资源简介

第1节　透镜
【自主预习探新知】
【新知初探】
一、透镜
1．分类
(1)凸透镜：中间______、边缘______的透镜。
(2)凹透镜：中间______、边缘______的透镜。
2．主光轴：如图所示，通过两个球面________的直线叫主光轴，简称主轴。

3．光心：如图所示，主轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向________，这个点叫透镜的光心，用点O表示。
4．焦点：如下图所示，凸透镜能使跟主光轴________的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作主光轴的________，用字母________表示。凸透镜有________焦点，左右各一个。

5．焦距：如上图所示，________到凸透镜________的距离叫焦距，用字母________表示。
二、透镜对光的作用
1．凸透镜对光线有________作用，所以凸透镜又叫做____透镜。
2．凹透镜对光线有________作用，所以凹透镜又叫做________透镜。
【预习自测】
1．下列透镜中，属于凹透镜的是(　　)
　　　　
A　　　　B　　　　　C　　　　　　D
2．让太阳光垂直射到透镜上，在透镜的另一侧来回移动一张白纸，若能在白纸上得到很小很亮的一个光点或光斑，则这个透镜是________透镜；若能在白纸上只能得到一个比透镜更大的光斑，则这个透镜就是________透镜。

【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1
　 透镜
　自学教材第90页凸透镜和凹透镜的内容，通过小组内交流，回答下列问题。
1．能否根据透镜表面的凹凸来判断一个透镜是凸透镜还是凹透镜？应该根据什么来判定？


2．无论是凸透镜还是凹透镜，光线通过光心时，光的传播方向有什么变化？


【归纳总结】
透镜的类型
分类
凸透镜
凹透镜
定义
中间厚、边缘薄的透镜为凸透镜
中间薄、边缘厚的透镜为凹透镜
生活中
的透镜
老花镜镜片、放大镜等
近视镜片等
对光线
的作用
对光线有会聚作用
对光线有发散作用
例图


【典例】 如图所示，几个透镜中，属于凸透镜的是 (　　)

(1)　　　　　(2)　　　　(3) (4)　　　　　(5)　　　　(6)
A．(1)(2)(3) B．(4)(5)(6) C．(2)(3)(4) D．(2)(6)
【针对训练】


在图中属于凸透镜的是________。属于凹透镜的是________。
　　
A　　　　 　　B　　　　　C D　 　　　　E　　　　　F
知识点2
　透镜对光的作用
　如图所示，让一束跟透镜主光轴平行的光射向透镜，根据所观察到的实验现象思考下列问题。

甲　 　　　　 　乙
1．通过观察甲、乙图片中的实验现象，说明凸透镜、凹透镜对光各有什么作用？



2．在甲、乙两个演示实验中，如果逆着折射光的方向入射，将会观察到什么现象？


3．平行于主光轴的光线从右边射向凸透镜，能不能在左边会聚于一点？由此你猜想一下凸透镜有几个焦点？凹透镜也有焦点吗？


4．透过透镜的光线有三条较特殊的，根据透镜对光的作用总结出是哪三条，并利用光路图对比表达出来。



【归纳总结】
透镜的三条特殊光线
内容
项
目
透镜
种类
入射光线
折射光线
图例
凸
透
镜

平行于主光轴
经过另一侧的实焦点

经过焦点或从焦点发出
平行于主光轴射出

经过光心
不改变原来的传播方向

凹
透
镜

平行于主
光轴
反向延长线经过另一侧虚焦点

斜射向凹透镜另一侧虚焦点
平行于主光轴射出

经过光心
不改变原来的传播方向

【典例】 完成下列图中的光路图。

甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙
想一想：根据透镜对光线的作用，通过凸透镜后，光线会变成会聚光线，通过凹透镜后，光线会变成发散光线，这种说法对吗？





【针对训练】
下列四幅光经过透镜的光路图，其中正确的是(　　)

　　　A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D
【达标检测】 (10分钟)
1．图所示透镜属于凸透镜的是 (　　)

