专题复习:初中物理透镜成像及其应用问题解题策略
教师指导学生能学好透镜成像及其应用问题,教师除深入学习物理课程标准、学习各个版本教材外,善于总结知识,归纳提炼方法是十分重要的。解决初中透镜成像及其应用问题,我认为带领学生学好下列问题时至关重要的。
一、让学生把握中考命题知识点要求,做到心中有数
1.知道透镜的焦点、焦距和主光轴;知道凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用,并能正确画出光路图。
2.通过实验知道凸透镜的成像规律,并能运用解决问题。
3.知道照相机、投影仪、放大镜、显微镜、望远镜的工作原理。
4.知道近视眼和远视眼形成的原因和矫正方法。
二、对重点难点问题解读好是基础
1.凸透镜和凹透镜的判别方法:
(1)摸一摸:中间厚边缘薄的是凸透镜,中间薄边缘厚的是凹透镜。
(2)看一看:对光线有会聚作用的是凸透镜,对光线有发散作用的是凹透镜。
(3)用一用:能起放大作用的是凸透镜,否则是凹透镜。
(4)验一验:能成像在光屏上的是凸透镜(即成实像),无论怎样都不能成像在光屏上的是凹透镜。
【例题1】如图所示,对光有发散作用的透镜是( )
答案:B.
解析:中间比边缘厚的透镜为凸透镜,对光线有会聚作用;中间比边缘薄的透镜为凹透镜,对光线有发散作用.凹透镜是指中间比边缘薄的透镜,凹透镜对光线有发散作用,所以凹透镜又叫发散透镜,符合这个特点的透镜是B.
焦点及特殊光线对作光路图的重要性:
以凸透镜为例,介绍透镜相关知识:
光心(O):透镜的中心
主轴:通过光心和球面球心的直线叫做透镜的主光轴,简称主轴。
焦点(F):跟主轴平行的光通过凸透镜后会聚在主轴上的F点
焦距(f):焦点F到透镜光心O的距离
思考:若将某一光源放在焦点F处,则会聚光线通过凸透镜会以怎样的光线射出?
根据光路可逆如右图
同样材料制成的凸透镜,凸得越厉害,其焦
距越短。
与凹透镜主轴平行的入射光经过凹透镜后将变成发散光线(如下图)。
将这些发散光线反向延长也会交于主轴上的F点,由于这一交点F不是光线实际会聚的点,因此叫做凹透镜的虚焦点。
3.三种成像的比较:
物距 像距 像的性质
放大或缩小 倒立或正立 实像或虚像
u>2f 2f>v>f 缩小 倒立 实像
u=2f v=2f 等大 倒立 实像
2f>u>f v>2f 放大 倒立 实像
u=f / 不能成像
u
4.近视眼和远视眼的特点、成因及矫正
对于近视眼,眼睛只能看清近处的物体,看不清远处的物体。其形成原因是:晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,使来自远处某点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点,而是一个模糊的光斑。需配戴凹透镜进行矫正。
对于远视眼,眼睛只能看清远处的物体,看不清近处的物体。形成的原因是:晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,使来自近处一点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,视网膜上形成一个模糊的光斑。需配戴凸透镜进行矫正。
5.对凸透镜成像规律的深刻理解:
(1)焦点是成虚像和实像的分界点。物体在焦点以外时,在另一侧光屏上一定成实像;物体在焦点以内时,一定在同侧成虚像。
(2)2f是成放大或缩小实像的分界点。U=2f时,所成实像与物体等大;u>2f时,所成实像是缩小的;f<u<2f时,所成实像是放大的。
(3)凸透镜成像时,物距u越小,像越大,像距v也越大;物距u越大,像越小,像距v也越小。
(4)根据u和v的关系,也能判断出像的性质。当u>v时,像比物小;当u=v时,像和物大小相等;当u<v时,像比物大。
(5)凸透镜所成实像都是倒立的,所成虚像都是正立的。
(6)可以这样记忆理解:实像倒,位异侧;虚像正,位同侧;一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;物体移向凸透镜,实像变远且变大,虚像变近且变小。
三、用典型例题的示范作用提升学生解题水平是关键
【例题2】如图所示光线经过一个光学元件后传播方向发生了改变,则虚线框内的光学元件是( )
A.1或3 B.2或4 C.1或2 D.5或6
答案:A.
解析:本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力.完成透镜的光路图和选择合适的透镜是关于透镜作图的常见题型,要求学生熟练掌握凸透镜和凹透镜的光学特点.
仔细观察各图中出射光线和入射光线的特点,结合各种透镜及面镜的光学特点,找到合适的光学元件.
由图知,折射光线比入射光线向主光轴靠拢会聚,该透镜对光线有会聚作用,因此虚线框内的光学元件是凸透镜.
