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第3课时透镜及其应用思维导图构建体系考点一透镜类型凸透镜凹透镜结构特点中间厚、边缘薄的透镜中间薄、边缘厚的透镜对光线的作用对光线具有作用。应用:投影仪、放大镜、照相机、远视眼镜对光线具有作用。应用:近视眼镜会聚发散1.凸透镜和凹透镜2.三条特殊光线(完成光路图)平行,过焦点过焦点,平行于主光轴过光心,不变平行,过另侧虚焦点过另侧虚焦点,平行过光心,不变物距、像距关系物距u像距v像的性质应用正倒放缩虚实位置uvu2ƒ2ƒvƒ异侧照相机、摄影机u=vu=2ƒv=2ƒ倒立实像异侧等距法测焦距uv2ƒuƒv2ƒ倒立实像异侧幻灯机、投影仪u=ƒ不成像获得平行光、粗测焦距vuuƒ放大放大镜考点二凸透镜成像规律倒立缩小实像等大放大正立虚像同侧物距、像距关系物距u像距v像的性质应用正倒放缩虚实位置动态规律①一倍焦距分虚实;二倍焦距分大小。②成实像时,物距增大,像距,像;物距减小,像距,像。(口诀:物近像远像变大,物远像近像变小)③凸透镜无论成实像还是虚像,都是物体越靠近焦点,所成的像越大（续表）减小变小增大变大考点三眼睛和眼镜成像原理:晶状体和眼角膜的共同作用相当于一个,把来自物体的光会聚在视网膜上(相当于光屏),形成物体的像。项目近视眼远视眼成像位置(近前远后)成像于视网膜成像于视网膜成因晶状体太厚,折光能力太强晶状体太薄,折光能力太弱矫正方法(近凹远凸)配戴透镜做成的眼镜配戴透镜做成的眼镜凸透镜前后凹凸1.显微镜目镜:显微镜镜筒中靠近眼睛的凸透镜。物镜:靠近被观察物体的凸透镜。被观察物体经物镜后成的实像,相当于;目镜相当于,把像再次放大,最终．．成一个倒立、放大的虚像。(后两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)考点四显微镜和望远镜放大投影仪放大镜2.望远镜简单的望远镜也是由物镜和目镜两组凸透镜组成。物镜使远处的物体在焦点附近成的实像,相当于;目镜相当于,再把这个像放大,最终．．成一个倒立的虚像。(后两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)缩小照相机放大镜探究一透镜作图1.(1)请在图3-1甲中画出光线AB、CO的折射光线和DE的入射光线。(光线AB、DE平行于主光轴)(2)如图乙所示,三条入射光线(或延长线)分别过凹透镜的光心O、焦点F和平行于主光轴,请画出经过凹透镜折射后的光线。(3)如图丙所示,请画出由烛焰上S点发出的三条光线经过凸透镜后的折射光线,并画出发光点S的像点S'。(F是凸透镜的焦点,O是凸透镜的光心,光线SP平行于主光轴)甲乙丙图3-1(1)如图所示(2)如图所示1.(2)如图乙所示,三条入射光线(或延长线)分别过凹透镜的光心O、焦点F和平行于主光轴,请画出经过凹透镜折射后的光线。甲乙丙图3-1(3)如图所示1.(3)如图丙所示,请画出由烛焰上S点发出的三条光线经过凸透镜后的折射光线,并画出发光点S的像点S'。(F是凸透镜的焦点,O是凸透镜的光心,光线SP平行于主光轴)甲乙丙图3-1探究二透镜成像规律及其应用2.[2018·北京]小军做探究凸透镜成像规律的实验时,将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧,蜡烛放置在35cm刻度线处,如图3-2所示。移动光屏,直到在光屏上呈现烛焰清晰的像。下列说法中正确的是()A.光屏上呈现的是烛焰的虚像B.光屏上呈现的是烛焰正立的像C.光屏上呈现的是烛焰放大的像D.该实验现象能说明照相机的成像特点C图3-23.[2019·滨州]在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,某小组测量出物距和像距的数据,并绘制成如图3-3所示的图像,根据图像可知()A.该凸透镜的焦距f=20cmB.当物距u=30cm时,成倒立、缩小的实像,照相机利用了这条规律C.当物距u=8cm时,成倒立、放大的实像,幻灯机利用了这条规律D.把物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动过程中,所成的像会逐渐变小图3-3[答案]B[解析]根据凸透镜的成像规律可知:当物距等于像距等于二倍焦距时,成倒立、等大的实像,由图像可知:当物距u=20cm时,像距v=20cm,所以凸透镜的焦距为f=10cm,故A错误;当物距u=30cm时,物距大于二倍焦距,凸透镜成倒立、缩小的实像,照相机利用了这条规律,故B正确;当物距u=8cm时,物距小于焦距,凸透镜成正立、放大的虚像,放大镜是利用该原理来工作的,故C错误;物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动时,物距变小,当凸透镜成实像时,物距越小,像距越大,像越大,故D错误。