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第3讲透镜及其应用考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理考点一透镜1.凸透镜和凹透镜凸透镜凹透镜外形特征中间厚、边缘薄中间薄、边缘厚对光的作用会聚发散相关概念三条特殊光线考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理2.粗略测量凸透镜焦距的方法:使凸透镜正对太阳光(太阳光可以看成平行光,使太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的距离,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。特别提示(1)凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点。(2)凸透镜表面的凸起程度(厚度)决定了其焦距的长短。凸透镜表面越凸,焦距越短,折光能力越强。同理可得,凹透镜表面越凹,焦距越短,折光能力越强。(3)会聚作用是指从凸透镜折射出的光线比原光线更加向主光轴会聚,但不一定会聚到一个点;发散作用是指从凹透镜折射出的光考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理考点二凸透镜成像规律及其应用1.凸透镜成像规律物距u像的性质像距v应用像与物位置正与倒大与小虚与实u2f异侧倒立缩小实像2fvf照相机、望远镜的物镜u=2f异侧倒立等大实像v=2f测焦距2fuf异侧倒立放大实像v2f投影仪(幻灯机)、显微镜的物镜u=f不成像测焦距uf同侧正立放大虚像vu放大镜、显微镜和望远镜的目镜考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理2.探究凸透镜成像规律的实验(1)实验中,要将凸透镜放在蜡烛和光屏的中间。(2)调整三者的高度,使三者中心处于同一高度上,这样是为了使像成在光屏中央。(3)实验中用烛焰作为成像物体,是因为烛焰是光源,可在光屏上成明亮的像。(4)实验应在较暗(选填“亮”或“暗”)的环境中进行,这样便于观察烛焰的像。方法技巧当物体距凸透镜无限远时,可以认为从物体来的光是平行光,物体成的像在焦点处。利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距运用的就是这个原理。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理考点三眼睛和眼镜1.眼睛与照相机眼睛照相机成像元件晶状体、角膜、凸透镜视网膜光屏调节进入光线的强弱瞳孔光圈考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理2.近视眼和远视眼特点成因矫正近视眼能看清近处物体,看不清远处物体晶状体太厚,折光能力太强,或眼球在前后方向上太长,成像于视网膜前佩戴用凹透镜做成的近视眼镜远视眼能看清远处物体,看不清近处物体晶状体太薄,折光能力太弱,或眼球在前后方向上太短,成像于视网膜后佩戴用凸透镜做成的远视眼镜(老花镜)考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理规律总结(1)正常眼睛能够看清远近不同的物体,是通过睫状体来改变晶状体的形状;看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄,对光的偏折能力变弱,远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上;看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚,对光的偏折能力变强,近处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上。(2)从而正常眼的远点在无限远处,近点在10cm处,明视距离为25cm。(3)透镜焦距的倒数叫作透镜焦度,用Φ表示,Φ=1𝑓,焦距的单位是m。(4)眼镜的度数等于透镜焦度Φ乘以100,即度数100Φ=100𝑓,凸透镜为正值,凹透镜为负值。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理考点四显微镜和望远镜1.显微镜的结构与作用物体→物镜目镜眼睛,最终所成的像是放大倒立的虚像。2.望远镜的结构与作用物体→物镜目镜眼睛,最终所成的像是缩小、倒立的虚像。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理3.视角(1)定义:由物体两端射出的两条光线在眼球内交叉而成的角叫视角。(2)影响因素:视角与物体本身的大小及物体和人眼之间的距离有关。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理图片命题点练一练测量凸透镜的焦距(2016江苏淮安二模)如图所示,凸透镜正对着太阳光,来回移动另一侧的纸片,得到最小、最亮的光斑时,纸片距离凸透镜中心10cm,则此凸透镜的焦距是10cm;接着将纸片远离凸透镜移动,纸片上的光斑变大(选填“变大”“变小”或“不变”),纸片上光斑与凸透镜的镜面大小相同时,纸片距离凸透镜的中心是20cm。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理图片命题点练一练凸透镜对光的会聚作用如图所示,对凸透镜和凹透镜进行分割,表明两者都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成;由于其组合方式的不同,导致平行光线通过凸透镜后将会聚于一点,通过凹透镜后将会发散开来。凹透镜对光的发散作用考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理图片命题点练一练凸透镜成像的装置(2016海南中考)在探究凸透镜成像规律的实验中,凸透镜焦距为10cm,当蜡烛、透镜、光屏处在如图所示的位置时,烛焰在光屏上成清晰、缩小(选填“缩小”“等大”或“放大”)的实像;若移动蜡烛,使之与凸透镜间的距离小于10cm,则人应在光屏(选填“蜡烛”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察成像。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理图片命题点练一练照相机的成像原理(2016湖北黄冈模拟)行车记录仪是汽车使用的黑匣子,通过高清镜头摄影记录车辆行驶途中的影像。图示为一款行车记录仪,通过镜头所成的像是实像(选填“实像”或“虚像”),物体离镜头越近,所成的像越大(选填“大”或“小”)。考题初做诊断考点必备梳理考点一考点二考点三考点四图解物理图片命题点练一练近视及其矫正“眼睛是心灵的窗户”,我们应该保护好自己的眼睛。但有些同学因为不良习惯导致眼睛近视了。如图所示,是近视眼成因示意图,造成近视眼的原因是晶状体厚(填“薄”或“厚”),折光能力太强,使远处某点的光会聚在视网膜的前面(填“前面”或“后面”),要用凹透镜(填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正。远视及其矫正(2016辽宁丹东模拟)如图所示的图象是远视眼成像光路情况,矫正这种眼睛视力的透镜对光线有会聚作用。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法1透镜作图典题1(2018黑龙江哈尔滨)如图所示,F是凸透镜焦点,请画出光线a、b对应的折射光线和入射光线。