新人教版八年级物理寒假辅导讲义专题05 透镜及其应用(学生版+解析版).docx
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1、新人教版物理八年级寒假辅导讲义专题新人教版物理八年级寒假辅导讲义专题 05 05 透镜及其应用(学生版)透镜及其应用(学生版) 一、知识点解析一、知识点解析 一、透镜概念一、透镜概念 1.透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的 制 成的。 2.透镜与面镜区别:面镜利用光的 成像,透镜利用光的 成像;透镜成像 遵循光的 ,面镜成像遵循光的 。 3.透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。 (1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜(远视镜镜片,照相机的镜头、投影仪的镜头、 放大镜等)。 (2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜(近视镜等)。 4.透镜光路基本概念:图(1)是透镜光路示意图。
2、 (1)过透镜两个球面球心的直线叫 (主轴) ,用“CC/”表示,透镜的几何中心叫 光心,用“O”表示。 a.凸透镜光路 b.凹透镜光路 图(1) 透镜光路示意图 (2)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后 主光轴上一点,这点叫凸透镜 焦点,用“F”表示,如图(2)a 所示;平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散, 其 会交于一点,这是凹透镜的焦点(虚焦点) ,如图(2)b 所示。 CC O FF CCO FF a.凸透镜光路概念 b.凹透镜光路概念 图(2)透镜光路概念 (3)焦点到光心的距离 ,焦距用“f”表示,图(1)中就是“OF”之间的距离。 凸透镜和凹透镜都各有两个焦点,凸透镜
3、的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点。 (4)物体到光心的距离叫 ,用“u”表示。 (5)像到光心的距离叫 ,用“v”表示。 5.透镜的三条特殊光线 (1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向 ,如图(3)所示。 图(3)过光心的光线 (2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧 ;经凹透镜折射后向外发 散,但其反向延长线过 ,如图(4)所示。 图(4)平行于主轴的光线 (3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 ;射向异侧焦点的光线经凹 透镜折射后平行于 ,如图(5)所示。 CC OF F CCOF F CC OF F CCOF F 图(5)过焦点的光线 6.透镜的作用:凸透镜有 光
4、线作用,所以凸透镜也叫 ;凹透镜有 光 线作用,所以凹透镜也叫 。 二、生活中的透镜二、生活中的透镜 1.照相机:镜头是凸透镜,物距大于二倍焦距,成 、 的 (实像是由实 际光线会聚而成,胶片能感光,所以能成实像) 。 2.投影仪:镜头是凸透镜,物体在一倍焦距与二倍焦距之间,成 、 的 ; 透过平面镜使倒立, 放大的像再倒立一次, 这样我们在屏幕上看到的就是一个正立的实像了。 注意:照相机、投影仪要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离胶卷、屏幕。 3.放大镜:放大镜是一个短焦距凸透镜,放大镜到物体的距离(物距)小于一倍焦距, 成的是 、 的 。 4.实像和虚像区别 (1)成像原理不同 实像:物体
5、上每一点射出的光线经反射或折射后,光线会聚到一点所成的像。 虚像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线散发,但其反方向延长线相交与 一点。 (2)承接方式不同 实像:可以用光屏承接,也可以用眼睛观看。 虚像:只能用眼睛观看。 三、透镜成像规律三、透镜成像规律 CC OFF CCOFF 1.凸透镜成像规律:如图是常见凸透镜成像规律光路图,详见下表(1)。 表(表(1 1)凸透镜成像规律表)凸透镜成像规律表 成像条件物距(u) 成像的性质 像距(v) 应用 u2f 倒立、缩小的实像 照相机(图a) u=2f 倒立、等大的实像 图d fu2f 倒立、放大的实像 投影仪(图b) u=f 不成像
6、射出的是平行光线 0uf 正立、放大的虚像 放大镜(图c) a. u2f b. fu2f c.0uf d.u=2f 凸透镜成像光路图 凸透镜成像规律需要牢记,同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀: “物大 焦,倒立实,物越大,像越小;物小焦,正立虚;物为焦,不成像” 。这里的“物”指物距, “像”指像距, “焦”指焦距。 2.注意: (1)实像是由实际 而成,在光屏上可呈现,可用眼睛直接看,所有光 线必过 ; (2)虚像不能在光屏上 ,但能用眼睛看,由光线的 会聚而成。 3.凹透镜成像规律:凹透镜始终成缩小、正立的虚像,如图所示。 凹透镜成像光路图 注意:大家还要记住:虚像,物、像同侧
