初中物理人教版八年級上冊第五章 透鏡及其應用綜合與測試導學案

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《透鏡及其應用》全章復習與鞏固（提高）責編：雒文麗【學習目標】1.識別凸透鏡和凹透鏡，知道凸透鏡對光線的會聚作用和凹透鏡對光線的發(fā)散作用；2.知道凸透鏡的光心、主光軸、焦點和焦距；3.理解凸透鏡成像規(guī)律；4.知道照相機、幻燈機、放大鏡的成像原理；5.知道近視眼和遠視眼的成因和矯正。【知識網(wǎng)絡】【要點梳理】要點一、凸透鏡和凹透鏡1、透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡；中間薄，邊緣厚的透鏡叫凹透鏡     2、主光軸：通過兩個球面球心的直線。
3、光心（O）：主光軸上有個特殊點，通過這個點的光線傳播方向不改變。
　　　
　　　　　　　　　　　凸透鏡　　　　　　　　　　　　　　　　　 凹透鏡
4、焦點（F）：凸透鏡使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點。凹透鏡使跟主光軸平行的光線發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線會聚在主光軸上一點，這點叫凹透鏡的虛焦點。
5、焦距（）：焦點到凸透鏡光心的距離。如圖：
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　凸透鏡　　　　　　　　　　　　　　　　　 凹透鏡
6、對光線的作用：凸透鏡對光線有會聚作用，也叫會聚透鏡；凹透鏡對光線有發(fā)散作用，也叫發(fā)散透鏡。
要點詮釋：1、凸透鏡有兩個焦點，凹透鏡有兩個虛焦點；2、放在凸透鏡焦點上的光源發(fā)出的發(fā)散光束，經(jīng)過凸透鏡折射之后變成平行光束，幻燈機、投影儀、舞臺上的追光燈等儀器就是利用了這一原理；3、凹透鏡的虛焦點，“虛”表示該點并不是實際光線的交點，而是逆著凹透鏡折射光線的方向看去。要點二、凸透鏡成像規(guī)律及應用1、凸透鏡成像規(guī)律： 　物的位置像的位置像的性質應用舉例凸
透鏡u=∞
（平行光）v=f像與物異側成一點測定焦距u＞2f2f＞v＞f縮小、倒立、實像照相機，眼睛u=2fv=2f等大、倒立、實像　2f＞u＞fv＞2f放大、倒立、實像投影儀u=fv=∞同側不成像探照燈的透鏡u＜fv＞f放大、正立、虛像放大鏡凹透鏡物在鏡前任意處v＜U同側縮小、正立、虛像　2、口訣記憶：總結凸透鏡成像規(guī)律，可簡要歸納成“一焦分虛實，二焦分大??；成實像時，物近像遠像變大；成虛像時，物近像近，像變小。”（1）“一焦分虛實”：物體在一倍焦距以內成虛像，一倍焦距以外成實像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦點除外）；物距大于二倍焦距成縮小的像。
（3）“成實像時，物近像遠像變大”：成實像時，物體靠近透鏡，像遠離透鏡，像逐漸變大。（4）“成虛像時，物近像近，像變小”：成虛像時，物體靠近透鏡，像也靠近透鏡，像逐漸變小。3、凸透鏡成像應用：（1）照相機：鏡頭相當于凸透鏡，來自物體的光經(jīng)過照相機鏡頭后會聚在膠片上，成倒立、縮小的實像。
（2）投影儀：鏡頭相當于凸透鏡，來自投影片的光通過凸透鏡后成像，再經(jīng)過平面鏡改變光的傳播方向，使屏幕上成倒立、放大的實像。
（3）放大鏡：成正立、放大的虛像。
要點詮釋：實像和虛像的區(qū)別：（1）成像原理不同：物體發(fā)出的光線經(jīng)光學器件會聚而成的像為實像，經(jīng)光學器件后光線發(fā)散，反向延長相交形成的像叫虛像。（2）成像性質上的區(qū)別，實像倒立的，虛像是正立的。（3）接收方法上的區(qū)別：實像既能被眼睛看到，又能被光屏接收到，虛像只能被眼睛看到，不能被光屏收到。要點三、眼睛和眼鏡1、近視眼：只能看清近處的物體，看不清遠處的物體。2、成因：晶狀體變得太厚，折射光的能力太強或由于眼球在前后方向上太長，來自遠處的光會聚在視網(wǎng)膜之前，視網(wǎng)膜上得不到清晰的像。如圖：3、矯正：佩戴合適的凹透鏡          4、遠視眼：只能看清楚遠處的物體、看不清近處的物體。5、成因：晶狀體太薄，折光能力太弱，或者是眼球在前后方向上太短，來自近處物體的光線發(fā)散程度較大，光會聚到了視網(wǎng)膜之后。6、矯正：佩戴合適的凸透鏡               要點詮釋：1、近視眼是因為眼睛調節(jié)能力減弱或是眼球前后過長造成的，近視眼應選用適當度數(shù)的近視鏡片進行矯正，近視眼鏡是由凹透鏡制成的。2、矯正遠視眼，增強對光的折射作用。可配戴用凸透鏡制成的遠視眼鏡，使入射的光線經(jīng)凸透鏡折射后進入眼睛，會聚點就能移到視網(wǎng)膜上，如圖所示。要點四、凸透鏡成像作圖1、凸透鏡的三條特殊光線：（1）通過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變如圖甲；（2）通過凸透鏡焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸如圖乙；（3）跟主光軸平行的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點如圖丙。