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1、第五章透镜及其应用（学生版）第 1 节透镜一、要点梳理一、凸透镜和凹透镜1透镜：利用光的折射来工作的光学元件，它是由透明物质（如玻璃、塑料、水晶等）制成的，表面 是球面的一部分。按其厚薄的形状分为两类，_中间厚、边缘薄_的透镜叫凸透镜（如图甲所示）；_ 中间薄、边缘厚_的透镜叫凹透镜（如图乙所示）。2主光轴：通过两个球面球心的直线，叫做透镜的_主光轴_，简称光轴（如下图所示）。3 光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心；可以认为薄 透镜的光心就在透镜的中心。（如上图所示）4 焦点：平行于主光轴的光经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚的点称为凸（凹）透镜的（
2、虚） 焦点（F）。透镜的两侧各有一个_焦点_。5 焦距：焦点到透镜光（中）心的距离称为焦距（f）。透镜两侧焦距_相等_。二、透镜对光的作用1凸透镜的会聚作用一束平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜后会聚于_焦点_，可见凸透镜对光线有会聚作用，故凸 透镜又叫会聚透镜。由于光路的_可逆性_，若把 光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜后将变 为平行于主光轴的光，因此凸透镜可以产生_平行光_。2凹透镜的发散作用一束平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜后发散射出，这些发散光线的 _反向延长线 _交于凹透镜 另一 侧的焦点，可见凹透镜对光线有发散作用，故凹透镜又叫发散透镜。由于光路的可逆性，从凹透镜的
3、 一侧射向另一侧焦点的光经凹透镜折射后平行于主光轴射出。1 / 34三、通过透镜的三条特殊光线有三条光线通过透镜的光路很特别，如图甲、乙所示：1平行于凸（凹）透镜主光轴的光线，经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚于（虚）焦点； 2通过凸（凹）透镜光心的光线传播方向不变；3通过透镜（虚）焦点的光线，经凸（凹）透镜折射后平行于主光轴射出。二、重点解读一、透镜【例题 1】下列有关透镜的说法中，正确的是A不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的 B凸透镜对光线起发散作用，凹透镜对光线起会聚作用 C凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点D薄透镜就是凹透镜二、对光线的作用2 / 34【例题 2】如图所示的
4、 1 块光学元件。要使下面的光路图成立，虚线框内应单独放入的镜是A1 或 3 B2 或 4C1 或 2 D5 或 6三、同步练习中考真题一、作图题（每题 3 分，共 12 分）1（2018 常州）透镜左侧有一点光源 S 发出两条光线，经透镜折射后在右侧的出射光线如图所示，请在图 中通过光路作图标出点光源 S 的位置。2（2018 连云港）按照题目要求作图或作答：如图所示，请画出这束光线经过凹透镜后的折射光线。3 （2018 凉山州） 如图所示，两透镜的主光轴在同一直线上，且 两透镜的焦点正好重合，根据光路图， 在方框内填上适当透镜的符号。4（2018 达州）如图所示，可以利用不同的光学元件来改
5、变入射光线的传播方向，请在图中分别画出三种 合适的光学元件。（只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律相符）3 / 34第五章透镜及其应用（教师版）第 1 节透镜一、要点梳理一、凸透镜和凹透镜1透镜：利用光的折射来工作的光学元件，它是由透明物质（如玻璃、塑料、水晶等）制成的，表面 是球面的一部分。按其厚薄的形状分为两类，_中间厚、边缘薄_的透镜叫凸透镜（如图甲所示）；_ 中间薄、边缘厚_的透镜叫凹透镜（如图乙所示）。2主光轴：通过两个球面球心的直线，叫做透镜的_主光轴_，简称光轴（如下图所示）。3 光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心；可以认为薄
