第二講

光

第二節(jié)透鏡及其應(yīng)用

(考點(diǎn)：透鏡對(duì)光線的作用、凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用、眼睛和眼鏡)

2018考綱：知道凸透鏡的幾個(gè)相關(guān)術(shù)語(yǔ)：光心、焦點(diǎn)、焦距、物距、像距等；能正確畫(huà)出關(guān)于透鏡的幾條特殊入射光線的出射光線；能對(duì)探究“凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)過(guò)程做出正確的說(shuō)明，以及得出正確的結(jié)論等；能定性描述凸透鏡成像的基本特點(diǎn)(包括成像大小、正立或倒立、虛實(shí)情況等)；能根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，對(duì)放大鏡、照相機(jī)、投影儀等儀器的工作原理做出定性說(shuō)明。了解眼睛的結(jié)構(gòu)，以及如何進(jìn)行視力的矯正。

教材全程梳理第一部分

中考考點(diǎn)清單考點(diǎn)一透鏡對(duì)光線的作用（重要考點(diǎn)2014、2015、2016）1．凸透鏡形狀特點(diǎn)：其形狀是中央____，邊緣____，兩個(gè)表面或至少一個(gè)表面是______的一部分；對(duì)光的作用：凸透鏡對(duì)光有____作用，故又叫會(huì)聚透鏡。厚薄球面會(huì)聚C1C2主光軸光心(O)2．認(rèn)識(shí)凸透鏡主軸：通過(guò)兩個(gè)球面__

__的直線，叫做透鏡的主光軸，又叫主軸；光心：凸透鏡的____；焦點(diǎn)：__

__于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡會(huì)聚的點(diǎn)，凸透鏡兩端各有一個(gè)焦點(diǎn)；（共有兩個(gè)焦點(diǎn)）說(shuō)明：凸透鏡兩側(cè)的焦點(diǎn)是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，故稱為實(shí)焦點(diǎn)；凹透鏡兩側(cè)的焦點(diǎn)是折射光線的反向延長(zhǎng)線的焦點(diǎn)，不是實(shí)際光線，故稱為虛焦點(diǎn)；焦距：焦點(diǎn)到__

__的距離。球心中心平行光心F焦點(diǎn)焦距f3．凸透鏡的三條特殊光線過(guò)光心的光線：經(jīng)凸透鏡折射后，其傳播方向__

__；過(guò)焦點(diǎn)的光線：經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線平行于__

__；平行于主光軸的光線：經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線經(jīng)過(guò)__

。不改變主光軸焦點(diǎn)FF如何測(cè)凸透鏡的焦距平行光會(huì)聚法測(cè)焦距:將凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光，在透鏡的另一側(cè)放張白紙，改變透鏡和白紙間的距離，直到在白紙上找到一個(gè)最小最亮的光斑，用刻度尺量出光斑到透鏡的距離即為焦距。4．凹透鏡形狀特點(diǎn)：中央比邊緣__

__的透鏡；對(duì)光線的作用：凹透鏡對(duì)光線有__

__作用；薄發(fā)散F虛焦點(diǎn)凹透鏡的三條特殊光線：(1)過(guò)光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其傳播方向__

__；(2)入射光線延長(zhǎng)過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線平行于_________；(3)平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡發(fā)散后，折射光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚于__

__。不改變主光軸虛焦點(diǎn)FF重難點(diǎn)突破一、透鏡成像作圖例1（1）請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫(huà)出兩條光線的入射光線及物體AB的位置.例1題圖甲BA考點(diǎn)二凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用（重要考點(diǎn)2013、2016、2017）1．凸透鏡成像的規(guī)律點(diǎn)燃的蠟燭凸透鏡光屏光具座實(shí)驗(yàn)器材為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央，調(diào)節(jié)蠟燭、透鏡、光屏的

中心，使它們的三者的中心在同一高度上。提出猜想凸透鏡成像可能與__________________有關(guān)物體到透鏡的距離

物體到透鏡的距離簡(jiǎn)稱為物距(u)