7、;实像,物、像异侧。 表(表(2 2)凸透镜、凹透镜比较表)凸透镜、凹透镜比较表 四、眼睛和眼镜四、眼睛和眼镜 1.眼睛:眼睛的晶状体相当于 ,视网膜相当于光屏(胶卷)。 (1) 眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形 成倒立, 缩小的实像, 分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激, 把这个信号传输给大脑, 人就可以看到这个物体了(眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于 (胶卷)。 (2)近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜 ,晶状体曲度过大,需 戴 调节,所以近视镜是凹透镜。 (3)远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜 ,晶状体曲度过
8、小, 需戴凸透镜调节,所以远视镜(花镜)是 。 2.近视眼:近视眼是指眼球在调节放松状态下,平行光线(一般认为来自 5m 以外)经 眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前,产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处, 而在某个有限距离处,近视眼的进点也比正常眼近,近视眼的明视距离小于 25cm。 (1)特点:近视眼只能看清 的物体,看不清远处的物体。 (2)原因:近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些,晶状体折光能力强。远处来的平光 会聚在视网膜前面,而在视网膜上是一个光斑了。 (3)矫正方法:配戴适当的 做眼睛,使远处来的光先发散后再进入眼睛,可 矫正近视眼视力。 3.远视眼:在完全静止的调节状态下,
9、由远距离(指 5 米以上)目标投射的光线,集合 在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明 视距离大于 25cm。 (1)特点:远视眼只能看见 的物体,看不清近处的物体。 (2)原因:晶状体比正常人要凹一些,晶状体对光线的折射能力变弱,远处来的光线 会聚点在视网膜后。眼轴过短如小眼球;眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱,如角膜的 弧度过平以及屈光指数偏低等。 (3)矫正方法:利用凸透镜能使光线会聚的特点,在眼睛前面放一个凸透镜,就能使 来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的 做眼睛,可矫正远视眼的视力。 五、显微镜和望远镜五、显微镜和望远镜 1.显微镜:
10、显微镜由目镜和物镜组成,物镜、目镜都是凸透镜,它们对物体进行两次放 大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理, 经过凸透镜的两次成像。 第一次先经过物镜 (凸 透镜 1)成像,这时候的物体应该在物镜(凸透镜 1)的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应 该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体” ,经过目镜的第二次成像。由 于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像,这样像和物才在同 一侧,因此第一次成的像应该在目镜(凸透镜 2)的一倍焦距以内,这样经过第二次成像, 第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 2.望远镜:望远镜也是由两组凸透镜(目镜和物镜)组成,它的结构特
11、点是物镜的焦距 长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是:物镜的作用是得到远处物体的实像,由于物体离物镜非常远,所 以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束, 这样的光线经过物镜汇聚后, 就在物镜 焦点以外,在离焦点很近的地方,形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实 像又位于目镜的焦点以内,所以目镜起了放大镜的作用,目镜把经过物镜的倒立、缩小的实 像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 二、重点、难点与易错点二、重点、难点与易错点 重点一:凸透镜成像规律重点一:凸透镜成像规律 凸透镜成像规律是本章重点, 也是常考热点。 在熟悉成像规律基础上还要注意
