所示是一束菊花的花顶S反射出的三条特殊光线SA、SB和SC。 其中,SA平行于主光轴,SB经过光心,SC经过左焦点,请画出这三条光线通过凸透镜折射后的出射光线。 图4-9 15.[2015·毕节]画出图4-10中光线ab和Oc通过透镜前后的完整光路。 图4-10 四、实验探究题 16.[2015·福州]小华在探究凸透镜成像的规律中: (1)他将凸透镜正对着太阳,使之在光屏上形成最小、最亮的光斑,如图4-11所示,则该透镜的焦距为________cm。 图4-11 (2)为使像成在光屏中央,应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调节到同一________。 将蜡烛放在焦点以外时,都可以在光屏上成________(选填“实”或“虚”)像。 (3)利用该透镜可制作________(选填“远视”或“近视”)眼镜。 17.[2015·郴州]小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材,探究凸透镜成像的规律。 (1)测焦距: 如图4-12甲所示,让一束平行光正对着凸透镜,移动光屏,直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。 由此可得出该凸透镜的焦距为________cm。 图4-12 (2)如图乙所示,把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛,将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度。 当蜡烛距凸透镜的距离为35cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的实像。 若对换蜡烛和光屏的位置,光屏上仍能得到一个清晰的像,据此原理,人们制成的光学仪器是________。 (3)如图乙所示,把凸透镜换成焦距为30cm的,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,移动光屏,在光屏上________(选填“能”或“不能”)得到一个清晰的像,原因是: ________________________________________________________。 1.某同学在做透镜成像的实验时,将一支点燃的蜡烛放在距离透镜20cm的地方,当蜡烛向透镜移动时,其倒立的像移动速度大于蜡烛移动速度,则可判断此透镜( ) A.是凸透镜,焦距为20cmB.是凸透镜,焦距可能为15cm C.是凹透镜,焦距为20cmD.是凹透镜,焦距可能为15cm 2.[2014·天津](多选)某同学对凸透镜的光学特性进行研究,完成了下列实验: (1)将凸透镜正对着太阳光,在距透镜中心12cm处得到一个最小、最亮的光斑。 (2)他再将该凸透镜和点燃的蜡烛分别固定在光具座上,移动光屏后得到一个清晰的像,如图4-13所示。 对于上述实验,下列说法正确的是( ) 图4-13 A.该凸透镜的焦距f为6cmB.实验 (2)中,物距u为20cm C.实验 (2)中,物距u为30cmD.实验 (2)中,得到的像为放大的实像 3.[2015·成都]在“探究凸透镜成像的规律”实验中,实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为15cm和20cm的凸透镜L1和L2等器材,小明先将蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上,如图4-14所示。 下列说法正确的是( ) 图4-14 A.若凸透镜是L1,小明能在光屏上看到烛焰清晰的像 B.若凸透镜是L1,小明将光屏向右移动适当的距离,光屏上能出现烛焰清晰的像 C.若凸透镜是L2,小明将光屏移到60cm刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像 D.若凸透镜是L2,小明将光屏移到70cm刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像 4.[2015·滨州]小明在完成“探究凸透镜成像规律”实验后,为进一步了解“视力矫正”的原理,移动蜡烛,先让烛焰在光屏上成了一个清晰的像,如图4-15所示。 然后他在蜡烛和凸透镜之间放置了不同类型的眼镜片,关于本次实验现象正确的是( ) 图4-15 A.放置眼镜片之前,蜡烛在图示位置,光屏上得到的是倒立、放大的实像 B.放置眼镜片之前,蜡烛在图示位置,光屏上得到的是倒立、缩小的虚像 C.将远视镜片放在蜡烛和凸透镜之间,使光屏靠近透镜,又能在光屏上看到清晰的像 D.将近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间,使光屏靠近透镜,又能在光屏上看到清晰的像 图4-16 5.某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图4-16所示,下列判断正确的是( ) A.该凸透镜的焦距是20cm B.当u=15cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 C.当u=25cm时,凸透镜成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的 D.