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模块一 声、光、热
第5讲 探究凸透镜成像规律
核心考点 年份及分值 考查频率
2020 2021 2022 2023 2024 1.凸透镜的成像规律及其应用 3 — 3 — 3 ★★★
2.探究凸透镜成像特点 — — — 6 — ★
本课时的主要考点有:凸透镜成像规律、凸透镜成像规律的应用(照相机、投影仪、放大镜等)以及以探究凸透镜成像规律的实验为背景的选择、填空或实验题。命题时常结合实验图片(光具座)或以纯文字的形式考查。单独考查凸透镜成像规律及其应用较多,但也会结合光学其他知识综合考查,眼睛和眼镜大多在选择和填空题中考查。
1.探究并了解凸透镜成像的规律。
2.了解凸透镜成像规律的应用。
【教材导航】 人教教材八上P94~106;粤沪教材八上P69~79
知识点1 凸透镜成像规律
新版教材变化
删除了显微镜相关知识点。
物距(u)和 焦距(f)的关系 像的性质 应用
倒立或正立应用 放大、缩小或等大 实像或 虚像 u>2f 倒立 〔1〕_______ 实像 照相机
缩小
物距(u)和 焦距(f)的关系 像的性质 应用
倒立或正立应用 放大、缩小或等大 实像或 虚像 u=2f 倒立 〔2〕_______ 实像 测焦距
fu=f 不成像 /
u等大
放大
正立
特别注意 做探究凸透镜成像规律实验时:点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在〔5〕___________,目的是使烛焰的像成在〔6〕___________。
同一高度
光屏中央
特别注意 若在实验时,在光具座上无论怎样移动光屏,在光屏上都得不到像,可能的原因有:(1)蜡烛在焦点以内,成虚像。
(2)烛焰在焦点上,不成像。
(3)烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上。
(4)选用的凸透镜焦距太大。
①在成实像的范围内:当物距增大,像距会减小,像变小;当物距减小,像距会增大,像变大。口诀:物远像近像变小,物近像远像变大;
②在成虚像的范围内:结果则相反。
知识点2 照相机、投影仪和放大镜
1.照相机:当u>2f时,成倒立、〔7〕_______的实像,照相机利用了这条规律。
2.投影仪:当f3.放大镜:当u缩小
放大
放大
知识点3 眼睛和眼镜
4.眼睛中晶状体的作用相当于〔10〕_____透镜,视网膜相当于〔11〕_______。整个眼球好像一架照相机,来自物体的光会聚在视网膜上,形成〔12〕_______、〔13〕_______的〔14〕_____像。
凸
光屏
倒立
缩小
实
5.近视眼是来自远处某点的光会聚在视网膜前,如下图中的〔15〕_____图所示,要用〔16〕_____透镜来矫正。
6.远视眼是来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,如上图中的〔17〕_____图所示,要用〔18〕_____透镜来矫正。
甲
凹
乙
凸
7.正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离,大约是〔19〕_____cm,叫明视距离。
8.眼镜的度数:透镜的焦距(用米作单位)的〔20〕_______的100倍称为眼镜的度数。凸透镜(远视眼镜)的度数是正数,凹透镜(近视眼镜)的度数是负数。
25
倒数
知识点4 显微镜和望远镜
9.观察细胞等微小物体要用〔21〕_________;观察远处的物体和天体的运动要用〔22〕_________。
10.显微镜和望远镜中,物镜的作用是成〔23〕_______,目镜的作用是把这个像〔24〕_______。
显微镜
望远镜
实像
放大
下面是小明同学探究凸透镜成像规律的步骤,请你帮他完成相关操作:
实验4 探究凸透镜成像的规律
新版教材变化
增加了实验思路,光源由蜡烛改为“F”的发光二极管。
(1)选择器材:光具座、火柴、蜡烛、凸透镜、_______(选填“光滑”或“粗糙”)的光屏。
粗糙
(2)测焦距:如图甲所示,一束平行于主光轴的光线经凸透镜后,在光具座光屏上形成一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为_______cm。
10.0
(3)调高度:在调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心的位置时,有两个操作:①调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心大致在_________;②点燃蜡烛。正确的操作顺序是_____。