12、每种成像 特点和与生活中的应用相结合。 规律规律 1:1:当物距大于 2 倍焦距时,则像距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间,成倒立、缩小的 实像。此时像距小于物距,像比物小,物像异侧。应用:照相机、摄像机。 规律规律 2:2:当物距等于 2 倍焦距时,则像距也在 2 倍焦距, 成倒立、等大的实像。此时物 距等于像距,像与物大小相等,物像异侧。应用:测焦距。 规律规律 3:3:当物距小于 2 倍焦距、大于 1 倍焦距时,则像距大于 2 倍焦距, 成倒立、放大 的实像。此时像距大于物距,像比物大,物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。 规律规律 4:4:当物距等于 1 倍焦距时,则不成像,成
13、平行光射出。 规律规律 5:5:当物距小于 1 倍焦距时,则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距,像比物 大,物像同侧。应用:放大镜。 重点二:凸透镜成像规律实验探究重点二:凸透镜成像规律实验探究 1.1.实验内容实验内容 【实验目的】【实验目的】透镜凸透镜成像规律。像与物的大小关系、物距变化成像规律变化、像的 虚实。 【实验器材】【实验器材】凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴等。 【实验步骤】【实验步骤】一、按图组装器材。调整蜡烛、凸透镜、光屏在同一水平线上。 二、将蜡烛放在远处(此时 u2f),移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察像的大 小、正立还是倒立,并测量物距和像距;数据记录实验表格。
14、 三、将蜡烛往凸透镜方向移动,使 2fuf,移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察 像的大小、正立还是倒立,并测量物距和像距;数据记录实验表格。 四、将蜡烛继续往凸透镜方向移动,使 u=f,移动光屏,看能否成像。 五、将蜡烛继续往凸透镜方向移动,使 u2f u=2f 2fuf u=f u2f 缩小 倒立 实像 2fvuf 放大 倒立 实像 v2f 投影仪 u2f),移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察像的大 小、正立还是倒立,并测量物距和像距;数据记录实验表格。 三、将蜡烛往凸透镜方向移动,使 2fuf,移动光屏直至在光屏上成清晰的像;观察 像的大小、正立还是倒立,并测量物距和像距;数据记录实验
15、表格。 四、将蜡烛继续往凸透镜方向移动,使 u=f,移动光屏,看能否成像。 五、将蜡烛继续往凸透镜方向移动,使 u2f u=2f 2fuf u=f u2f 缩小 倒立 实像 2fvuf 放大 倒立 实像 v2f 投影仪 u2f,也就是 17.5cmf。根据凸透镜成像规律,像距应在一倍焦距和二倍焦 距之间,故只有一种可能,就是焦距为 9cm。故选 C。 3.物体放在凸透镜前某一位置时, 在透镜另一侧离透镜 20cm 的光屏上成一个缩小的像, 当物体移至离透镜 15cm 处时,所成的像一定是( ) 。 A、倒立的像 B、正立的像 C、放大的像 D、缩小的像 【答案】C。 【解析】 透镜另一侧离透镜
16、 20 厘米的光屏上成一个倒立缩小的像, 所以 2f20cmf, 所以 20cmf10cm, 当物体放在距该透镜焦点 15cm 处,有两种可能: (1)当物体放在透镜和焦点之间, ,uf,成正立、放大的虚像; (2) 当物体放在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间, 2fuf, 成倒立、 放大的实像。 像一定是放大的像。故选 C。 4一束平行光经过一凸透镜后在光屏上得到了一个最小、最亮的光斑(如图甲) 小明 用此凸透镜探究凸透镜成像的规律, 当物体位置如图乙所示时, 在光屏上呈现的是 ( ) 。 A倒立缩小的实像 B倒立等大的实像 C倒立放大的实像 D正立放大的虚像 【答案】C。 【解析】从图中光屏
17、上最小、最亮的光斑到透镜的距离就是焦距 f10cm; 当物体距凸透镜 16cm 时,物距 u16cm,其介于 1 倍焦距和 2 倍焦距之间,故根据凸 透镜成像的规律,此时凸透镜成倒立、放大的实像;故选 C。 5已知凸透镜的焦距为 15cm,下列说法正确的是( ) 。 A当物体距凸透镜 10cm 时,成正立、放大的实像; B当物体距凸透镜 20cm 时,成倒立、放大的实像; C当物体距凸透镜 35cm 时,成倒立、放大的实像; D当物体从距凸透镜 20cm 处远离凸透镜时,在凸透镜另一侧所成的像逐渐变大 【答案】B。 【解析】A、当 u10cm 时,uf15cm,成正立、放大的虚像,故 A 错误
