第三章第1-3节透镜.doc

年 级
初二
学 科
物理
版 本
人教新课标版
课程标题
第三章 第1－3节 透镜、生活中的透镜、凸透镜的成像规律
编稿老师
钟朝光
一校
黄楠
二校
林卉
审核
郑炳松

一、学习目标：
1、能区分凸透镜和凹透镜，知道凸透镜和凹透镜对光线的作用。
2、知道凸透镜的成像规律。
3、了解生活中的凸透镜。

二、重点、难点：
重点：凸透镜和凹透镜对光线的作用，凸透镜的成像规律。
难点：凸透镜的成像规律。

三、考点分析：
此部分内容在中考物理中的要求如下：
知识点
考纲要求
题型
分值
凸透镜对光线的作用
知道
填空、选择、作图、实验题
1~3分
凹透镜对光线的作用
知道
填空、选择、作图、实验题
1~2分
凸透镜的成像规律
理解
填空、选择、作图、实验题
1~5分
生活中的透镜
了解
填空、选择题
1~3分

凸 透 镜
凹 透 镜
定义
中间厚、边缘薄的透镜
中间薄、边缘厚的透镜
形
状

特点
对光具有 会聚 作用
对光具有 发散 作用

相
关
概
念

主光轴：可以认为标准的凸透镜表面是由两个球面构成，则连接凸透镜两个球面的球心的直线，就是主光轴；光心：凸透镜的中心O；焦点：平行于主光轴的光线经凸透镜会聚到一点，这一点即为凸透镜的焦点F；焦距：焦点F到光心O的距离叫做焦距f。
凹透镜没有实焦点，只有虚焦点
三
条
特
殊
光
线

（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过焦点F；
（2）经过焦点F的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴；
（3）经过光心的光线，其传播方向不变

（1）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其反向延长线经过焦点F；
（2）射向另一侧焦点F的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴；
（3）经过光心的光线，其传播方向不变
生活
中的
透镜
放大镜：正立、放大、虚像
照相机：倒立、缩小、实像
幻灯机：倒立、放大、实像
猫眼：正立、缩小、虚像
成像
规律

正立、缩小、虚像

物距
像的性质
像距
应用
倒、正
放、缩
虚、实
u＞2f
倒立
缩小
实像
f＜v＜2f
照相机
f＜u＜2f
倒立
放大
实像
v＞2f
幻灯机
u＜f
正立
放大
虚像
|v|＞u
放大镜

凸透镜成像规律：
1. F点是实像与虚像的分界点；
2. 2F点是像放大与缩小的分界点（2F点上，像与物等大等距倒立）；
3. 物体越靠近F点，像越大；物距越小，像越大，像距越远。

凸透镜成像规律图示：
1. F点是实像与虚像的分界点：

2. 2F点是像放大与缩小的分界点：

3. 物体越靠近F点，像越大；物距越小，像越大，像距越远：

4. 综合图示：

知识点一：认识透镜对光线的作用
例：将一个大烧杯倒扣在桌面上，里边充以烟雾，用手电筒通过杯底自上而下照射，调节手电筒的聚光圈，使通过烟雾的光成粗细均匀的柱形光束（如图甲）：
（1）烧杯内充以烟雾，是利用了烟尘微粒对光的 来显示光通过的路径。
（2）烧杯底上放一个凸透镜，观察到的现象如图乙所示，说明凸透镜对光有 作用。
（3）烧杯底上放一个凹透镜，观察到的现象如图丙所示，说明凹透镜对光有 作用。

【解析】从图甲中可以看出手电筒聚光灯发出的是一束平行光，光在空气中传播，不易看到它的传播路径，可以利用“烟雾”“小雾”“灰尘”等物质，使光在这些小微粒上发生“漫反射”，从而看到光的传播路径；乙图中的烧杯底上放了凸透镜，使光线会聚到一个点，说明凸透镜对光具有会聚作用；通过丙图观察光的路径发现光是发散的，说明凹透镜对光具有发散作用。
【答案】漫反射 会聚 发散
【针对练习】太阳光穿过浓密的树叶孔隙，在地面上形成明亮的光斑；用凸透镜正对太阳光，有时也能看到一个明亮的光斑。前者光斑的形成说明＿＿＿＿，后者光斑的形成说明＿＿＿＿。
【答案】光沿直线传播（小孔成像） 凸透镜对光线有会聚作用

