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(共74张PPT)
第3课时　透镜及其应用
【本课时知识结构】
过 基 础
1．透镜的分类及作用(如图1所示)：
知识点　 　透镜
图1
会聚
发散
注意　透镜对光作用的本质是光的折射。
2．透镜相关的概念
(1)主光轴、光心(如图2所示)：
图2
不变
(2)焦点、焦距(如图3所示)：
图3
平行于
焦点
3．透镜的三条特殊光线(请画出下表中光线通过透镜后的折射光线)
凸透镜 凹透镜
过光心的光线 方向不变 方向不变



凸透镜 凹透镜
平行于主光 轴的光线 折射光线通过①________ 折射光线的②_____________过凹透镜的焦点


过焦点的光线(或延长线过焦点) 折射光线③______于主光轴 折射光线④_______于主光轴


焦点
反向延长线
平行
平行
1．凸透镜成像的特点及原理图
(1)u＞2f时，如图4所示，f＜v＜2f：
知识点　 　凸透镜成像的规律
图4
(2)u＝2f时，如图5所示，v＝2f：
等大
图5
(3)f＜u＜2f时，如图6所示，v＞2f：
图6
放大
投影仪
(4)u＜f时，如图7所示：
正
虚
放大镜
图7
巧记规律　一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物近(距离焦点)像远像变大，物远(距离焦点)像近像变小。
1．眼睛
(1)眼球的结构及视物原理(u＞2f)，如图8所示：
知识点　 　眼睛和眼镜
倒
缩小
凸
光屏
图8
(2)正常眼睛的调节
看近处的物体 看远处的物体
示意图 晶状体较厚，折光能力较______，焦距较短
晶状体较薄，折光能力较______，焦距较长
强
弱
2．近视眼和远视眼的成因及矫正
近视眼 远视眼
表现 只能看清_____处的物体，看不清______处的物体 只能看清______处的物体，看不清______处的物体
成因 晶状体太厚，折光能力太_____，或者眼球在前后方向上太长 晶状体太薄，折光能力太______，或者眼球在前后方向上太短
近
远
远
近
强
弱
近视眼 远视眼
示意图 远处的物体成像于视网膜之______

近处的物体成像于视网膜之____
矫正 示意图 及原理 用______透镜发散光

用______透镜会聚光
前
后
凹
凸
过 易 错
例1　两束光通过透镜的光路如图9所示，由此判断该透镜是______(选填“凹”或“凸”)透镜，你判断的依据是________________________ ________________________________________。
易错点　 　对“会聚”“发散”理解不清
图9
凹
光经过透镜后，远离主光轴，所以该透镜对光有发散作用，是凹透镜
不能根据折射光线是否相交来判断透镜对光的作用，应对比折射光相对于入射光的方向，折射光比入射光更靠近主光轴是会聚，折射光比入射光更远离主光轴是发散。
例2　如图10所示，物体MN放在凸透镜前，0 cm处为凸透镜的光心，M点发出的光线a平行于主光轴。
易错点　 　对焦点、焦距的概念理解不清
图10
(1)凸透镜的焦距为_______cm。
(2)画出光线b经凸透镜折射后的光线。
3.0
如答图1所示
答图1
(3)物体MN经凸透镜成的像相对于MN是________(选填“放大” “缩小”或“等大”)的。
(4)要使光线a经凸透镜后的光线经过K点，应使凸透镜沿主光轴水平向______(选填“左”或“右”)移动。
缩小
左
例3　(2022广州)如图11所示，凸透镜的焦点为F，光心为O。
图11
如答图2所示
答图2
①在图中画出S点发出的光线a经过透镜光心后的光线；
②S点发出的一束光经过透镜后与主光轴平行，请在图中画出该束光的光路图。
要牢记焦点、焦距等的概念，根据题目要求灵活运用透镜的三条特殊光线作图分析，注意所画光路要完整并保留作图依据。答题时要用尺规作图，注意规范，如虚实线的使用、光线要标箭头表示方向等。
例4　(2025广州)如图12所示，蜡烛距凸透镜20 cm时，烛焰在光屏上成清晰的倒立、缩小的像，则该凸透镜的焦距可能是 (　　)
A．5 cm
B．20 cm
C．30 cm
D．40 cm
易错点　 　不会根据成像性质判断凸透镜的焦距
A
图12
要牢记成像特点对应的物距u、像距v与焦距f的关系，根据题中给出的成像特点列出关于f的不等式(组)，解出焦距f的范围，从而判断出凸透镜的焦距。
过 实 验
实验　 　　探究凸透镜成像的规律(课标必做实验)
