【备考 志鸿优化设计】（安徽专用）中考物理总复习 第4讲 透镜 凸透镜成像规律（基础讲练+锁定考试目标+导学必备知识+探究重难方法）（含解析） 新人教版.doc

第4讲透镜凸透镜成像规律考纲要求备考指津1知道凸透镜的几个相关概念，如焦点、焦距、物距、像距等。能画出关于透镜的几个特殊光线的出射光线。2能对探究“凸透镜成像规律”实验的过程作出正确说明，以及得出正确的结论等；能定性描述凸透镜成像的基本特点（包括成像大小、正立或倒立、虚实情况等）。透镜对光线的作用及作图、凸透镜成像规律的实验探究是本课时的重点。主要题型为填空题、选择题、实验探究题，分值一般为37分。预计在今后的考查中，根据凸透镜对光线的作用进行作图及凸透镜成像规律的实验探究题将是重点考查的内容。考点梳理考点1透镜（1）透镜：中间_、边缘_的透镜叫凸透镜；中间_、边缘_的透镜叫凹透镜。通过两个球面球心的直线叫透镜的主光轴，简称主轴；主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向_，这个点叫透镜的光心。（2）透镜对光的作用凸透镜使光线_：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上的一点，这个点叫_，用f表示，该点是实际光线会聚而成的，因此叫实焦点；焦点到光心的距离叫_，用f表示。如图所示。凹透镜使光线_：平行于主光轴的光射到凹透镜上经折射后变得发散，其折射光线的反向延长线相交于主光轴上一点，该点叫凹透镜的_，用f表示；由于该焦点不是实际光线会聚而成的，因此叫虚焦点；焦点到光心的距离叫_，用f表示。如图所示。（3）三条特殊光线透镜中有三条特殊光线：过光心的光线_传播方向；对凸透镜，平行于主光轴的光线经折射后过_，对凹透镜来说，它的焦点是虚焦点，是折射光线的反向延长线过焦点；对凸透镜，过焦点的光线经折射后与_平行，对凹透镜是虚焦点，是入射光线的延长线正对焦点。三条光线如图所示。 温馨提示 每个凸透镜的焦距是一定的，凸透镜表面的凸起程度决定了焦距的大小，表面越凸，焦距越小，焦距的大小反映了凸透镜会聚作用的强弱，焦距越小，会聚作用越强。考点2凸透镜成像规律（1）基本概念物距：_到凸透镜光心的距离，用u表示；像距：_到凸透镜光心的距离，用v表示；焦距：_到凸透镜光心的距离，用f表示。（2）成像规律物距（u）像距（v）像的性质像物应用u2ffv2f_、_的实像异侧照相机u2fv2f_、_的实像异侧fu2fv2f_、_的实像异侧投影仪uf平行光不成像uf|v|u_、_的虚像同侧放大镜温馨提示 透镜成像规律分析一焦分虚实：uf是成实像与虚像的分界点，uf成实像；uf不成像；uf成虚像。二焦分大小：u2f是成缩小实像与放大实像的分界点，u2f成缩小的实像；u2f成等大的实像；fu2f成放大的实像。实像皆倒立，虚像皆正立。自主测试1如图是一束平行于主光轴并射向凹透镜的入射光线，请画出穿过凹透镜后的折射光线。2在探究“凸透镜成像规律”的实验中：（1）我们需要让蜡烛烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，这样做的目的是_。（2）其中的一次实验情景如图所示，凸透镜的焦距是15 cm，为了得到清晰的像，光屏应向_（选填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动。3某物体放在凸透镜前15 cm处时，在另一侧的光屏上得到了物体倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距可能是（）a20 cm b15 cm c10 cm d5 cm重难突破1透镜作图的关键抓住“三线”透镜作图是光学作图的一个重要方面，主要考查对通过凸透镜和凹透镜三条特殊光线的理解和运用。如果我们把凸透镜和凹透镜这三条光线的传播特点记得很熟练后，无论什么样的作图题都不会觉得困难了。通过透镜的三条特殊光线：第一条：穿过光心的入射光线经过透镜不改变方向；第二条：平行主轴入射的光线，经过凸透镜光线穿过另一侧焦点，经过凹透镜的光线反向延长线通过同侧焦点；第三条：穿过凸透镜焦点的入射光线，经透镜后平行于主轴，延长线穿过凹透镜另一侧焦点的入射光线，经过透镜后平行于主轴。下面我们通过例题来进一步探讨透镜作图的方法。