知识点二：透镜的光路图
例：完成下列光路图
（1）根据图甲中经凸透镜折射后的光线画出入射光线.
（2）图乙是一束平行于主光轴并射向凹透镜的入射光线，请画出穿过透镜的折射光线。

【解析】本题考查凸透镜和凹透镜对光线的作用，请同学们记住两种透镜的“三条特殊光线”，则此类作图题很容易解决。（这也是中考的高频考题！）
【答案】

【针对练习一】在图中画出光线经凸透镜折射后的径迹。

【答案】

【针对练习二】根据入射光线和折射光线，在下图中的虚线框内画出类型适当的透镜。

【答案】

【针对练习三】如图（a）、（b）所示的方框内各有一光学器件，单箭头的出射光线与单箭头的入射光线对应；双箭头的出射光线与双箭头的入射光线对应.请在方框内填入合适的光学器件。

【解析】将对应的出射光线与入射光线连接起来，形成光路。根据光路分析可以发现方框中的光学器件使光线发生了偏折，从而确定是透镜.如何判断是凸透镜还是凹透镜？不能简单地根据折射光线是否相交来确定光线是否会聚或发散，而还应将折射光线与入射光线的方向进行比较。
在下图（c）中，折射光线O1B1，O2B2相对入射光线A1O1，A2O2方向而言是向主光轴“靠拢”，发散程度减弱，即发生会聚，因而判定这是凸透镜，对光线起会聚作用。
在下图（d）中，折射光线O1B，O2B相对入射光线A1O1，A2O2方向而言是“远离”主光轴，可以设想若没有透镜，入射光线应相交于C点，经透镜折射后交于B点，会聚程度减弱即发生发散，因而判定是凹透镜，对光线起发散作用。
【答案】

知识点三：凸透镜的成像实验
例1：在做“探究凸透镜成像规律”的实验时
（1）小刚发现所用的凸透镜没有标明焦距，请你帮他设计出一种测凸透镜焦距的方法。
方法：
（2）小刚在做实验时，将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上摆放的位置如图所示，其中明显需要调整的是 。若测得凸透镜的焦距＝10㎝，调整后，移动光屏得到一个清晰的蜡烛的像，则该像是倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的 像（选填“实”或“虚”）。

（3）此时，小刚把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得模糊了，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，应将光屏向 （选填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动，才能使蜡烛的像变得清晰。
【解析】在同种均匀介质中，光沿直线传播，光的反射发生在两种介质的交界处，且光线会返回；光的折射也发生在两种介质的交界处，并穿透了两种介质。

【答案】
（1）使太阳光通过凸透镜会聚于纸上一点，测出这个点到凸透镜的距离即为焦距
（2）光屏的高度 放大 实
（3）远离
【针对练习一】在探究凸透镜成像规律的过程中，将光屏移到图中位置时，光屏上出现了清晰的像。这个像的性质是 。如果要想使像变小，蜡烛应向 侧移动。

【答案】倒立、缩小的实像 左
【针对练习二】同学们要进行“探究凸透镜成像规律”的实验，所选用的器材有：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、火柴。
①实验探究前应调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在 。
②器材调好后，蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐向凸透镜移动，调整光屏位置，在光屏上测出了蜡烛在不同位置时像的高度，并将数据填在下表中。凸透镜的焦距为f ＝10cm.

