中考物理总复习-实验专题----透镜成像

实验专题06透镜成像1凸透镜：边缘薄、中间厚，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凸、平凸及凹凸透镜三种。凸透镜主要对光线起会聚作用。凹透镜：边缘厚、中间薄，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。凹透镜主要对光线起发散作用。成像性质凸透镜是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虚像、实像；放大、等大、缩小。凹透镜是折射成像，只能成正立、缩小的虚像。对光线起发散作用。表格总结凸透镜成像规律物距(u)像距(v)正倒大小虚实应用特点物，像的位置关系u2f2fvf倒立缩小实像照相机、摄像机-物像异侧u=2fv=2f倒立等大实像精确测焦仪成像大小的分界点物像异侧2fufv2f倒立放大实像幻灯机、电影-物像异侧u=f----强光聚焦手电筒成像虚实的分界点-fuvu正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧虚像在物体之后物像同侧规律总结实验专题06透镜成像2规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用：放大镜。记忆口诀一倍焦距分虚实,两倍焦距分大小。物近像远像变大，物远像近像变小。1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距）3成像实验实验专题06透镜成像3光具座为了研究各种猜想，人们经常用光具座进行试验（1）实验时应先调整凸透镜和光屏的高度，使他们的中心与烛焰中心尽量保持在同一水平高度上，以保证烛焰的像能成在光屏的中央。（2）实验过程中，保持凸透镜位置不变，改变蜡烛或光屏与凸透镜的距离，观察并记录实验现象。根据实验作透镜成像光路：①将蜡烛置于2倍焦距以外，观察现象②将蜡烛置于2倍焦距和1倍焦距之间，观察现象③将蜡烛置于一倍焦距以内，观察现象④作凸透镜成像光路5进行重复试验（3-5次，寻找实验的普遍规律）实验研究凸透镜的成像规律是：当物距在一倍焦距以内时，得到正立、放大的虚像；（除物距等于焦距时，在此时不成像）在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像；在二倍焦距以外时，得到倒立、缩小的实像。4应用实验专题06透镜成像4人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结构相当于一个凸透镜，那么外界物体在视网膜上所呈的像，一定是实像。当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。5测量焦距器材光屏，刻度尺（圆规也可以），待测凸透镜步骤①将凸透镜正对太阳②让光屏与凸透镜在另一侧承接光斑③改变光屏与凸透镜间的距离④当光屏上的光斑最小，最亮时，固定。在白纸与凸透镜的位置，用刻度尺（或利用圆规张角测出凸透镜中心与光斑之间的距离，截取圆规张角间长度）再测量出此时凸透镜中心与光斑之间的距离，此距离即为凸透镜的焦距。几何法【题】如右图，用几何法证明1/u+1/v=1/f。几何法推导凸透镜成像规律【解】∵△ABO∽△A'B'O∴AB:A'B'=u:v∵△COF∽△A'B'F∴CO:A'B'=f:(v-f)实验专题06透镜成像5∵四边形ABOC为矩形∴AB=CO∴AB:A'B'=f:(v-f)∴u:v=f:(v-f)∴u(v-f)=vf∴uv-uf=vf∵uvf≠0∴(uv/uvf)-(uf/uvf)=vf/uvf∴1/f-1/v=1/u即：1/u+1/v=1/f函数法【题】如右图，用函数法证明1/u+1/v=1/f。【解】其中c为成像的物体长度，d为物体成的像的长度。