【例1】（2011安徽中考）图中l为凸透镜，mn为其主光轴，o为光心，若物体ab经凸透镜成的实像为ab，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点f，并在图中标出f的位置。解析：本题考查的是凸透镜成像的规律作图。物体发出的平行主光轴的光线经过凸透镜后折射光线过焦点，经过焦点的光线经过凸透镜后折射光线平行主光轴。凸透镜所成的像是实像，要用实线来表示。答案：（画出其中一条光路即可）规律总结 由以上例题可以看出，对于透镜成像的作图，只要抓住三条特殊光线，根据题目的具体要求，就可准确地作出有关光线。因此，抓住“三线”，是解决此类问题的关键所在。2正确理解会聚作用与发散作用正确理解透镜对光线的作用，应注意以下两点：（1）凸透镜（凹透镜）对光线的会聚（发散）作用是指从透镜射出的光线相对入射光线加大了会聚程度或减小了发散程度（加大了发散程度或减小了会聚程度），即光线经过凸透镜（凹透镜）后并不一定会聚到一点（发散），只不过比原来的传播方向更靠近（远离）主光轴。（2）会聚作用与会聚光线是不同的，发散作用与发散光线是不同的，要区别开，即会聚作用后射出的不一定是会聚光线，发散作用后射出的不一定是发散光线。如图甲表现为会聚作用，图乙表现为发散作用；图乙的出射光线是会聚光线，图甲的出射光线是发散光线。【例2】根据光的折射情况，应在虚线框内填什么样的透镜？解析：本题为光学填镜问题，解答此类题目的关键是将出射光线和入射光线比较，判断是会聚了还是发散了，如果是会聚了，应填凸透镜；如果是发散了，应填凹透镜。由题图甲，平行光线经透镜后会聚于一点，所以应填凸透镜；由题图乙，出射光线与入射光线比较，发散了，所以应填凹透镜。答案：甲填凸透镜，乙填凹透镜。易错剖析易错点凸透镜成像的性质【例】有一物体，从距凸透镜5倍焦距的地方，沿主光轴向距离凸透镜2倍焦距的地方移动，则（）a像到凸透镜的距离变大，像变小b想到凸透镜的距离变小，像变大c像到凸透镜的距离变大，像变大d像到凸透镜的距离变小，像变小错解：b错因：错选的原因是未把握凸透镜成缩小实像的规律，不知道物距变化和像距变化的对应关系。解析：凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像越大，并且像距越大，所以正确的选项是c。答案：c1（2012湖北咸宁中考）物体ab通过凸透镜成像如图所示，利用这一成像规律的光学仪器是（）a照相机 b放大镜 c幻灯机 d潜望镜2（2012甘肃兰州中考）在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。利用这一成像原理的光学仪器是（）a投影仪 b照相机 c放大镜 d显微镜3（2012四川南充中考）在如图中，画出通过透镜的折射光线。4（2012福建福州中考）请在如图的方框内画出合适的透镜。5（2010安徽中考）凸透镜成像规律可以通过画光路图去理解。如图甲所示，o点为光心，f为其焦点。图乙是运用经过凸透镜的两条特殊光线，所画物体ab经凸透镜成的像ab的光路图。请参照图乙，在图丙中画出物体cd经过凸透镜所成的像cd的光路图。6（2008安徽中考）我们都做过“探究凸透镜成像规律”的实验，图示为该实验的装置图。实验时首先利用太阳光测出所使用的凸透镜的焦距f。请你认真思考下面的四种实验设计方案后，回答问题。甲分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f和二倍焦距2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点，分析总结得出凸透镜成像的规律。乙除甲中的做法外，还应该把蜡烛放在大于2f的某一位置和大于f，小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，才能总结得出凸透镜成像的规律。丙把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像，以及所成像的特点，包括观察所成像随蜡烛位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，从而总结得出凸透镜成像的规律。丁与丙不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其他步骤相同。以上四种方案中，哪些是科学合理的：_（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。