同学们根据实验数据得出的结论是：物体离凸透镜越近，像就越大。他们得出的结论完整吗？
（填“完整”或“不完整”），理由是： 。
【答案】① 同一高度上（或同一水平直线上）
② 不完整 此结论只适合于凸透镜成实像时，不适合凸透镜成虚像时
【针对练习三】小明同学获得了一个凸透镜，他不知道凸透镜的焦距是多少，于是通过两个实验，成功的知道了这个凸透镜的焦距，以下是他做实验时的截图，你能知道他是如何测定的吗？

【答案】（1）将凸透镜正对着太阳光（平行光），当纸上出现最小最亮的光斑时，光斑到凸透镜的中心的距离就是焦距；（2）利用光具座进行实验时，当屏上出现与蜡烛等大的像时，则像距等于物距，此时像距与物距是焦距的两倍。

知识点四：凸透镜成像规律
例2：在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在如图所示的位置时，光屏上出现了烛焰清晰的像，则所成的像是（ ）

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
【解析】从图中可以看出，物体离凸透镜的距离小于像到凸透镜的距离，这说明物体比2F点更接近F点。若所成的像在2F点上是等大的像，那么现在物体所在的位置比2F点更靠近F点，则像更大，所以是放大的。在光屏上能获得像，则一定是实像，实像都是倒立的，答案选择A。

【答案】A
【针对练习一】如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，光屏上出现了清晰的烛焰像. 已知凸透镜的焦距为ƒ，由此可以判断像距v和物距u所在的范围是（ ）

A. v＜f B. f＜v＜2f C. u＞2f D. f＜u＜2f
【答案】BC
【针对练习二】把下图甲所示的一支点燃的蜡烛放在距离凸透镜2倍焦距以外的地方，在凸透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像。这个像是下图乙中的（ ）

【答案】B

·凸透镜的成像规律：记住三句话
1. F点是实像与虚像的分界点；
2. 2F点是像放大与缩小的分界点（2F点上，像与物等大等距倒立）；
3. 物体越靠近F点，像越大；物距越小，像越大，像距越远。
· 一个实验：凸透镜的成像实验：一调（调节三心在同一高度），二移（物体移向凸透镜，光屏远离凸透镜，像越大）

（答题时间：50分钟）
1. 某同学想制作一个平行光源，班里的同学提出了以下的做法，你认为可行的是 （ ）
A. 选用凸透镜并把灯泡放在凸透镜的焦点上
B. 选用凹透镜并把灯泡放在凹透镜的焦点上
C. 选用凸透镜并把灯泡放在离凸透镜的焦点比较近的地方
D. 选用凹透镜并把灯泡放在离凹透镜的焦点比较近的地方
2. 小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与凸透镜的距离，在纸片上的光斑还并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（ ）

A. 一定小于L
B. 一定大于L
C. 可能等于L
D. 可能小于L，也可能大于L
3. 对学习过的知识进行归纳总结，从而加深对知识的理解，是一种重要的学习方法。以下是小洋学习了关于“平面镜成像”和“凸透镜成像”的知识后，总结出的关于实像和虚像的一些特点，其中错误的是（ ）
A. 虚像不可以用光屏承接
B. 虚像可以是正立的，也可以是倒立的
C. 实像一定能用光屏承接
D. 实像可以是放大的，也可以是缩小的
4. 在凸透镜成像的实验中，已知凸透镜的焦距是10cm，点燃的蜡烛放在凸透镜前25cm处，则在光屏上所成清晰的像是（ ）
A. 倒立缩小的实像 B. 正立缩小的实像
C. 倒立放大的实像 D. 正立放大的虚像
5. 将一支点燃的蜡烛放在一个凸透镜前的某个位置，在凸透镜另一侧的光屏上得到了清晰放大的像，那么蜡烛位于此凸透镜的（ ）
A. 一倍焦距以内 B. 一倍焦距和二倍焦距之间
C. 二倍焦距处 D. 二倍焦距以外
6. 小明同学做凸透镜成像实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前，在光屏上得到清晰的、倒立、放大的实像。保持凸透镜位置不变，把蜡烛与光屏的位置对换，则（ ）
A. 光屏上有倒立、缩小的实像
B. 光屏上有倒立、放大的实像
C. 光屏上有正立、等大的虚像
D. 光屏上没有像
7. 将物体放在离凸透镜30cm处，恰好能在光屏上得到一个等大的清晰的像；当将物体放在离凸透镜10cm处，并移动光屏，则在光屏上所成的是（ ）
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. 无像
8. 在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，将物体放在距离凸透镜60cm处，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距可能是（ ）
A. 20cm B. 30cm C. 60cm D. 80㎝
9. 如图所示，常见普通温度计的横截面是圆形，而体温计的横截面近似于一个三角形，体温计做成这种形状的主要作用是（ ）

