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第五讲　透镜及其应用
透镜
凸透镜和凹透镜比较
外形特征 对光的作用 相关概念 三条特殊光线
凸透镜 中间____、边缘____ 对光有_______作用
凹透镜 中间____、边缘____ 对光有_______作用
厚
薄
会聚
薄
厚
发散
1.如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方20 cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，表明凸透镜对光有_______作用；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离，光斑一直变小，可知该透镜的焦距_______(选填“大于”“等于”或“小于”)20 cm。
会聚
小于
凸透镜成像规律及应用
物距(u)和 焦距(f)的关系 像的性质 像的位置 应用
正立或倒立 放大、等大或缩小 实像或虚像 像和物同侧或异侧 像距(v)和焦距(f)的关系 u＝∞ 不成像，会聚一点 测焦距
u＞2f 倒立 _______ 实像 ______ f＜v＜2f _______
u＝2f _______ 等大 实像 异侧 _________ 测焦距
f＜u＜2f 倒立 放大 _______ _____ v＞2f _______
u＝f 不成像 u＜f _______ 放大 _______ 同侧 _______
缩小
异侧
照相机
倒立
v＝2f
实像
异侧
投影仪
正立
虚像
放大镜
图示
记忆 规律 一焦分虚实，二焦分大小，虚像同侧正，实像异侧倒；物体移向凸透镜，实像变远且变大，虚像变近且变小
2.找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔水平地放在玻璃瓶的一侧，把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动时，透过玻璃瓶会看到铅笔尖会逐渐_______(选填“变长”或“变短”)，到某一位置以后，铅笔尖会突然改变了方向，改变方向前的“像”是____像，改变方向后的“像”是____像。(后两空均选填“实”或“虚”)
变长
虚
实
眼睛与眼镜
1．眼睛的视物原理
人眼的晶状体和角膜共同作用相当于一个____透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜相当于______，物体在视网膜上成倒立、_______的实像。
凸
光屏
缩小
2．近视眼和远视眼
视觉特征 形成原因 成像情况 矫正眼镜
近视眼 近处清晰，远处模糊 晶状体太____，眼球前后方向太____ ____透镜
远视眼 远处清晰，近处模糊 晶状体太____，眼球前后方向太____ ____透镜
厚
长
凹
薄
短
凸
3.人眼中的晶状体相当于_________，晶状体_______，折光能力太强，会造成近视眼；晶状体_______，折光能力太弱，会造成远视眼。下列有关眼睛的示意图，远视眼是_____图，远视眼矫正是_____图，近视眼是_____图，近视眼矫正是____图。
凸透镜
太厚
太薄
丁
乙
甲
丙
1．(2025·湖北)2025年1月20日，在第九届亚冬会火种采集仪式上，现场用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象，让光束透过近视眼镜和老花眼镜投射在墙上，如图乙所示。____(选填“上”或“下”)方眼镜的透镜类型与冰透镜相同，为____透镜。
透镜及其对光的作用
下
凸
2．(2025·泰安)我国西汉时期的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示，假设O为冰透镜的光心，F为冰透镜的焦点，请完成光路图。
透镜作图
3．(2025·泰安)用焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律时，点燃的蜡烛、凸透镜(保持不动)、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出)。下列说法中( )
①图中成像规律与照相机成像原理相同
②把蜡烛适当右移，光屏适当左移，会再次在光屏上成清晰的像
③把蜡烛移至35.0 cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像
④把蜡烛移至45.0 cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成正立、放大的像
A．只有①②正确 B．只有①③正确
C．只有②④正确 D．只有①③④正确
凸透镜成像规律及应用
B
4．(2025·乐山)每年5～6月，金口河大瓦山“转转花”竞相绽放，游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象，下列说法正确的是( )
A．游客能看到美丽的“转转花”，说明“转转花”是光源
B．“转转花”的影子是由于光的直线传播形成的
C．用于拍摄“转转花”的手机镜头相当于凹透镜
D．在拍摄时，“转转花”需位于手机镜头的一倍焦距以内
B
5．(2025·无锡)如图所示是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A．是凸透镜，可用于矫正远视眼
B．是凹透镜，可用于矫正远视眼
C．是凸透镜，可用于矫正近视眼
D．是凹透镜，可用于矫正近视眼
眼睛与眼镜
D
6．(2023·三市一企)如图所示是近视眼及其矫正的光路图，下列说法不正确的是( )
A.近视眼的成像原理和小孔成像的原理相同
B．近视眼看远处的物体，像成于视网膜前
C．近视眼用凹透镜矫正
D．为预防近视，读写时眼睛与书本的距离应保持在25 cm左右
A
7．(2024·湖北)同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜，通过凸透镜看到的情景如图甲所示。为了弄清其原理，他们进行了如下探究。
探究凸透镜成像的规律
(1)如图乙所示，用太阳光照射凸透镜，移动光屏直至光屏上出现一个最小、最亮的光斑，此凸透镜的焦距为______cm。
(2)如图丙所示，将蜡烛放在较远处，移动光屏使光屏上呈现清晰的实像，观察像的性质，测出物距和像距；逐次改变物距，重复上述操作，实验记录如下表。
10.0
序号 物距/cm 像的性质 像距/cm
正倒 大小 1 24.0 倒立 缩小 17.2
2 22.0 倒立 缩小 18.8
3 20.0 倒立 等大 20.0
4 18.0 倒立 放大 22.4
