第五章透镜及其应用练习与应用（原动手动脑学物理）人教版八年级上册物理

第五章透镜及其应用第1节透镜解析1.我国西汉时期的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示，假设F为冰透镜的焦点，请你在图中完成光路。根据凸透镜对光的三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线经凸透镜后向焦点会聚，如图所示：解析2.一束光通过透镜的光路如图所示，哪幅图是正确的?说明你的理由。甲．平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点，故甲图正确。乙．经过凸透镜的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴射出，故乙图错误。丙．经过凹透镜的光线经凹透镜折射后，反向延长线过凹透镜另一侧的焦点，故丙图错误。丁．平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，其反向延长线经过凹透镜另一侧的焦点，故丁图错误。所以甲图正确。解析3.根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。左图中与主光轴平行的光线经透镜后变得发散，因此该透镜对光线起发散作用，为凹透镜；右图中会聚的光线经透镜折射后变得与主光轴平行，因此该透镜对光线起发散作用，为凹透镜，如图所示。解析4.同种材料制成的甲、乙两个凸透镜的焦距分别为2cm和3cm，如图所示。请在图中画出平行光分别通过它们之后的光线。哪个凸透镜使光偏折得更显著些?平行于主光轴的光，经过凸透镜折射后会聚在焦点上，如图所示：甲透镜比乙透镜的焦距更小，则甲使光偏折的更显著些。解析5.要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置？试试看。在解决这个问题的时候，你利用了前面学过的什么知识?把小灯泡放在凸透镜的焦点上，小灯泡发出的光通过凸透镜折射后形成平行光。利用了凸透镜可使平行于主光轴的光会聚于焦点和光路的可逆性。解析6.据新闻报道，一辆家用轿车在太阳下“自燃”。调查发现，火灾是由放在仪表盘上方防滑垫上的瓶装水引发的。瓶装水是怎样引发火灾的?我们在森林中游玩时应该如何处理没有喝完的瓶装水?装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，中间厚边缘薄；由于凸透镜对光线的会聚作用，射入车内的光线经矿泉水瓶折射后集中于它的焦点上，时间一长正好使放置于此处的物品起火。我们在森林中游玩时应该把没有喝完的瓶装水，把水倒掉后，丢弃在垃圾桶内。第2节生活中的透镜解析1.照相机的镜头相当于一个凸透镜，图5.2-2甲中的树在照相机的胶片上所成的像有什么特点?照相机利用了物距在大于二倍焦距时，凸透镜能成倒立、缩小的像的规律。所以树在照相机的胶片上所成的像是倒立、缩小的实像。解析2.凸透镜是很多光学仪器的主要元件。请说出照相机、投影仪所成的像都有哪些相同点和不同点。照相机、投影仪所成的像相同点有：都是倒立的实像。不同点有：照相机所成的像是倒立、缩小的实像；投影仪所成的像是倒立、放大的实像。解析3.许多博物馆会在较为精巧的文物前放置凸透镜，如图所示。通过凸透镜看到的像是什么样的?像在凸透镜的哪一侧?精巧的文物前放置的凸透镜起放大镜的作用，文物放在焦点之内，通过凸透镜看到的是正立、放大的虚像，像与物在凸透镜的同一侧。解析4.请你利用本节“想想做做”中自制的模型照相机，说一说在使用时，如果想让像变大一些，应该怎么操作?想让像变大一些，需要使照相机靠近被拍摄的物体，同时镜头向前伸，以增大暗箱长度（像距）。解析5.生活中我们看到的像，有实像也有虚像。例如，电影幕布上的像是实像，镜子中的像是虚像。请你再各举出一个生活中能看到的实像和虚像的例子。看电影时看到屏幕上的像就是实像。看到水中的鱼就是虚像。第3节凸透镜成像的规律解析1.请分别说一说照相机、投影仪、放大镜是如何应用凸透镜成像的规律工作的。照相机利用了物距大于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像的规律；投影仪利用了物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、放大的实像的规律；放大镜利用了物距小于1倍焦距时，物体通过凸透镜成正立、放大的虚像的规律。解析2.找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装入水。把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到这支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，你会看到什么现象？实际做一做，验证你的猜想。装水的玻璃瓶相当于一个凸透镜。当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时，透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔会突然改变方向。当笔尖离的玻璃瓶较近时玻璃瓶相当于放大镜，成正立放大的虚像，当离的玻璃瓶较远时成倒立缩小的实像；当铅笔由靠近凸透镜的位置逐渐远离的过程中，透过透镜会看到铅笔逐渐变大，但形状保持不变，当到达某一位置时，由正立的虚像变为倒立的实像，铅笔尖也会改变方向，继续移动像逐渐变短变小。