像到透鏡的距離簡(jiǎn)稱為像距(v)信息快遞FFf作圖研究當(dāng)u>2f時(shí)，v是多少？物體的像如何？利用通過(guò)凸透鏡的三條特殊光線U：物距V：像距f：焦距f<v<2f倒立縮小實(shí)像（在物體異側(cè)）FFf當(dāng)u=2f時(shí)，v是多少？物體的像又如何？U：物距V：像距f：焦距倒立等大實(shí)像v=2f（在物體異側(cè)）FFf當(dāng)f<u<2f時(shí)，v是多少？物體的像又如何？U：物距V：像距f：焦距v>2f倒立放大實(shí)像（在物體異側(cè)）FFf當(dāng)u=f時(shí)，v是多少？物體的像又如何？U：物距V：像距f：焦距不成像，得到一束平行光FFf當(dāng)u<f時(shí)，

物體的像又如何？U：物距V：像距f：焦距正立放大虛像（與物體同側(cè)）考點(diǎn)二凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用（重要考點(diǎn)2013、2016、2017）凸透鏡成像規(guī)律最佳版.swf1．凸透鏡成像的規(guī)律規(guī)律：(1)當(dāng)u>2f時(shí)，此時(shí)f<v<2f，成__

__、倒立的實(shí)像；(2)當(dāng)u＝2f時(shí)，此時(shí)v＝2f，成__

__、倒立的實(shí)像；(3)當(dāng)f<u<2f時(shí)，此時(shí)v>2f，成__

__、__

__的實(shí)像；(4)當(dāng)u＝f時(shí)，不能成像；(5)當(dāng)0<u<f時(shí)，此時(shí)v>u，成___、正立的____像。簡(jiǎn)記口訣：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，二倍焦點(diǎn)物像等，實(shí)像總是異側(cè)倒，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小，虛像總是同側(cè)正，物近像近像變小?？s小等大放大倒立放大虛演示動(dòng)畫(huà).swf（2）請(qǐng)通過(guò)作圖在圖乙中確定凸透鏡位置和凸透鏡的一個(gè)焦點(diǎn).例1題圖乙FC（3）已知凸透鏡的光心和一個(gè)焦點(diǎn)的位置，試通過(guò)作圖在圖丙中大致作出物體的位置和大小.例1題圖丙ABC例2如圖，L表示凹透鏡，MN為主光軸，O點(diǎn)為光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)，請(qǐng)運(yùn)用凹透鏡的特殊光路，試通過(guò)作圖在圖丙中確定凹透鏡位置和凹透鏡的一個(gè)虛焦點(diǎn)．例2題圖FLO交流合作實(shí)驗(yàn)思考3、當(dāng)成實(shí)像時(shí)，如用手擋住透鏡的上半部，猜一猜，光屏上的像可能有什么變化？FFf能成完整的像，像變暗了。2．凸透鏡成像規(guī)律應(yīng)用照相機(jī)：u>2f，成__

__、__

__的實(shí)像，f<v<2f；投影儀：f<u<2f，成__

__、__

__的實(shí)像，v>2f；放大鏡：u<f，成__

__、__

__的虛像。說(shuō)明：成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大；成虛像時(shí)，物近像近像變小。倒立縮小倒立放大放大正立ABA’B’鏡頭----凸透鏡膠卷----光屏1、照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，膠卷相當(dāng)于光屏。照相機(jī)的原理2、照相機(jī)成像的特點(diǎn)：倒立、縮小的的、實(shí)像。【例】曉晨同學(xué)在校門(mén)前給全班同學(xué)照集體像，發(fā)現(xiàn)兩邊的兩個(gè)同學(xué)照不上，請(qǐng)幫助他解決這個(gè)問(wèn)題?！窘獯稹竣僬?qǐng)曉晨往后退一些；②或縮短鏡頭與膠片的距離；【分析】若使兩個(gè)同學(xué)的像再進(jìn)入底片內(nèi)，就要使全班同學(xué)的像縮小。投影儀的原理

ABA‘B‘投影儀的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，屏幕相當(dāng)于光屏

投影儀成像特點(diǎn)：倒立、放大的實(shí)像（1）平面鏡在這里有什么作用？

ABA‘B‘投影儀的使用改變光的傳播路徑，使投影片的像出現(xiàn)在投影機(jī)前方的屏幕上（2）我們?cè)谄聊簧弦吹秸⒌南裢队捌瑧?yīng)該怎么放?

