中考物理總復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)專題----透鏡成像

1、精品好資料學(xué)習(xí)推薦凸透鏡：邊緣薄、中間厚，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。可分為雙凸、平凸及凹凸透鏡三種。凸透鏡主要對光線起會聚作用。凹透鏡：邊緣厚、中間薄，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面?？煞譃殡p凹、平凹及凸凹透鏡三種。凹透鏡主要對光線起發(fā)散作用。成像性質(zhì)凸透鏡是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虛像、實(shí)像；放大、等大、縮小。凹透鏡是折射成像，只能成正立、縮小的虛像。對光線起發(fā)散作用。表格總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律物距(u)像距(v)正倒大小虛實(shí)應(yīng)用特點(diǎn)物，像的位置關(guān)系u2f2fvf倒立縮小實(shí)像照相機(jī)、攝像機(jī)-物像異側(cè)u=2fv=2f倒立等大實(shí)像精確測焦儀成像大小的分界點(diǎn)

2、物像異側(cè)2fufv2f倒立放大實(shí)像幻燈機(jī)、電影-物像異側(cè)u=f-強(qiáng)光聚焦手電筒成像虛實(shí)的分界點(diǎn)-fuvu正立放大虛像放大鏡虛像在物體同側(cè)虛像在物體之后物像同側(cè)規(guī)律總結(jié)規(guī)律1：當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用：照相機(jī)、攝像機(jī)。規(guī)律2：當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的實(shí)像。此時(shí)物距等于像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。規(guī)律3：當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，物像異側(cè)。應(yīng)用：投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。規(guī)律4：當(dāng)物距等于

3、1倍焦距時(shí)，則不成像，成平行光射出。規(guī)律5：當(dāng)物距小于1倍焦距時(shí)，則成正立、放大的虛像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，物像同側(cè)。應(yīng)用：放大鏡。記憶口訣一倍焦距分虛實(shí),兩倍焦距分大小。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）成像實(shí)驗(yàn)光具座為了研究各種猜想，人們經(jīng)常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使他們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上，以保證燭焰的像能成在光屏的中央。（2）實(shí)驗(yàn)過程中，保持凸透鏡位置不變，改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路：將蠟燭置于2倍焦距以外，觀察現(xiàn)象將蠟燭置于2倍焦距

4、和1倍焦距之間，觀察現(xiàn)象將蠟燭置于一倍焦距以內(nèi)，觀察現(xiàn)象作凸透鏡成像光路5進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)（3-5次，尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律）實(shí)驗(yàn)研究凸透鏡的成像規(guī)律是：當(dāng)物距在一倍焦距以內(nèi)時(shí)，得到正立、放大的虛像；（除物距等于焦距時(shí)，在此時(shí)不成像）在一倍焦距到二倍焦距之間時(shí)得到倒立、放大的實(shí)像；在二倍焦距以外時(shí)，得到倒立、縮小的實(shí)像。應(yīng)用人類的眼睛所成的像，是實(shí)像還是虛像呢？我們知道，人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，那么外界物體在視網(wǎng)膜上所呈的像，一定是實(shí)像。當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于透鏡的焦距時(shí)，物體成倒立的像，當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，像逐漸變大，像到透鏡的距離也逐漸變大；當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí)，物體成放大的

5、像，這個(gè)像不是實(shí)際折射光線的會聚點(diǎn)，而是它們的反向延長線的交點(diǎn)，用光屏接收不到，是虛像。平面鏡所成的虛像對比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。測量焦距器材光屏，刻度尺（圓規(guī)也可以），待測凸透鏡步驟將凸透鏡正對太陽讓光屏與凸透鏡在另一側(cè)承接光斑改變光屏與凸透鏡間的距離當(dāng)光屏上的光斑最小，最亮?xí)r，固定。在白紙與凸透鏡的位置，用刻度尺（或利用圓規(guī)張角測出凸透鏡中心與光斑之間的距離，截取圓規(guī)張角間長度）再測量出此時(shí)凸透鏡中心與光斑之間的距離，此距離即為凸透鏡的焦距。幾何法【題】如右圖 ，用幾何法證明1/u+1/v=1/f。幾何法推導(dǎo)凸透鏡成像規(guī)律【解】ABOABOAB:AB=u:vCOFABFCO