【例题3】小明照相,拍了一张以后,他向照相机移近了几步,再拍一张。如果照相机的位置不变,拍照的人应该( )
A.把镜头向外拉一些,人像变大;
B.把镜头向里缩一些,人像变大;
C.把镜头向外拉一些,人像变小;
D.把镜头向里缩一些,人像变小。
答案:A
解析:照相机是利用凸透镜成倒立的、缩小的实像的原理制成的。镜头相当于凸透镜,人或其他被照景物应该在2倍焦距之外,成像在1倍焦距和2倍焦距之间。当小明向照相机移近了几步,就是物距减小了,那么像距应变大,像也变大。将镜头向外拉一些,像距变大,符合要求。
四、与透镜成像有关的和中考难度一致的精品训练试题(含答案)
1、如图所示,a、b分别为一束入射光线和一束出射光线。请画出a经过凹透镜后的折射光线和与b对应的入射光线。
2、下列有关光学知识说法正确的是( )
A.近视眼的矫正是佩戴合适的凸透镜
B.用照相机照相时,景物在照相机镜头的二倍焦距以外
C.人站在穿衣镜前看到自己在镜中的像是实像
D.人通过放大镜看到的是物体正立放大的实像
3、透镜在我们的生活、学习中应用广泛,下列说法中正确的是( )
A.投影仪能使物体在屏幕上成倒立、放大的虚像
B.近视眼镜可利用凸透镜矫正
C.照相时,被照者应站在镜头两倍焦距以内
D.阳光通过凸透镜可以点燃纸屑,这利用了凸透镜对光的会聚作用
4、下列图中关于光学现象的描述或解释不正确的是( )
A.甲图中小孔成的是倒立的虚像
B.乙图中凹透镜可以矫正近视眼
C.丙图中白光通过三棱镜会分解成多种色光
D.丁图中漫反射的光线遵循光的反射定律
5、下列有关透镜应用的说法正确的是(???? )
A.照相机的镜头相当于一个凹透镜
B.近视眼可戴凸透镜片做的眼镜进行矫正
C.用放大镜观察物体时,物与镜的距离必须大于两倍焦距
D.伽利略用自制的望远镜观察天体,以确凿的证据支持了“日心说”
6、小红用一个焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,他将蜡烛和凸透镜固定在光具座上如图所示的位置,只移动光屏,在光屏上成一个清晰的像,利用这一成像规律可以制成 (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”).实验后,好奇的小红取下自己所带的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间靠近透镜的位置,原来光屏上清晰的像变模糊了,他将光屏向靠近透镜方向移动一段距离后,原来模糊的像又变清晰了,则小红所戴眼镜的镜片是 透镜.
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7、如图所示,F和F'为凸透镜的焦点,P和P'到凸透镜的距离为二倍焦距。
(1)保证蜡烛、凸透镜的位置不变,应将光屏向________(填“左”或“右”)移动,才能在光屏上得到清晰倒立的________(填“放大”或“等大”或“缩小”)的实像。
(2)若将图示装置模拟人的眼睛成像系统,成像总在光屏左侧,该种情况表明这样的眼睛是____视眼(填“近”或“远”),需要配戴一个焦距合适的____(填“凹”或“凸”)透镜才能加以矫正。
参考答案:
一、作图题
1、本题考查透镜光路图的画法。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。
答案:如图所示
二、选择题
2、B【考点】BA:近视眼的成因与矫正办法;AI:平面镜的应用;B8:凸透镜成像的应用.
【分析】(1)照相机是根据物距大于2倍焦距时,凸透镜成倒立缩小实像的原理制成的;
(2)掌握近视眼的成因及矫正,近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用;
(3)平面镜成像特点之一:正立等大的虚像;
(4)放大镜是根据物距小于焦距时,凸透镜成正立放大虚像的原理制成的.
【解答】解:A、近视眼是晶状体的曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,应佩戴发散透镜,使光线推迟会聚,因此利用了凹透镜对光的发散作用,故A错误;
B、照相机是根据物距大于2倍焦距时,凸透镜成倒立缩小实像的原理制成的,故照相时,被照者应站在镜头二倍焦距之外,故B正确;
C、穿衣镜是平面镜,人站在穿衣镜前看到自己在镜中的像是正立等大的虚像,故C错误;
D、放大镜是根据物距小于焦距时,凸透镜成正立放大虚像,故D错误.
故选B.
3、D【考点】凸透镜成像的应用;凸透镜的会聚作用;近视眼的成因与矫正办法.
【分析】(1)凸透镜成像时,当2f>u>f时,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪.
(2)近视眼的像成在视网膜前,用凹透镜来矫正;
(3)凸透镜成像时,u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机.
(4)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用.
【解答】解:A、投影仪工作时,2f>u>f,在屏幕上成倒立、放大的实像.故A错误;
B、近视眼是人眼的晶状体会聚能力增强,像成在视网膜前,应该用凹透镜来矫正,故B错误;
C、照相机的原理是将2倍焦距以外的物体成像在胶片上,所以照相时应该站在镜头的二倍焦距以外,故B错误;
D、因凸透镜对光线的会聚作用,所以阳光通过凸透镜可以会聚一点,热量集中,温度较高可以点燃纸屑,故D正确.
故选D.
4、A【考点】光直线传播的应用;漫反射;光的色散;远视眼的成因与矫正办法.
【分析】(1)光在同种、均匀透明介质中沿直线传播,日食、月食、影子、小孔成像都是光沿直线传播形成的;
(2)近视眼的成因是晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了,应佩戴凹透镜矫正;
(3)太阳通过玻璃三棱镜后,被分解为绚丽的七色光,从上往下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这种现象称为光的色散,说明了白光不是单色光,不同颜色的光折射时的偏折程度不同;
(4)一束平行光射到粗糙的物体表面时,反射光不再平行,而是射向各个方向,这种反射叫做漫反射,漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律.
【解答】解:A、小孔成的是倒立的实像,是光在同种介质中沿直线传播形成的,该选项说法错误;
B、近视眼需要佩戴凹透镜矫正,是光的折射原理,该选项说法正确;
C、白光通过三棱镜可以分解成多种色光,从上往下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,该选项说法正确;
D、漫反射的光线尽管杂乱无章,但每条光线仍然遵循光的反射定律,该选项说法正确.
故选A.
5、D
【解析】
试题分析:照相机的镜头相当于凸透镜,故A错;近视眼需用凹透镜片来进行矫正,故B错;放大镜观察物体时,物体应放在一倍焦距以内,故C错;伽利略用自制的望远镜观察天体,以确凿的证据支持了“日心说”,故D正确;应选D。
【考点定位】透镜
三、填空题
6、照相机;凸
7、⑴左? 缩小 ⑵近? 凹