【弯道超车】沪科版2024物理八年级（上） 预习学案14（原卷版）

【弯道超车】沪科版2024物理八年级（上）预习学案【弯道超车】沪科版八年级物理全册预习学案（有答案）：内容：激趣导入+细读教材+典例精讲+热身训练+拓展阅读；适合：暑假或提前学习8年级内容的人群；特点：资料讲解细致，对应新课标2022把握重要知识点；作用：拓展阅读、增长见闻，拓宽视野，为开学学习奠定坚实的学习基础。第第14讲4.2探究：凸透镜成像的规律1.物理观念：(1)探究并知道凸透镜成像的规律。(2)学习分析实验数据，归纳出结论。2．科学思维：学习从物理现象中归纳科学规律的方法。3.科学探究：通过探究活动，体验探究的全过程和方法，进一步熟悉科学探究的环节，认识到设计实验与制订计划的重要性。4．科学态度与责任：培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理，初步建立将科学技术应用于实际的意识。同学们，上课前我们先来玩个小游戏！请同桌两人一组，快速完成这个挑战：把手机摄像头对准教室里的窗户，慢慢靠近玻璃，观察屏幕上窗户的影像发生了什么变化？（学生操作后邀请2-3组分享发现，教师总结）大家发现了吗？当手机靠近玻璃时，窗户的影像从“缩小”变成了“放大”，甚至还能看到“倒立”的画面！其实，我们每天用的手机、照相机、投影仪，背后都藏着一个神奇的“光学小能手”——凸透镜！今天，我们就化身“光学小侦探”，一起揭开凸透镜成像的奥秘：它到底能变出哪些奇妙的影像？什么情况下会放大、缩小、正立或倒立？这些规律又藏着怎样的科学智慧？准备好和你的凸透镜“玩”起来了吗？让我们开启今天的探究之旅——《凸透镜成像规律》！知识点一：探究：凸透镜成像规律1.实验目标通过改变物距（u），观察并记录像的大小、正倒、虚实变化，总结物距与成像性质的定量关系。2.实验器材与实验准备基础器材：光具座（带刻度）、凸透镜（需提前测量焦距f，常用f=10cm或15cm）、光屏（承接实像）、蜡烛（或LED发光体，更安全）、火柴。规范操作：实验前需调节烛焰焰心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度（简称“三心等高”），确保像能成在光屏中央。3.实验与数据记录以焦距f的凸透镜分4种物距范围探究成像特点：物距范围（u）像的性质（大小、正倒、虚实）像距范围（v）典型应用u>2f倒立、缩小、实像f<v<2f照相机、摄像机u=2f倒立、等大、实像v=2f测凸透镜焦距的参考点f<u<2f倒立、放大、实像v>2f幻灯机、投影仪、放映机u=f不成像（光线平行射出）-探照灯（平行光源）u<f正立、放大、虚像像与物同侧放大镜知识点二：凸透镜的规律总结：三分界、三特点1.三个分界点焦点F（物距u=f）：实像与虚像的分界点。规律：u>f成实像，u<f成虚像。2倍焦点（2F，u=2f）：放大实像与缩小实像的分界点。规律：u>2f成缩小实像，f<u<2f成放大实像，u=2f成等大实像。口诀记忆：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，实像倒，居异侧，虚像正，居同侧，物近像远像变大，焦点以内反变化。2.动态变化规律（物距变化时，像的变化趋势）当物体从远处向凸透镜靠近（u逐渐减小）：实像阶段：像逐渐变大，像距（v）逐渐变大；虚像阶段：像逐渐变大，像距（v）逐渐变大（虚像始终在物体同侧，且比物体更远）。口诀记忆：“物近像远像变大，物远像近像变小”（仅适用于实像；虚像阶段“物近像近像变小”）。知识点三：生活中的凸透镜1.照相机：利用u>2f时成倒立、缩小实像的原理，通过调整镜头（凸透镜）与底片（光屏）的距离，实现清晰成像。2.投影仪/幻灯机：利用f<u<2f时成倒立、放大实像的原理，将幻灯片（物体）放大投射到屏幕上。3.放大镜：利用u<f时成正立、放大虚像的原理，观察细小物体。1.实像与虚像的本质区别：实像是实际光线会聚而成，能呈现在光屏上；虚像是光线的反向延长线会聚而成，只能用眼睛透过凸透镜观察，无法用光屏承接。2.像的“倒立”与“正立”定义：凸透镜成的实像一定是“倒立”的（上下、左右均颠倒）；虚像一定是“正立”的（与物体方向一致）。3.实验故障判断：光屏上无像：可能是“三心”未等高、物距等于焦距（u=f）、光屏位置未调整到像距处。像不完整：通常是“三心”高度偏差较大，导致像部分移出光屏。题型1：探究：凸透镜成像的规律【典例1】如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光点，小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，下列说法不正确的是（）A．当物体距透镜8cm时，成正立的像B．当物体距透镜16cm时，成倒立、放大的实像C．当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变小D．