A　　　　　B　　　 　　C　　　 　　D
2．下列有关透镜的说法中，正确的是 (　　)
A．不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的
B．凸透镜对光线起发散作用，凹透镜对光线起会聚作用
C．凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点
D．薄透镜就是凹透镜
3．把凸透镜正对着太阳光测焦距，可在距凸透镜15 cm处得到一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是 (　　)
A．7.5 cm B．15 cm C．30 cm D．60 cm
4．暑假，小强帮助妈妈在地里干活，将稻草晒干堆成垛。天要下雨了，小强为了防止干草被淋湿急忙用塑料薄膜给稻草垛子搭了一个棚子，如图所示。大雨停后，太阳出来了，烈日炎炎，小强突然想起了什么事，急急忙忙跑到草垛旁，设法把塑料薄膜上的水排掉。小强的妈妈不明白小强为什么要这么做，小强说这里面有物理道理。想一想，小强为什么要这样做？这里面有什么物理道理？

5．请完成图中光线通过透镜前或后的光路。

【分层演练提素能】
【基础巩固练】
1．把一块薄玻璃板按如图所示方式以球形割面切开，成为2个薄透镜，然后沿主轴分开一定的距离，如果1束平行光沿主轴投射到1个透镜上，则 (　　)

A．无论平行光是从哪边入射，经过2个透镜折射后仍是平行光
B．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后一定是会聚光束
C．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
D．平行光从右边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
2．图所示光路图正确的是 (　　)

A　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　　D
3．一种手电筒上所用的聚光小灯泡如图所示。其前端相当于一个玻璃制成的凸透镜，灯丝(为一个点光源)发出的光通过它出射时，出射光束(实线所示)比无此透镜时的光束(虚线所示)要窄，即它可以减小光束的发散，有聚光功能。在这种小灯泡中，灯丝应位于　 (　　)

A．凸透镜的焦点以内
B．凸透镜的1倍焦距和2倍焦距之间
C．凸透镜的焦点处
D．凸透镜的2倍焦距处


4．如图是平行于主光轴的光线经过两个不同凸透镜后会聚成的，下列说法正确的是 (　　)

A．凸透镜表面越凸，焦距越长 B．凸透镜焦距长短与表面凸起的程度无关
C．凸透镜对光的会聚作用与表面的凸起程度无关 D．凸透镜表面越凸，对光的会聚作用就越明显
5．将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，这时光斑到凸透镜的距离为l.若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距 (　　)

A．一定小于1 B．一定等于1C．一定大于1 D．可能小于1，也可能大于l
6．晋代张华的《博物志》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”“削冰令圆’’就是把冰块制成________镜。要得火，应把“艾”放在镜的________位置。
7．如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照射，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其他部分是一条与试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于______透镜，而气泡与周边的水组成______透镜。如果把白纸从靠近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？_________
________________________________________________________________________。

8．为判别直径相同的两透镜的类型，小明分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的大小如图所示。其中形成甲光斑的________(选填“一定”“可能”或“一定不”)是凸透镜，形成乙光斑的________是凹透镜(选填“一定”“可能”或“一定不”)。
【提能综合练】
9．如图所示的方框中各有一个透镜，图中画出了光线通过透镜前后的传播方向，请在方框中填入适当的透镜。


10．完成下列图中的光路图。

　 甲　 　　　　乙　　　　 　　丙
11．如图所示，透明玻璃瓶内有一细棉线，细线下端系有一个泡沫塑料小球。请你设计一个实验，在不打开瓶盖和不损坏玻璃瓶的情况下，使瓶内的细棉线断掉。(器材可根据需要自选)

【拓展创新练】
12．凸透镜的焦距可以在阳光下用刻度尺来测量，如图所示，小明同学为了探索凸透镜的焦距跟什么因素有关，他做了实验，根据表格中记录的数据，回答下列问题：

