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凸镜的成像规律及其应用 复习
一、学习目标：
1、知道透镜及透镜对光线的作用。
2、理解凸透镜的成像规律。
3、知道照相机、眼睛、幻灯机、放大镜的工作原理及使用。
二、重点、难点：
重、难点：凸透镜的成像规律及应用
三、考点分析：
此部分内容在中考物理中的要求如下：
知识点 考纲要求 题型 分值
透镜及透镜对光的作用 理解 填空、选择、作图、实验题 1~3分
凸透镜的成像规律 知道 填空、选择、作图、实验题 2~4分
凸透镜的应用 理解 填空、选择、简答、实验题 2~6分


照相机 眼睛
光学器件 镜头（凸透镜）；胶卷（光屏） 角膜和晶状体（凸透镜）；视网膜（光屏）
成像原理 凸透镜可以成倒立、缩小的实像；（u＞2f ，f＜v＜2f）
焦距特点 焦距不可改变；相同条件下，镜头越厚焦距越短 焦距可改变；相同条件下，晶状体越厚焦距越短
调焦 实际上是调节“像距”，即暗箱的长度 改变晶状体的厚薄程度，调节焦距的长短
动态改变 物距U变大（人离照相机更远），镜头向前伸（暗箱长度变短），像变小。（反之也成立） 物距U变大（人眼看远景），晶状体变薄，焦距变大，像变小。（反之也成立）
近视眼 远视眼（老花眼）
成像位置
焦距特点 晶状体比正常眼的更厚；对光的会聚能力更强；焦距更短 晶状体比正常眼的更薄；对光的会聚能力更弱；焦距更长
视觉特点 看近物清晰，看远物模糊 看近物模糊，看远物清晰
光学矫正 配戴凹透镜 配戴凸透镜
典型例题
知识点一：透镜及透镜对光线的作用
例：以下是一些元件的对话记录，这些元件中属于凸透镜的是 ；属于凹透镜的是 。
A. 露珠：我虽只是一滴水，但我也能折射一个世界； F. 放大镜：用我也不错，我能让世界放大，照样清清楚楚，明明白白；
B. 某透镜：你能折射一个世界。不如我，我能向天借火； G. 显微镜：要说放大，你还真不如我。我能让你看得更细，明查秋毫、不差毫厘。
C. 防盗门“猫眼”：你们吵吧。我在门内偷偷看你们； H. 照相机：你们看到的，我都能留下，我能让画面定格，留住精彩瞬间；
D. 望远镜：嘿嘿，我是千里眼，我能看得更远，我都看到了； I. 电影放映机：你不如我，我能让你定格的画面动起来；
E. 近视眼镜：能不能看得清哦，让我出马吧，我能让你的世界变得清晰； J. 眼睛：别吵了，没有我，你们什么都看不见！
【解析】本题用轻松活泼的拟人手法，简略地表明了各个元件的作用。除了近视眼镜和防盗门“猫眼”是凹透镜之外，其余的都是凸透镜。近视眼镜的凹透镜对光线有发散作用，“猫眼”的凹透镜使门外的景物成“正立、缩小的虚像”；“露珠”相当于一个凸透镜，使远处的景物成“倒立、缩小的实像”；放大镜、“取火透镜”、电影放映机、显微镜、照相机等都是根据凸透镜的成像规律制成的。有的望远镜是由多个凸透镜组合而成，有的是由凸透镜与凹透镜组合而成，根据教材的要求，只需了解它是由多个凸透镜组合而成即可（如开普勒天文望远镜）。
【答案】ABDFGHIJ CE
【针对练习】对于凸透镜成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示，O点为光心，F为其焦点。图乙是运用经过凸透镜的两条特殊光线，所画物体AB经凸透镜成的像A＇B＇的光路图。请参照图乙，在图丙中画出物体CD 经过凸透镜所成的像C＇D＇的光路图。
图甲 图乙
图丙
【答案】
知识点二：凸透镜的成像规律
例：在做研究“凸透镜成像规律”的实验中，某同学先把凸透镜固定在光具座上，然后将光屏和点燃的蜡烛分别放置在凸透镜两侧，如果他在光具座上不论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，则可能有几种原因？
【解析】在物距小于焦距时，凸透镜成虚像，光屏上没有像；凸透镜到物体的距离在1倍焦距处时，物体不能成像；当凸透镜到物体的距离在1倍焦距外，但接近1倍焦距时，虽然能成像，但像的位置离凸透镜很远，光具座的长度可能达不到，另外，因为光具座为一直线状，且光屏不可能非常大，所以若光屏、凸透镜、烛焰三者的中心不在同一高度上，像将会离开光屏的位置。
【答案】（1）物距小于或等于焦距；（2）像距太大，无法将光屏调到烛焰的像所在的位置。（3）光屏、凸透镜、烛焰三者的中心不在同一高度上。