当物体从距透镜20cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的像应使光屏靠近透镜【变式1-1】小安做“探究凸透镜成像规律”的实验时，将一焦距为10cm的薄凸透镜、点燃的蜡烛、光屏（图中未画出）固定在光具座上，如图所示，蜡烛在光屏上成清晰的倒立、缩小的像。下列说法正确的是（）A．光屏上的像的成像原理为投影仪的原理B．当蜡烛和光屏互换位置时，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能得到像C．当蜡烛远离凸透镜时，所成的像逐渐变大D．凸透镜固定在光具座50cm处，将蜡烛移到光具座上35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、放大的像【变式1-2】在“探究凸透镜成像规律”实验中，如图所示，恰好在光屏上得到清晰的像。下列说法正确的是（）A．此时在光屏上成一倒立、缩小的虚像B．利用这一成像原理可制成放大镜C．为了便于从不同方向观察光屏上的像，应选用表面粗糙的玻璃板作为光屏D．实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向下移动【变式1-3】小明在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏移至如图所示的位置时，光屏上出现了一个清晰的像，（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用该原理制成的。在保持凸透镜和光屏位置不变的情况下，小明将蜡烛向左移动了一段距离，光屏上的像变模糊，此时的成像情况与（选填“近”或“远”）视眼看不清物体的情况相同。题型2：凸透镜成像性质【例题2】如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是（）A．凸透镜焦距为20cmB．物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像C．物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的像一直是变大的D．物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成投影仪。【变式2-1】如图所示是凸透镜成像时，像距v和物距u的关系图像，根据图像可以判断下列说法错误的是（）A．实验中，使用凸透镜的焦距为10cmB．A状态下，可在光屏上观察到一个放大的像C．D状态下，光屏上会成缩小的像D．从C状态变化到B状态的过程中，所成像逐渐变大。【变式2-2】用图中所示实验装置可得到蜡烛的烛焰通过凸透镜在光屏上成像时，像距v随物距u变化的图像。下列v-u图像，合理的是（）【变式2-3】小亮在探究“凸透镜成像规律”实验中，通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的图像如图甲所示。下列说法正确的是（）A．实验所用凸透镜的焦距为20cmB．图乙中的成像规律可应用于投影仪C．一段时间后，烛焰的像向光屏上方移动D．在图乙中的透镜和光屏之间放一个近视眼镜后，将蜡烛适当右移，光屏上仍会出现清晰的像。题型3：凸透镜成像规律的应用【例题3】如图，将印有花的透明胶片贴在发光手电筒前端玻璃上，正对着焦距为10cm的凸透镜，调整位置，墙上出现一朵清晰放大的“花”。下列说法正确的是（）A．胶片上的花是倒立的B．此透镜可作为近视眼镜镜片C．胶片与透镜的距离小于10cmD．白墙与透镜的距离大于10cm小于20cm【变式3-1】如图所示是物理兴趣小组制作的投影手电筒内部结构示意图，它主要由手电筒、可伸缩纸筒、投影片、（）A．投影片与凸透镜之间的距离是像距B．白墙上成投影片正立、放大的实像C．手电筒内的凹面镜对光有会聚作用D．要让白墙上清晰的像变大，只需将纸筒往外拉动一些【变式3-2】光刻机是用来生产芯片的关键设备，光刻技术的工作原理如图所示。用紫外线照射镂空掩模，调整镂空掩模、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路的“光刻”。下列说法不正确的是（）A．光刻机成像原理与照相机成像原理相似B．要想使硅片上的像变小，需将镂空掩模和硅片均向上移动C．缩图透镜对光有发散作用D．用纸板挡住缩图透镜的左半部分，硅片上的电路图案仍然完整【变式3-3】如图是一张妙趣横生的照片，让两个离照相机远近不同的物体的像呈现在同一张照片中，不用后期处理，达到一种艺术效果。下列说法正确的是（）A．拍摄该照片时，只有人所成的是实像B．鞋和人通过镜头分别成放大和缩小的像C．拍摄该照片时，鞋比人离照相机镜头更远一些D．若使鞋的像变大一些，可将鞋离镜头更近一些一．选择题（共8小题）1．在做凸透镜成像规律的实验时，小红将蜡烛、透镜a和光屏放置在如图甲所示的位置，烛焙在光屏上成清晰的像。之后保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜a更换为透镜b，调节光屏位置如图乙所示，在光屏上再次形成清晰的像。下列分析正确的是（）A．透镜a的焦距为20.0cm B．