5 16.0 倒立 放大 27.0
……
凸透镜成缩小实像时，物距_______(选填“大于”“小于”或“等于”)像距。
(3)小宇受第4、5组实验结果启发，推测文物与其前方凸透镜的距离u和凸透镜焦距f的关系为f博物馆木牍上的字所成的是正立、放大的像，小丽推测的依据是实验中看到正立、放大的像，与博物馆看到的现象一样。
大于
B
小丽
8．(2025·武汉)某小组利用焦距不同的凸透镜，模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15 cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像，这个像是_______、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体，同学们保持凸透镜和光屏的位置不变，选用焦距为____(选填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜，移动蜡烛，直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到：通过远眺可以让睫状体放松，晶状体厚度______(选填“变薄”“不变”或“变厚”)，对光的偏折能力_______，有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
缩小
12
变薄
变弱
【例1】(2024·上海)光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10 cm时，此时在光屏上成缩小的像。小王把光屏沿着光具座移动5 cm后，再次移动光源的位置使光屏上成清晰的像。对于该像的情况，下列选项正确的是( )
A．一定成放大的像 　　B．可能成缩小的像　　
C．成像可能比原来小　　D．成像一定比原来小
凸透镜成像规律的应用
B
【例2】(2024·资阳)小明同学找来一个薄壁圆柱形玻璃杯，并将画有箭头的白纸靠在玻璃杯后，观察结果如图甲所示。向杯中加水，使得水面高过箭头位置，透过玻璃杯观察纸上的“箭头”；将白纸逐渐远离杯子的过程中，可依次观察到情景( )
A．丁、乙、丙 B．乙、丙、丁 C．丙、丁、乙 D．丁、丙、乙
D
【例3】学校在校门口安装了一个高清摄像头，便于监测校门口的安保情况。摄像头的镜头相当于一个 ____(选填“凸”或“凹”)透镜，当人在摄像头监控范围内时，会通过摄像头成倒立、缩小的 ____(选填“实”或“虚”)像，若人靠近摄像头，所成的像将 ______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
凸
实
变大
【例4】如图甲所示是小刚用放大镜贴着瓢虫观察到的情况，将放大镜逐渐远离瓢虫时，观察到瓢虫的成像发生变化如图乙所示，像的变化情况顺序正确的是_____________；电影放映机是根据图乙中____的成像原理而工作的。(均选填序号)
②①④③
①
[实验命题点] 实验必备手册P4
小明国庆期间参观博物馆，发现“秦代木牍”的展示柜中放着放大镜，他通过放大镜观察到了放大的字，为了弄清放大镜的成像原理，如图所示，他设计了如下实验：
★探究凸透镜成像的规律
【基础设问】
(1)安装器材时，应调整“F”光源、凸透镜和光屏三者的中心在_________上，其目的是_______________________________。
同一高度
使“F”光源的像成在光屏的中央
(2)[测量焦距]调整好装置后，将平行光正对凸透镜，移动光屏，直至光屏上形成一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为_______cm。
(3)当调节“F”光源、凸透镜和光屏位置如图乙所示时，光屏上恰好成清晰的像(未画出)。此时光屏上得到的是倒立、_______的实像，生活中的_________(选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)就是利用这一成像原理制成的。
(4)保持图乙中凸透镜的位置不变，对调“F”光源和光屏的位置，____(选填“能”或“不能”)在光屏上看到清晰的像，生活中的________(选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)就是利用这一成像原理制成的。
10.0
缩小
照相机
能
投影仪
(5)保持图乙中凸透镜的位置不变，将“F”光源向右移动至45 cm刻度线处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像，原因是______________________________________，此时应从凸透镜____(选填“左”或“右”)侧透过凸透镜观察。
【能力设问】
(6)实验中，光屏上已得到发光物体清晰的像，此时若手指尖触摸到了凸透镜，光屏上_______(选填“会”或“不会”)有指尖的像；这时光屏上所成的像的亮度________ (选填“变亮”“变暗”或“不变”)，但光屏上______(选填“仍能”或“不能”)成烛焰完整的像。
物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像
右
不会
变暗
仍能
(7)[更换透镜]光屏上成清晰像时，保持“F”光源和透镜位置不变，换用焦距更大的凸透镜，则该透镜对光线的会聚能力更____(选填“强”或“弱”)；此时光屏上清晰的像变模糊了，为使光屏上重新得到清晰的像，光屏应向_______(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动。
(8)[增加镜片]光屏上得到清晰像时，在“F”光源和凸透镜之间放置一个远视眼镜片，由于远视眼镜片对光线有______作用，所以光屏上原来清晰的像变模糊了(如图丙所示)。若想在光屏上重新得到清晰的像，他可将光屏______(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
弱
远离
会聚
靠近
(9)[模拟眼睛视物]将光屏和模拟眼睛晶状体的水透镜固定在光具座如图丁所示的位置。打开“F”光源后，调节水透镜凸度，直至光屏上成一个清晰倒立、_______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。若将打开的“F”光源向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜______(选填“注水”或“抽水”)。
【拓展设问】