6、 透镜的光心就在透镜的中心。（如上图所示）4 焦点：平行于主光轴的光经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚的点称为凸（凹）透镜的（虚） 焦点（F）。透镜的两侧各有一个_焦点_。5 焦距：焦点到透镜光（中）心的距离称为焦距（f）。透镜两侧焦距_相等_。二、透镜对光的作用1凸透镜的会聚作用一束平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜后会聚于_焦点_，可见凸透镜对光线有会聚作用，故凸 透镜又叫会聚透镜。由于光路的_可逆性_，若把 光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜后将变 为平行于主光轴的光，因此凸透镜可以产生_平行光_。2凹透镜的发散作用一束平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜后发散射出，这些发散
7、光线的 _反向延长线 _交于凹透镜 另一 侧的焦点，可见凹透镜对光线有发散作用，故凹透镜又叫发散透镜。由于光路的可逆性，从凹透镜的 一侧射向另一侧焦点的光经凹透镜折射后平行于主光轴射出。4 / 34三、通过透镜的三条特殊光线有三条光线通过透镜的光路很特别，如图甲、乙所示：1平行于凸（凹）透镜主光轴的光线，经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚于（虚）焦点； 2通过凸（凹）透镜光心的光线传播方向不变；3通过透镜（虚）焦点的光线，经凸（凹）透镜折射后平行于主光轴射出。二、重点解读一、透镜【例题 1】下列有关透镜的说法中，正确的是A 不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的B 凸透镜对光线起
8、发散作用，凹透镜对光线起会聚作用C 凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点D 薄透镜就是凹透镜参考答案：A试题解析 ：凸透镜、凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的，A 正确；凸透镜对光线起会聚作用，凹透 镜对光线起发散作用，B 错误；两种透镜都有焦点，C 错误；薄透镜包括凸透镜和凹透镜，D 错误。故选 A。二、对光线的作用5 / 34【例题 2】如图所示的 1 块光学元件。要使下面的光路图成立，虚线框内应单独放入的镜是A1 或 3 B2 或 4C1 或 2 D5 或 6参考答案：A试题解析 ：由题图可知，光线能透过该镜，所以此镜为透镜，且平行光线经过透镜折射后会聚在了焦 点上，所以该透镜为凸透镜。根据凸透镜
9、的特点可知 1，3 为凸透镜。故选 A。三、同步练习中考真题一、作图题（每题 3 分，共 12 分）1（2018 常州）透镜左侧有一点光源 S 发出两条光线，经透镜折射后在右侧的出射光线如图所示，请在图 中通过光路作图标出点光源 S 的位置。1【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后经过另一侧的焦点，过光心的光线传播方向不变，两条入 射光线的交点即为点光源 S 的位置。光路图如下：2（2018 连云港）按照题目要求作图或作答：如图所示，请画出这束光线经过凹透镜后的折射光线。2【解析】入射光线平行于主光轴，所以该光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。连接 入射光线一侧的焦点和折射点，
10、并延长两点的连线，标出光线的方向。如图所示：6 / 343 （2018 凉山州） 如图所示，两透镜的主光轴在同一直线上，且 两透镜的焦点正好重合，根据光路图， 在方框内填上适当透镜的符号。3【解析】由图知，通过第一个透镜的光线比入射光线更加远离主光轴，且平行于主光轴射出，所以该透 镜对光线有发散作用，因此填凹透镜。通过第二个透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢，且在主光轴上相 交，所以该透镜对光线有会聚作用，因此填凸透镜。如图所示：4（2018 达州）如图所示，可以利用不同的光学元件来改变入射光线的传播方向，请在图中分别画出三种 合适的光学元件。（只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律