【针对练习一】如图所示，在研究“凸透镜成像规律”的实验中，将点燃的蜡烛依次放在a，b，c，d，e点处，其中蜡烛放在 处得到的实像离凸透镜最远，放在 处得到的实像最小。
【解析】图中标注出了一倍焦距F点和两倍焦距2F点，F点是实像与虚像的分界点：物体放在a处成虚像，物体放在b，c，d，e处成实像；2F点是放大的像与缩小的像的分界点：物体放在a，b，c处成放大的像，物体放在d，e处成缩小的像；物体越靠近F点，则像越大，像距也越大；物体离F点越远，则像越小，像距也越小。图中b处离F点最近，所成的实像最大，像距也越大；e处离F点最远，所成的像最小，像距也最小。
【答案】b e
【针对练习二】在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图甲所示。
（1）实验时，小明首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是 ______ 。
（2）小明把凸透镜固定在光具座零刻度线上，并将光源移至40cm刻度时，在光屏上出现倒立、缩小的 （选填“实”或“虚”）像；如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的 （选填“倒立”或“正立”）、放大的虚像。
（3）同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是（ ）
A. 与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B. 光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做成光屏，便于比较像与物的大小
C. 零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D. 若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量出凸透镜的焦距
（4）光源“F”放在15cm刻度处，其大小如图乙所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是（ ）
【答案】（1）使像成在光屏中央；（2）实，正立；（3）D；（4）D
知识点三：凸透镜的应用
例：将老花镜的镜片贴紧书本看书上的字，看到的像是 的；若用它看远处的树，适当移动镜片直至看到清晰的像，则看到的像是 的。
【解析】“老花镜”的镜片是“凸透镜”，看“近处”的物体，利用凸透镜可以成“正立、放大的虚像”这一原理来工作，充当放大镜使用；看远处的景物时，其工作原理相当于照相机，成“倒立、缩小的实像”。
【答案】正立（或放大；或正立放大） 倒立（或缩小；或倒立缩小）
【针对练习】如图甲所示是现代城市中很多路口都安装的监控摄像头，它可以拍下违章行驶或发生交通事故时的现场照片。摄像头的镜头相当于一个 透镜，它的工作原理与_______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）相似。如图乙和丙是一辆汽车经过路口时与一辆自行车相撞后被先后拍下的两张照片，由图可以看出汽车是逐渐 （选填“靠近”或“远离”）摄像头的。
图甲 图乙 图丙
【答案】凸，照相机，远离
· 凸透镜对光线有会聚作用，光线通过凸透镜偏向中间；凹透镜对光线有发散作用，光线通过凹透镜偏向两边。
· 凸透镜的成像规律：三句话（必背）
1. F点是实像与虚像的分界点；
2. 2F点是放大的像与缩小的像的分界点（2F点上，像与物等大、等距，且为倒立的）；
3. 物体越靠近F点，像越大；像越大，物距越小，像距越远。
· 常考的四应用：相机、幻灯、眼放大（照相机、幻灯机、眼睛和放大镜）
同步测试
1. 如图所示，小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯看书上的鹦鹉图片（圆圈中的鹦鹉图片与书本中的鹦鹉图片的实际大小相等），则他所看到的虚像可能是（ ）
2. 在探究“凸透镜成像规律”的过程中，小明同学观察到了如图所示的实验现象。下列光学仪器的工作原理与该现象所反映的规律相同的是（ ）
A. 放大镜 B. 照相机 C. 投影仪 D. 汽车的后视镜
3. 小方同学在做探究“凸透镜成像规律”的实验，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，光屏上得到了清晰的像。则下列说法正确的是（ ）