7（2012黑龙江哈尔滨中考）某物理学习小组在研究“凸透镜成像规律”时，使用的器材如图。（凸透镜的焦距是10 cm，刻度尺上标记的点相邻两点间距为10 cm）（1）实验前，蜡烛、凸透镜、光屏摆放和调整好的要求是_；（2）凸透镜放在d点，当图中光屏上承接到烛焰的倒立、放大、清晰的像时，蜡烛应放在图中的_；（3）保持凸透镜位置不动，在（2）实验基础上，想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像，接下来的操作是_。1下列与光有关的说法正确的是（）a光发生漫反射时，不遵守光的反射定律b光从空气射入水中，传播速度不变c月食是因为光的反射而形成的d凸透镜对光有会聚作用2小王同学用光具座做凸透镜成像实验时，蜡烛的像成在了光屏上侧，为了使蜡烛的像成在光屏的中央，以下操作可达到目的的是（）a将凸透镜往上移 b将光屏往下移c将蜡烛往上移 d将蜡烛往下移3如图所示，在光屏上恰能看到清晰的像。则像的性质是（）a倒立、缩小的实像 b正立、放大的虚像c倒立、放大的实像 d正立、缩小的虚像4在探究凸透镜成像实验中，小红把蜡烛放在凸透镜前的某一位置时，在透镜另一侧离透镜10 cm的光屏上得到一个倒立、缩小的清晰的像。当她把蜡烛移到距透镜10 cm处时，所成的像是（）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倒立、放大的虚像5如图所示，用焦距为10 cm的凸透镜，观察一张印有2014年南京青奥会会徽的图片，此时图片到凸透镜的距离应（）a大于10 cm小于20 cm b等于20 cmc小于10 cm d大于20 cm6一天，小聪告诉小亮，放大镜不仅能把物体“放大”，还能把物体“缩小”！有些惊讶的小亮立刻找来一个放大镜做起了实验。他把放大镜放到花朵前某一位置时，看到了如图所示的花朵的正立、放大虚像。接着他按小聪的提示进行了操作，终于看到了“缩小”的花朵。关于小亮看到“放大”花朵后的操作及他看到的“缩小”花朵，下列说法正确的是（）a小亮向靠近花朵的方向移动放大镜，看到的是花朵的正立、缩小虚像，像的位置在放大镜与花朵之间b小亮向靠近花朵的方向移动放大镜，看到的是花朵的倒立、缩小实像，像的位置在放大镜与小亮眼睛之间c小亮向远离花朵的方向移动放大镜，看到的是花朵的正立、缩小虚像，像的位置在放大镜与花朵之间d小亮向远离花朵的方向移动放大镜，看到的是花朵的倒立、缩小实像，像的位置在放大镜与小亮眼睛之间7如图是微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端的a部分相当于_，对光有_作用。8将一物体分别放在甲、乙两凸透镜前相等距离处，通过甲透镜成缩小的像，通过乙透镜成等大的像，由此可推断：所成的_（选填“都是实像”“都是虚像”或“一个实像、一个虚像”），甲透镜的焦距_（选填“小于”“等于”或“大于”）乙透镜的焦距。9如图所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成一个最小、最亮的光斑，如图（a）可知凸透镜的焦距是_cm，现把蜡烛放在距凸透镜35 cm处，如图（b），在凸透镜另一侧前后移动光屏，在光屏上可以得到一个_（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰像。 （a） （b）10在“探究凸透镜成像规律的实验”中，将蜡烛、焦距等于10 cm的凸透镜、光屏放在光具座上，如图所示，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，把凸透镜固定在50 cm处。（1）将蜡烛放在a点，光屏在b位置上，为了找到清晰的像，应将光屏向_（选填“左”或“右”）移动。（2）依次改变蜡烛的位置，移动光屏，直到找到清晰的像。记录的数据如下表。次数123456物距/cm403530252015像距/cm13.5141516.72030在14次实验中，所成的像为倒立、_的实像。第6次的像比第5次的像_（选填“大”或“小”）。（3）将蜡烛放在c点，观察到烛焰的正立、放大的虚像后，若希望看到更大的虚像，应将蜡烛向_（选填“左”或“右”）移动。参考答案导学必备知识自主测试1解析：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过虚焦点。