11、相符）47 / 34第五章透镜及其应用（学生版）第 2 节生活中的透镜一、要点梳理1照相机镜头是凸透镜；物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是_倒立、缩小_的实像；要使像 变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷。调节方法：物近像远像变大。要想胶片上成的像大一些，则镜头要离人近一些，即镜头往前伸。 2投影仪投影仪的镜头是凸透镜；投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；物体到透镜的距离（物距） 小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是_倒立、放大_的实像；要使像变大，应该让透镜靠近物体， 远离屏幕。调节方法：物近像远像变大。要想屏幕上成的像大一些，则镜头要离透明胶片近一些，即镜头往下调节。 3放大镜放
12、大镜是凸透镜；放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是_放大、正立_的虚像；要 让物 体更大，应该让放大镜 远离物体。调节方法：物远像远像变大。要想看到的像大一些，则放大镜要离物体远一些。二、重点解读一、照相机和摄像头：u2f，成倒立、缩小、实像，fv2f。8 / 34【例题 1】如图所示，是小华用相机拍摄的桂林市杉湖上的双塔相片。下面说法正确的是A 双塔在湖中的倒影是实像A 要使塔的像更大些，小华或相机镜头应向塔靠近些 C要使塔的像更大些，小华或相机镜头应离塔更远些 D要使塔的像更小些，小华或相机镜头应离塔更近些二、投影仪：fu2f。【例题 2】如图所示是教学中常用的设备投影仪，下列关
13、于投影仪的叙述正确的是（ ） A物体在屏幕上所成的像是一个放大的虚像B 屏幕表面粗糙，有利于光发生漫反射C 平面镜的作用是聚光D 若使屏幕上的像变小，应使镜头靠近投影片的同时投影仪适当远离屏幕三、放大镜：u2f，成倒立、缩小、实像，fv2f。11 / 34【例题 1】如图所示，是小华用相机拍摄的桂林市杉湖上的双塔相片。下面说法正确的是A 双塔在湖中的倒影是实像A 要使塔的像更大些，小华或相机镜头应向塔靠近些C 要使塔的像更大些，小华或相机镜头应离塔更远些D 要使塔的像更小些，小华或相机镜头应离塔更近些参考答案：B试题解析：双塔在湖中的倒影是由于光的反射形成的平面镜成像，是虚像，故 A 错误。根
14、据凸透镜成 像规律“物近像远像变大”，要使塔的像更大些，小华或相机镜头应向塔靠近些，使物距变小。故B 正确，C 错误。D要使塔的像更小些，应增大镜头与景物的距离，故 D 错误。二、投影仪：fu2f。【例题 2】如图所示是教学中常用的设备投影仪，下列关于投影仪的叙述正确的是（ ）A 物体在屏幕上所成的像是一个放大的虚像B 屏幕表面粗糙，有利于光发生漫反射B 平面镜的作用是聚光C 若使屏幕上的像变小，应使镜头靠近投影片的同时投影仪适当远离屏幕参考答案：B试题解析：投影仪成放大、倒立的实像，故屏幕上的像是实像，所以 A 说法错误；屏幕做的粗糙，这 样光可以在其表面发生漫反射，能够让各个方向的人看到屏
15、幕上的像，所以 B 说法正确；投影仪中的平面 镜可以将透镜会聚的光反射到屏幕上，起到改变光的传播方向的作用，所以 C 说法错误；若使屏幕上的像 变小，应增大物距，减小像距，所以应使镜头远离投影片的同时投影机适当靠近屏幕，所以 D 说法错误。 故选 B。12 / 34三、放大镜：uf _时，物近像远、像变大；物远像近、像变小；（6） _uf _时，物近像远、像变大；物远像近、像变小；（6） _uf _时，物远像远、像变大；物近像近、像变小。关键提醒：实像都是_倒立_的；虚像都是_正立_的。2探究凸透镜成像规律在研究凸透镜成像特点的实验中，依次把蜡烛、凸透镜和光屏放在同一直线上，并调整它们的高度，
