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第4讲
透镜及其应用
沪科版 八年级上册
Ⅱ.关键能力 专项提升
沪科版 八年级上册
专项2　探究凸透镜成像规律
实验 1 基础性探究——物距(或像距)与焦距间的关系对
成像情况的影响
1．[2022·凉山州]某同学在做探究凸透镜成像规律实验时，蜡烛和光屏的位置如图所示，此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。接下来把蜡烛移动到35 cm刻度线处，则应将光屏向________(填“左”或“右”)移动，光屏上才可以得到倒立、
________、清晰的
实像。
右
放大
【点拨】
物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，此时像距也等于2倍焦距，故2f＝20 cm，f＝10 cm；把蜡烛移动到35 cm刻度线处，此时物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立、放大的实像，像距大于2倍焦距，应向右移动光屏。
2．[2022·通辽改编]在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10 cm，将凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处，实验装置如图所示：
(1)实验中将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的实像，这是________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的原理。
照相机
【点拨】
将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处，物距是25 cm，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，照相机是根据此原理制成的。
(2)再将蜡烛从光具座上25 cm刻度线处移到10 cm刻度线处，若使烛焰在光屏上再次成清晰的像，光屏应________ (填“远离”或“靠近”)透镜。
靠近
【点拨】
将蜡烛从光具座上25 cm刻度线处移到10 cm刻度线处，物距增大，像距减小，若使烛焰在光屏上再次成清晰的像，光屏应靠近透镜。
(3)某小组同学将发光的小灯泡放在该凸透镜的焦点处，在透镜另一侧将光屏沿主光轴远离透镜的过程中，光屏上的光斑大小将________。
不变
【点拨】
将发光小灯泡放在该凸透镜的焦点处，经凸透镜折射后平行于主光轴，所以在透镜另一侧将光屏沿主光轴远离透镜的过程中，光屏上的光斑大小不变。
3．[2022·本溪]大威利用光具座、蜡烛、光屏和直径相同、焦距不同的两个同种材料制成的凸透镜A(焦距未知)、B(焦距为20 cm)等器材探究凸透镜成像规律。
(1)将蜡烛、凸透镜A、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛后发现烛焰的像成在光屏上方。此时应向________调节蜡烛，使烛焰的像成在光屏中央。
上
【点拨】
蜡烛燃烧变短，所以像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，可以将蜡烛向上移动。
(2)正确调节后，蜡烛、凸透镜A、光屏的位置如图所示。此时光屏上成倒立、等大的像，凸透镜A的焦距为________cm。
10.0
【点拨】
如题图所示，光屏上成倒立、等大的像，此时物距等于像距，物距为20.0 cm等于2倍焦距，故凸透镜的焦距为10.0 cm。
(3)凸透镜A固定不动，将蜡烛移动到________(填“35.0” “25.0”或“15.0”) cm刻度线处，移动光屏，直到光屏上出现清晰的倒立、缩小的像。生活中的________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是根据这个原理制成的。
15.0
照相机
【点拨】
将蜡烛移至15.0 cm刻度线处，此时的物距为25.0 cm，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，其应用是照相机。
(4)在(3)的基础上，保持凸透镜A位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调，发现光屏上成倒立、________的实像。
放大
【点拨】
在(3)的基础上，凸透镜位置不变，对调蜡烛和光屏，蜡烛在1倍焦距和2倍焦距处，成倒立、放大的实像。
(5)为了模拟眼睛看清远近不同的物体时，晶状体形状的变化情况，他应选用凸透镜______(填“A”或“B”)来模拟眼睛看远处时的晶状体。
B
【点拨】
为了模拟眼睛看清远近不同的物体时，晶状体形状的变化情况，他应选用焦距为20 cm的凸透镜B来模拟眼睛看远处时的晶状体。
4．在“探究凸透镜成像规律”的实验时，小颖同学依次进行了如下操作。
(1)小颖先在光具座上依次安装蜡烛、凸透镜、光屏，然后点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在____________。
同一高度上
【点拨】
应将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调节到同一高度上，使像成在光屏中央。
(2)如图所示，小颖移动光屏，在光屏上观察到一个倒立、缩小的实像，此成像原理和生活中的________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同。接着保持凸透镜的位置不动，仅将蜡烛和光屏位置互换，光屏上________(填“能”或“不能”)观察到烛焰清晰的像。
照相机
能
【点拨】
物体到凸透镜的距离是物距，像到凸透镜的距离是像距。如图，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的。折射现象中光路是可逆的，所以把蜡烛和光屏的位置互换后，光屏上能成清晰的像。
(3)上述实验完成后，小颖借用物理老师的眼镜继续探究，她将眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现像变模糊了，接着保持蜡烛和凸透镜位置不动，将光屏远离凸透镜后又能观察到清晰的像，则可判断物理老师的眼镜是________(填“近视”或“远视”)眼镜。
近视
【点拨】
小颖借用物理老师的眼镜继续探究，她将眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现像变模糊了，接着保持蜡烛和凸透镜位置不动，将光屏远离凸透镜后又能观察到清晰的像，说明像距增大了，也就是眼镜对光线有发散作用，因此这个眼镜是凹透镜，则可判断物理老师的眼镜是近视眼镜。
5．小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像；物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。据此小明提出的问题是像的虚实、大小、正倒跟_________________________有什么关系？