6、:AB=f:(v-f)四邊形ABOC為矩形AB=COAB:AB=f:(v-f)u:v=f:(v-f)u(v-f)=vfuv-uf=vfuvf0(uv/uvf)-(uf/uvf)=vf/uvf1/f-1/v=1/u即：1/u+1/v=1/f函數(shù)法【題】 如右圖 ，用函數(shù)法證明1/u+1/v=1/f?！窘狻科渲衏為成像的物體長度，d為物體成的像的長度。u為物距，v為像距，f為焦距。步驟（一）為便于用函數(shù)法解決此問題，將凸透鏡的主光軸與平面直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)軸（x軸）關(guān)聯(lián)（即重合），將凸透鏡的理想折射面與縱坐標(biāo)軸（y軸）關(guān)聯(lián)，將凸透鏡的光心與坐標(biāo)原點(diǎn)關(guān)聯(lián)。則：點(diǎn)A的坐標(biāo)為（-u,c），點(diǎn)F的坐標(biāo)為（

7、f,0），點(diǎn)A的坐標(biāo)為（v,-d），點(diǎn)C的坐標(biāo)為（0，c）。（二）將AA，AC雙向延長為直線l1,l2，視作兩條函數(shù)圖象。由圖象可知：直線l1為正比例函數(shù)圖象，直線l2為一次函數(shù)圖象。（三）設(shè)直線l1的解析式為y=k1x,直線l2的解析式為y=k2x+b依題意，將A(-u,c),A(v,-d),C(0,c)代入相應(yīng)解析式得方程組：c=-uk1-d=k2v+bc=b把k1,k2當(dāng)成未知數(shù)解之得：k1=-(c/u)k2=-(c/f)兩函數(shù)解析式為：y=-(c/u)x y=-(c/f)x+c兩函數(shù)交點(diǎn)A的坐標(biāo)（x,y)符合方程組y=-(c/u)xy=-(c/f)x+cA(v,-d)代入得：-d=-(

8、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-ufuvf0fv/uvf=(uv/uvf)-(uf/uvf)1/u=1/f-1/v即：1/u+1/v=1/f規(guī)律記憶一、1.u2f，倒立縮小的實(shí)像 fvuf 倒立放大的實(shí)像 v2f 放映機(jī)，幻燈機(jī)，投影機(jī)簡記為：中外倒大實(shí)（或物近像遠(yuǎn)像變大）4.u=f 不成像 平行光源：探照燈簡記為：點(diǎn)上不成像（或物等焦距不成像）5.u”、“=”或“2F放大FU2F照相機(jī)虛像9學(xué)習(xí)了凸透鏡成像的規(guī)律之后，小明為了更進(jìn)一步地證明其正確性，他和同學(xué)

9、們又設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，將焦更為20cm的凸透鏡A固定在光具座的35cm刻度處，將點(diǎn)燃的蠟燭放置在光具座的5cm刻度處，移動光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，如圖甲所示接著他們保持燭焰的位置不變，在原位置上將凸透鏡A換成凸透鏡B，移動光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，如圖乙所示（1）請?jiān)O(shè)計(jì)表格記錄此二次實(shí)驗(yàn)（2）請回答凸透鏡A的焦距_凸透鏡B的焦距（選填”大于”、“等于”或“小于”）（3）在對兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析后，小紅高興地說：“我又明白了個(gè)道理，原來凸透鏡成何種性質(zhì)的像是由凸透鏡的焦距決定??！”你認(rèn)為此話是否正確，并說明理由10某學(xué)校一位老師站在同一位置，用焦距可改變的照相機(jī)對著松花江畔的防洪紀(jì)念塔

10、先后拍攝了兩張照片甲和乙，如圖所示觀察照片后同學(xué)們產(chǎn)生了這樣的疑問：“物體通過凸透鏡在光屏上所成像的太小與透鏡的焦距有何關(guān)系呢?”同學(xué)們對此進(jìn)行了探究(1)同學(xué)們先后選用三個(gè)焦距分別為l5cm、lOcm、5cm的凸透鏡，在保持物距始終為35cm的情況下依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所成的像越來越小請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷老師在拍攝哪一張照片時(shí)，照相機(jī)鏡頭的焦距較大?(2)在探究過程中，同學(xué)們總是讓物距保持不變，請你說出他們這樣做的理由11同學(xué)們要探究“凸透鏡成像規(guī)律”他們來到實(shí)驗(yàn)室，選用的器材如下圖： (1)請你簡要說出實(shí)驗(yàn)探究前應(yīng)怎樣合理擺放和調(diào)整器材； (2)器材調(diào)好后，蠟燭從離透鏡較遠(yuǎn)的地方逐漸向透鏡移