16、 使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度，目的是使所成的像成在光屏中间，同时又便于我 们观察。蜡烛放在凸透镜一倍焦距以外，不能太靠近焦点，否则成的像比较远，光具座不够长，光屏接不到像； 蜡烛放到一倍焦距以内时，成虚像，光屏接不到像；蜡烛放到一倍焦距处不成像。注意：每次都要反复调节光屏的位置，直到光屏上出现的像最清晰，这样测得的像距最准确。二、重点解读一、凸透镜成像的规律1成实像时，物近像远像变大：从图中我们可以看出，物体在 D、C、B 三点成的像为实像，且随着物体 靠近透镜，像却远离透镜，而且像逐渐变大。在照相时，如果我们想使像大些，那就要让物体靠近相机， 同时把镜头向前推，以增大镜头和
17、底片之间的距离，即增大像距。19 / 342成虚像时，物体越靠近焦点，像越大：光路图如下图所示。3 凸透镜成的实像是所有折射光线的交点，虚像是所有折射光线反向延长线的交点：蜡烛火焰发出的光线 有无数条，其中照到凸透镜上被折射的也有无数条，这无数条折射光线的交点就是实像的位置，如果折射 光线不能相交，那么它们的反向延长线的交点就是虚像的位置，所以成实像时，如果把凸透镜挡住一半， 它成的像依然是完整的，只不过照到光屏上的折射光线减少，像变暗。4 凸透镜成的实像上下左右都颠倒：凸透镜成的实像不仅上下颠倒，左右也是颠倒的。【例题 1】当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时，光屏上能成清晰的像，那么（ ）
18、A 把蜡烛和光屏的位置互换，光屏上不会成清晰的像B 利用该图所示的成像特点可制成照相机C 图中所成的像是倒立、放大的实像D 把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的像变大参考答案：C试题解析 ：当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时，光屏上能成清晰的像，因为折射光路是可逆的，把 蜡烛和光屏的位置互换，光屏上仍会成清晰的像，故 A 错误。当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时， 物距小于像距，此时成倒立、放大的实像，利用该图所示的成像特点可制成投影仪，故 B 错误。图中所成 的像是倒立、放大的实像，故 C 正确。把蜡烛向左移动，物距变大，调整光屏的位置，得到的像变小，故 D 错误。答案为 C。二、探究
19、透镜成像规律实验中常见问题1点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏和蜡烛，光屏上始终没有出现蜡烛火焰的像，产生这种现象的原因可能 是：（1）烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心三者不在同一水平高度上；（2） 蜡烛放在了焦点上；（3） 蜡烛放在了凸透镜焦点以内；（4） 光具座的长度小于凸透镜 4 倍焦距；（5） 蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座上光屏无法移到该位置；2在实验中发现光屏上得到一个清晰的像，但像的位置偏高，为了使烛焰的像清晰地成在光屏的中央，应 如何操作？要使像成在光屏的中央，可将蜡烛向上调节，或将凸透镜向下移动，或将光屏向上调节。3在实验过程中，若用不透光的纸板挡住凸透镜的上
20、半部分，然后前后移到光屏，能否在光屏上看到完整 的像？能看到完整的像，只是像会暗淡一些。【例题 2】小华同学用如图所示 的实验器材做“探究透镜成像规律”的实验。（1） 在光具座上从左至右依次放置蜡烛、_和光屏。（2） 蜡烛在如图所示的位置时，成的像是等大、倒立的实像。分析实验成像情况可知，实验中所用透镜的 焦距为_cm。20 / 34（3）当把点燃的蜡烛由图所示的位置向右移至光具座的 35 cm 刻度时，应向_（选填“左”或“右”） 移动光屏到适当的位置，得到一个倒立、放大的实像。此时小华发现烛焰的像成在光屏的上方，为了使像 成在光屏的中央，她应向_调整蜡烛。（选填“上”或“下”）参考答案：（