2、凹透鏡的三條特殊光線：（1）通過光心的光線經(jīng)凹透鏡后傳播方向不變如圖甲；（2）射向凹透鏡的光線如果其延長線通過虛焦點，則經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸如圖乙；（3）跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過焦點如圖丙。3、凸透鏡成像作圖（1）成倒立縮小實像時，物距，像距如下圖甲所示：（2）成倒立放大實像時，物距，像距如下圖乙所示：（3）成正立放大虛像時，物距如下圖丙所示： 【典型例題】類型一、透鏡對光線的作用1.兩個完全相同的凸透鏡L1、L2如圖放置，其中AO1=O1B=BO2，過A點的一條光線經(jīng)L1折射后按如圖方向到達L2，則關于該光線再經(jīng)L2折射后的去向，以下判斷正確的是（　?。?/span>A．過L2的二倍焦距點   B．過L2的焦點    C．平行于L2的主光軸   D．過L2的二倍焦距以外的點【思路點撥】因為AO1=O1B根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，物體在2倍焦距處時物距等于像距，所以AO1是凸透鏡L1的2倍焦距；L1、L2是相同的凸透鏡，焦距相同，所以BO2是L2的2倍焦距。【答案】A【解析】過主光軸上的一點A發(fā)出的光線，經(jīng)過凸透鏡折射后交于主光軸上一點B，并且A、B兩點到光心的距離相等，可知：AO1和O1B為凸透鏡的二倍焦距。因為兩個透鏡完全相同，且AO1=O1B=BO2，所以BO2也是凸透鏡L2的二倍焦距，所以光線再經(jīng)L2折射后仍過L2的二倍焦距點。【總結升華】過凸透鏡二倍焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后仍過二倍焦點。這個規(guī)律可結合凸透鏡的成像規(guī)律來幫助理解，當物距等于二倍焦距時，物距和像距相等。舉一反三：
【變式】往試管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一稍大的空氣泡。讓陽光垂直照射試管，發(fā)現(xiàn)陽光透過空氣泡在白紙上形成一橄欖狀的暗影，如圖所示，原因是                                    ，用掌握的物理知識分析，陽光透過試管的其它部分，呈現(xiàn)在白紙上的是                          。【答案】空氣泡下的水相當于一凹透鏡對光線起發(fā)散作用；一條與試管平行的亮線 2.已知凸透鏡L1的焦距為f1，凹透鏡L2的焦距為f2，且f1＞f2。若把它們的主光軸重合相互平行放置，并適當調節(jié)兩塊透鏡中心之間的距離，可使一束平行于主光軸的入射光通過這兩塊透鏡后仍為平行光束。這時兩塊透鏡中心間的距離為          。【答案】f1-f2【解析】左邊放凹透鏡，右邊放凸透鏡，讓凸透鏡與凹透鏡的左端的焦點重合，此時該兩塊透鏡中心間的距離為：f1-f2，如下圖所示：【總結升華】題目考查了凸透鏡、凹透鏡對光線的作用，會畫凸透鏡的三條特殊光線：①通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸。②平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點。③過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變。舉一反三：
【變式】在光具座上自左向右依次豎直放置一個凹透鏡、凸透鏡和平面鏡，兩個透鏡的主光軸重合，凸透鏡的焦距為f，此時兩個透鏡之間的距離為L。在凹透鏡的左側有一水平平行光束通過兩個透鏡后入射到平面鏡上，經(jīng)平面鏡反射后，反射光恰能沿原來的光路返回，據(jù)此可判斷凹透鏡的焦距為（　　）A．f                 B．L            C．f+L                D．f-L【答案】D類型二、作圖題3.如圖所示，畫出光線ab和Oc通過透鏡前后的完整光路。【思路點撥】凹透鏡的三條特殊光線：①延長線過另一側焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸。②平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點。③過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變。【答案與解析】根據(jù)凹透鏡的三條特殊光線的規(guī)律。入射光線平行于主光軸，則其折射光線的反向延長線過焦點；過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變。如圖所示：【總結升華】在作凹透鏡的光路圖時，先確定所給光線的特點再根據(jù)透鏡的三條特殊光線來作圖。舉一反三：