18、; B、当 u20cm 时,2fuf,成倒立、放大的实像,故 B 正确; C、当 u35cm 时,u2f,成倒立、缩小的实像,2fvf,故 C 错误; D、当物体从距凸透镜 20cm 处远离凸透镜时,物距增大,在凸透镜另一侧所成的像逐渐 变小。故 D 错误。故选 B。 6如图是手机扫描微信二维码的情形,手机扫描二维码,相当于给二维码照了一张照 片,关于二维码相对于手机镜头的距离大小,下列判断正确的是( ) 。 A任何距离;B一倍焦距以内;C大于二倍焦距;D一倍焦距和二倍焦距之间 【答案】C。 【解析】手机扫描二维码,相当于给二维码照了一张照片,照相机的镜头是一凸透镜, 此时二维码到镜头的距离大
19、于二倍焦距, 成倒立、缩小的实像, 故 C 正确,ABD 错。故选 C。 7如图所示,这是一款人脸识别考勤机,通过摄像镜头捕捉人脸信息,并将所拍图象 与系统数据库中预先录入的人脸照片模板进行对比。下面对该装置说法正确的是( ) 。 A该仪器与投影仪的成像原理相同; B该仪器的镜头可用来矫正近视眼; C这种镜头对光线具有发散作用; D若镜头的焦距为 10cm,为了能成清晰的像,人脸到镜头的距离应大于 20cm 【答案】D。 【解析】 (1)摄像机的镜头是一个凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,是利用“当 u 2f 时,凸透镜成倒立、缩小的实像“原理成像的,与投影仪的成像原理不同; 若凸透镜的焦距是
20、10cm,当人脸和摄像头的距离大于二倍焦距,也就是大于 20cm 时, 能成倒立、缩小的实像,故 AC 错误,D 正确。 (2)矫正近视眼的镜片是凹透镜,不是凸透镜,故 B 错误。故选 D。 8. 关于凸透镜成像及成像规律的应用,有以下几种说法:当物距小于焦距时,凸透 镜成正立、放大的实像;照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像原理制成的;幻灯机 是利用当物距大于 2 焦距时凸透镜成倒立、 放大的实像的原理制成的; 集邮爱好者观察邮 票时若一时找不到放大镜,可以用老花镜代替。正确的是 ( )。 A.正确;B.正确;C.正确;D.正确 【答案】A 。 【解析】当物距小于焦距时凸透镜成正立放大的虚像
21、,所以(1)是错误的; 而幻灯机是利用物距介于 1 倍与 2 倍焦距之间时凸透镜成倒立放大的实像原理制成的, 所以(3)是错误的; 照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像原理制成的,并且老花镜也是放大镜的一种, 所以(2)(4)是正确的,故选 A。 9当汽车经过十字路口时,监控摄像头就会拍下照片。摄像头相当于一个透镜,影像 传感器相当于光屏。下列说法正确的是( )。 A监控摄像头和近视眼镜的镜片都对光有会聚作用; B拍照时,汽车位于摄像头二倍焦距以外; C当汽车远离摄像头时,影像传感器上的像变大; D影像传感器上成的是正立的虚像 【答案】B。 【解析】A监控摄像头相当于凸透镜,近视眼镜的镜片是凹
22、透镜,凸透镜对光线有会 聚作用,凹透镜对光线有发散作用,故 A 错误; B D监控摄像头是利用物体在 2 倍焦距以外,成倒立、缩小实像的原理工作的,即影 像传感器上成的是倒立、缩小的实像,故 B 正确,D 错误; C凸透镜成实像时,物远像近像变小,所以,当汽车远离摄像头时,影像传感器上的 像变小,故 C 错误。故选 B。 10疫情发生后,为了防止接触传热,许多单位安装了刷脸识别机,这种机器利用了人 脸识别系统。它是通过将刷脸机镜头捕捉到的人脸信息,与系统中储存的人脸模板对比,进 行人脸识别。下列说法正确的是( )。 A刷脸机的镜头相当于一个凹透镜; B刷脸时,面部通过刷脸机的镜头成的是虚像;
23、C刷脸时,面部应位于刷脸机镜头的两倍焦距之外; D刷脸时,面部通过刷脸机的镜头所成的像在一倍焦距以内 【答案】C。 【解析】刷脸机的镜头相当于一个凸透镜;因为需要成像为实像;故 A、B 错误。 刷脸时,面部应位于刷脸机镜头的两倍焦距之外;正 C 确。 刷脸时,面部通过刷脸机的镜头所成的像在一倍和二倍焦距之间,故 D 错误。故选 C。 11如图是媛媛同学在做完“探究凸透镜成像规律”的实验后,将观察到的实验现象通 过画图记录的物、像大致关系的四幅简图,其中不正确的是( ) 。 A B C D 【答案】D。 【解析】根据凸透镜成像规律: 当物距 uf 时,成正立、放大的虚像,像与物同侧,故 A 正确
24、; 当物距 2fuf 时,成倒立、放大的实像,此时像距 v2f,则像距大于物距 u,故 B 正确; 当物距等于像距,即 u=v=2f 时,成倒立、等大的实像,故 C 正确; 当物距 u2f 时,成倒立、缩小的实像,由图可知,D 错误;故答案为 D。 12如图所示,把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间,调节光屏得到烛焰清晰的像,撤去眼 镜片, 像变得模糊, 调节光屏适当远离凸透镜, 光屏上重新得到清晰的像。 该眼镜片 ( ) 。 A是凹透镜,属近视眼镜 B是凹透镜、属远视眼镜 C是凸透镜,属近视眼镜 D是凸透镜、属远视眼镜 【答案】D。 【解析】由题意“撤去眼镜片,像变得模糊,调节光屏适当远离凸透镜,光
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