例题　为了探究凸透镜成像的规律，小广和同学们用发光二极管组成“F”形光源作为发光物体，将发光物体、光屏和焦距f＝10 cm的凸透镜安装在图13甲所示的光具座上进行实验。
图13
(1)将发光物体、__________和________按照从左到右的顺序安装在光具座上。调节三者的中心大致在____________，这一操作的目的是______________________________。
(2)实验时，应________(选填“打开”或“关闭”)室内照明灯，该操作的目的是____________________________________________。
凸透镜
光屏
同一高度
使发光物体的像成在光屏中央
关闭
减少灯光对成像的干扰，使观察到的像更清晰
(3)将凸透镜固定在50 cm刻度线处，将发光物体放在0 cm刻度线处，________(选填“左右”或“上下”)调节光屏，直到光屏上呈现发光物体清晰的像(如图乙所示)，此时凸透镜所成的是________(选填“正立”或“倒立”)、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的______(选填“实”或“虚”)像，记录此时的物距u和像距v。
左右
倒立
缩小
实
(4)将发光物体向右移动一些距离，重复上述实验，当发光物体移动到30 cm刻度线附近时，发现肉眼难以直接判断像是放大、缩小，还是等大的，请你帮同学们想出一种方法并写出判断依据：
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
用刻度尺分别测出发光物体的高度h物和像的高度h像，若h像＞h物，则像是放大的；若h像＝h物，则像与发光物体是等大的；若h像＜h物，则像是缩小的
(5)将发光物体移动到42 cm刻度线处时，发现无论怎样调节光屏，都无法承接到物体的像，此时应该怎样才能观察到物体的像？
________________________________。
从凸透镜的右侧通过凸透镜观察
(6)小广和同学们记录的部分数据如下表所示。
序号 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
虚实 大小 正倒 1 50.0 12.5
2 40.0 实 缩小 倒立 13.3
3 30.0 实 缩小 倒立 15.0
4 20.0 实 等大 倒立 20.0
5 18.0 实 放大 倒立 22.5
6 15.0 实 放大 倒立 30.0
7 8.0 虚 放大 正立 /
8 6.0 虚 放大 正立 /
分析表格数据可知：
①凸透镜成倒立、放大的实像时，物距u应满足什么条件？___________。(用u、f表示)
序号 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
虚实 大小 正倒 1 50.0 12.5
2 40.0 实 缩小 倒立 13.3
3 30.0 实 缩小 倒立 15.0
4 20.0 实 等大 倒立 20.0
5 18.0 实 放大 倒立 22.5
6 15.0 实 放大 倒立 30.0
7 8.0 虚 放大 正立 /
8 6.0 虚 放大 正立 /
f＜u＜2f
序号 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
虚实 大小 正倒 1 50.0 12.5
2 40.0 实 缩小 倒立 13.3
3 30.0 实 缩小 倒立 15.0
4 20.0 实 等大 倒立 20.0
5 18.0 实 放大 倒立 22.5
6 15.0 实 放大 倒立 30.0
7 8.0 虚 放大 正立 /
8 6.0 虚 放大 正立 /
②当u＜f时，物体所成的像与物体相比是_____ (选填“正立”或“倒立”)、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的______(选填“虚”或“实”)像。
正立
放大
虚
【提升设问】
(7)在第2次实验的基础上：
①将发光物体竖直向上移一点，像会____________(选填“竖直向上”或“竖直向下”)移动。
②用白纸遮住凸透镜的下半部分，则发光物体在光屏上的成像情况是______________(选填“成完整的像”“成一半的像”或“无法成像”)。
竖直向下
成完整的像
③若有一只飞虫落在透镜上，则在光屏上________(选填“能”或“不能”)看到飞虫的像。
④保持发光物体和光屏位置不变，只移动透镜，能否使光屏上再次接收到发光物体的像？______(选填“能”或“不能”)，你的依据是__________________________________。