透镜b的焦距可能是16.0cm C．图甲中成的像比图乙中成的像小 D．图乙中成像的特点与照相机成像原理相同2．如图所示，学校图书馆入口处安装了人脸识别闸机，师生通过“刷脸”完成身份验证即可进入。其摄像头内部装有焦距固定的透镜，并配有自动补光灯。以下说法正确的是（）A．人脸识别闸机内部摄像头的镜头相当于一个凹透镜 B．“刷脸”时，人脸通过摄像头成倒立、缩小的实像 C．若识别机的镜头上有污垢，会导致“刷脸”时，人脸的像有残缺 D．若要使人脸在识别系统中的像变大，人应该远离人脸识别闸机3．如图所示，某校食堂安装了人脸识别团餐机，通过摄像镜头捕捉人脸信息“刷脸”付款。下列说法正确的是（）A．摄像头成像特点与放大镜相同 B．要使成像变大，人应该远离刷脸机 C．“刷脸”时，人脸应处于透镜的两倍焦距之外 D．“刷脸”时，人脸通过镜头成的是正立、缩小的实像4．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，将同一蜡烛在光具座上移动，其中移到的a、b、c、d四个位置如图1所示，移动光屏观察烛焰的成像情况，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与物体到凸透镜的距离u的关系图像（如图2所示）。下列说法中正确的是（）A．该凸透镜的焦距为20cm B．蜡烛在a处时，成像特点与投影仪成像特点相同 C．蜡烛在b处时，光屏上成的清晰像比在c处时小 D．蜡烛在d处时，光屏上可得到清晰放大的像5．如图所示的AI视觉秤可利用摄像头采集图像完成商品的识别与计价。下列关于视觉秤摄像头镜头的说法正确的是（）A．相当于一个凹透镜 B．成像原理与投影仪相同 C．成放大的虚像 D．对光有会聚作用6．某同学想进一步了解近视眼矫正的原理，于是用弹性膜注水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，如图所示，固定透镜，将“F”光源放在合适位置后，调节光屏得到清晰的像（像未画出）。下列说法正确的是（）A．图中模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 B．从水凸透镜内往外抽水可模拟近视眼的成因 C．若将近视眼镜片靠近水凸透镜左侧放置，然后向水凸透镜内注入适量水，光屏会再次承接到清晰的像 D．若用不透明纸板挡住“F”光源的上半部分，所成的像依然是完整的7．如图所示，当蜡烛放在a点时，光屏上可得到一个清晰的像，下列说法中正确的是（）A．此时光屏上的像是倒立缩小的 B．当蜡烛由a点向b点移动时，像的大小逐渐变大 C．当蜡烛移动到c点时，调节光屏可在屏上看到一个正立放大的像 D．将图中蜡烛和光屏的位置对调，此时的成像情况与照相机的成像原理相同8．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，某小组同学利用图甲测出了透镜的焦距后，正确安装并调节实验装置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是（）A．由甲图可知该透镜焦距为40cm B．乙图中成的是倒立放大的实像，符合放大镜的成像原理 C．在乙图中保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置互换，则成像情况符合投影仪的原理D．如果在烛焰与透镜之间放置一近视眼镜的镜片，则将蜡烛适当右移可得一个清晰的像二．多选题（共2小题）（多选）9．在用一凸透镜研究其成像规律时，某同学得到的部分实验信息如表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是（）实验次序12345物距u/cm5040302520像距v/cm2224303860A．该凸透镜的焦距是15cm B．当u＝25cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的 C．当v＝24cm时，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成 D．若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，像会逐渐变大（多选）10．小安在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距f1＝10cm的凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处，移动光屏至65cm刻度线处，烛焰在光屏上成清晰的像，如图所示。下列说法中正确的是（）A．该实验现象能够说明照相机的成像特点 B．透镜位置不动，只把蜡烛跟光屏的位置互换，则在光屏上可呈现烛焰正立放大的像 C．若只将凸透镜A换为焦距f2的凸透镜B，光屏需向左侧移动才能得到清晰的像，由此判断：f2＜10cm D．若将透镜C放在凸透镜A与蜡烛之间某处（图中未画出），光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏向右移动才能呈现烛焰清晰的像，这说明透镜C对光有发散作用三．