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2019-2020年中考物理專題復習 第四講 透鏡及其應用
一、復習策略
1、透鏡及對光線的作用
2、凸透鏡成像規(guī)律
物距u
像距v
成像性質
物像位置
應用
u→∞
v=f
縮小為一極小亮點
異側
測焦距f
u>2f
2f>v>f
倒立、縮小的實像
異側
照相機
u=2f
v=2f
倒立、等大的實像
異側
實像大小的分界點
2f>u>f
v>2f
倒立、放大的實像
異側
投影儀、幻燈機
u=f
v→∞
不成像
/
成像虛實的分界點
u
2f時，2f>v>f，成倒立、縮小實像．
（鏡頭→凸透鏡，景物→物體，膠片→光屏）
傻瓜相機：焦距f很短，像距v變化小，使遠近不同的景物成位置大致相同．
（2）投影儀和幻燈機：當2f>u>f時，v>2f，成倒立、放大實像．
（鏡頭→凸透鏡，投影片、幻燈片→物體，屏幕→光屏）
投影片、幻燈片應倒放．
（3）眼睛和眼鏡
（4）顯微鏡和望遠鏡（凸透鏡組合）
①顯微鏡
②望遠鏡
二、典例剖析
例1、（無錫）小明站在同一位置用數(shù)碼相機（焦距可改變）對著無錫著名景點——錫山．先后拍攝了兩張照片甲和乙，如圖所示．他產(chǎn)生這樣的疑問：物體通過凸透鏡在光屏上所成像的大小與透鏡的焦距有何關系呢?小明對此進行了探究．
（1）小明找到一些凸透鏡，但不知道它們的焦距，請你為他提供一種測量透鏡焦距的辦法．（可畫圖說明）
?。?）測出凸透鏡焦距后，小明先后選用了三個焦距分別為15 cm、10cm、5cm的凸透鏡，在保持物距始終為35 cm的情況下依次進行實驗．發(fā)現(xiàn)所成的像越來越?。埬愀鶕?jù)實驗判斷小明在拍攝哪一張照片時照相機鏡頭的焦距較大．
?。?）在探究過程中，小明總是讓物距保持不變，請你說出他這樣做的理由．
解析：（1）測量透鏡焦距的方法有：一利用凸透鏡能使平行光（或太陽光）會聚于一點，測出焦點到凸透鏡的距離；二利用點光源在凸透鏡焦點不能成像（或在光屏上成與凸透鏡等大的光斑）；三是利用物體在離凸透鏡2f處所成的像與物體等大．
?。?）普通照相機的鏡頭是一個焦距固定的凸透鏡，數(shù)碼相機的鏡頭是一個焦距可以變化的凸透鏡．甲、乙兩張照片是小明站在同一位置，在相機焦距不同的情況下，對同一物體拍攝的照片，以山上的塔為例，甲圖上的像小，乙圖上的像大，由此可知，物距相同，焦距不同，成像大小不同．根據(jù)模擬實驗的現(xiàn)象記錄可知，在物距為35cm的情況下，焦距分別是15cm、10cm和5cm的凸透鏡成的像越來越?。@說明拍攝同一物體，照相機的焦距越大（或?。?，像越大（或小）．由此可知，拍攝乙照片時的焦距長．
?。?）根據(jù)凸透鏡成實像規(guī)律可知，物距u、焦距f和實像大小，這三者之間有關聯(lián)．要想研究像的大小與凸透鏡焦距大小的關系，必須保持物距u不變．
答案：（1）將凸透鏡正對著太陽，在透鏡的另一側放一張紙，調節(jié)透鏡到紙面的距離，直至紙面上出現(xiàn)最小、最亮的光斑，測出光斑到凸透鏡的距離，即為凸透鏡的焦距（其他方法同樣可以）
?。?）拍攝乙照片時照相機鏡頭的焦距較大
?。?）凸透鏡所成實像的大小與物距、焦距都有關系，因此研究實像的大小與焦距的關系時應控制物距不變
點評：在實際生活中，有許多現(xiàn)象無法直接判斷原因，用實驗模擬實際情況，并通過比較實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)原因，這種理念常體現(xiàn)在問題的探究中．
例2、（杭州）高老師戴著眼鏡正在批作業(yè)，聽到遠處有學生叫她．為了看清該學生的容貌，高老師立即摘下眼鏡跟這位學生打招呼．下列說法正確的是（?。?
A．高老師所戴眼鏡的鏡片是凸透鏡
B．高老師是近視眼
C．高老師不戴眼鏡看近物時．物像會成在視網(wǎng)膜前方
D．高老師的眼球前后徑可能過長或晶狀體曲度可能過大
解析：本題涉及兩個現(xiàn)象：“高老師戴著眼鏡正在批改作業(yè)”，“遠處學生叫她，為了看清該學生容貌，高老師立即摘下眼鏡跟這位學生打招呼”．
“高老師戴著眼鏡正在批改作業(yè)”，說明高老師的眼睛視力有問題，可能是近視眼，也可能是遠視眼；另一方面，也說明，若高老師不戴眼鏡，她就看不清楚近處的物體．
“遠處學生叫她，為了看清該學生容貌，高老師立即摘下眼鏡”，說明戴著眼鏡高老師看不清楚遠處的物體，不戴眼鏡反而能看清楚遠處的物體．
近視眼的人若不戴眼鏡，看近處的物體感覺清楚一些，還是看遠處的物體清楚一些?同樣問題，遠視眼的人若不戴眼鏡，看近處物體清楚一些，還是遠處的物體清楚一些?