11、動，調(diào)整光屏位置，在光屏上測出了不同位置時(shí)像的高度并將數(shù)據(jù)填在表格中凸透鏡焦距f=l0 cm物體到凸透鏡距離ucm 60 30 20 15 12像的高度hcm 0.4 l 2 4 10文莉同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論是：凸透鏡成的像是倒立的：林哲同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：物體到凸透鏡距離越近。像就越大請你對他們的實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)論作出點(diǎn)評12.同學(xué)們在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將蠟燭、凸透鏡、 光屏、刻度尺放在水平桌面上，下面是他們探究過程中出現(xiàn)的一些，問題，請你分析和解決這些問題。 (問題一)：一位同學(xué)點(diǎn)燃蠟燭后，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度上，然后移動燭焰和光屏，光屏上卻找

12、不到燭焰的像。 你認(rèn)為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是什么?(寫出兩種可能的原因) (問題二)：另位同學(xué)用焦距為10cm的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，測得了多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)如下表：請分析該組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律。(問題三)：由同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)記錄可知，在實(shí)驗(yàn)過程中有的時(shí)候光屏上能承接到的燭焰的像，有的時(shí)候光屏上承接不到燭焰的像。請你從能量的角度去解釋該現(xiàn)象，并用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的解釋(或講述你的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷來證明你的觀點(diǎn))。13如圖甲所示是曉彤同學(xué)探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置(凸透鏡的焦距為15cm)。 (1)裝置中明顯錯誤的是_ 因而導(dǎo)致光屏上接收不到燭焰的像；曉彤調(diào)整好裝置后，光屏上所成的像是_(填“

13、成像性質(zhì)”)，這種成像規(guī)律在實(shí)際中的應(yīng)用有(請舉出一例)(2)當(dāng)燭焰位于如圖乙所示的位置時(shí)，若想觀察到像，請?jiān)趫D中畫出眼鏡的位置及成像的情況。14.11市模有答案學(xué)習(xí)了凸透鏡成像的規(guī)律之后，小明為了更進(jìn)一步地證明其正確性，他和同學(xué)們又設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，將焦更為20cm的凸透鏡A固定在光具座的35cm刻度處，將點(diǎn)燃的蠟燭放置在光具座的5cm刻度處，移動光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，如圖甲所示.接著他們保持燭焰的位置不變，在原位置上將凸透鏡A換成凸透鏡B，移動光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，如圖乙所示(1)請?jiān)O(shè)計(jì)表格記錄此二次實(shí)驗(yàn) (2)請回答凸透鏡A的焦距凸透鏡B的焦距（選填”大于”、“等于”或

14、“小于”）(3)在對兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析后，小紅高興地說：“我又明白了個(gè)道理，原來凸透鏡成何種性質(zhì)的像是由凸透鏡的焦距決定啊！”你認(rèn)為此話是否正確，并說明理由15.某物理學(xué)習(xí)小組在研究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，使用的器材如圖（凸透鏡的焦距是lOcm，刻度尺上標(biāo)記著點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間距為10cm）(l)實(shí)驗(yàn)前，蠟燭、凸透鏡、光屏擺放和調(diào)整好的要求是；(2)凸透鏡放在D點(diǎn)，當(dāng)圖中光屏上承接到燭焰的倒立、放大、清晰的像時(shí)，蠟燭應(yīng)放在圖中的；(3)保持凸透鏡位置不動，在(2)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，想要在光屏上得到燭焰縮小、清晰的像，接下來的操作是.1、解：（問題一）物體此時(shí)距透鏡的距離有可能恰好為一倍焦距，此時(shí)物體不成像