不能
能
在光的折射现象中，光路是可逆的
⑤将发光物体逐渐靠近凸透镜，为使光屏上仍成清晰的像，应将光屏逐渐________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜，此过程中像的大小________。
远离
变大
过 考 点
考点　 　透镜
1．如图14所示，在虚线处放置一个光学器材后，光线AB、CD改变传播方向且仍然能够相交，则该光学器材可能是图中的 (　　)
A．甲　
B．甲、乙
C．甲、丙　
D．甲、乙、丙
D
图14
2．(2024广州节选)如图15，光线a(图中未画出)射到平面镜上，其反射光线b平行凸透镜的主光轴，b经凸透镜折射后，射到屏上的A点。
图15
如答图3所示
答图3
(1)画出光线a；
(2)画出光线b经凸透镜折射后的光路，并标出凸透镜右侧的焦点F。
3．图16中a、b、c是物体MN发出的三束光线，其中a、b平行于主光轴，O是凸透镜的光心。
图16
如答图4所示
答图4
(1)该凸透镜的焦距为________cm。
(2)请在图中画出b、c经透镜后的光线。
10.0
4．(2025南沙区一模)如图17所示，光源M(图中没画出)放在焦距为3 cm的凸透镜前，0 cm处为凸透镜的光心。a、b、c是M发出的三条光线经凸透镜折射后的光线，且三条光线相交于M′。
图17
(1)请在图中：①画出光线a和b对应的入射光线；②确定光源M的位置。
如答图5所示
答图5
(2)光线c经凸透镜折射前的入射光线__________(选填“经过”或“不经过”)凸透镜的焦点。
不经过
考点　 　凸透镜成像的规律及应用
5．在探究凸透镜成像规律实验中，当烛焰、透镜及光屏的位置如图18所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是 (　　)
B
A．此成像规律的应用是照相机
B．此成像规律的应用是投影仪
C．蜡烛移到凸透镜前20 cm处时成倒立、等大的实像
D．要想使光屏上的像大一点，光屏要靠近凸透镜
图18
6．将发光物体分别放在甲、乙凸透镜前，物距相同，通过甲透镜成正立、放大的像，通过乙透镜成倒立、缩小的像。图19是平行于主光轴的光线通过甲透镜的光路图，下列可能是平行于主光轴的光线通过乙透镜的光路图的是 (　　)
A
图19
7．(2024增城区期末)如图20，凸透镜的焦点为F，O是光心。S是放在凸透镜前的光源，S′是S经凸透镜所成的像，当S沿平行于主光轴的方向向右移动的过程中(物距始终大于焦距f)，像S′沿 (　　)
A．①方向移动　
B．②方向移动
C．③方向移动　
D．④方向移动
D
图20
8．(2023广州改编)如图21，凸透镜的光心在0 cm处，物体MN上M点发出的光线b经过光心，M点发出的光线c经过凸透镜后的光线平行于主光轴。
图21
如答图6所示
答图6
(1)画出b经过光心后的光线。
(2)该凸透镜的焦距为______cm；MN经凸透镜成的像相对于MN是________(选填“放大”“缩小”或“等大”)、________(选填“正立”或“倒立”)的像。
(3)若将物体MN水平向左移动适当距离，则MN经凸透镜所成的像的大小________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
10
图21
缩小
倒立
变小
9．(2024荔湾区期末)如图22甲，南越王墓博物馆内，观众可以通过焦距为3 cm的凸透镜观察微型展品MN，M点发出的a、b两条光线如图乙所示，其中光线a平行于主光轴。
图22
如答图7所示
答图7
(1)画出展品M点发出的两束光a、b通过透镜后的折射光线。
(2)MN经过透镜所成的像是________(选填“正立”或“倒立”)、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的________(选填“虚像”或“实像”)。
(3)MN经过透镜所成的像在________(选填“镜前”或“镜后”)一侧。
正立
图22
放大
虚像
镜后
考点　 　眼睛和眼镜
10．(2025广大附中三模)图23甲是一束光分别经过a、b两个透镜后的光路图，图乙是远视眼的成因示意图，下列说法正确的是 (　　)
C
A．a对光有会聚作用，是凹透镜
B．b对光有会聚作用，是凸透镜
C．矫正远视眼的镜片和a对光的偏折作用相同
D．矫正远视眼的镜片和b对光的偏折作用相同
图23
跨学科实践
11．小明和同学们周末要去足球场看球赛，为了获得更好的观看体验，他们准备自制一个望远镜。以下是同学们设计并制作望远镜的项目实施过程。