物距(物体到凸透镜的距离)
(2)如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距f＝________cm。
10.0
(3)小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在刻度线50 cm位置处不变，把蜡烛放在10 cm刻度线处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是____________ (填“照相机”“放大镜”或“投影仪”)。
照相机
(4)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的图像，由图像可知：成实像时物距逐渐减小，像距逐渐________。当u>2f时，物体移动速度________(填“大于”“小于”或“等于”)像
移动的速度；当f＜u<2f时，物体移动
速度________(填“大于”“小于”或“
等于”)像移动的速度。
增大
大于
小于
【点拨】
由图丙可以看出凸透镜成实像时物距逐渐减小，像距逐渐增大。当u>2f时，物距变化很大时，像距变化很小，则物体移动速度大于像移动的速度；当f6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)图甲中光屏上所成的像是倒立、______(填“放大”“等大”或“缩小”)的实像，生活中________(填“照相机” “投影仪”或“放大镜”)是利用这一原理制成的。
放大
投影仪
【点拨】
由图甲可知，此时的物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪。
(2)如图乙，线段AB为凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的关系图线，则凸透镜焦距为______cm。
10
【点拨】
(3)当光屏上呈现清晰的像时，不改变图甲中蜡烛和透镜 位置。
①若将凸透镜换成焦距相同镜面较小的凸透镜，再次实验，光屏上所成的像与原来的像比________(填“变小” “变暗”或“变不完整”)了。
变暗
【点拨】
用另一个与原实验中焦距相同但镜面较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，变暗了；
②若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距稍小的凸透镜，再次实验，则需将光屏________(填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像，光屏上所成的像与原来的像相比________(填“变大”或“变小”)了。
向左
变小
【点拨】
如果将凸透镜换成镜面大小相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来相当于物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。
7．在信息化时代，照相机和手机都是常用的图像采集设备。
实验 2 凸透镜焦距对成像情况的影响
(1)如图甲所示，拍照时，在芯片上所成的像是倒立的、缩小的________(填“实”或“虚”)像。镜头靠近人时，像的大小将变________，此时像会________(填“靠近”或“远离”)透镜。用照相机拍摄远近不同的物体时，通过伸缩镜头，使像清晰地成在
芯片上，这个操作过程
便是“调焦”，如图乙所示。
实
大
远离
(2)小敏同学发现手机不能“调焦”但成像也基本清晰，她将手机拿到哥哥工作的大学实验室去探究，实验数据如表，根据表中数据，判断手机镜头的焦距大约为________。
A．5 m　　　　
B．0.5 m
C．0.05 m
D．0.005 m
D
次数 物理量 1 2 3 4 5 6 7
物距/m 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.10 0.05
像距/cm 0.500 0.501 0.502 0.503 0.505 0.526 0.556
(3)请分析，手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因是______________________________________________
_________________________________。
这种手机镜头的焦距小，物距都远大于2倍焦距，
像距接近焦距，像距变化的范围小
【点拨】
照相机的镜头相当于一个凸透镜，凸透镜成像，物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，镜头靠近人时，物距变小，像距变大，像会远离透镜，像要变大；因为这种手机镜头的焦距小，物距都远大于2倍焦距，像距接近焦距，像距变化的范围小，这样远近不同的物体成像的位置相差不大，所以不用“调焦”。
8．用蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座标尺上位置如图时，在光屏上能成________、缩小的实像。生活中的________(填“照相机”“放大镜”或“幻灯机”)
就是利用这个原理
制成的。
倒立
实验 3 眼镜对凸透镜成像的影响
照相机
【点拨】
当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座标尺上位置如图所示时，光屏上出现一个清晰倒立的实像，此时物距大于像距，成缩小的实像，是照相机的原理。
(2)这个凸透镜的焦距可能是________。
A．8 cm B．12 cm
C．16 cm D．20 cm
B
【点拨】
此时物距为50 cm－20 cm＝30 cm，此时u＞2f，即 30 cm＞2f　①，像距v＝70 cm－50 cm＝20 cm，此时2f＞20 cm＞f　②，综合①②得10 cm＜f＜15 cm，选B。
(3)若仅将图中凸透镜移动到刻度值为________cm处，光屏上可再次呈现一个清晰的像。
40
【点拨】
蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，要在光屏上再次得到清晰的像，根据光路的可逆性，可使像距v′＝30 cm(即此时的像距与原来的物距相等)，此时的物距u′＝v＝20 cm，所以此时凸透镜的位置在20 cm＋20 cm＝40 cm处，蜡烛位于1倍焦距和2倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像。
(4)若仅将图中光屏向右移动一小段距离，在凸透镜和烛焰之间放置一个合适的________(填“近视”或“远视”)眼镜，可使光屏上再次得到烛焰清晰的像。
近视
【点拨】
仅将图中光屏向右移动一小段距离，在凸透镜和烛焰之间放置一个合适的凹透镜即近视眼镜，使光线延迟会聚，可使光屏上再次得到烛焰清晰的像。

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