填空题（共6小题）11．小明自制了一个如图甲所示的简易投影仪，在可调范围内推拉纸盒可以在白墙上看到如图乙所示的放大的（虚/实）像，像的高度为cm。此时必须将手机以甲图中的（A/B）方向放置，且手机到凸透镜的距离可能是（25/15/8）cm。12．2027年海南体育中考将新增必考类项目4分钟跳绳。小海利用手机上的跳绳训练辅助系统，通过手机摄像头记录跳绳次数、速度、节奏等数据进行分析（如图）。手机镜头与（选填“远视”或“近视”）眼镜属于同类透镜；当他靠近手机镜头时，通过镜头所成的像会（选填“变大”“变小”或“不变”）。13．小茗同学通过AI了解用凸透镜成像规律解释光刻机原理：光刻技术是利用缩图透镜将绘在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路。光刻机的缩图成像时，若要让硅片上的电路像更小，芯片制程更小，在透镜和硅片位置不变的情况下，应将掩膜向移动（选填“远离透镜方向”或“靠近透镜方向”）。14．小明同学使用如下器材：焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个，手机一部，长为30cm的纸盒，胶带和剪刀等制作一个“手机投影仪”（其模型如图所示）。应选择焦距为cm的凸透镜。将手机正立放置，在墙上看到的像是（选填“正立”或“倒立”）的（选填“实”或“虚”）像。15．小红在探究凸透镜成像规律时，调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置，可在光屏上得到清晰的像，则凸透镜焦距为cm。仅将蜡烛移到5cm刻度线处，为了在光屏上得到清晰的像，接下来她应将光屏适当向移动，生活中所用的成像时的物像大小关系与上述实验相同。16．如图所示，这是某同学用自制的水凸透镜进行实验探究的场景，此时光屏上呈现烛焰清晰的像（未画出），该像是倒立（选填“放大”或“缩小”）的实像。将蜡烛向左移动一小段距离后，保持水凸透镜、蜡烛的位置不变，要使光屏上再次呈现清晰的像，请写出一种简单可行的操作方法：。四．简答题（共1小题）17．我们通过自助检票机时，发现需同时进行身份证扫描和人脸识别，当我们站在安检口，人脸识别系统的摄像头会迅速捕捉并核对其面部特征，当与系统存储的信息完全匹配时方可进入。（1）请分析身份证识别系统和人脸识别系统的连接方式是怎样连接的？（2）人脸识别系统中的摄像头所成的像是放大的，还是缩小的？若我们距离摄像头过近，将无法被识别。请运用所学的物理知识来解释造成这一现象可能的原因。五．实验探究题（共2小题）18．物理兴趣小组利用图中的装置探究凸透镜成像特点与物距（物体到透镜的距离）的关系。已知实验所用凸透镜的焦距为10cm，“F”形光源的高度为4cm。（1）为了让像能成在光屏中央，应将图中的凸透镜适当向调节。（2）小组同学依次改变物距，重复实验，并将光屏上观察到的成像特点记录在表格中，分析数据可知：序号物距u/cm像距v/cm像高h/cm像的正倒115308倒立220204倒立330152倒立44013.31.3倒立①当u＝2f时，成倒立、的像；②当物体从足够远处逐渐靠近凸透镜的焦点时，所成像的大小将。19．如图为小明探究“凸透镜成像的规律”实验。（1）实验时，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的上，目的是。（2）如图甲，光屏上呈现清晰的像，像的性质是倒立的实像，生活中与此成像性质相同的是（照相机/投影仪/放大镜）；（3）保持蜡烛和光屏位置不变，移动凸透镜至cm刻度处可以再次成清晰的像，实验中使用的凸透镜的焦距可能为；A.5cmB.7cmC.10cmD.15cm（4）如图乙，在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏远离透镜适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜属于眼镜。六．解答题（共2小题）20．在探究凸透镜成像规律实验中，图甲位置的光屏上刚好成清晰实像，则物距为cm，此时光屏上成的是倒立、的实像。若要模拟照相机的成像原理，保持蜡烛和光屏位置不变，把凸透镜移到cm的刻度线处。在图乙中画出入射光线SA通过透镜后的折射光线。21．小芳同学在“探究凸透镜成像”的规律的实验中，她按如图装配仪器（图中F点是焦点，H点是2倍焦距处），此时光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高。（1）造成这一现象的原因是；（2）为了使像能成在光屏的中央，她应把蜡烛向调（填“上”、“下”）；调节好蜡烛的高度后，她把蜡烛移到A点，此时光屏上的像很模糊。为了得到清晰的像，应把光屏向移动（填“左”或“右”）；（3）若想从光屏侧透过透镜看到蜡烛正立的像，可将物体放在点（填字母符号）。七．综合能力题（共1小题）22．图甲、图乙是眼睛的两种视力缺陷，图丙是用弹性膜注水制作的一个水凸透镜，固定透镜，将一个蜡烛放在图示位置