u为物距，v为像距，f为焦距。步骤（一）为便于用函数法解决此问题，将凸透镜的主光轴与平面直角坐标系的横坐标轴（x轴）关联（即重合），将凸透镜的理想折射面与纵坐标轴（y轴）关联，将凸透镜的光心与坐标原点关联。则：点A的坐标为（-u,c），点F的坐标为（f,0），点A'的坐标为（v,-d），点C的坐标为（0，c）。（二）将AA’，A'C双向延长为直线l1,l2，视作两条函数图象。由图象可知：直线l1为正比例函数图象，直线l2为一次函数图象。（三）设直线l1的解析式为y=k1x,直线l2的解析式为y=k2x+b依题意，将A(-u,c),A'(v,-d),C(0,c)代入相应解析式得方程组：c=-u·k1-d=k2v+bc=b实验专题06透镜成像6把k1,k2当成未知数解之得：k1=-(c/u)k2=-(c/f)∴两函数解析式为：y=-(c/u)xy=-(c/f)x+c∴两函数交点A'的坐标（x,y)符合方程组y=-(c/u)xy=-(c/f)x+c∵A'(v,-d)∴代入得：-d=-(c/u)v-d=-(c/f)v+c∴-(c/u)v=-(c/f)v+c=-d∴(c/u)v=(c/f)v-c=dcv/u=(cv/f)-cfcv=ucv-ucffv=uv-uf∵uvf≠0∴fv/uvf=(uv/uvf)-(uf/uvf)∴1/u=1/f-1/v即：1/u+1/v=1/f7规律记忆一、1.u2f，倒立缩小的实像fv2f照相机简记为：外中倒小实（或物远像近像变小）2.u=2f,倒立等大的实像v=2f可用来测量凸透镜焦距简记为：两两倒等实（或物等像等像不变）3.2fuf倒立放大的实像v2f放映机，幻灯机，投影机简记为：中外倒大实（或物近像远像变大）4.u=f不成像平行光源：探照灯简记为：点上不成像（或物等焦距不成像）5.uf正立放大的虚像无虚像在物体同侧放大镜简记为：点内正大虚（或物小焦距像大虚）注：u大于2f简称为远——离凸透镜远一些；u小于2f且大于f简称为近——离凸透镜近一些二环外①，拾到②小相机。一二环间，拾到大投影。一环内，打③假④正经⑤。注解：①二环外：二倍焦距以外②拾到：拾，实（实像。到，倒（倒立）应用：照相机③打：放大④假，虚（虚像）⑤经，放大镜实验专题06透镜成像78应用例题例1老奶奶用放大镜看报时，为了看到更大的清晰的像，她常常这样做（）A．报与放大镜不动，眼睛离报远些B．报与眼睛不动，放大镜离报远一些C．报与放大镜不动，眼睛离报近一些D．报与眼睛不动，放大镜离报近一些解析：放大镜是凸透镜，由凸透镜成像实验可以看出，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，像也越大。也可从成像原理得出结论，平行于主轴的光线不变，而随着物体的远离透镜，过光心的光线越来越平缓，所以两条光线的反向延长线交点就离透镜越远，像就越大。也就是在一倍焦距以内的时候，物体离焦点越近，像越大。所以答案为B。例2小明拿着一个直径比较大的实验用的放大镜，伸直手臂观看远处的物体，他可以看到物体的像，下面说法中正确的是（）A．射入眼中的光一定是由像发出的B．像一定是虚像C．像一定是倒立的D．像一定是放大的解析：放大镜是凸透镜，在手拿凸透镜，并伸直了手臂看远处的物体时，物距远大于两倍焦距，所以会成像在手内侧稍大于一倍焦距处。而人的眼睛在一个手臂以外，所以进入人眼的光线肯定是折射光线汇聚成像后再分开的光线，我们看到就好像是从像发出的。这个像肯定是倒立缩小的实像。所以答案是C。而选项A中并非所有进入人眼的光线都是从像发出来的。例3在农村放映电影，试镜头时，发现屏上的影像小了一点，应当怎样调整放映机（）A．放映机离屏远一些，胶片离镜头远一些B．放映机离屏远一些，胶片离镜头近一些C．放映机离屏近一些，胶片离镜头远一些D．放映机离屏近一些，胶片离镜头近一些解析：这是一道凸透镜的应用题，电影放映机镜头（凸透镜）的焦距是不变的，根据凸透镜成像规律，胶片距透镜焦点的距离越近，屏上成的像越大，同时，屏离透镜越远。