4.图3-4中的烛焰通过透镜成的是正立、放大的像,此像呈现在光屏上,人眼看到此像的方法是,当蜡烛逐渐靠近透镜时,观察到像变。图3-4虚不能眼睛逆着折射光线的方向观察小6.吴洋同学通过物理知识的学习,知道放大镜就是凸透镜。如图3-5,在活动课中,他用放大镜观察自己的手指,看到手指的像;再用放大镜观察远处的房屋,看到房屋的像。(均选填“放大”或“缩小”)图3-5放大缩小7.[2019·娄底]娄底高铁站的进站通道采用了人脸识别系统(如图3-6所示),识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码照片传递给设备识别。此系统的摄像机的镜头属于透镜,它的焦距应_____(选填“大于”“等于”或“小于”)50cm。图3-6[答案]凸小于[解析]摄像机的镜头属于凸透镜,是利用当物距大于二倍焦距时成倒立、缩小的实像的原理工作的,因此物体应在二倍焦距之外,即1m2f,则焦距f应小于50cm。8.[2019·自贡]小明同学用数码相机(可调焦距)拍摄了同一花菜的两张照片,如图3-7所示,结合图片分析,下面说法不正确的是()图3-7A.照相机的镜头与老花镜属于同一类透镜B.凸透镜能成缩小的实像是照相机的工作原理C.在物距相同的情况下,拍摄乙照片时,镜头焦距需调得小一些D.在物距相同的情况下,拍摄乙照片时,镜头焦距需调得大一些[答案]C[解析]照相机的镜头是凸透镜,老花镜也是凸透镜,属于同一类透镜,故A正确,不符合题意。当u2f时,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机,故B正确,不符合题意。照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理工作的,在物距不变的条件下,乙照片中的花菜大些,则拍摄乙照片时镜头的焦距需调得大些,故C错误,符合题意,D正确,不符合题意。9.[2018·晋城模拟]如图3-8是爱动脑筋的小明用手机和透镜自制的简易投影仪,它能将手机上的画面放大投影到白墙上。下列说法正确的是()图3-8A.手机到透镜的距离应大于透镜的二倍焦距B.墙上呈现的是手机画面的正立、放大的虚像C.制作简易投影仪的透镜,可以制作老花镜镜片D.要使墙上的像变大,应增大手机与透镜间的距离C探究三眼睛与眼镜10.[2019·枣庄]智能手机给人们带来了许多便利,但长时间盯着手机屏幕,容易导致视力下降。图3-9所示关于近视眼及其矫正的原理图正确的是()A.甲、乙B.甲、丁C.丙、乙D.丙、丁图3-9[答案]A[解析]图甲的入射光线会聚在视网膜的前方,表示的是近视眼的成像情况;为了使光线会聚在后面的视网膜上,就需要使光线在进入人的眼睛以前发散一下,因此通过配戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正,即图乙能正确表示近视眼的矫正情况。图丙的入射光线会聚在视网膜的后方,表示的是远视眼的成像情况;远视眼是因为晶状体焦距太长,像落在了视网膜的后方,为了使光线会聚在前面的视网膜上,就需要使光线在进入人的眼睛以前会聚一下,因此通过配戴对光线具有会聚作用的凸透镜来矫正,即图丁能正确表示远视眼的矫正情况。故选A。11.如图3-10所示,将凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作被眼睛观察的物体。拿一副近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊。拿走近视眼镜后,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是()A.将蜡烛远离凸透镜B.将光屏远离凸透镜C.将光屏靠近凸透镜D.将光屏和蜡烛同时远离凸透镜C图3-10突破探究凸透镜成像的规律【设计和进行实验】1.实验器材:蜡烛、凸透镜、光屏、光具座、火柴。2.实验前首先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,目的是使像成在光屏的中央。3.当物距小于一倍焦距时,要在光屏的一侧透过透镜观察像。4.实验过程中蜡烛因燃烧变短,屏上的像向上移动,将凸透镜向下调或将光屏向上调,使像成在光屏的中央。5.用纸板遮住透镜的一部分:光屏上的像只会暗些,但还是一个完整的像。6.光屏上成清晰的像时,对调蜡烛与光屏的位置,光屏上还能成像,说明光路可逆。