A. 使表面粗糙，便于握紧向下甩
B. 把示数刻在较平的面上，刻度更精确
C. 节约材料，美观好看
D. 对液柱有放大作用，便于读数
10. 烛焰发出的光，经凸透镜在屏上成一缩小的像，若要使屏上所成的像再大一些，并保持清晰，则应（ ）
A. 将烛焰向凸透镜适当移近，并适当减小屏与凸透镜间的距离
B. 将烛焰向凸透镜适当移近，其他不动
C. 使屏远离凸透镜，其他不动
D. 将烛焰向凸透镜适当移近，并适当增大屏与凸透镜间的距离
11. 物体沿凸透镜的主光轴，从远处逐渐移向焦点的过程中，像的位置和大小的变化是 （ ）
A. 像逐渐靠近凸透镜，并逐渐变大
B. 像逐渐靠近凸透镜，并逐渐变小
C. 像逐渐远离凸透镜，并逐渐变小
D. 像逐渐远离凸透镜，并逐渐变大
12. 在研究凸透镜成像的实验中，在屏上得到了烛焰的像，此时恰有一小虫飞落在透镜的中间部分，那么在屏上所成的像（ ）
A. 变成了小虫的像 B. 像的中间部分没有了
C. 大小不变，亮度比原来暗了 D. 大小和亮度与原来一样
13. 完成下列光路图：

14. 如图所示的四块玻璃制成的透镜中，属于凸透镜的是_______，属于凹透镜的是
_______。对透过的光线有会聚作用的透镜是_______，对透过的光线有发散作用的透镜是__________（填写字母）

15. _______于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后会聚在主光轴上一点，这个点叫做凸透镜的焦点，凸透镜的焦点有_____个，焦点到凸透镜中心的距离叫________。下图是某同学把凸透镜正对着太阳光，在桌面上得到一个亮点F，并用直尺进行测量的情况，则凸透镜的焦距是 cm。

16. 将点燃的蜡烛沿凸透镜的主光轴，从大于二倍焦距处逐渐向凸透镜移动时，在光屏上可先观察到____________、_________的实像，当蜡烛移到距凸透镜二倍焦距时可观察到_________、_________的实像，接着移动蜡烛可观察到_________、_________的实像，最后在光屏上观察不到像了，可在凸透镜的另一侧观察到________、_________的虚像。
17. 小明用焦距为10cm的凸透镜来做探究成像规律的实验。

（1）如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。他点燃蜡烛后，沿光具座移动光屏，在光屏上始终得不到烛焰完整的像。经过分析，他发现造成这种现象的原因是烛焰中心、_________中心和光屏中心没有在_______________。上述问题解决后，小明在光屏上看到烛焰清晰、完整的像，并测得蜡烛与凸透镜的距离为12cm，则该像是倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的实像。生活中的_________就是利用这原理制成的。
（2）小明完成实验并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如下图所示，则下列判断正确的是（ ）

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
（3）实验中，小明不小心把凸透镜的上半部分打碎了，则在光屏上 （填“能”或“不能”）呈现完整的像。

