第五节科学探究：凸透镜成像学习目标：1.知道透镜的几个基本概念（主光轴、光心、焦点和焦距），理解凸透镜和凹透镜对光线的作用，理解并画出通过透镜的三条特殊光线；2.学会判断凸透镜和凹透镜分别对光线的作用的方法重点：透镜对光线的作用。难点：透镜的三条特殊光线。【要点梳理】知识点一、凸透镜和凹透镜1.定义：凸透镜：中间厚边缘薄的透镜；凹透镜：中间薄边缘厚的透镜。2.透镜的有关概念焦点：平行光线（太阳光）通过透镜后会聚的点，或通过透镜后发散光线的反向延长线的会聚点。（焦点一般有两个，并且一般关于透镜对称）焦距：焦点到光心的距离。光心：透镜的几何中心主光轴：通过两个球面球心的直线3.对光线的作用：（1）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。（2）特殊光线：①平行于主光轴的光线，通过凸透镜后会聚于焦点；通过凹透镜后，反向延长线会聚于焦点。②通过焦点的光线通过凸透镜后平行于主光轴；正向延长线通过焦点的光线通过凹透镜后平行于主光轴。③通过光心的光线通过透镜后方向不变。注意：会聚作用不一定要使折射光线相交，凸透镜对光的会聚作用指的是：光通过透镜后，其折射光线向主轴偏折，即在原光线的传播方向上合拢一些。凹透镜对光线的发散作用指的是：光线通过凹透镜后，其折射光线远离主光轴偏折，即在原光线的传播方向上发散开一些。【典型例题】例1.光通过透镜的光路如图所示，其中正确的是（）解析：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，因此B项正确．6【答案】B例2.如图甲所示，请画出光线分别通过a、b透镜后的传播方向．如图乙所示，根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当的透镜．（1）作凸透镜或凹透镜的光路图时，首先要仔细观察入射光线的特点，然后再根据透镜的光学特点来作图．（2）根据入射光线和折射光线的特点判断出光线是会聚的还是发散的，来确定透镜的类型．解析：（1）凸透镜中，从焦点发出的光线经凸透镜折射后与主光轴平行．凹透镜中，延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．（2）两条平行光线，经图示透镜折射后，变得发散，因此该透镜对光线有发散作用，为凹透镜．如图所示：知识点二、凸透镜的成像1.物距和像距（1）物距：物体到凸透镜光心的距离，常用u表示。（2）像距：像到凸透镜光心的距离，常用v表示。2.凸透镜成像规律物距与焦距的大小关系像的性质像距与焦距的大小关系物距与像距的大小关系物与像的位置关系应用正或倒放或缩实或虚u＞2f倒立缩小实像f＜v＜2fu＞v异侧眼睛与照相机u=2f倒立等大实像v=2fu=v异侧测焦距f=1/2V=1/2uf＜u＜2f倒立放大实像v＞2fu＜v异侧投影仪与放映机u=f不成像获得平行光、测焦距u＜f正立放大虚像u＜v同侧放大镜①②③④⑤注意：1.一倍焦距：像虚实的分界线（一倍焦距分虚实）2.二倍焦距：实像放大缩小的分界线（二倍焦距分大小）3.实像都是倒立的，虚像都是正立的。4.在调节物距和像距时，物像在主光轴上同向移动。像与物变化关系：6成实像时物近像远像变大，物远像近像变小；像和物同方向移动。成虚像时物远像远像变大，物近像近像变小。（成虚像时，物距变大，像距变大，像变大；成实像时，物距变大，像距变小，像变小。这里的远近是相对于透镜来说的。）5.物体、透镜和光屏位置已经确定，在光屏上已经有一个清晰的像，如果保持透镜不动，像左右上下的移动方向和物体左右上下移动的方向相反；如果保持物体不动，像左右上下移动的方向和透镜移动的方向相同。（注意这里的移动不是沿主光轴的前后移动，而是与主光轴垂直方向移动）。口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像异侧像倒立，物近像远像变大；虚像同侧像正立，物远像远像变大。误区：放大镜只能成放大的像。放大镜实际上就是一个凸透镜，只是利用了物体在焦点以内成放大的虚像这一原理。放大镜也可以成缩小的像。【典型例题】例3.一束平行光正对凸透镜照射时，在凸透镜另一侧距凸透镜中心10cm的地方出现一个小亮点，那么把点燃的蜡烛放在光具座上距凸透镜15cm的地方，在凸透镜另一侧移动光屏，在光屏上就可以得到()A．