(10)[生活实践]毕业典礼上，小丽想拍摄教学楼的全景，但她所在的位置只能拍摄到教学楼的一部分，由于无法改变拍摄位置，她只能通过改变照相机镜头焦距使像变小，从而拍摄到全景。小丽的照相机镜头相当于一个焦距可变的凸透镜，为了拍摄到全景，她应该调节照相机镜头的焦距，使其适当______(选填“变大”或“变小”)。
缩小
抽水
变小
(9)[模拟眼睛视物]将光屏和模拟眼睛晶状体的水透镜固定在光具座如图丁所示的位置。打开“F”光源后，调节水透镜凸度，直至光屏上成一个清晰倒立、_______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。若将打开的“F”光源向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜_______(选填“注水”或“抽水”)。
缩小
抽水
1．(2025·宿迁)人眼的晶状体相当于凸透镜，如图所示，下列光学仪器与人眼的晶状体成像原理相同的是( )
A．放大镜 B．照相机
C．投影仪 D．平面镜
B
2．(2025·盐城)下列哪幅图中使用的不是凸透镜( )
C
3．(2025·青海)小文到青海湖旅游时，用照相机记录了青海湖的美景。以下物体与照相机成像规律相同的是( )
C
4．(2025·成都)机器人跳秧歌舞、跑马拉松、做家务……人形机器人用“眼睛”感知获取信息，如图所示。人形机器人“眼睛”的光学成像与人眼相似，是通过镜头使物体在图像传感器成像面上(相当于人眼的视网膜)成清晰的像。下列说法正确的是( )
A.物体在成像面上成放大的虚像
B．机器人“眼睛”的镜头对光有发散作用
C．机器人“眼睛”光学成像原理与照相机成像原理相同
D．机器人“眼睛”只能“看见”自身正在发光的物体
C
5. (2024·无锡)用焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是( )
A．只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像
B．只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
C．只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
D．只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像
D
6．(2025·广东)放大镜属于______(选填“凸”或“凹”)透镜，如图所示，邮票通过透镜所成的像是______(选填“实”或“虚”)像，邮票到透镜的距离________(选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
7．(2025·达州)汽车仪表台上方不能放老花镜，是因为老花镜对光具有________ (选填“会聚”或“发散”)作用，易引发火灾；青少年不良用眼易引起晶状体变厚，应佩戴______透镜矫正。
凸
虚
小于
会聚
凹
8．(2025·福建)如图所示，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应( )
A.小于1倍焦距
B．等于1倍焦距
C．大于2倍焦距
D．在2倍焦距与1倍焦距之间
A
9．(2025·苏州)探究凸透镜成像的规律时，把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上，先固定好点燃的蜡烛和光屏，再移动凸透镜。当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时，光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是( )
A．第一次的像是缩小的
B．第二次的像比第一次大
C．蜡烛和光屏间的距离是40 cm
D．凸透镜的焦距是20 cm
C
10．(2025·广安)某学习小组在探究凸透镜成像规律时，如图所示，光屏上刚好得到清晰的像，凸透镜的焦距f＝10 cm，下列说法中正确的是( )
A．光屏上的像是倒立、缩小的虚像
B．光屏上的像是倒立、放大的实像
C．凸透镜可用来矫正近视眼
D．照相机的成像原理与此成像原理相同
B
11．(2025·广元)“梦天”学习小组用硬纸板做了两个纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动，如图所示。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为8 cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜，就做成了模型照相机。用它来观察远处的教学楼，他们发现半透明薄膜上的像太小，于是靠近教学楼，并________ (选填“增大”或“减小”)两纸筒间的距离，才看到薄膜上清晰的像，此时模型照相机的镜头与教学楼的距离______(选填“>”“<”或“＝”)16 cm。
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12．(2025·烟台)在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，其目的是____________________________。
(2)如图甲所示是小红所在小组实验时的情景，此时光屏上呈现清晰的像，由图甲可知物距为________cm(不要求估读)。请在如图乙所示的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像。
(3)保持图甲中凸透镜位置不动，将光源移动到光具座10.0 cm处，为了在光屏上呈现清晰的像，应将光屏向__________(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动，像的大小将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
使像成在光屏的中央
30
靠近
变小
(4)保持图甲中凸透镜位置不动，将光源移动到光具座45.0 cm处，无论怎样移动光屏始终得不到像，原因是___________________________________________________________________，要想看到此时的像，观察的方法是__________________________________。
此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，故光屏始终得不到像
眼睛在光屏一侧看向凸透镜

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