同一高度
②①
(4)进行实验:小明不断改变蜡烛与透镜之间的距离,并移动光屏进行实验,所获得的实验数据如下表所示。分析数据可以得出:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
物距u/cm 60 30 15 12 10 4 2
像距v/cm 12 15 30 60 无像 / /
像的大小 缩小 缩小 放大 放大 / 放大 放大
像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 / 正立 正立
①当u___________时,成的像是倒立的____(选填“实”或“虚”)像;当u_________时,成的像是正立的_____(选填“实”或“虚”)像;
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
物距u/cm 60 30 15 12 10 4 2
像距v/cm 12 15 30 60 无像 / /
像的大小 缩小 缩小 放大 放大 / 放大 放大
像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 / 正立 正立
①>f(10 cm)
实
虚
②凸透镜成实像时,物距越小,像距越___(选填“大”或“小”,下同),光屏上的像就越___;成缩小和放大实像的分界点是______。
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
物距u/cm 60 30 15 12 10 4 2
像距v/cm 12 15 30 60 无像 / /
像的大小 缩小 缩小 放大 放大 / 放大 放大
像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 / 正立 正立
大
大
二倍焦距
(5)邻组的小红用的凸透镜焦距与小明的相同。她在实验中遇到下面的情况,请根据小明的结论帮助她解决:
①小红在测焦距时,得到的光斑不是最小的,这会导致测得的焦距_____________(选填“大于”“小于”或“大于或小于”)实际值;
大于或小于
②当蜡烛和光屏在如乙图所示位置时,光屏上得到清晰的像,此时成像原理与_________(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)相同;当把蜡烛移动到38 cm刻度线处时,像的位置向_____(选填“左”
或“右”)移动,像的大
小变_____(选填“大”或
“小”);
投影仪
右
大
③随着实验的进行,蜡烛逐渐变短,为了重新使像呈在光屏中央,可进行的操作有_______(可多选);
A.向上移动光屏
B.向上移动凸透镜
C.向下移动光屏
D.向下移动凸透镜
A、D
④在实验中,小红不小心用手遮挡了部分凸透镜,光屏上像的变化情况是____。
A.像不完整
B.光屏上出现了手的像
C.像完整,但是变暗了
C
[例题] 如图所示,烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,该凸透镜的焦距为10.0 cm,凸透镜的位置保持不变。下列说法正确的是( )
A.当蜡烛放在图中A区域时,光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像
B.蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时,所成的像会逐渐变小
C.若无论怎么移动光屏,在光屏上都
找不到像,则蜡烛可能放在图中B区域
D.若光屏上要得到一个放大的像,则
蜡烛应该放在图中C区域
重难点 凸透镜成像规律及应用
B
熟记凸透镜成像规律,依据规律,学会根据物距和焦距关系,判断像的性质,或者根据像的性质,判断物距和焦距关系。
[变式] 如图所示是探究凸透镜成像规律的实验装置,实验中所使用的凸透镜焦距为10 cm,实验中将蜡烛分别放在甲、乙、丙、丁四个位置,观察光屏上成像情况(光屏位置未标出)。下列说法正确的是( )
A.蜡烛在甲位置时,需将光屏移动到70 cm刻度的右侧位置,才能在光屏上成清晰的像
B.蜡烛在乙位置时,凸透镜成像的
特点与投影仪的原理相同
C.蜡烛在丙位置时,光屏上成的清
晰的像为倒立、缩小的实像
D.蜡烛在丁位置时,成正立、放大的虚像,与放大镜成像原理相同
D
考查点1 探究凸透镜成像规律
1.(2024·汕尾二模)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_______cm;
10.0