【變式】（2014春?潛江校級期中）完成下列光路圖（保留必要的作圖痕跡）。          【答案】      類型三、凸透鏡成像規(guī)律4. （2016?谷城縣模擬）如圖所示是張歡通過實驗得到的凸透鏡的像距v和物距u關系的圖象，由圖可知凸透鏡的焦距是　    　cm；當物距為5cm時的成像特點可應用于　     　（填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）。【思路點撥】（1）凸透鏡成像時，u=v=2f，在圖象上找到u=v對應點，根據(jù)物距和焦距的關系求出凸透鏡的焦距。（2）凸透鏡成像時，u＞2f，成倒立、縮小的實像，其應用是照相機。2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，應用于幻燈機和投影儀。若u＜f，則成一個正立放大的虛像，放大鏡就是利用該原理制成的。【答案】10；放大鏡【解析】由圖知，當物距為20cm時，像距也為20cm，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，物距等于2倍焦距時，成倒立等大的實像，此時像距與物距相等，所以2f=20cm，則f=10cm；當物距為5cm時，即u＜f，則由凸透鏡成像規(guī)律可知，成正立、放大的實像，放大鏡就是根據(jù)此原理制成的。【總結升華】題目主要考查凸透鏡成像的應用，要熟記凸透鏡成像的規(guī)律，和成像的特點及像距與物距之間的關系。解決此題的關鍵是通過圖象確定凸透鏡的焦距。 類型四、綜合應用5.（2014春?子洲縣校級期中）關于透鏡，下列說法正確的是（　?。?/span>A．凸透鏡對光線有會聚作用，通過凸透鏡的光線一定會聚到一點 B．不論是凸透鏡還是凹透鏡，經(jīng)過透鏡光心的光線方向都不變 C．放在凹透鏡焦點上的點光源，它發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后光線平行于主光軸 D．凸透鏡有兩個虛焦點，凹透鏡有兩個實焦點  【答案】B【解析】A、凸透鏡對光線有會聚作用，只有平行于主光軸的光線才能會聚于焦點，故A錯誤；B、不論是凸透鏡還是凹透鏡，經(jīng)過透鏡光心的光線方向都不變，故B正確；C、根據(jù)光路的可逆性，放在凸透鏡焦點上的點光源，它發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后光線平行于主光軸，故C錯誤；D、凸透鏡有兩個實焦點，凹透鏡有兩個虛焦點，故D錯誤，故選B。【總結升華】題目考查了知識的綜合運用，凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發(fā)散作用；知道凸透鏡和凹透鏡對光線的作用是解決該題的關鍵。舉一反三：
【變式】如圖所示，當用眼睛去觀察鏡子時，光束似乎是從M處發(fā)散開來的，則透鏡的焦距是（　?。?/span>A．0.1m              B．0.2m             C．0.3m         D．0.5m【答案】A類型五、實驗探究6.小王做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗。
（1）他將凸透鏡正對太陽光，在透鏡的另一側移動光屏，在距透鏡10cm處，屏上呈現(xiàn)出最小最亮的光斑。
（2）他把蠟燭、凸透鏡和光屏放置在米尺旁。點燃蠟燭后，他還應調整火焰中心、凸透鏡中心和光屏中心在            。（3）調整后，把燭焰放在距凸透鏡16cm處時，在凸透鏡另一側前后移動光屏，會在光屏上得到一個倒立、           的實像；               （填光學儀器）就是利用這一成像規(guī)律工作的。
（4）實驗中，當小王用白紙遮掉凸透鏡的上半部分時，光屏上成像的情況是          。A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像　　　　　　B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些　　　　　D．成像情況像不受任何影響【思路點撥】探究凸透鏡成像的實驗時，依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；凸透鏡成像時，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，應用于幻燈機和投影儀；物體有無數(shù)點組成，物體上任一點射向凸透鏡有無數(shù)條光線，經(jīng)凸透鏡折射后，有無數(shù)條折射光線會聚成該點的像，當遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經(jīng)凸透鏡折射會聚成像。【答案】（2）同一高度；（3）放大；投影儀 （4）C【解析】（2）蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。（3）燭焰放在距凸透鏡16cm處時，凸透鏡的焦距是10cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，應用于幻燈機和投影儀。（4）遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗。【總結升華】題目考查了凸透鏡成像規(guī)律的探究實驗。需要學生掌握凸透鏡成像時的規(guī)律及特點要結合實際應用。實驗過程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解決。