倒立、放大的虚像B．正立、放大的虚像C．倒立、缩小的实像D．倒立、放大的实像解析：当一束平行光通过凸透镜后，在凸透镜另一侧距透镜中心10cm处出现一个小亮点，证明凸透镜的焦距f=10cm，由题干可知物距u=15cm，因为f＜u＜2f,所以像距v＞2f,故像的性质是倒立、放大的实像，选项D正确。【答案】D达标检测1、凸透镜的镜片中央比边缘________，对光线有_________作用；凹透镜的镜片中央比边缘_________，对光线有_________作用。2、常用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如右图，其正面呈圆弧形，这样就可看清体温计内极细的水银柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于___，使我们能看到水银柱的____的像。3、在研究凸透镜成像的实验中，当烛焰距凸透镜6厘米时，可以在光屏上成一个放大的像，移动蜡烛使它距透镜12厘米时，调整光屏，________（填“能”、“不能”）在光屏上得到清晰的像，若能得到像，那么成的是________、_______的________像。4、将点燃的蜡烛沿凸透镜的主轴，从大于二倍焦距处逐渐向透镜移动时，在光屏上可先观察到_________、_________的实像，当蜡烛移到距凸透镜二倍焦距时可观察到_________、_________的实像，接着移动蜡烛可观察到_________、_________的实像，最后在光屏上观察不到像了，可在凸透镜的另一侧观察到________、________的虚像。5、凸透镜成放大实像和缩小实像的分界点是____；凸透镜成实像和虚像的分界点是________。6、某同学拿了一个焦距为15cm的凸透镜，要想观察细小的物体，应将物体放在凸透镜下方距凸透镜______的范围内，要使此时的像放大一点，可以将凸透镜往（填“上”或者“下”）移一点；要想用它得到放大的实像，物体到凸透镜的距离应该在_________范围内，此时像的位置在距离凸透镜_________的范围内；要想用它得到缩小的实像，物体到凸透镜的距离应该_________，此时像的位置在距离凸透镜__________的范围内。7、青少年如患有近视眼，应配戴由制成的眼睛进行视力矫正；中老年如患有远视眼，应配戴由制成的眼镜进行矫正。“老花镜”的“度数”等于它的焦距（以m为单位）的倒数乘以100，某同学测得他奶奶所戴的老花镜的焦距为25cm，则此眼镜的度数为度。8、物体从很远处向凸透镜的2倍焦距靠近时，像将（填“变大”、“变小”、“不变”），物体和像之间的距离将（填“变大”、“变小”、“不变”）。9、一个物体通过凸透镜在另一侧光屏上成像，若将透镜下半部分用纸遮住，物体的像将（）6Ａ、在屏上只被接到物体上半部分的像； Ｂ、能得到物体不清晰的完整的像；Ｃ、能得到物体完整的像，但亮度却减弱了；Ｄ、能得到物体大部分的实像。10、小华在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验。当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图4所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。则他所用凸透镜的焦距;A．一定大于20cm ; B．一定小于8cm;C．一定在10cm到16cm之间; D．一定在8cm到10cm之间.11．如图所示，经过凸透镜的a、b两条光线，经折射后，折射光线与主轴的交点位于（）A．乙区和丙区B．丙区和乙区C．甲区和乙区D．甲区和丙区12．用照相机拍摄水池底部的物体，若照相机位置不变，比较池中有水与无水两种情况，则有水时（）A．暗箱应略短些，所得的像也略小些B．暗箱应略短些，所得的像也略大些C．暗箱应略长些，所得的像也略大些D．暗箱应略长些，所得的像也略小些13．用一个凸透镜成像时，下面说法正确的是（ ）A．实像总是正立的，虚像总是倒立的B．实像和虚像都可能是放大或缩小的C．成实像时，物体离凸透镜越近像越大 D．