解析3.某同学用放大镜观赏邮票。如果想让像变得更大一些，他应该怎样做?放大镜是凸透镜，由凸透镜成像规律可知，是成正立、放大的虚像，物距小于一倍焦距。当物距变大时，像会变大，所以如果他想看到更大点的像，那么应该将放大镜适当远离邮票，增大物距。解析4.一位同学利用类似所示的器材做实验，先用焦距为20cm的透镜甲进行实验，在屏上得到了清晰的缩小的实像。接下来他想改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验。如果不改变发光体和凸透镜的位置，还想在光屏上得到缩小的实像，透镜乙应该放在透镜甲的左侧还是右侧？先用焦距为20cm的透镜甲进行实验，在屏上得到了清晰的缩小实像，说明物距大于二倍焦距；改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验，不改变发光体和凸透镜的位置，还想在光屏上得到缩小的实像，此时物距仍然大于二倍焦距，像距应大于一倍焦距小于二倍焦距，即清晰的像在光具座上50cm⁓60cm之间，所以透镜乙应该向右移动，即放在透镜甲的右侧。

5.实验小组的同学通过实验探究凸透镜成像的规律。实验器材有：一个凸透镜、光屏、高度为3.0cm的光源和刻度尺。实验时，物距从4.0cm开始，每次增加2.0cm。下表是他们记录的物距、像距、像的高度和正倒情况。（1）实验中怎样判断实像是放大的还是缩小的?（2）请根据表中数据判断该凸透镜的焦距是多少？（3）在这个实验中，要使所成的像为虚像，光源的位置应在哪个范围?解析（1）判断实像是放大的还是缩小的方法：比较像的高度与光源的高度即可。若像的高度大于光源的高度，则像就是放大的；若像的高度小于光源的高度，则像就是缩小的；若像的高度等于光源的高度，则像与物是等大的。（2）当物距为22cm时，凸透镜成倒立缩小的实像，则物距u>2f，22cm>2f，f<11cm；当物距为18cm时，凸透镜成倒立放大的实像，则物距f<u<2f，f<18cm<2f，即9cm<f<18cm；根据上述结果可得：9cm<f<11cm。当物距为20cm时，凸透镜成倒立等大的实像，则物距u=2f，所以该凸透镜的焦距为10cm。（3）在这个实验中，要使所成的像为虚像，物距小于焦距10cm，所以光源的位置所在范围4.0cm⁓10.0cm。解析6.某同学在做探究凸透镜成像规律的实验中，在光屏上得到发光物体清晰的像，但他不小心用手指尖触碰到了凸透镜，这时光屏上会出现怎样的情况？有人认为，光屏上会有指尖的像；也有人认为，并屏上会出现指尖的影子。你是怎样认为的？既没有指尖的像，也没有指尖的影子。依据凸透镜成像规律，当手指指尖触摸到了凸透镜，物距接近于零，u<f，成虚像，在光屏不会出现；影子是光的直线传播形成的，手指指尖触摸到了凸透镜，会减少凸透镜会聚的光线数量，使发光体在光屏上的像变暗，但是不会有影子出现。解析7.在天安门广场某处，某同学想拍摄天安门城楼的全景，但发现在该位置无论如何调节，都只能从观景框中看到城楼的一部分。请你利用本节课学到的知识，帮他想想办法。应如何做，才能拍摄到天安门城楼的全景?请说明理由。只能从观景框中看到城楼的一部分，说明像大了，镜头离城楼过近，应该将镜头适当远离天安门城楼，以增大物距，使所成的像变小，并同时缩短暗箱的长度。第4节眼睛和眼镜解析1.晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。当我们看远处或近处的物体时，这个凸透镜的焦距有什么不同?图模拟的是近视眼还是远视眼看远处物体的成像情况?应该用什么透镜矫正?配镜矫正时，应看远处的物体还是近处的物体?人眼晶状体的曲度可以调节，当看远处物体时，睫状体放松，晶状体变薄，焦距变大，折光能力变弱，使像成在视网膜上；当看近处的物体时，睫状体收缩，晶状体变厚，折光能力变强，即焦距变小，也能使像成在视网膜上。图中来自远处的光会聚在视网膜前，模拟的是近视眼看远处物体的成像情况，应该用凹透镜矫正，配镜矫正时，应看远处的物体。2.某同学想进一步了解远视眼矫正的原理，于是利用探究凸透镜成像规律的装置进行实验。他将凸透镜和光屏的位置固定，移动发光物体，在光屏上得到了清晰的像。（1）如果要模拟远视眼，他应该怎样移动光屏?（2）如果要模拟远视眼的矫正，他在移动光屏后，保持发光物体、凸透镜和光屏的位置不变，那么在发光物体和凸透镜之间放置一个什么透镜才能使光屏上再次出现清晰的像?解析（1）远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，来自近物的像成在视网膜的后面，如果要模拟远视眼，他应该向右移动光屏。（2）如果要模拟远视眼的矫正，他在移动光屏后，保持发光物体、凸透镜和光屏的位置不变，那么在发光物体和凸透镜之间应该放置一个凸透镜，使物体的光先会聚一些，才能使光屏上再次出现清晰的像。解析3.细心的小明观察到爷爷看报纸时会戴着眼镜，而看电视时又会摘下眼镜。因此，小明判断爷爷戴的是老花镜。请你说说小明是怎样判断的。爷爷看报纸时会戴着眼镜，看电视时又会摘下眼镜。表明小明的爷爷能看清远处的物体，不能看清近处的物体．小明爷爷的眼睛是远视眼，戴的是老花镜。解析4.6月6日是全国爱眼日。根据你的观察和了解，生活中有哪些不当的用眼习惯会导致近视?提出两条预防近视的措施。生活中有很多不当的用眼习惯会导致近视，‌以下是一些常见的因素：‌长时间使用电子产品：‌长时间盯着电脑、‌手机等屏幕，‌会导致