1、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后以平行于主光轴的方向射出，因此可以把灯泡放在凸透镜的焦点上来得到平行光源。
答案：A
2、此题考查的是测量凸透镜焦距的方法，测量时纸片上的光斑必须要最小，如题目所说的情况，纸片有可能在一倍焦距以内，也有可能在一倍焦距以外；所以选项D的说法是正确的。
答案：D
3、（1）实像：由实际光线所成的像，可以呈现在光屏（如：白布、白纸等）上。凡是倒立的像都是实像。（这里说的“倒立”是指相对于物体而言，比如我们看到电影屏幕上的“人”虽然是正立的，但它是实像，因为胶片是倒立的）实像既可以是放大的，也可以是等大的，还可以是缩小的。
（2）虚像：不是由实际光线所成的像，不能呈现在光屏上，但眼睛能看到，照相机也能拍下来。凡是正立的像都是虚像。
所以选项B的说法是错误的。
答案：B
4、由题干可知，凸透镜的焦距为10 cm，物距为25 cm，在离凸透镜二倍焦距以外所成的是倒立缩小的实像。
答案：A
5、光屏上能得到的像一定是倒立的实像，并且是放大的像，那么一定是倒立放大的实像，由凸透镜成像规律可知物距应在一倍焦距以外，二倍焦距以内。所以选项B是正确的。
答案：B
6、根据光路的可逆性可知，当把蜡烛与光屏的位置对换，在光屏上也能成一清晰的像，但所成的像的大小跟对换前的情况相反，所以只能成一倒立、缩小的实像。
答案：A
7、光屏上能得到的像一定是倒立的实像，并且是等大的像，由凸透镜成像规律可知，此时物距刚好等于二倍焦距，即2f＝30 cm，f＝15cm，当把物体放在距凸透镜10cm处时，此时物体位于凸透镜一倍焦距以内，因此成正立放大的虚像。
答案：C
8、物体放在距离凸透镜60cm处，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，由凸透镜成像规律可知，此时物距大于两倍焦距，即60cm＞2f，所以f＜30cm，满足题意的只有选项A中的焦距：f＝20cm。
答案：A
9、体温计的横截面近似于一个三角形，我们可以把它当成一个放大镜来使用，由凸透镜成像规律可知能成一个正立放大的实像，这样有利于看清液面的示数。
答案：D
10、由凸透镜成像规律可知，要让光屏上成的像大一些，应让物体向凸透镜的焦点靠近，同时光屏要远离凸透镜；题中只有选项D的说法可行。
答案：D
11、由凸透镜成像规律可知，物体沿凸透镜的主光轴，从远处逐渐移向焦点的过程中，所成的像越来越大，像到凸透镜的距离越来越远。
答案：D
12、有一小虫飞落在透镜的中间部分时，只是通过透镜中间部分的光被挡住了，而对其他部分的光没有影响。所以所成像的大小没有改变，只是亮度变暗了一些。
答案：C
13、甲图中平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后经过焦点；乙图中延长线经过凹透镜虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴。

答案：如上图
14、凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。它对光线具有会聚作用。凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。它对光线具有发散作用。
答案：bd ac bd ac
15、这是一种测焦距的方法，要求是平行光射入。凸透镜有两个焦点，一边一个，焦点到透镜中心的距离叫焦距，如图所示f＝13.2 cm。
答案：平行 2 焦距 13.2
16、由凸透镜成像规律可知：从大于二倍焦距处逐渐向透镜移动时，在光屏上可先观察到倒立缩小的实像，当蜡烛移到距凸透镜二倍焦距时可观察到倒立等大的实像，接着移动蜡烛可观察到倒立放大的实像，最后在光屏上观察不到像了，可在凸透镜的另一侧观察到正立放大的虚像。
答案：倒立 缩小 倒立 等大 倒立 放大 正立 放大
17、（1）烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心三者在同一高度，像才能成在光屏的中间。当物距等于12 cm 时，由题目可知：f＝10cm，物距在一倍焦距以外，二倍焦距以内成倒立放大的实像，生活中的投影仪就是利用这原理制成的。
答案：凸透镜 同一高度上 放大 投影仪
（2）选项A：当物距等于20cm 时像距也等于20cm，知此时成一倒立等大的实像，物距等于二倍焦距，即20cm＝2f ，所以f＝10cm，选项A是错误的；选项B：当物距为15cm时处于一倍焦距以外，二倍焦距以内成倒立放大的实像，所以选项B的说法是错误的；选项C：当物距为25cm时处于二倍焦距以外，成一个倒立缩小的实像，照相机就是根据这一原理制成的，而投影仪成的是一个倒立放大的实像，所以选项C是错误的。选项D：当物体从焦点远离凸透镜时，所成的像越来越小。故选项D的说法是正确的。
答案：D
（3）打碎凸透镜的上半部分相当于把透镜挡住一部分，但其他地方一样能通过光线，（相当于选取了一个小一点的透镜来做实验）光屏上照样能呈现完整的像。
答案：能

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