成虚像时，物体离凸透镜越近像越大二、选择题（3×14=42，注意13、14题各有两个答案）1、关于透镜对光的作用，下列说法中正确的是（）A、凸透镜只对平行光束有会聚作用B、凸透镜对发散光束有会聚作用C、凹透镜对发散光束有会聚作用D、凹透镜对会聚光束没有发散作用2、下列关于凸透镜或凹透镜的光路图中不正确的是（）3、把凸透镜当作放大镜来观察物体时，必须把物体放在凸透镜的（）A．焦点以内B．2倍焦距处C．焦点上D．2倍焦距和焦点之间4、将一个凸透镜正对着太阳光，在距凸透镜20cm的纸上接到一个很小的亮斑，当将一个物体放在距这个透镜50cm处时，在凸透镜的另一侧可以得到（ ）A．倒立、放大的实像B．倒立、缩小的实像C．正立、放大的实像D．正立、缩小的实像5、有一物体在凸透镜5倍焦距以外的地方，沿着主光轴逐渐移到1.5倍焦距处，像的变化是：（ ）A、从小变大；B、从大变小； C、不变； D、从小变大，又从大变小；6、凸透镜前20厘米处的物体沿主光轴远离透镜时，所成的倒立、缩小的像将（）A．由实变虚B．由虚变实C．由小变大D．由大变小7、在凸透镜的成像现象中，下列说法中错误的是：（ ）A，凡是实像必是倒立的； B，凡是虚像必是正立的；C，凡是放大的像必是虚像； D， 凡是缩小的像必是实像。8、一个物体通过凸透镜在另一侧光屏上成像，若将透镜下半部分用纸遮住，物体的像将（ ）Ａ、在屏上只被接到物体上半部分的像； Ｂ、能得到物体不清晰的完整的像；Ｃ、能得到物体完整的像，但亮度却减弱了；Ｄ、能得到物体大部分的实像。9、某凸透镜焦距在10厘米与15厘米之间，当物体距凸透镜的距离为25厘米时，所成的像一定是（）A．放大的B．缩小的C．正立的D．倒立的10、某凸透镜的焦距可能在10厘米与15厘米之间，当物体距透镜12厘米时，所成的像一定是（）6A．放大的B．缩小的C．正立的D．倒立的11、烛焰通过凸透镜成一个倒立放大的像，如果保持凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏的位置相互交换，那么：（）A、光屏上能得到一个倒立放大的像B、光屏上能得到一个倒立缩小的像C、光屏上不一定能得到像D、光屏上能得到一个像，但是像的性质不能确定。12、房间内的人通过防盗门上的猫眼可以看到外面的人，而外面的人却不能看到房间里面的人，猫眼外侧和内侧分别相当（）A、凸透镜凹透镜B、凹透镜凸透镜C、凹透镜凹透镜D、凸透镜凸透镜13、有一物体离凸透镜16cm，在凸透镜的另外一侧得到一个放大的像，那将凸透镜向物体靠近6cm时，光屏上不可能：（）A、倒立放大的像B、倒立缩小的像C、倒立等大的像D、不成像14、在凸透镜前有一物体，当它沿主光轴向凸透镜方向移动20厘米，则它所对应的像却远离凸透镜移动30厘米，那么物体移动的范围可能是：（）A、在凸透镜一倍焦距内移动B、在凸透镜两倍焦距外移动C、在凸透镜一倍焦距与两倍焦距之间移动D、在凸透镜两倍焦距外向一倍焦距与两倍焦距之间移动三、实验（1×17=17）1、在研究凸透镜成像的实验中：（1）要用法测量凸透镜的焦距。(2)实验所需的仪器有蜡烛、火柴、______、______、______。(3)为了使烛焰的像成在光屏的中间，要调整______和______高度，使它们的中心跟______的中心大致在。 （4）若透镜的焦距是15厘米，蜡烛和凸透镜的位置距离是40cm，调节光屏的位置可得到一个清晰的像，这个像的性质是______的______的______像。像距的范围是。（5）实验一段时间以后发现像（填“变高”、“变矮”），是因为。（6）实验时发现有个蚂蚁爬上了凸透镜的镜头，此时在光屏上（填“会”、“不会”）有蚂蚁的像。2、在做“研究凸透镜成像”实验时：某同学在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，接着他移动凸透镜位置，使蜡烛到与凸透镜的距离大于凸透镜的焦距小于二倍焦距，然后点燃蜡烛移动光屏，可他无论怎样移动，也无法在光屏上观察到像可能的原因是：①②。四、作图（2×4=8）1、作出折射光线。2、A是物体，B是A的像，PF为主光轴，试确定凸透镜的位置，并画出凸透镜。3、根据成像规律，定性作出折射光线。（P是2倍焦距位置）4、画出AB的像，要定性反映像的大小和位置。（P是2倍焦距位置）66