A. 得到的像是正立缩小的实像
B. 得到的像是倒立放大的实像
C. 把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的清晰像变小
D. 把蜡烛向右移动少许，要得到清晰的像，应向左移动光屏
4.（多项选择）关于四种光学仪器的成像情况，下列说法中正确的是（ ）
A. 放大镜成正立、放大的虚像
B. 照相机成倒立、缩小的实像
C. 幻灯机成倒立、放大的实像
D. 近视眼镜成正立、放大的虚像
5. 小强用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，下列做法正确的是（ ）
A. 眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些
B. 眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些
C. 放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些
D. 放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些
6. 关于四种光学仪器的成像情况，以下说法正确的是（ ）
A. 放大镜成正立、放大的实像
B. 潜望镜成正立、缩小的虚像
C. 照相机成正立、缩小的实像
D. 幻灯机成倒立、放大的实像
7. 投影仪在现代教学中已得到广泛应用，投影仪的镜头相当于是一个焦距不变的凸透镜，则下列说法正确的是（ ）
A. 无论物距多大，凸透镜均可成清晰的像
B. 投影仪所成的像可以是实像，也可以是虚像
C. 要使投影仪在更远的屏幕上清晰成像，投影仪的镜头要距投影片更近一些
D. 放大镜就是一个凸透镜，它和投影仪的成像特点是一样的
8. 关于几种光学器材或设备，下列说法错误的是（ ）
A. 照相机、幻灯机的镜头都相当于凸透镜
B. 潜望镜利用了光的反射原理
C. 近视眼是将像成在了视网膜的后面
D. 电视机的遥控器可以发射出红外线
9. 如图所示，手握放大镜，隔着放大镜看物体，则看到的是 （ ）
A. 正立放大的像 B. 倒立缩小的像
C. 倒立放大的像 D. 这三种像都可以看到
10. 某同学用焦距为10㎝的凸透镜去观察书上的文字，所成的像如图所示，则文字到凸透镜的距离为（ ）
A. 25㎝ B. 15㎜ C. 6㎝ D. 12㎝
11. 用投影仪投影胶片，若想使屏幕上的图片大一点，应采用的方法是（ ）
A. 使投影仪远离屏幕，同时将镜头向胶片移近一些
B. 使投影仪靠近屏幕，同时将镜头远离胶片一些
C. 只需将投影仪远离屏幕即可
D. 只需将投影仪移近屏幕即可
12. 显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当于一个 透镜，人眼通过显微镜观察微小物体时，看到的是放大的 像（选填“虚”或“实”）。
13. 照相机的镜头相当于一个________镜，照相时在底片上形成一个像。为了使远近不同的景物在底片上形成清晰的像，需要旋转镜头上的_________（选填“光圈”、“快门”或“旋钮”），调节镜头到底片的距离；拍摄远处的景物时，需要将镜头到底片的距离调_________（选填“近”或“远”）一些。
14. 天文爱好者可以使用望远镜观察远处的物体，当被观察的物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个______的 _______像（选填“放大”或“缩小”、“实”或“虚”），这个物体位于目镜的一倍焦距以内时，物体通过目镜成一个_____的________像（选填“放大”或“缩小”、“实”或“虚”），观察者就能看清远处的物体，这就是望远镜的原理。
15. 数码相机是一种新兴的照相器材，它与普通照相机的不同之处，在于它没有底片，而是通过一个特殊的感光层CCD，将图像的光信号转化为数字信号保存起来。已知某数码相机镜头的焦距为30cm，请用所学过的知识来说明，感光层与镜头的距离要满足什么条件：_________。若要成像，被拍摄的物体与镜头的距离要满足什么条件：_____________。