投影片要倒放放大鏡２、放大鏡成像的特點(diǎn)：正立、放大的虛像。１、放大鏡實(shí)質(zhì)就是一個(gè)凸透鏡顯微鏡1.眼睛的結(jié)構(gòu)角膜晶狀體視網(wǎng)膜它們的共同作用相當(dāng)于：凸透鏡瞳孔睫狀體玻璃體通住大腦的神經(jīng)眼球的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于：光屏考點(diǎn)三眼睛和眼鏡1．眼睛的視物原理眼睛的結(jié)構(gòu)：主要有視神經(jīng)、___、玻璃體、____、瞳孔和角膜構(gòu)成；視物原理：人眼看物體和__

__成像的原理一樣，晶狀體相當(dāng)于__

，_相當(dāng)于光屏。來(lái)自物體的光線經(jīng)過(guò)瞳孔、晶狀體成像在

上，再經(jīng)過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)傳到大腦，經(jīng)過(guò)大腦處理，我們就看到了物體。像的特點(diǎn)：視網(wǎng)膜上成____、__

__的實(shí)像；說(shuō)明：在人的視網(wǎng)膜上成倒立的實(shí)像，人感覺(jué)到的是正立的，這是由于神經(jīng)系統(tǒng)的作用。視網(wǎng)膜晶狀體凸透鏡凸透鏡視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜縮小倒立考點(diǎn)三眼睛和眼鏡1．眼睛的視物原理眼睛的結(jié)構(gòu)：主要有視神經(jīng)、___、玻璃體、__

__、瞳孔和角膜構(gòu)成；視物原理：人眼看物體和__

__成像的原理一樣，晶狀體相當(dāng)于__

__，

__

__相當(dāng)于光屏。來(lái)自物體的光線經(jīng)過(guò)瞳孔、晶狀體成像在

__

上，再經(jīng)過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)傳到大腦，經(jīng)過(guò)大腦處理，我們就看到了物體。像的特點(diǎn)：視網(wǎng)膜上成____、__

__的實(shí)像；說(shuō)明：在人的視網(wǎng)膜上成倒立的實(shí)像，人感覺(jué)到的是正立的，這是由于神經(jīng)系統(tǒng)的作用。2．近視眼近視眼：人的眼睛如果只能看清__

__的物體，而不能看清

__的物體，這樣的眼睛被稱為近視眼；成像特點(diǎn)：只能將近處的物體成像在視網(wǎng)膜，遠(yuǎn)處物體成像在視網(wǎng)膜__

__；形成原因：近視眼形成的根本原因是由于晶狀體變厚，折光能力變強(qiáng)造成；矯正方法：佩戴一個(gè)焦距合適的__

__。視網(wǎng)膜晶狀體凸透鏡凸透鏡視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜縮小倒立近處遠(yuǎn)處前凹透鏡3．遠(yuǎn)視眼成像特點(diǎn)：物體成像在視網(wǎng)膜__

__；形成原因：遠(yuǎn)視眼的形成是因?yàn)榫铙w變薄，折光能力變?nèi)酰怀C正方法：佩戴一個(gè)焦距合適的__

__。后凸透鏡

(2018·安徽)1.下列光路圖錯(cuò)誤的是(

)C命題考點(diǎn)二探究凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用【命題解讀】由于凸透鏡成像規(guī)律在生活中的應(yīng)用十分廣泛，因此在我省中考中考查較為頻繁，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)高度重視。3.（2016?安徽?6分）關(guān)于凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，完成以下內(nèi)容：(1)首先應(yīng)將蠟燭、凸透鏡和__