凸透镜成像，物体越靠近焦点，成的像越大，此时像离凸透镜越远（实像、虚像都有这个规律）。反过来，物体离凸透镜越远，成的实像越小，像越靠近焦点。凹透镜成像，物体体离凹透镜越远，所成的像越小，像越靠近虚焦点。从上述分析可知，本题的正确选项为B。例4某同学拍毕业合影后，想拍一张单身像。摄影师应采取的方法是（）A．使照相机靠近同学，同时镜头往后缩，离胶片近些B．使照相机靠近同学，同时镜头往前伸，离胶片远些实验专题06透镜成像8C．使照相机远离同学，同时镜头往后缩，离胶片近些D．使照相机远离同学，同时镜头往前伸，离胶片远些解析：照相机镜头相当于一个凸透镜。镜头后是暗箱，胶片装在暗箱底部，胶片相当于光屏；当拍完合影后，再拍单身像，像要变大。成像时要使像变大，物距应减小，同时增大像距，即拉长暗箱或使镜头前伸。从上述分析可知，本题的正确选项为B。例5用照相机拍摄水池底部的物体时，若保持照相机的位置不变，比较池中有水和无水两种情况（假设两种情况下，人眼看到的物体等大），则有水时（）A．暗箱应略短一些，得到的像会略大些B．暗箱应略短一些，得到的像会略小些C．暗箱应略长一些，得到的像会略大些D．暗箱应略长一些，得到的像会略小些解析：根据照相机成像原理，当物距减小时，像距变大，要在胶片上得到物体清晰的像，应将暗箱适当缩短一些，同时，胶片上的像将比原来的像略大一些。本例中，池水中有水时水池底部的物体由于光的折射看起来比实际位置偏高，当把水排掉无水后，池底的物体相对人来说变远了，如果仍然想在原来的位置用此照相机拍到这个物体清晰的照片，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知他应该调整照相机，使镜头后缩，暗箱应略短些．反之有水时，物体由于光的折射看起来比实际位置偏高，物近像远像变大，使镜头前移，暗箱应略长些，所得的像会略大些．故选C．例6测绘人员绘制地图时，需要在空中的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头的距离为（）A．10mm之内B．略小于50mmC．略大于50mmD．等于50mm解析：航空摄影是指在飞机上向地面拍照，由于物体距离凸透镜非常远，可以看成从无限远处入射的光线，它所成的像应当略大于焦距。故本题的正确选项为C。实验专题06透镜成像9实验专题06透镜成像10实验专题06透镜成像11实验专题06透镜成像12实验专题06透镜成像13实验专题06透镜成像141.同学们在“探究凸透镜成像的规律”实验时，将蜡烛、凸透镜、光屏、刻度尺放在水平桌面上，下面是他们探究过程中出现的一些，问题，请你分析和解决这些问题。(问题一)：一位同学点燃蜡烛后，使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，然后移动烛焰和光屏，光屏上却找不到烛焰的像。你认为产生这种现象的可能原因是什么?(写出两种可能的原因)(问题二)：另—位同学用焦距为10cm的凸透镜做实验，测得了多组数据，其中一组数实验专题06透镜成像15据如下表：请分析该组的实验数据，总结凸透镜成像的规律。(问题三)：由同学们的实验记录可知，在实验过程中有的时候光屏上能承接到的烛焰的像，有的时候光屏上承接不到烛焰的像。请你从能量的角度去解释该现象，并用实验来验证你的解释(或讲述你的实验经历来证明你的观点)。2.同学的爸爸有一副眼镜，该同学观察发现：爸爸在看书时常常会戴上眼镜，看电视或看远处的物体时又会摘下眼镜。(1)请你猜想该同学爸爸配戴的眼镜是什么透镜制成的?并说明你猜想的理由。(2)请设计一个实验来验证你的猜想。3.如图所示，京京做做“探究凸透镜成像规律”的实验。（1）他有好几个凸透镜，但均不知焦距。请你帮他设计一个测量凸透镜焦距的方案：（2）经过测量，他发现有焦距分别为2cm、10cm和30cm的三种凸透镜，则为了便于