21、1）凸透镜 （2）10.0 （3）右 上试题解析：（1）从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能像呈现在光屏上，故 要将凸透镜放在中间，蜡烛和光屏放在其两侧，故实验前在光具座上由左至右应该依次放置蜡烛、凸透镜、 光屏，再调整它们的高度，使它们的中心和烛焰的中心大致在同一高度；（2） 当凸透镜成的像是等大的倒立的实像时，物距和像距均为焦距的 2 倍，由图可知物距或像距为 20.0 cm， 则凸透镜的焦距为 10.0 cm；（3） 由“物近像远像变大”可知，当把点燃的蜡烛由图甲所示位置向右移至光具座的 35 cm 刻度时，向右移 动光屏会得到一个倒立、放大的实像；像在光屏的上方
22、，要向下移动，则需将蜡烛向上移动。三、同步练习中考真题一、选择题（每题 3 分，共 9 分）1 （2018 六盘水） 测绘人员绘制地图时，常需要从高空飞机上向地面拍照，若使用的相机镜头焦距为50 mm ，则胶片与镜头的距离应为（ ）A100 mm 以外 C50 mm 以内B恰为 50 mm D略大于 50 mm1 D【解析】根据题意知道，是使用照相机向地面拍照，而照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作 的，照相时，物距要大于二倍焦距，像距会大于一倍焦距，小于二倍焦距；胶片和镜头之间的距离是 像距，所以，应该大于一倍焦距，小于二倍焦距，故只有 D 符合题意，故选 D。2 （2018 淮安）如图
23、所示，蜡烛在光屏上成清晰的像，凸透镜焦距为 18 cm。下列说法正确的是（ ） A所成的像是虚像B 所成的像是倒立、放大的C 蜡烛向左移动所成的像变大D 照相机是利用这一成像原理制成的2 B【解析】由图知道，当蜡烛在光屏上成清晰的像时，物距是：u=50 cm20 cm=30 cm，由于 fu2f，2fvf，成倒立缩小实像；若焦距 是 12 cm，此图物距是 40 cm，处于 2 倍焦距以外，像距是 30 cm，即大于 12 cm2=24 cm，故也在 2 倍焦距以内，所以不可能，故 A 错误，B 正确；C据上面的分析可知，物距是 40 cm，处于 2 倍焦距 以外，即 40 cm2f，故 f3
24、0 cmf，即 f15 cm，故焦距的范围是：20 cmf15 cm；故若将蜡烛放于光具座 40 cm 处，物距是 10 cm，所以一定处于 1 倍焦距以内，故光屏上不可能成 像，故 C 错误；D据光路的可逆性可知，此时物距是 40 cm ，像距是 30 cm ，成倒立、缩小的实像； 若蜡烛和光屏不动，将凸透镜移到 40 cm 处，即物距是 30 cm，像距是 40 cm，故光屏上可出现清晰的 倒立放大的实像，故 D 正确。故选 BD。二、填空题（每空 1 分，共 3 分）4（2018 宜宾）如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方20 cm 处的白纸上呈现出一个较小的光斑，这个现象提示我们：凸
25、透镜对光有_作用；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离的过程中，光斑一直变小，由此可以判断该透镜的焦距一定_20 cm（选填“大于”、“等于”或“小于”）。4会聚 小于5 （2018 达州）某同学在 “ 探究凸透镜成像规律 ” 的实验中，绘制了如图所示的图象（v 表示像到凸透镜的距离，u 表示物体到凸透镜的距离），用该凸透镜作放大镜使用时，被观察的物体到透镜的距离在_m 以内；把物体从距凸透镜 5 cm 处移动到距凸透镜 20 cm 处 的过程中，像的大小将_（选填“变大”、“变小”、“先变小再变大”、“先变大再变小”）。50.05 变小【解析】由图象可知，u=v=2f=10 cm 时，所以 f=5 cm=0.05 m ，用该凸透镜作放大镜使用时，uf，即 被观察的物体到透镜的距离在 0.05 m 以内；把物体从距凸透镜 5 cm 处移动到距凸透镜 20 cm 处的过程 中，物距增大，像距减小，像变小。三、实验探究题（每空 1 分，共 6 分）6（2018 钦州）小明用一个焦距为 10 cm 的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如下：（1） 实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有 _