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5.1　透镜
@学习目标
课程标准 (2022年版) 本节要点
2.3.5　了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用. 1.知道什么是凸透镜和凹透镜. 2.知道透镜的主光轴、光心、焦点、焦距及透镜对光的作用. 3.学会用凸透镜和凹透镜的特殊光线进行光路作图.(重点)
@集慧解惑
凸透镜和凹透镜
1.两种薄透镜
(1)凸透镜(图甲)：中间　厚　、边缘　薄　的透镜.
(2)凹透镜(图乙)：中间　薄　、边缘　厚　的透镜.
甲 乙
2.透镜的两个概念
(1)主光轴：通过两个球面球心的直线叫作主光轴.如图中的CC'.
(2)光心：透镜的中心，主光轴上的特殊点，如图所示.
典例1 [物理观念]单反相机镜头由多种光学器件组成，其中较为重要的是透镜组，如图所示透镜组中属于凹透镜的是 (　B　)
A.①
B.②
C.③
D.④
透镜对光的作用
演示实验：透镜对光的作用.
实验操作：(1)如图甲所示，让平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向.
(2)如图乙所示，让平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向.
甲 乙
实验结论：(1)凸透镜对光有　会聚　作用，凹透镜对光有　发散　作用.
(2)过光心的光线传播方向　不改变　(选填“改变”或“不改变”).
典例2 [科学思维]在下列虚线框中放入适当的凸透镜或凹透镜，使光路图成立.其中放入凹透镜的是 (　D　)
A.甲和丁 B.乙和丁 C.丙和丁 D.乙和丙
　　透镜的“会聚”和“发散”作用均是折射光线相对于入射光线而言的.凸透镜会聚光线，使折射光线更偏向主光轴；凹透镜发散光线，使折射光线更偏离主光轴.
焦点和焦距
1.焦点(F)
(1)跟主光轴平行的光，通过凸透镜后　会聚　在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，如图甲所示.
甲 乙
(2)跟主光轴平行的光，通过凹透镜后发散，发散光线的　反向延长线　也会在主光轴上会聚成一点，这个点叫作凹透镜的虚焦点，如图乙所示.
2.焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离叫作　焦距　.
3.凸透镜的两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距　相等　.
注意：当凸透镜的口径相同时，透镜中间越厚，对光的折射能力越　强　，会聚作用越　强　，焦距越　短　，如图所示.
典例3 [传统文化]如图甲所示，西汉时期的《淮南万毕术》中，记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生.”其中“削冰令圆”是把冰削成　凸　透镜，“以艾承其影”是把“艾”(易燃物)放在透镜的　焦点　上，“则火生”说明该透镜对光有　会聚　作用.小凡照着记载做了两个直径相同、厚度不同的冰透镜，先用薄透镜正对太阳光，光聚焦在b点，如图乙所示，再换用更厚的透镜正对太阳光，光将会聚焦在　a　(选填“a”“b”或“c”)点.
甲 乙
变式1　[科学态度与责任]香水的主要成分是酒精，很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水，其实这是非常危险的行为.如图所示，四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异，其中在阳光照射下最容易引发火灾的是 (　B　)
三条特殊光线的作图
典例4 在图中画出光通过透镜后的光路图.
变式2　如图所示，请完成图中两条光线的折射光路.
甲 乙
　1.凸透镜的三条特殊光线(图甲)：
(1)通过光心的光线，其传播方向不改变.
(2)平行于主光轴的光线， 经凸透镜折射后通过焦点射出.
(3)通过凸透镜焦点入射的光线，折射后平行于主光轴射出.
甲 乙
2.凹透镜的三条特殊光线(图乙)：
(1)通过光心的光线，其传播方向不改变.
(2)平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过本侧的虚焦点.
(3)对准对侧虚焦点入射的光线，折射后平行于主光轴射出.
记忆口诀：“平主过焦，过焦平主，过心不变”.
粗略测量凸透镜的焦距
如图所示，把凸透镜　正对　太阳光，调整凸透镜到纸面的距离，直到出现一个最小、最亮的光斑，该光斑的位置就是透镜的　焦点　.用刻度尺测量焦点到透镜光心的距离，就是这个凸透镜的焦距.
典例5 如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得　最小、最亮　，此时光斑到凸透镜光心的距离为8 cm，则该凸透镜的焦距为　8　cm.换成凹透镜再做这个实验，在纸上　不能　(选填“能”或“不能”)看到很小、很亮的光斑.
@慧化亮人
1.(回归教材)炎炎夏日，汽车停在露天停车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内易引起火灾，这是因为这瓶水 (　A　)
第1题图
A.相当于一个凸透镜，对光有会聚作用
B.相当于一个凸透镜，对光有发散作用
C.相当于一个凹透镜，对光有会聚作用
D.相当于一个凹透镜，对光有发散作用
2.[物理学与日常生活]晴朗的夏天中午，给树或花的叶子浇水，常会把叶子烧焦，其原因是(　D　)
A.水滴蒸发时给叶子传热 B.水滴吸热升温，把叶子烧焦
C.阳光容易透过水滴 D.水滴使阳光会聚，把叶子烧焦
3.(2024·大庆中考改编)(1)如图甲所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，画出它们的折射光线.
(2)在图乙中，根据折射光线画出对应的入射光线.
第3题图
4.如图是一种微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端A部分(透明体)相当于　凸　透镜，对光有　会聚　作用.要想让手电筒射出的光是平行光，应把灯泡的灯丝放在　焦点　处.
第4题图
5.[科学探究]中午时分，小强物理实验小组在操场上利用如图所示的装置进行实验，让太阳光经过凸透镜，移动光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图所示.可知该凸透镜的焦距是　10.0　cm.若将光屏靠近凸透镜，光屏上的光斑将会　变大　(选填“变大”“不变”或“变小”).