用此凸透镜探究成像规律,实验装置如图乙所示,成的是倒立、_______(选填“放大”或“缩小”)的实像;此时乐乐同学将爷爷的老花眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,结果光屏上原来清晰的像变模糊了,应将光屏向_______(选填“远离”或“靠近”)凸透镜方
向移动,才能使像
变得清晰。
缩小
靠近
2.(2024·清远一模)小岳在探究凸透镜成像规律的实验中,凸透镜的焦距为10 cm,要使烛焰在光屏上成清晰、缩小的实像,则蜡烛与透镜距离应_______20 cm(选填“大于”或“小于”);若移动蜡烛,使之与凸透镜间的距离小于10 cm,则人应在_______(选填“蜡烛”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察成像。
大于
光屏
3.(2024·汕头二模)下面是小明探究“凸透镜成像规律”的实验。
(1)按如图甲所示的操作,可测出该凸透镜的焦距
f=_________;
(2)实验时间过长时,蜡烛将会消耗,光屏上的像将会向_____(选填“上”或“下”)移动,此时可以把凸透镜向_____(选填“上”或“下”)适当调节,能使像重新成在光屏中央;
10.0 cm
上
下
(3)如图乙,光屏上有清晰的像。保持透镜的位置不变,小明将蜡烛移到35 cm刻度线处,应将光屏移至_____cm刻度线处,才能再次在光屏上呈现清晰的像;
80
(4)此时,若有一只苍蝇落到凸透镜上,则光屏上_____(选填“能”或“不能”)成完整的烛焰的像。小明在光屏上得到一个清晰的实像后,将一个远视眼镜放在凸透镜前,此时若想再次得到清晰的像,应向_____(选填“左”或“右”)移动光屏。
能
左
考查点2 凸透镜成像规律的应用
4.(2024·清远二模)小光和小荣用焦距相等的相同照相机帮小彤同学拍照,照相机的镜头是一个_________(选填“凸透镜”或“凹透镜”),照相机在底片上的像是_____(选填“虚”或“实”)像,洗出的底片分别
为如图中的甲和乙,则小光要使
底片上的像与小荣的一样大,小
光移动位置后再_______(选填“增
大”或“减小”)镜头到底片的距离。
凸透镜
实
减小
5.(2024·江苏连云港)小明将凸透镜正对太阳光,
在距离凸透镜10 cm的白纸上呈现一个最小、最
亮的光斑,此凸透镜的焦距为_____cm。如图是
他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况,如果他想看到更大的正立的“国”字,小明需要将凸透镜_______(选填“远离”或“靠近”)书本,凸透镜和书本的距离应满足的条件是____________。
10
远离
小于10 cm
6.(2024·东莞模拟)如图所示,把焦距为10.0 cm的凸透镜固定在光具座上,点燃蜡烛,此时在光屏上观察到烛焰清晰倒立、_______(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,日常生活中_________(选填“投影仪”“放大镜”或“照相机”)就是根据这一成像规律工作的,若在蜡烛与凸透镜中间放置一个近视眼镜,则需将
光屏_______(选填“靠近”或
“远离”)凸透镜才能再次成清晰的像。
放大
投影仪
远离
7.(2024·广州二模)如图甲所示为一幅图片,图乙为该图片利用凸透镜制作而成的某光学仪器投影在墙上的像。该像相对于原图片是_______(选填“放大”或“缩小”)、_______ (选填“正立”或“倒立”)的,是_______(选填“实像”或“虚像”)。该图片可能放
在图丙中凸透镜前的哪一
个位置?____(选填“A”
“B”“C”或“D”)。
放大
倒立
实像
C
8.(2024·惠州模拟)为纪念伽利略将望远镜用于天文观察四百周年,联合国将2009年定为天文年。伽利略望远镜利用了凸透镜成像的原理,它是由两组透镜组成的。靠近被观测物体的叫做_______,靠近眼睛的叫做_______。前者的作用与_________相同。
物镜
目镜
照相机
考查点3 眼睛和眼镜
9.如图甲所示是人眼球的成像原理图,晶状体相当于一个_____透镜。图乙是_______(选填“近视”或“远视”)眼,应配戴_________(选填“凸透镜”或“凹透镜”)来纠正。
凸
近视
凹透镜
10.不正确的看书姿势容易导致视力下降,人眼的成像原理与_________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同,图_____(选填“甲”或“乙”)是远视眼的光路示意图,矫正时配戴的眼镜片应选用图_____(选填“丙”或“丁”)。
照相机
乙
丙