__依次固定在光具座上，并調(diào)節(jié)它們的中心在同一高度；(2)圖中O為凸透鏡的光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出燭焰上的S發(fā)出的三條光線(中間一條光線平行于主光軸)經(jīng)凸透鏡后的出射光線，并確定其像的位置S′；(3)實(shí)驗(yàn)中當(dāng)物距u等于焦距f時(shí)，某同學(xué)卻發(fā)現(xiàn)在光屏一側(cè)透過(guò)凸透鏡看到了燭焰正立放大的像。對(duì)此下列解釋合理的是____。A．因?yàn)闋T焰有一定的寬度，實(shí)際上它的某些部分到凸透鏡的距離稍大于焦距B．因?yàn)闋T焰有一定的寬度，實(shí)際上它的某些部分到凸透鏡的距離稍小于焦距C．這是燭焰發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡表面反射形成的像B【答案】如題圖所示。光屏4.（2014?安徽?7分）凸透鏡的成像規(guī)律可以通過(guò)畫(huà)光路圖去理解。在光路圖中凸透鏡用圖a表示，O點(diǎn)為光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)。圖b中A′B′是物體AB經(jīng)透鏡所成的像。（導(dǎo)學(xué)號(hào)：17844023）(1)請(qǐng)畫(huà)出圖b中兩條入射光線的出射光線，完成成像光路圖；(2)在圖b中，物距用u表示，即u＝BO，像距用v表示，即v＝OB′，焦距用f表示，即f＝OF。請(qǐng)運(yùn)用幾何知識(shí)證明：【答案】解：(1)經(jīng)過(guò)光心光線不改變方向；平行于主光軸光線折射經(jīng)過(guò)右焦點(diǎn)，兩條光線交點(diǎn)就是成像點(diǎn)，光路圖如圖所示：類型1透鏡對(duì)光線的作用

（2018?廣東）如圖所示，光線經(jīng)過(guò)平面鏡反射后射向凹透鏡，請(qǐng)畫(huà)出射向平面鏡的入射光線和經(jīng)過(guò)凹透鏡后的折射光線，并在圖中標(biāo)出入射角的度數(shù)。

【解析】（1）因?yàn)榉瓷涔饩€與鏡面的夾角為60°，則反射角為90°﹣60°=30°，所以入射角也為30°，根據(jù)入射角等于30°在法線上側(cè)作出入射光線，并標(biāo)出入射角的度數(shù)30°；（2）延長(zhǎng)線過(guò)另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸，如圖所示。例1題圖

【解】如圖所示：

【方法技巧】（1）凹透鏡三條特殊光線的作圖：①延長(zhǎng)線過(guò)另一側(cè)焦點(diǎn)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(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)；③過(guò)光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變；（2）熟記反射定律的內(nèi)容：反射光線、入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角，并學(xué)會(huì)作圖。類型2

凸透鏡成像特點(diǎn)

（2018?秦皇島）在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列說(shuō)法中正確的是(

)A.照相機(jī)應(yīng)用了這一成像規(guī)律B.蠟燭燃燒一段時(shí)間后，光屏上的像會(huì)向下移C.蠟燭不動(dòng)，將透鏡移至35cm處，移動(dòng)光屏可能得到倒立的清晰像D.更換一個(gè)焦距小的凸透鏡，只移動(dòng)透鏡仍可在光屏上得到清晰的像D【解析】A.由圖可知，此時(shí)的像距大于物距，成倒立、放大實(shí)像，是投影儀的原理，故A錯(cuò)誤；B.蠟燭變短后，燭焰的位置向下移動(dòng)，根據(jù)光線過(guò)透鏡的光心不改變方向，像的位置向上移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C.由圖可知，物距為30cm，此時(shí)f＜30cm＜2f，則15cm＜f＜30cm；蠟燭不動(dòng)，將透鏡移至35cm處，此時(shí)的物距為15cm，小于焦距，移動(dòng)光屏不能得到像，故C錯(cuò)誤；D.當(dāng)凸透鏡換成一個(gè)焦距稍小一點(diǎn)的凸透鏡時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于增大了物距，減小了像距，只移動(dòng)凸透鏡可以在光屏上呈現(xiàn)清晰的像，故D正確，故選D。?！痉椒记伞看祟}是探究凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程及成像規(guī)律的應(yīng)用。此題看似復(fù)雜，其實(shí)只要用心，仔細(xì)審題，并不難例2題圖類型3透鏡的應(yīng)用