16. 如下图所示是小磊同学看远处物体时视觉的光路图，由图可知他是_________（选填“近视”或“远视”）眼，如需矫正视力，他应选用的镜片是_______透镜。
17. 学校体检查视力时，医生规定同学们站的位置不能超过事先在地上划好的白线，一位高度近视的同学甲摘下眼镜后低下头去，大叫一声：“线在哪里？”，轮到另一位同学乙时，他朝地下看了半天，又是一声大叫：“啊！我的脚在哪里？”问题：__________（选填“甲”或“乙”）同学的眼睛更近视。
18. 如图所示，L1为入射光线，L2为出射光线。请在图中添加合理的透镜。（注意所添加的器件位置要正确）
19. 小强想替爷爷买一副老花眼镜，约了你一起到眼镜店去选购。他看中了一副款式新颖的眼镜，但不知道是老花眼镜，还是近视眼镜。请你为小强想一个既不损伤眼镜镜片，又能较快作出正确判断的办法。
20. 小华在树林游玩后，扔了一个矿泉水瓶。小光说：这个矿泉水瓶不仅污染环境，还可以引起火灾。小华认为污染环境可以理解，但为什么会引发火灾呢？请你帮小光解释一下，为什么有可能会引发火灾。
21. 在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：
（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知，凸透镜对光线具有 作用，该凸透镜的焦距是 cm。
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因： 。
（3）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时 （如上图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像（填写像的性质）； （填光学仪器名称）就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，若仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。
答案解析
1. C 解析：盛满水的圆柱形透明玻璃杯相当于一个凸透镜，把它贴近书本，透过玻璃杯看书上的鹦鹉图片相当于把凸透镜当放大镜使用（在一倍焦距以内成正立、放大的虚像）。所以选项C正确。
2. C 解析：从图中可知，凸透镜成一倒立放大的实像，生活中的光学仪器的工作原理与该现象所反映的规律相同的是投影仪、幻灯机。所以选项C是正确的。选项A：放大镜成正立放大的虚像。选项B：照相机成倒立缩小的实像。选项D：汽车的后视镜是平面镜成像（正立等大的虚像）。
3. C 解析：如图所示，蜡烛放在两倍焦距以外，在光屏上成一个倒立缩小的实像。凸透镜成实像：物距变大时，所成的像变小，像距也变小；物距变小时，所成的像变大，像距也变大。所以当把蜡烛向左移动，光屏也要向左移动，得到的清晰的像变小；当把蜡烛向右移动，光屏也要向右移动，得到的清晰的像变大；故选项C是正确的。
4. ABC 解析：选项A、B、C的说法都是正确的。选项D：近视眼镜是凹透镜，凹透镜只能成正立、缩小的虚像。生活中，这一原理常用在制防盗门的“猫眼”上。
5. B 解析：放大镜成一个正立放大的虚像，当物（u＜f）越靠近焦点时所成的虚像越大。
6. D 解析：选项A：放大镜成正立放大的虚像；选项B：潜望镜成一个正立等大的虚像；选项C：照相机成倒立缩小的实像；选项D：幻灯机成倒立放大的实像，故选项D的说法是正确的。
7. C 解析：选项A、B：投影仪的镜头相当于凸透镜，应把物体放在一倍焦距以外，二倍焦距以内，成倒立放大的实像，所以选项A、B的说法都是错误的；选项C：当把物体（u＞2f）靠近镜头时，所成的像越来越大，像距也越来越大，选项C的说法是正确的；选项D：放大镜成的是正立放大的虚像，跟投影仪（倒立放大的实像）成的像是不同的；所以选项D的说法是错误的。
8. C 解析：选项A、B、D的说法都是正确的。选项C中的近视眼是由于晶状体太厚了，对光的会聚能力太强，使像呈现在视网膜的前面；远视眼是由于晶状体太薄了，对光的会聚能力太弱，使像呈现在视网膜的后面。
9. D 解析：手握放大镜，隔着放大镜看物体，当放大镜离物体很近（u＜f）时能看到正立放大的像；当放大镜离物体的距离适中（f＜u＜2f）时，能看到倒立放大的像；当放大镜离物体很远（u＞2f）时，能看到倒立缩小的像；所以选项D的说法是正确的。