答案:见解析解析:过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。如图所示:考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3方法归纳识记三条特殊光线是解决此类问题的关键。(1)凸透镜的三条特殊光线:①通过光心的光线方向不变;②平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点;③通过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴。(2)凹透镜的三条特殊光线:①通过光心的光线方向不变;②平行于主光轴的光线经凹透镜后,其折射光线的反向延长线过焦点;③延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜后将平行于主光轴。其中,②③两条光线刚好满足折射现象中光路是可逆的,可方便记忆。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练1如图所示,请在图中画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。答案:如图所示解析平行于主光轴的光线经凸透镜后将过焦点;通过焦点的光线经凸透镜后将平行于主光轴。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练2如图所示,请在图中作出两条入射光线经凹透镜折射后的折射光线。答案:如图所示解析延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练3如图所示,在凸透镜的右焦点处有一平面镜垂直于主光轴放置。一束光AB经凸透镜和平面镜怎样传播?画出光路图。答案:如图所示解析(1)平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点;(2)射向焦点F的光线入射到平面镜上,入射点为F,根据反射角等于入射角,画出反射光线;该反射光线是从凸透镜焦点发出的光线,经凸透镜再次折射后将平行于主光轴射出。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法2凸透镜成像规律及其应用典题2如图所示,小红同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时,烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是()A.所成的像是虚像B.所成的像是倒立、缩小的C.投影仪就是利用这一成像原理制成的D.要使光屏上烛焰的像变大,可将光屏靠近凸透镜考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3思路导引审—先通读题干正确识图,明确此题主要考查物体在凸透镜两倍焦距以外的成像特点和应用。↓析—根据凸透镜成像特点:物体在凸透镜两倍焦距以外成倒立、缩小的实像;凸透镜成实像时的特点是物近像远像变大。照相机利用此原理。↓判—根据以上分析,答案B正确。答案:B方法归纳准确记忆理解凸透镜的成像规律是解决此类问题的重中之重,记忆口诀如下:一倍焦距分虚实,两倍焦距分大小;实像物体异侧倒,物远像近像变小;虚像物体同侧正,物远像远像变大。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练4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,如图所示,下列判断正确的是(D)A.该凸透镜的焦距是16cmB.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,像逐渐变小考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3解析:根据凸透镜成像特点物体在两倍焦距处时在凸透镜另一侧两倍焦距处成等大的倒立实像,从图象可以确定u=v=16cm,所以该凸透镜的焦距为8cm,故A错误。当8cmu16cm时成放大倒立的实像,投影仪利用此原理,故B、C错误;当u16cm时成缩小倒立的实像,照相机利用此原理。所以选项D正确。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练5在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏位置如图所示时,恰能在光屏上成一个清晰的像,该像的性质为倒立、放大的实像(写出像的正倒、大小、虚实),利用此原理可以制成投影仪或者幻灯机。解析由题图可知,物距小于像距,并且能在光屏上成实像,所以物距一定是在一倍焦距到二倍焦距之间,所以成的是倒立、放大的实像;利用此原理可以制成投影仪或幻灯机。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3对应练6如图甲所示,一束平行光经过凸透镜后,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则它的焦距是10cm;用此凸透镜探究成像规律,实验装置如图乙所示,调整后在光屏上得到一个清晰的蜡烛火焰的像,该像的性质是倒立缩小实像(写出像的正倒、大小、虚实);此时某同学将自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置,结果光屏上原来清晰的像变模糊了,若不改变蜡烛和凸透镜的位置,应将光屏向远离(选填“远离”或“靠近”)凸透镜的方向移动,才能使像变得清晰。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3解析运用平行光测焦距法粗测凸透镜的焦距,当光斑最小、最亮时,透镜到光斑的距离便是焦距,故凸透镜的焦距为10cm;由题图可知,蜡烛在2倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,此现象应用于照相机;某同学自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置,由于近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,所以通过凸透镜的光线比以前会聚得要晚了,像距更大了,因此要得到清晰的像,需将光屏远离凸透镜。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3考法3近视眼和远视眼典题3人的眼球好像照相机,晶状体和角膜共同作用相当于一个;小丽的眼睛成像情况如图所示,为矫正视力应当佩戴眼镜片为的眼镜。(均选填“凸透镜”或“凹透镜”)答案:凸透镜凹透镜解析:人的眼球好像照相机,晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜;由题图可知,物体成像在了视网膜的前面,这是近视眼的特征;近视眼是眼睛的晶状体会聚能力变强,像呈现在视网膜的前方,如果要让成像在视网膜上,应该佩戴凹透镜进行矫正。考题初做诊断考法必研突破考法1考法2考法3方法点拨正常眼睛能够看清远近不同的物体,是通过睫状体来改变晶状体的形状;看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄,对光的偏折能力变弱,远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上;看近处物体时刚好相