把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中,像逐渐变小 6.[2015·孝感]如图4-17所示,请作出凸透镜的入射光线和进入水中的折射光线。 图4-17 7.[2015·广州]手指投影灯玩具内部的结构示意图如图4-18所示,调节它到墙壁的距离,墙上会出现如图4-19所示清晰的喜羊羊图像。 图4-18 图4-19 (1)在图4-18中标出物距。 (2)画出图4-18中所示的两条光线经过凸透镜之后的光线。 (3)墙上的喜羊羊是实像还是虚像? ________。 该像相对于物是“正立”还是“倒立”的? ________。 8.[2015·上海]在“验证凸透镜成像规律”的实验中,某小组同学利用焦距为10cm的凸透镜、高为3cm的发光体、光屏和光具座进行实验,将测得的物距u、像距v以及所成像的高L像分别记录在下表中。 在验证得到凸透镜成像的初步规律后,为了进一步研究,他们进行适量的运算,将结果分别记录在下表的后两列中。 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像高 L像/cm 像距与物距 之比( ) 物距与像距之 和(u+v)/cm 1 60.0 12.0 0.60 0.20 72.0 2 50.0 12.5 0.75 0.25 62.5 3 30.0 15.0 1.50 0.50 45.0 4 18.0 22.5 3.75 1.25 40.5 5 16.0 26.7 5.00 1.67 42.7 6 14.0 35.0 7.50 2.50 49.0 (1)根据实验序号1~6的数据,分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是: 凸透镜成像时,__________________________________________________。 (2)根据实验序号1~6的数据,分析比较像高L像与 的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是: 凸透镜成像时,____________________________________________________________。 (3)该小组同学继续利用表中的数据及相关条件,分析、归纳得出结论。 ①根据实验序号1~3的数据,分析比较物距变化量Δu与像距变化量Δv的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是: __________________________________________________________。 ②根据实验序号1~6的数据,分析比较物距u变化时,L像、u+v的变化情况,可得出的初步结论是: __________________________________________________________________________。 9.[2015·宜宾]小雷对凸透镜焦距与制成凸透镜的材料种类、凸透镜凸起程度的关系进行了探究实验。 (1)他第一次测量焦距的实验如图4-20甲所示,则测得的焦距为________cm。 图4-20 (2)由1、2次的实验可得出的结论是: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 次数 1 2 3 材料 玻璃 玻璃 水晶 凸起程度 较小 较大 较大 焦距/cm 8.0 4.0 (3)小雷回想起白光经三棱镜后,光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带(如图乙所示),受此启发,于是他分别用红光和蓝光来进行图甲所示的实验,结论是: 对同一凸透镜,________光入射时焦距小些。 (4)探究完成后,小雷和其他同学用焦距为8.0cm的凸透镜和蜡烛进行成像实验。 从各组汇报的数据中发现,当物距均为16.0cm时,有两个小组所测像距分别为19.0cm、13.0cm,与理论像距16.0cm相比偏差较大。 若不是因为长度测量方法错误和测量误差导致的,请分析出现这种情况的原因: __________________________________________________。 夺分专练一 凸透镜成像规律的应用 类型一 物距、像距大小与成像大小的关系 1.利用如图ZT1-1所示凸透镜成像情景制成的光学设备是( ) 图ZT1-1 A.投影仪 B.照相机 C.放大镜 D.潜望镜 2.[2014·宜昌]如图ZT1-2所示,此时蜡烛通过凸透镜在光屏上形成一个清晰的像,现保持凸透镜的位置不变,将光屏与蜡烛的位置对调,则光屏上( ) 图ZT1-2 A.无像 B.成倒立、缩小的实像 C.成倒立、放大的实像 D.成正立、放大的实像 3.[2015·益阳]如图ZT1-3所示,在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像,所成的像是倒立、________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。 现将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动,要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像,则光屏应沿主光轴向________(选填“远离”或“靠近”)凸透镜的方向移动。 