10. C 解析：放大镜是一个凸透镜，可成一个正立放大的虚像，由凸透镜的成像规律可知，要成一个这样的像，物距必须在一倍焦距以内。即 u＜10cm，由题目所列选项可知，只有选项C满足这个条件。
11. A 解析：要想使屏幕上的图片变大一些，也就是要使投影仪所成的像变大；投影仪的镜头也是一个凸透镜，由凸透镜的成像规律可知，需要将镜头与胶片间的距离变近，同时，为了使屏幕上得到一个变大的清晰的像，还需增大镜头与屏幕间的距离。
12. 凸 虚
解析：显微镜是利用两组焦距不同的凸透镜进行工作的，靠近物体的凸透镜（物镜）使物体成倒立放大的实像，靠近眼睛的凸透镜（目镜）让这个倒立、放大的实像再次成放大的虚像。对于物镜成的实像而言，是正立放大的虚像；对于物体而言，则是倒立放大的虚像，因此在目镜处看到的是虚像。
13. 凸透 旋钮 近
解析：照相机的镜头相当于一个凸透镜，照相时在底片上形成一个像。为了使远近不同的景物在底片上形成清晰的像，需要旋转镜头上的旋钮，调节镜头到底片的距离；拍摄远处的景物时，需要将镜头到底片的距离调近一些。因为物距越大，像距越小。
14. 缩小 实 放大 虚
解析：物体在两倍焦距以外时，凸透镜成倒立缩小的实像，物体在一倍焦距以内时，凸透镜成正立放大的虚像。
15. 30cm＜v＜60cm u＞60cm（两倍焦距以外）
解析：数码相机也是一种照相机，其镜头也是一个凸透镜，可以成一个倒立缩小的实像，由凸透镜的成像规律可知，物距要大于两倍焦距，所成像的像距在一倍焦距以外，两倍焦距以内，即f＜v＜2f，所以30cm＜v＜60cm。
16. 近视；凹
解析：中学生的近视问题日益严重，因此，对于这种跟同学们密切相关的物理知识要特别注意，历年中考常会出现此类试题。近视眼是由于晶状体太厚了，焦距太小，对光的会聚能力太强，像成在了视网膜前，需用凹透镜来矫正。
17. 乙
解析：从题意可知，甲同学由于近视看不到地上的线，乙同学没戴眼镜连自己的脚都看不见了。脚比地上的线离人的眼睛更近，因此说明乙同学更近视。
18. 如下图所示
解析：凸透镜对光线具有会聚作用，光线偏向主光轴，向中心靠拢；凹透镜对光线具有发散作用；光线偏离主光轴，向两侧靠拢。解答本题时，一定要注意透镜的位置。
19. 判断方法如下：
①通过观察，中间厚边缘薄的是凸透镜；
②能使太阳光会聚的是凸透镜；
③用光屏能承接到实像的是凸透镜；
④可以作为放大镜使用的是凸透镜。
判断的依据：从结构上判断：凸透镜是中间厚边缘薄，凹透镜是中间薄边缘厚；从光学特性来判断：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用；凸透镜可以成实像，凹透镜不能。
20. 矿泉水瓶装了水后，相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，可能引发树林的枯枝落叶燃烧。
解析：矿泉水瓶的形状是个圆柱形，下雨天，空瓶子进了水后，相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，太阳光通过矿泉水瓶，会聚成一个亮点，若温度很高，就会引起枯枝落叶的燃烧，从而引发火灾。
21. （1）会聚 11.0 （2）蜡烛放在了凸透镜焦点以内（或烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一条直线上） （3）放大 投影仪（或幻灯机） 靠近
解析：（1）从图中光线的偏折方向可以看出：凸透镜对光线具有会聚作用；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点，这一点就是该凸透镜的焦点。焦距是焦点到凸透镜光心的距离。
（2）光具座上的光屏得不到像的原因有以下几点：蜡烛在焦点上（此时不能成像）；蜡烛在一倍焦距以内（此时成虚像，虚像不能呈现在光屏上）；烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度（此时像在光屏的上方或下方，没有呈现在光屏上）；凸透镜的焦距太大了（能成实像，但像距太远了，导致光屏移不到那个位置）
（3）凸透镜的焦距为11cm，物距为16cm，物体刚好在一倍焦距和两倍焦距之间，经过凸透镜所成的像是倒立、放大的实像；投影仪（幻灯机）、电影放映机都是采用这个原理工作的。

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