实验次数
1
2
3
4
凸透镜
厚度
1 cm
0.5 cm
0.5 cm
0.5 cm
直径
4 cm
4 cm
6 cm
4 cm
材料
玻璃
玻璃
玻璃
塑料
焦距
3 cm
5 cm
8 cm
6 cm
(1)此实验运用了________________的科学方法来研究问题的。
(2)比较实验________与________，得出同材料、同直径、凸透镜厚度越厚、凸透镜焦距越小。
(3)比较实验________与________，得出同材料、同厚度、凸透镜直径越大、凸透镜焦距越大。
(4)比较实验2与4，得出______________________________________________________________结论。
参考答案及解析
第1节　透镜
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.(1)厚　薄　(2)薄　厚　2.球心　3.不变　
4.平行　焦点　F　两个　5.焦点　光心　f
二、1.会聚　会聚　2.发散　发散
[预习自测]
1．D　2.凸；凹
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．不能。判断一个透镜是凸透镜还是凹透镜，要根据中间与边缘的厚度来判断，中间厚、边缘薄的为凸透镜，中间薄、边缘厚的为凹透镜。凸透镜也可能有一个面是凹面。
2．无论凸透镜还是凹透镜，通过光心的光线，光的传播方向都不发生改变。
[典例]D　解析：如图，中间比边缘厚的是2、6，属凸透镜；中间比边缘薄的是1、4、5，凹透镜；中间和边缘厚度相同的是3，是透明的玻璃砖。故选D。
[针对训练]
B、C、E、F；A、D　解析：根据透镜的概念，中间比边缘厚的透镜是凸透镜，中间比边缘薄的透镜是凹透镜。故图中B、C、E、F为凸透镜，A、D为凹透镜。
知识点2
1．实验现象表明：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。
2．如果逆着折射光的方向入射，则会观察到折射光线会逆着原来的入射光线的方向射出，说明光路是可逆的。
3．能会聚于一点。凸透镜有一对关于光心对称的焦点，凸透镜两侧的焦距相等。凹透镜能使跟主光轴平行的光线通过凹透镜折射后变得发散，且这些折射光线的反向延长线都交于一点，这一点叫凹透镜的焦点。由于这一点不是实际光线的会聚点，所以也叫虚焦点。
4．(1)过光心的光线不改变传播方向；(2)平行于主光轴的光线经折射后过焦点(对凹透镜来说，是折射光线的反向延长线过焦点)；(3)过焦点的光线经折射后与主光轴平行(对凹透镜来说，是入射光线的延长线过焦点)。光路图如答图所示。
[典例]如图所示：
甲　 　　　乙　　　　 　丙
解析：甲是凸透镜：过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；乙是凹透镜：延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；丙是凸透镜：过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
[想一想]
这种说法错误。
(1)凸透镜对光有会聚作用，是指从凸透镜射出的光线相对于入射光线加大了会聚程度，即光经过凸透镜后并不一定会聚到一点，只不过比原来的传播方向更靠近主光轴了；凹透镜对光有发散作用，是指从凹透镜射出的光线相对于入射光线加大了发散程度，即光经过凹透镜后并不一定发散，只不过比原来的传播方向更远离主光轴了。
(2)会聚作用与会聚光线是不同的，发散作用与发散光线也是不同的，即会聚作用射出的不一定是会聚光线，发散作用射出的不一定是发散光线。图甲、乙是会聚作用，图丙、丁是发散作用；图乙、丙的出射光线是会聚光线，图甲、丁的出射光线是发散光线。
甲　 　乙　 　丙　 　丁
[针对训练]
A　解析：入射光线平行于主光轴，经过凸透镜折射后，折射光线应该过焦点，故A正确，B错误；平行于主光轴的入射光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点，故C错误；凹透镜对光线有发散作用，而图中的凹透镜对光线起了会聚作用，故D错误。故选A。
[达标检测]
1．A　解析：根据凸透镜和凹透镜的概念进行判断：中间比边缘厚的透镜是凸透镜；中间比边缘薄的透镜是凹透镜。
2．A　解析：凸透镜、凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的，A正确；凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，B错误；两种透镜都有焦点，C错误；薄透镜包括凸透镜和凹透镜，D错误。故选A。
3．B　解析：由凸透镜焦点和焦距的概念可知，把凸透镜正对着太阳光测焦距，可在距凸透镜15 cm处得到一个最小最亮的光斑，这个点就是焦点，则该凸透镜的焦距是15 cm。故选B。
4．大雨停后塑料薄膜与上面的积水共同形成一个大的凸透镜，凸透镜的特点是对光线有会聚作用，这样可能会把太阳光会聚到干稻草上的某点，导致该点的温度过高引起火灾。
5．如答图所示。