例3（2018?長(zhǎng)沙）現(xiàn)代生活，智能手機(jī)給人們帶來(lái)了許多便利，但長(zhǎng)時(shí)間盯著手機(jī)屏幕，容易導(dǎo)致視力下降。下列關(guān)于近視眼及其矯正的原理圖正確的是（）A【解析】由圖可知，甲圖的光線會(huì)聚在視網(wǎng)膜的前方，所以甲圖表示近視眼的成像情況；近視眼是由于晶狀體焦距太短，像落在視網(wǎng)膜的前方，為了使光線會(huì)聚在原來(lái)后面的視網(wǎng)膜上，就需要在光線進(jìn)入人眼以前發(fā)散一些，所以應(yīng)佩戴對(duì)光線具有發(fā)散作用的凹透鏡來(lái)矯正，則乙圖是近視眼的矯正原理圖；丙圖的光線會(huì)聚在視網(wǎng)膜的后方，所以丙圖表示遠(yuǎn)視眼（老花眼）的成像情況；為了使光線會(huì)聚在前面的視網(wǎng)膜上，就需要在光線進(jìn)入人眼以前會(huì)聚一些，所以應(yīng)佩戴對(duì)光線具有會(huì)聚作用的凸透鏡來(lái)矯正，即丁圖是遠(yuǎn)視眼的矯正原理圖，故選A?！痉椒记伞看祟}題目中的四個(gè)圖來(lái)源于課本，分別表示了遠(yuǎn)視眼和近視眼的成因與矯正的光路圖。明確近視眼與遠(yuǎn)視眼的成因是解決此題的關(guān)鍵。

【解析】正常眼看遠(yuǎn)處和近處的物體都清晰，就是根據(jù)晶狀體自動(dòng)調(diào)節(jié)的原理，這說(shuō)明眼睛是一個(gè)自動(dòng)變焦(距)系統(tǒng)，所以圖中可能是同一個(gè)人的眼觀察不同物體時(shí)的情況，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；看近處的物體，要使得像成在視網(wǎng)膜上，應(yīng)該讓晶狀體會(huì)聚能力變強(qiáng)，所以應(yīng)該變厚，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于正常眼，看遠(yuǎn)處和近處的物體都是正?？淳托?，但對(duì)于近視眼，遠(yuǎn)處物體的像成在視網(wǎng)膜的前方，所以通過(guò)瞇眼的方式讓晶狀體在一定程度上變薄，有利于看清遠(yuǎn)處的物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！痉椒记伞拷獯鸨绢}只要熟練掌握眼睛及其視物原理，熟練掌握遠(yuǎn)視眼的成因即可，對(duì)學(xué)生的要求較高，屬于基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)突破實(shí)驗(yàn)突破4：探究凸透鏡成像規(guī)律凸透鏡成像規(guī)律在日常生活中應(yīng)用較為廣泛，因此在每年的中考命題中考查頻繁，應(yīng)引起同學(xué)們的重視。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客雇哥R成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)方法：先測(cè)凸透鏡的焦距，將點(diǎn)燃的蠟燭放在光具座上，向凸透鏡方向移動(dòng)蠟燭，觀察光屏上像的變化，記錄物距和像距。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：調(diào)節(jié)蠟燭的火焰、凸透鏡的光心和光屏的中心在同一水平直線上。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)物距大于二倍的焦距時(shí)，物體通過(guò)凸透鏡在光屏上會(huì)得到倒立、縮小的實(shí)像。當(dāng)物距大于一倍的焦距小于二倍的焦距時(shí)，物體通過(guò)凸透鏡在光屏上會(huì)得到倒立、放大的實(shí)像。把物體放在一倍焦距以內(nèi)時(shí)，凸透鏡能成正立、放大的虛像。實(shí)驗(yàn)的延伸：1.可以用發(fā)光二極管代替蠟燭，目的是讓所成的像穩(wěn)定并容易比較大小。2．用紙遮住凸透鏡一部分，光屏上的像只變暗些，像還是一個(gè)完整的像。

(2018·重慶)在探究”凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，小峻同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）按如圖甲所示操作，測(cè)出本實(shí)驗(yàn)所用凸透鏡的焦距為cm；（2）接著小峻同學(xué)調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖乙所示，發(fā)現(xiàn)光屏上得到一個(gè)倒立、（選填“放大“縮小”或“等大”）的清晰實(shí)像，生活中的

（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）就是利用了這樣的成像原理；（3）保持圖乙中凸透鏡的位置不變，當(dāng)向右移動(dòng)蠟燭時(shí)，應(yīng)該向（選填“左”或“右”）移動(dòng)光屏，才能再次得到清晰的像；（4）保持凸透鏡的位置仍然不變，小峻同學(xué)繼續(xù)向右移動(dòng)蠟燭至45cm刻度線處，移動(dòng)光屏，發(fā)現(xiàn)

（選填“能”或“不能”）得到蠟燭清晰的像。10.0放大投影儀不能