答案：如图所示：2解析：在研究凸透镜成像规律的实验过程中，应首先调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，这样做的目的是为了使像成在光屏的中心。从题图中可以看出，蜡烛放在大于1倍焦距且小于2倍焦距的位置，根据凸透镜成像规律，这时成的像应在大于2倍焦距的位置，所以光屏应放在2倍焦距以外，才能在光屏上得到清晰的像，因此光屏应向远离凸透镜的方向移动。答案：（1）使像成在光屏的中心（2）远离3d当物距u15 cm时，成倒立、缩小的实像，说明u2f，则f7.5 cm，所以正确的选项为d。品鉴经典考题1b2b由题图知，物距大于凸透镜的二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，应用于照相机。3答案：4解析：将入射光线延长，发现折射光线相对于入射光线向中间靠拢了，故透镜对光线有会聚的作用，应填凸透镜。答案：5解析：本题考查凸透镜的几条特殊光线。本题可结合题图乙进行解答，平行于主光轴的光线经过透镜折射后经过焦点，过光心的光线传播方向不变。答案：如图所示。6解析：本题考查的是凸透镜的成像规律，在凸透镜的成像特点中，共有五种情况，在大于二倍焦距处、在等于二倍焦距处、在大于一倍焦距小于二倍焦距之间、在一倍焦距处、在小于一倍焦距处，因此为使实验结论更加全面，应把每种情况都要做出，甲、乙都不完整，不利于总结实验结论。答案：丙丁7解析：（1）实验前，蜡烛、凸透镜、光屏摆放和调整好的要求是将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上，烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。（2）根据凸透镜成像规律可知，物体位于凸透镜1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，所以蜡烛应放在图中的b和c两点之间（或“在透镜左侧，距凸透镜10 cm至20 cm之间”；“在透镜左侧，到凸透镜的距离大于1倍焦距，小于2倍焦距”）。（3）蜡烛向左移动一定距离，物距变大，像距变小，成的像也变小，因此要想在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像，接下来的操作是将蜡烛移到b点左侧（只要体现出b点左侧的某一区域或某一点即可），并调整光屏位置于1倍焦距和2倍焦距之间。答案：（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上，烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度（2）b、c两点之间（3）将蜡烛移到b点左侧，将光屏移到e、f两点之间研习预测试题1d镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律，选项a错；光从空气射入水中，传播速度变小，b错；月食、日食都是光的直线传播形成的现象，c错；凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光起发散作用，选项d正确。2c凸透镜成实像的特点是上下颠倒，左右反转，原来像在光屏上侧，说明蜡烛偏低或光屏偏低，还有可能凸透镜偏高，总之，蜡烛、凸透镜和光屏的中心不在一条直线上，所以根据上面分析，只有c选项的调节是正确的。3c从题图可以看出，物距小于像距，根据凸透镜成像规律，当物距大于1倍焦距且小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像，故选项c正确。4b由凸透镜成像规律可知，当在光屏上所成的像是倒立、缩小实像时，此时物体应放在2倍焦距之外，像距为10 cm，像的位置应该在1倍焦距和2倍焦距之间；当把物体移到距透镜10 cm处时，即物体到凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间，此时所成的像是倒立、放大的实像，故正确的选项是b。5c从题图中可以看出，凸透镜成正立、放大的虚像，根据凸透镜成像的规律，当物距小于1倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，由此可以判