解析：对于凸透镜来说，如果折射光线平行于主光轴，则入射光线一定是过焦点的；对凹透镜来说，入射光线的延长线过焦点，则其对应的折射光线一定平行于主光轴射出。
【分层演练·提素能】
1．C　解析：当两个透镜的位置不合适时，平行光不管从哪边入射，经过2个透镜折射后都不能得到平行光，故A错误；平行光从左边入射，经过第一个透镜折射后一定是会聚光，当位置合适时，经过第二个凹透镜后，光线也会发散，故B错误；平行光从左边入射，由于两个透镜的距离不能确定，所以经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束，故C正确；平行光从右边入射，经过2个透镜折射后一定是会聚光束，故D错误。
2．A　解析：由焦点发出的光线，经凸透镜后平行于主光轴，所以A选项正确；平行于主光轴的光线，经凸透镜后折射光线会聚于焦点，而B选项中凸透镜对光线起发散作用了，所以B选项错误；从焦点发出的光线经凹透镜后应更加发散，而C选项中凹透镜对光线起到会聚作用了，所以C选项错误；平行于主光轴的光线经凹透镜后，折射光线的反向延长线过焦点，而D选项中折射光线过焦点了，所以D选项错误。
3．C　解析：在使用手电筒时，为了照射到较远的位置，应使其发出的光线接近于平行光，要使光线经凸透镜折射后与主光轴平行，光源必须放在焦点处。
4．D　解析：凸透镜表面越凸，凸透镜折光能力越强，焦距越短，A不符合题意；凸透镜焦距的长短跟凸透镜的凸起程度有关，凸起越大，焦距越短，B不符合题意；凸透镜对光的会聚作用与表面的凸起程度有关，表面越凸起，会聚作用越强，C不符合题意；凸透镜表面越凸，对光的会聚作用就越明显，D符合题意。故选D。
5．A　解析：由于光斑到凸透镜的距离为1时，即像距为1时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，所以凸透镜的焦距f≠1；若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此f一定小于1。故BCD错误，故A正确。故选A。
6．凸透；焦点　解析：要取火需要将光线会聚，所以应该将冰块制成凸透镜，透镜会把光线集中在焦点上时，所以当把艾放在焦点上时，会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧。
7．凸　凹　先变细再变粗
解析：圆柱形试管充满水的地方，中间比边缘厚，是水凸透镜，凸透镜对光线有会聚的作用，会聚成一条亮线。由于气泡的存在，气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜，凹透镜对光线有发散的作用，在气泡的下面对应的位置有黑影。亮线最细的位置相当于焦点的位置，如果把白纸从靠近试管向下移动，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继续移动时，亮线变粗，是因为会聚的光线继续由焦点的位置向前沿直线传播而发散开来。
8．一定；可能　解析：因为凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，根据图示可知，甲一定是对光线起了会聚作用，而乙可能是对光线起了发散作用，也可能是形成放大的实像，因此形成甲光斑的一定是凸透镜，形成乙光斑的可能是凹透镜。
9．凹透镜、凸透镜、凹透镜、凸透镜
解析：第一个图中入射光线是平行的，而折射光线是发散的，光线实际被发散了，所以是凹透镜，第二个图中入射光线是平行的，而折射光线是会聚的，光线实际被会聚了，所以是凸透镜，第三个图中入射光线是会聚的，而折射光线是平行的，光线实际被发散了，所以是凹透镜，第四个图中入射光线是发散的，而折射光线是会聚的，光线实际被会聚了，所以是凸透镜。
10. 解析：甲是凸透镜：过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；乙是凹透镜：延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；丙是凸透镜：过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。如图所示。
甲　　　　　　乙　　 　　　丙
11．实验方法：可以用凸透镜将太阳光会聚到瓶中棉线上。
实验原理：因为凸透镜对光有会聚作用，可以把太阳光会聚在棉线上，当其温度达到棉线的着火点时，即可烧断棉线。
解析：解决此题要知道凸透镜对光线有会聚作用，可以将太阳光会聚于焦点，使此处的太阳光强、温度高，如果能够达到棉线的着火点，即可烧断棉线。
12．(1)控制变量法；(2)1；2；(3)2；3；(4)同厚度、同直径、组成凸透镜的材料不同、凸透镜焦距不同
解析：(1)凸透镜的焦距可能跟凸透镜的厚度、直径、材料有关，探究凸透镜焦距和一个因素的关系时，控制其它因素不变，这种方法是控制变量法。(2)实验1和2得出，同材料、同直径、凸透镜厚度越厚、凸透镜焦距越小。
实验2和3得出，同材料、同厚度、凸透镜直径越大、凸透镜焦距越大。(4)实验2和4得出，同厚度、同直径、材料不同，凸透镜焦距不同

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