图ZT1-3 类型二 “物近像远像变大”“物远像近像变小”的应用 4.[2015·宜昌]手持一个凸透镜在室内的白墙和窗户之间移动(离墙更近些),在墙上能看到( ) 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.正立、缩小的虚像 5.[2015·鄂州]如图ZT1-4所示,凸透镜焦距为f,烛焰在图示位置时恰能在光屏上成清晰的像。 现将蜡烛沿主光轴向左移动2f的距离,移动蜡烛的同时移动光屏,使烛焰始终能在光屏上成清晰的像,则光屏上的像( ) 图ZT1-4 A.一直变小 B.一直变大 C.先变大后变小 D.先变小后变大 6.[2014·绵阳]在“探究凸透镜成像的规律”实验中,凸透镜焦距为15cm,把蜡烛放在凸透镜前28cm处,光屏上可承接到烛焰放大、倒立、清晰的实像,然后保持凸透镜位置不变,将蜡烛缓慢向凸透镜靠近,最终停在距凸透镜20cm处,为在光屏上得到烛焰清晰的实像,则光屏的移动方向和光屏上所得到像的大小变化分别是( ) A.靠近凸透镜,变大 B.远离凸透镜,变大 C.靠近凸透镜,变小 D.远离凸透镜,变小 7.[2014·绥化]用照相机拍一朵盛开的荷花,荷花到镜头的距离要大于____________。 若要把荷花的像拍得更大些,则应使照相机的镜头________(选填“远离”或“靠近”)荷花。 8.[2015·襄阳]如图ZT1-5所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,若将点燃的蜡烛依次放在a、b、c三处,其中蜡烛放在________处得到的实像最大,放在________处得到的实像最小。 图ZT1-5 类型三 凸透镜焦距的判定 9.[2015·遵义]小明利用光具座探究凸透镜成像的规律。 他将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏分别固定在光具座上,再移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的蜡烛的像,各元件位置如图ZT1-6所示。 则所用凸透镜的焦距可能为( ) 图ZT1-6 A.9cm B.12cm C.15cm D.18cm 10.[2014·鄂州]在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图ZT1-7所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的像,若保持凸透镜位置不动,将蜡烛移到光具座的35cm刻度处,对于此时像的性质判断正确的是( ) 图ZT1-7 A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像 C.可能是倒立的像 D.可能是正立的像 11.[2015·内江]某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图ZT1-8所示,下列判断正确的是( ) 图ZT1-8 A.该凸透镜的焦距是16cm B.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 C.当u=20cm时成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的 D.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小 12.[2014·潍坊]如图ZT1-9所示,将点燃的蜡烛放在距凸透镜20cm处时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上出现了一个与蜡烛等大的 清晰像。 若保持物距不变,更换一个焦距为15cm的凸透镜,要想在光屏上出现清晰像,下列操作可行的是( ) 图ZT1-9 A.使光屏远离透镜 B.使光屏靠近透镜 C.使光屏向上移动 D.使光屏向下移动 13.[2014·泰州]把蜡烛放在距离凸透镜50cm处,在透镜另一侧的光屏上观察到倒立、缩小的清晰像。 那么凸透镜的焦距不可能是( ) A.5cmB.10cm C.20cmD.30cm 14.某同学在做透镜成像的实验时,将一支点燃的蜡烛放在距离透镜20cm的地方,当把蜡烛向远离透镜方向移动时,其倒立的像移动的速度小于蜡烛移动的速度,则可判断此透镜( ) A.是凸透镜,焦距为20cm B.是凸透镜,焦距可能为8cm C.是凹透镜,焦距为20cm D.是凹透镜,焦距可能为15cm 15.[2015·泰安]在探究“凸透镜成像的规律”时,当烛焰离透镜13cm时成放大的实像,当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像,则这个透镜的焦距可能是( ) A.4cm B.6cm C.7cm D.12cm 16.[2015·莱芜]有一物体,放在离凸透镜20cm的地方,在另一侧的光屏上呈现了一个倒立、放大的实像。 现将物体移到离透镜10cm的地方,移动另一侧光屏,在光屏上能呈现( ) A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像 C.倒立、等大的实像 D.不成像
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