第5题图5.1　透镜
@学习目标
课程标准 (2022年版) 本节要点
2.3.5　了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用. 1.知道什么是凸透镜和凹透镜. 2.知道透镜的主光轴、光心、焦点、焦距及透镜对光的作用. 3.学会用凸透镜和凹透镜的特殊光线进行光路作图.(重点)
@集慧解惑
凸透镜和凹透镜
1.两种薄透镜
(1)凸透镜(图甲)：中间 、边缘 的透镜.
(2)凹透镜(图乙)：中间 、边缘 的透镜.
甲 乙
2.透镜的两个概念
(1)主光轴：通过两个球面球心的直线叫作主光轴.如图中的CC'.
(2)光心：透镜的中心，主光轴上的特殊点，如图所示.
典例1 [物理观念]单反相机镜头由多种光学器件组成，其中较为重要的是透镜组，如图所示透镜组中属于凹透镜的是 (　 　)
A.①
B.②
C.③
D.④
透镜对光的作用
演示实验：透镜对光的作用.
实验操作：(1)如图甲所示，让平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向.
(2)如图乙所示，让平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向.
甲 乙
实验结论：(1)凸透镜对光有 作用，凹透镜对光有 作用.
(2)过光心的光线传播方向 (选填“改变”或“不改变”).
典例2 [科学思维]在下列虚线框中放入适当的凸透镜或凹透镜，使光路图成立.其中放入凹透镜的是 (　 　)
A.甲和丁 B.乙和丁 C.丙和丁 D.乙和丙
　　透镜的“会聚”和“发散”作用均是折射光线相对于入射光线而言的.凸透镜会聚光线，使折射光线更偏向主光轴；凹透镜发散光线，使折射光线更偏离主光轴.
焦点和焦距
1.焦点(F)
(1)跟主光轴平行的光，通过凸透镜后 在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，如图甲所示.
甲 乙
(2)跟主光轴平行的光，通过凹透镜后发散，发散光线的 也会在主光轴上会聚成一点，这个点叫作凹透镜的虚焦点，如图乙所示.
2.焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离叫作 .
3.凸透镜的两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距 .
注意：当凸透镜的口径相同时，透镜中间越厚，对光的折射能力越 ，会聚作用越 ，焦距越 ，如图所示.
典例3 [传统文化]如图甲所示，西汉时期的《淮南万毕术》中，记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生.”其中“削冰令圆”是把冰削成 透镜，“以艾承其影”是把“艾”(易燃物)放在透镜的 上，“则火生”说明该透镜对光有 作用.小凡照着记载做了两个直径相同、厚度不同的冰透镜，先用薄透镜正对太阳光，光聚焦在b点，如图乙所示，再换用更厚的透镜正对太阳光，光将会聚焦在 (选填“a”“b”或“c”)点.
甲 乙
变式1　[科学态度与责任]香水的主要成分是酒精，很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水，其实这是非常危险的行为.如图所示，四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异，其中在阳光照射下最容易引发火灾的是 (　 　)
三条特殊光线的作图
典例4 在图中画出光通过透镜后的光路图.
变式2　如图所示，请完成图中两条光线的折射光路.
甲 乙
　1.凸透镜的三条特殊光线(图甲)：
(1)通过光心的光线，其传播方向不改变.
(2)平行于主光轴的光线， 经凸透镜折射后通过焦点射出.
(3)通过凸透镜焦点入射的光线，折射后平行于主光轴射出.
甲 乙
2.凹透镜的三条特殊光线(图乙)：
(1)通过光心的光线，其传播方向不改变.
(2)平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过本侧的虚焦点.
(3)对准对侧虚焦点入射的光线，折射后平行于主光轴射出.
记忆口诀：“平主过焦，过焦平主，过心不变”.
粗略测量凸透镜的焦距
如图所示，把凸透镜 太阳光，调整凸透镜到纸面的距离，直到出现一个最小、最亮的光斑，该光斑的位置就是透镜的 .用刻度尺测量焦点到透镜光心的距离，就是这个凸透镜的焦距.
典例5 如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得 ，此时光斑到凸透镜光心的距离为8 cm，则该凸透镜的焦距为 cm.换成凹透镜再做这个实验，在纸上 (选填“能”或“不能”)看到很小、很亮的光斑.
@慧化亮人
1.(回归教材)炎炎夏日，汽车停在露天停车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内易引起火灾，这是因为这瓶水 (　 　)
第1题图
A.相当于一个凸透镜，对光有会聚作用
B.相当于一个凸透镜，对光有发散作用
C.相当于一个凹透镜，对光有会聚作用
D.相当于一个凹透镜，对光有发散作用
2.[物理学与日常生活]晴朗的夏天中午，给树或花的叶子浇水，常会把叶子烧焦，其原因是(　 　)
A.水滴蒸发时给叶子传热 B.水滴吸热升温，把叶子烧焦
C.阳光容易透过水滴 D.水滴使阳光会聚，把叶子烧焦
3.(2024·大庆中考改编)(1)如图甲所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，画出它们的折射光线.
(2)在图乙中，根据折射光线画出对应的入射光线.
第3题图
4.如图是一种微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端A部分(透明体)相当于 透镜，对光有 作用.要想让手电筒射出的光是平行光，应把灯泡的灯丝放在 处.
第4题图
5.[科学探究]中午时分，小强物理实验小组在操场上利用如图所示的装置进行实验，让太阳光经过凸透镜，移动光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图所示.可知该凸透镜的焦距是 cm.若将光屏靠近凸透镜，光屏上的光斑将会 (选填“变大”“不变”或“变小”).
第5题图

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