【项目分析】
了解望远镜的基本原理。
图24
(1)望远镜的主要结构：小明查到有一种望远镜(如图24甲)是由物镜和目镜两组凸透镜组成的，他利用凸透镜对光的作用，作出的光路图如图24乙所示，F物和F目分别是物镜和目镜的焦点。
①物镜：利用u＞2f时，远处物体通过物镜在焦点附近成倒立、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的______(选填“虚”或“实”)像，相当于照相机。
②目镜：利用u＜f时，物镜所成的像通过目镜又成正立、放大的______(选填“虚”或“实”)像，相当于放大镜。
缩小
实
虚
(2)视角：视角会影响我们看物体的清晰程度。物体越大，物体离眼睛越近，视角越______，我们看物体越清晰。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。
(3)望远镜的放大倍率：图甲所示望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。
大
【项目实施】
一、设计简易望远镜
(1)同学们一共收集到四个凸透镜，规格如下表所示。为了制作望远镜，应选择______凸透镜作为物镜，选择______凸透镜作为目镜。(均选填“A”“B”“C”或“D”)
A
凸透镜 A B C D
直径/cm 10 5 5 10
焦距/cm 10 10 5 5
(2)他们所制作的望远镜的放大倍率为_____。
C
2
二、制作并调试望远镜
(3)如图25所示，根据物镜和目镜的直径，用瓦楞纸制作出两个镜筒，将镜筒套在一起，便于调节目镜和物镜间的距离。
图25
(4)同学们用自制的望远镜看远处的科技楼时，发现无论怎样改变目镜与物镜间的距离，都看不到科技楼清晰的像，原因可能是__________ ________。
(5)解决问题后，他们看到了远处科技楼清晰的像。接下来他们观察近处的树木时，应适当________(选填“增大”或“减小”)目镜与物镜间的距离。
镜筒的长
度太短
增大
【展示交流】
同学们查阅资料，了解到另一种望远镜，图26是其内部部分光路图，其中物镜是凸透镜，其光心为O，焦点为F，焦距为500 mm，光线b与主光轴平行。
图26
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
如答图8所示
答图8
(2)目镜是______(选填“凹”或“凸”)透镜。
(3)用此望远镜观测月球时，月球经物镜成一个________(选填“倒立”或“正立”)、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的像。
凹
倒立
缩小
参考答案
过基础
知识点1　1．会聚　发散
2．(1)不变　(2)平行于　焦点
3．
①焦点 ②反向延长线
③平行 ④平行
知识点2　1．(2)等大　(3)放大　投影仪
(4)正　虚　放大镜
知识点3　1．(1)倒　缩小　凸　光屏　(2)强　弱
2．近　远　远　近　强　弱　前　后　凹　凸
过易错
例1　凹　光经过透镜后，远离主光轴，所以该透镜对光有发散作用，是凹透镜
例2　(1)3.0　(2)如答图1所示　(3)缩小　(4)左
答图1
例3　如答图2所示
答图2
例4　A
过实验
例题　(1)凸透镜　光屏　同一高度　使发光物体的像成在光屏中央
(2)关闭　减少灯光对成像的干扰，使观察到的像更清晰
(3)左右　倒立　缩小　实
(4)用刻度尺分别测出发光物体的高度h物和像的高度h像，若h像＞h物，则像是放大的；若h像＝h物，则像与发光物体是等大的；若h像＜h物，则像是缩小的
(5)从凸透镜的右侧通过凸透镜观察
(6)①f＜u＜2f　②正立　放大　虚
(7)①竖直向下　②成完整的像　③不能
④能　在光的折射现象中，光路是可逆的　⑤远离　变大
过考点
1．D
2．如答图3所示
答图3
3．(1)10.0　(2)如答图4所示
答图4
4．(1)如答图5所示　(2)不经过
答图5
5．B　6．A　7．D
8．(1)如答图6所示　(2)10　缩小　倒立　(3)变小
答图6
9．(1)如答图7所示　(2)正立　放大　虚像　(3)镜后
10．C
答图7
跨学科实践
11．【项目分析】
(1)①缩小　实　②虚　(2)大
【项目实施】
(1)A　C　(2)2　(4)镜筒的长度太短　(5)增大
【展示交流】
(1)如答图8所示　(2)凹　(3)倒立　缩小
答图8

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