探究凸透镜成像的规律

探究凸透镜成像的规律

能设计探究并知道凸透镜成像的规律

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物体到凸透镜的距离 像的性质 应用

大于2倍焦距 倒立 缩小 实像 照相机

大于焦距且小于2倍焦距 倒立 放大 实像 投影仪

小于焦距 正立 放大 虚像 放大镜

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眼睛和眼镜

知道眼睛和眼镜是包含透镜的光学仪器；

大致了解眼睛和眼镜的主要构造和工作原理。

显微镜和望远镜

了解显微镜和望远镜的构造。能说出它们的结构有何共同之处；

大致了解显微镜和望远镜的工作原理，调查它们在生活、科技中的应用。

知识考点梳理

中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜；中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜；

凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。

主光轴、光心、焦点、焦距

凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点上，这个点叫做焦点，焦点到光心的距离叫焦距。

（注：凸透镜不仅是对平行光有会聚作用，而是对一切光都有会聚作用；凹透镜对一切光都有发散作用）

照相机的镜头相当于一个凸透镜，物体经过照相机形成一个倒立、缩小的实像；

投影仪的镜头相当于一个凸透镜，物体经过投影仪形成一个倒立、放大的实像；

放大镜也是凸透镜，透过凸透镜可以看到物体的一个正立、放大的虚像；

实像能用光屏承接，是真实光线的交点；虚像不能用光屏承接，是真实光线反向延长线的交点；

凸透镜成像的规律是：

1、物体离凸透镜的距离在2倍焦距之外成倒立、缩小的实像；

2、物体离凸透镜的距离在2倍焦距和1倍焦距之间成倒立、放大的实像。

3、物体离凸透镜的距离在焦距之内成正立、放大的虚像。

作图

1、画一直线表示主光轴；

2、把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置；

3、物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）；

4、画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.；

5、通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出；

6、两条折射光线在透镜另一侧相交于一点；

7、过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像；

8、若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧；

9、过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示:

实验

从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。

1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）；

2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。

规律方法指导

本章的主要方法是模型法：将研究的问题在抓住要点的基础上进行简化、抽象，建立模型，运用模型去更方便地研究问题。

例：本章中将光线简化成一条带箭头的直线。

本章的主要题型有单项选择、不定项选择、作图及实验探究。

对于两种选择题要求学生能正确理解基本概念和重要结论；作图要求能熟练掌握凸透镜和凹透镜对光线的作用以及凸透镜中的三条重要光线，（有时也综合包括平面镜对光线的反射作图）；实验探究要求学生对实验装置熟记于心，对实验结论和现象熟练掌握并能联系生活实际进行举例应用。

经典例题精析

类型一：透镜的作用

1 完成下列光路图。

1 2 3 4

解析：图1中的透镜是凸透镜，对光线有会聚作用，经过焦点射向凸透镜的光线应该平行于主光轴射出；图2中的透镜是凹透镜，对光线有发散作用，平行于主光轴的光线经过透镜

后被发散，光线的反向延长线经过透镜的焦点；图3中的透镜是凸透镜，平行于主光轴的光线应该被会聚到焦点；图4是凹透镜，经过光心的光线方向不变。

答案：

总结升华：透镜中的三条重要光线要掌握好，不光能根据入射光线画出折射光线，也应该能根据折射后的光线给出入射光线。

题型二：正确理解凸透镜成像规律

2 一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像。若把物体沿凸透镜的主光轴移到距凸透镜45cm处，则成像的情况是（ ）

A放大的像 B缩小的像 C等大的像 D上述三种情况都可能

解析：凸透镜成像的性质与距离无关，由第一次成倒立、放大的实像可知f

答案选D

题型三：透镜的应用

3如图是眼睛的成像光路，下列说法正确的是( )

A、甲是近视眼，应戴凸透镜眼镜；乙是远视眼，应戴凹透镜眼镜；

B、 甲是远视眼，应戴凸透镜眼镜；乙是近视眼，应戴凹透镜眼镜；

C、甲是远视眼，应戴凹透镜眼镜；乙是近视眼，应戴凸透镜眼镜；

D、甲是近视眼，应戴凹透镜眼镜；乙是远视眼，应戴凸透镜眼镜。

解析：甲图中光线会聚于视网膜前，属于提前会聚，所以应配戴一个凹透镜使光线发散一些。从而使进入眼睛的 光线正好会聚于视网膜上，而乙图情况与甲图正好相反，所以应配戴凸透镜。

答案：D

题型四：光学黑箱问题

4 如图中各“方框”中都有一个光学器件，这个光学器件使射入“方框”的光线方向在射出时发生了改变，请根据两条不同的光线射入和射出“方框”时的方向，把适当的光学器件放入框中，并完成光路．（填1个元件）

（a） （b） （c） （d）

解析：这一类问题：

（1）首先根据入射和出射光线判断里面是透镜还是面镜。在上面图中，显然只有第（d）图是填平面镜．

（2）对于透镜来说，将出射光与原来比较，如果是会聚的，则填入凸透镜，如果是发散的，填入凹透镜．

（3）完成光路，可先将对应的光线相连，如单箭头与单箭头光线正向或反向延长，找到镜子所在的位置．

答案：如图

说明：凸透镜对光束有会聚作用，是指折射光线的方向比入射光线的方向“收拢”了。显然不是指经透镜折射的光线是否相交来判定。经凸透镜折射的光线可能是平行光束，也可能是会聚光束或发散光束。

5 光学黑箱中有焦距都是4cm的凸透镜和凹透镜各一只，凸透镜主光轴CC′如图所示。一条光线对准凸透镜焦点射入黑箱，折射后对准凹透镜焦点方向射去，经凹透镜折射后从黑箱射出。请完成箱内完整的光路（画出透镜、光线、凹透镜的主光轴和焦点）。

解析：本题考察的是透镜对光线的作用，属于比较难的综合作图。作图时要注意到透镜焦距的要求，先做好凸透镜，后给出光线，再根据光线做凹透镜。注意把题目的所有要求都完成。

答案是：