【数据处理和分析】7.设计实验数据记录表格(如下表所示),分析表格数据,可得出凸透镜成像规律。透镜焦距次数物距u/cm像距v/cm像的性质虚实大小正倒123…【实验结论】8.凸透镜成像规律及应用(见考点二)。9.凸透镜成像动态规律:①物体放在焦点之外,在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种。物距越小,像距越大,实像越大。②物体放在焦点之内,在凸透镜同一侧成正立、放大的虚像。物距越小,像距越小,虚像越小。【交流、反思与改进】10.实验时光屏上找不到像的原因可能是:①蜡烛在焦点或在一倍焦距内;②烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度;③光具座不够长。11.在蜡烛和凸透镜之间加远(或近)视眼镜(凸透镜和蜡烛位置不变):①加远视眼镜:凸透镜对光有会聚作用,成像靠前,将光屏靠近凸透镜;②加近视眼镜:凹透镜对光有发散作用,成像靠后,将光屏远离凸透镜。12.换用焦距不同的凸透镜进行实验,保持物体距凸透镜的距离不变,若凸透镜焦距变大,成像靠后,则应将光屏向远离透镜的方向移动,才能得到清晰的像。13.实验改进:用发光二极管代替蜡烛的好处:可增加物体的亮度,使成像更清晰;所成的像不会晃动;发光二极管安全、环保;高度不会变化,光屏高度不用调节等。例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,在如图3-11甲所示的位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。(1)由图甲可知,凸透镜焦距范围是。为准确测得该凸透镜焦距,小明让平行光正对凸透镜照射,如图乙所示,光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=cm。(2)图甲所示位置的成像原理与(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的原理相同。若将蜡烛向右移动一小段距离,则应将光屏向(选填“左”或“右”)移动适当距离,可再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比原来的像要些。图3-116.5cmf13cm10.0照相机右大例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,在如图3-11甲所示的位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。(3)对调图甲中蜡烛与光屏的位置,光屏上会出现一个清晰的(选填“放大”“缩小”或“等大”)的像,同时说明光路是。此时的成像情况与(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的原理相同。放大图3-11可逆的投影仪例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,在如图3-11甲所示的位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。(4)若将蜡烛向左移动一小段距离,此时光屏上的像变模糊,在蜡烛和透镜之间放置一个合适的(选填“凸透镜”或“凹透镜”),光屏上的像又变清晰,(选填“近视眼”或“远视眼”)的矫正原理与此相同。图3-11凹透镜近视眼例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,在如图3-11甲所示的位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。(5)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的图像,由图像可知成实像时物距逐渐减小,像距逐渐。当u2f时,物体移动速度像移动的速度。当fu2f时,物体移动速度像移动的速度。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)增大图3-11大于小于例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,在如图3-11甲所示的位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。(6)如图甲所示,若将蜡烛移至光具座上45cm刻度线处,接下来的探究操作不必要的是。A.移动光屏,在光屏上寻找蜡烛的像B.在凸透镜左侧透过凸透镜