15、所以光屏上沒有清晰的像物體此時(shí)距透鏡的距離有可能小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像，由于虛像不是由實(shí)際光線會聚而成，所以光屏上也不會有清晰的像物體此時(shí)的距離即使大于一倍焦距，成實(shí)像，若蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上，此時(shí)光屏上也不會有清晰的像故答案有以下三種可能：物體距透鏡的距離為一倍焦距，物體不成像；物體距透鏡的距離小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像；蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；（問題二）：物體在大于2倍焦距處成倒立、縮小的實(shí)像；在l倍焦距和2倍焦距之間成倒立放大的實(shí)像；在小于1倍焦距處成正立、放大的虛像（問題三）：光屏能承接到的是實(shí)像，是實(shí)際光線會聚成的，是能量

16、的聚集；光屏上不能承接但眼睛能看到的是虛像，不是實(shí)際光線會聚成的，在像的位置上沒有能量的聚集驗(yàn)證：用凸透鏡做成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上承接到像時(shí)，會感覺到溫度升高或利用太陽光做實(shí)驗(yàn)對，光屏在其像的位置（即焦點(diǎn)附近）溫度會明顯升高，甚至可點(diǎn)燃光屏234（1）上 （2）放大（3）左 小 （4）右（5）兩位同學(xué)的結(jié)論在收集的證據(jù)范圍內(nèi)成立，符合數(shù)據(jù)和現(xiàn)象所體現(xiàn)出的 規(guī)律；(1分) 兩位同學(xué)都沒有收集uf范圍內(nèi)的證據(jù)，所以結(jié)論不完整5(1)將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在同一直線上；調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度(2)兩位同學(xué)的結(jié)論在收集的證據(jù)范圍內(nèi)成立，符合數(shù)據(jù)和現(xiàn)象所體現(xiàn)出的規(guī)律兩位同學(xué)都沒有收集

17、uf范圍內(nèi)的證據(jù)，所以結(jié)論不完整6（1）可以增加物體的亮度，使成像更清晰；便于觀察凸透鏡成像的性質(zhì)；所成的像不會晃動，更加穩(wěn)定；跟燃燒蠟燭相比，LED發(fā)光更安全、環(huán)保（2）越大越大7(1).縮??；光屏上的像清晰(2).便于比較像與物的大小;可以增加物體的亮度，使成像更清晰；便于觀察凸透鏡成像的性質(zhì)；所成的像不會晃動，更加穩(wěn)定；跟燃燒蠟燭相比，LED發(fā)光更安全、環(huán)保(3).2F倒立縮小實(shí)像照相機(jī)FU2F倒立放大實(shí)像投影儀UF正立放大虛像放大鏡9（1）實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)次數(shù)、凸透鏡的焦距、物距、像距、像的性質(zhì)一共5列，有實(shí)驗(yàn)次數(shù)分甲乙兩行設(shè)計(jì)表格如圖實(shí)驗(yàn)別次凸透鏡的焦距（cm）物距（cm）像距（cm

18、）像的性質(zhì)甲203060倒立放大的實(shí)像乙3020倒立縮小的實(shí)像（2）甲圖，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像，u=35cm5cm=30cm，2f30cmf，所以，30cmf A15cm乙圖，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像，u=35cm5cm=30cm，30cm2f，所以，15cmf B所以，f Af B（3）凸透鏡成像性質(zhì)有物距和焦距來判斷的，只有凸透鏡的焦距不能判斷成像性質(zhì)10(1)拍攝乙照片時(shí)，鏡頭的焦距較大(1分)(只寫“乙照片”可給分) (2)讓物距保持不變，應(yīng)用了“控制變量法”(1分)，因?yàn)橥雇哥R成像的大小與“物距”和“焦距”都有關(guān)，如果不保持物距不變，那么像的變化是由“物距”變化引起的，還是由“焦距”變化引起的，就無法確定了(1分)。11(1)將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在同一直線上；(1分)調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度(1分) (2)兩位同學(xué)的結(jié)論在收集的證據(jù)范圍內(nèi)成立，符合數(shù)據(jù)和現(xiàn)象所體現(xiàn)出的規(guī)律；(1分)兩位同學(xué)都沒有收集uf范圍內(nèi)的證據(jù)，所以結(jié)論不完整(1分)1213（1）燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度（或同一水平線