根據(jù)凸透鏡的物像關系，當物體離開凸透鏡時，它的像靠近凸透鏡．結合近視眼的成像光路（圖甲）和遠視眼的成像光路（圖乙），可知，當物體離開眼睛變遠時，近視眼（無眼鏡）成的像離光屏（視網(wǎng)膜）更遠，光屏上的像更模糊；遠視眼（無眼鏡）成的像離光屏（視網(wǎng)膜）更近，光屏上的像更清楚一些，可以判斷高老師是遠視眼，戴的是凸透鏡．
答案：A
點評：（1）觀察戴眼鏡的人一些習慣性動作會發(fā)現(xiàn)，老花眼（即遠視眼）的人在看遠處物體時，常常會拿去眼鏡；近視眼的人看近處的物體時，常常也會拿下眼鏡，看遠處物體時才戴上眼鏡．如果平時留心觀察，就很容易判斷高老師是老花眼．
?。?）熟悉近視眼和遠視眼的成像光路；掌握物像移動方向的關系；恰當?shù)膯栴}轉換；準確地理解（“看清”是指“像”更“靠近”視網(wǎng)膜）．若要清晰地分析這道題，對學生能力要求較高．
?。?）D選項中．“眼球前后徑”和“晶狀體曲度”是指眼球（晶狀體，即凸透鏡）的凸出程度．丙圖的凸透鏡比丁圖的凸透鏡“曲度”（前后徑，即凸出程度）更大．而遠視眼就是因為眼球的曲度小，對光線的會聚作用弱，像成在視網(wǎng)膜的外側，需要在眼睛前加凸透鏡，增強對光的偏折能力．
例3、（山西?。┓庞郴脽舻臅r候，銀幕上的像太?。胱屜褡兇笮梢圆扇〉霓k法是（?。?
A．將幻燈機移近銀幕，同時使幻燈片遠離鏡頭
B．將幻燈機遠離銀幕，同時使幻燈片遠離鏡頭
C．將幻燈機移近銀幕，同時使幻燈片移近鏡頭
D．將幻燈機遠離銀幕，同時使幻燈片移近鏡頭
解析：幻燈機與投影儀的成像原理相同，都是利用凸透鏡成倒立、放大實像的原理制成的，凸透鏡成放大實像時，物體越靠近凸透鏡，所成像越大．越遠離凸透鏡時，所成像越小，因此，要想讓像變大些，應使幻燈片移近鏡頭．但所成的像到鏡頭的距離也發(fā)生變化，若不相應地改變鏡頭與銀幕間的距離，銀幕上的像就是模糊的，遵循凸透鏡成像時的規(guī)律：物距減小時，像變大，像距變大；應適當增大鏡頭與銀幕間的距離，即應將幻燈機遠離銀幕，正確選項為D．
答案：D
例4、（北京市）在探究近視眼視力矯正問題時用圖a所示的裝置模擬眼睛，燒瓶中的著色液體相當于玻璃體，燒瓶左側緊靠瓶壁的凸透鏡相當于晶狀體，右側內(nèi)壁相當于視網(wǎng)膜．圖b中的四幅圖是一些同學描繪矯正近視眼的方法和光路，其中能達到近視眼矯正目的的是（ ）
解析：近視眼是由于眼睛中晶狀體太厚或眼球的前后距離過長而產(chǎn)生的，此時眼睛對光線的折光能力太強，使得從遠處射來的平行光不能會聚在視網(wǎng)膜上，而會聚在視網(wǎng)膜前，因此．近視眼只能看清近處的物體，看不清遠處的物體．為了矯正近視眼，使它能像正常眼睛那樣把無限遠處射來的平行光會聚在視網(wǎng)膜上，就應該用凹透鏡，使入射的平行光線先經(jīng)過凹透鏡變得發(fā)散些，再進入眼睛，會聚在視網(wǎng)膜上，依據(jù)以上原理，分析圖b可知，正確選項為C．
答案：C
例5、（黃岡市中考題）如圖所示是一種稱之為“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯時，什么也看不見；斟上酒，杯底立即顯出栩栩如生的仙女圖．下列關于仙女圖形成原因的探討中正確的是（ ）
A．可能是酒具有化學顯影作用
B．可能是因為在酒的液面發(fā)生鏡面反射，在酒中出現(xiàn)了放大的像
C．可能是圖片在杯底凸透鏡的焦點處成放大的像
D．可能是斟酒后杯底凸透鏡的焦距變大，使圖片在一倍焦距以內(nèi)，從而成放大的虛像
解析：由日常經(jīng)驗知道，酒不具有化學顯影作用，故選項A錯誤；如果以酒的液面作平面鏡成像，則應有成像的物體在液面外，而此時沒有，故選項B錯；當物體放在凸透鏡的焦點處時，物體射向凸透鏡的光折射后成為平行光束，既不會成實像，也不能成虛像，故選項C錯；杯底的凸透鏡的焦距本來是確定的，當?shù)谷刖坪?，酒和凸透鏡共同組合形成一個焦距較大的透鏡，使原來不在焦距內(nèi)的圖片處于一倍焦距之內(nèi)，成正立、放大的虛像，故正確選項為D．
答案：D
例6、（黃石市中考試題）將一物體放在凸透鏡前25cm、20cm、8cm處時，分別得到縮小的實像、放大的實像和放大的虛像，則對凸透鏡的焦距f的判斷正確的是（?。?
A．f<8cm B．8cm8cm；綜合①、②、③三個不等式，可得出10cm
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