專題03透鏡及其應(yīng)用（講義）（原卷版）

專題03透鏡及其應(yīng)用（講義）（原卷版）TOC\o"13"\h\u考情分析 2知識建構(gòu) 3考點(diǎn)一透鏡 4夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 4提升·必考題型歸納 7考向01透鏡與透鏡對光的作用 7考向02利用透鏡三條特殊光線作圖 7考點(diǎn)二生活中的透鏡 8夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 8提升·必考題型歸納 11考向01照相機(jī)、投影儀、放大鏡 11考向02實(shí)像和虛像 12考點(diǎn)三凸透鏡成像的規(guī)律 13夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 13提升·必考題型歸納 16考向01凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用 16考向02探究凸透鏡成像規(guī)律 18考點(diǎn)四眼睛和眼鏡 19夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 19提升·必考題型歸納 21考向01眼睛的構(gòu)造及視物原理 21考向02近視眼的成因與矯正 22考向03遠(yuǎn)視眼的成因與矯正 23一、課標(biāo)考點(diǎn)分析考點(diǎn)內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測透鏡對光的作用認(rèn)識凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用透鏡對光的作用是《透鏡及其應(yīng)用》的基礎(chǔ)，尤其是透鏡在生活中的應(yīng)用大都是利用透鏡對光的作用。對此考點(diǎn)的考查多是作圖題、選擇題和填空題，命題點(diǎn)有：認(rèn)識透鏡對光的作用、透鏡在生活中的應(yīng)用、利用透鏡的三條特殊光線作圖等透鏡在生活中的應(yīng)用了解凸透鏡的應(yīng)用—放大鏡、照相機(jī)和投影儀屬于?？紵狳c(diǎn)?？疾轭}型主要有選擇題、填空題，有時也會出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)探究題中。命題點(diǎn)有：生活中常見透鏡的應(yīng)用及特點(diǎn)，放大鏡、照相機(jī)與投影儀的成像特點(diǎn)等凸透鏡成像規(guī)律通過實(shí)驗(yàn)探究，知道凸透鏡成像規(guī)律是常考熱點(diǎn)，也是分值較多的考查內(nèi)容。?？碱}型有選擇題、填空題和實(shí)驗(yàn)探究題。命題點(diǎn)有：凸透鏡成像規(guī)律、凸透鏡成像過程中的動態(tài)變化、探究凸透鏡成像規(guī)律等眼睛與眼鏡了解人眼成像的原理；了解近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因與矯正眼睛是架精密的光學(xué)儀器，也是考查方向較為集中的考點(diǎn)，所以認(rèn)識眼睛的構(gòu)造和成像原理是解答此類考題的基礎(chǔ)?？疾轭}型主要集中在選擇題、填空題。命題點(diǎn)有：眼睛的成像原理、近視眼與遠(yuǎn)視眼的成因及矯正方法等透鏡作圖會畫簡單的光路圖屬于?？紵狳c(diǎn)，考查基礎(chǔ)是透鏡的三條特殊光線，考查題型是作圖題，分值一般在23分。命題點(diǎn)有：給出入射光線畫折射光線、給出物畫物在透鏡中的像、由折射光線和入射光線找透鏡的類型及位置等二、考情分析《透鏡及其應(yīng)用》是中考必考內(nèi)容。由于各地區(qū)對試卷結(jié)構(gòu)設(shè)置不同，本部分的考題少則一道題，多則兩道題，分值在25分之間；考題類型多樣，主要有選擇題、填空題、作圖題、實(shí)驗(yàn)題和解答題等。備考應(yīng)注意一下內(nèi)容：凸透鏡成像規(guī)律與實(shí)驗(yàn)探究、透鏡的三條特殊關(guān)系、生活中的透鏡及成像原理、眼睛與眼鏡等。本部分考題由于必考，分值也較高，中考的備考應(yīng)該下功夫認(rèn)真做好復(fù)習(xí)，在?？紵狳c(diǎn)的考向、類型下功夫，相信大家一定會取得滿意的分?jǐn)?shù)。

考點(diǎn)一透鏡夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理一、凸透鏡和凹透鏡透鏡是用透明物質(zhì)制成的、至少一個表面為球面一部分的光學(xué)元件。光從空氣進(jìn)入透鏡一側(cè)，從另一側(cè)射出時各發(fā)生一次折射，并由此會產(chǎn)生會聚或發(fā)散的效果。種類概念圖示實(shí)例凸透鏡中間厚邊緣薄的透鏡放大鏡凹透鏡中間薄邊緣厚的透鏡近視眼鏡名稱概念圖示主光軸通過透鏡兩個球面球心的直線叫主光軸，簡稱主軸。每個透鏡都有一個主軸，主軸用點(diǎn)線表示凸透鏡凹透鏡光心透鏡主軸上有兩個特殊的點(diǎn)，通過這個點(diǎn)的光傳播方向不變，這個點(diǎn)叫透鏡的光心?？梢哉J(rèn)為薄透鏡就在透鏡的中心二、透鏡對光的作用1.實(shí)驗(yàn)探究：探究對光的作用（1）凸透鏡對光的作用如圖所示，讓平行于凸透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，觀察到光通過凸透鏡后會聚于主光軸上的一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)圖示意圖（2）凹透鏡對光的作用如圖所示，讓平行于凹透鏡主光軸的幾束光射向凹透鏡，觀察到光通過凹透鏡后會偏離主光軸散開，但其反向延長線交于主光軸上的一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)圖示意圖【探究歸納】凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用。因此，凸透鏡又叫會聚透鏡，凹透鏡又叫發(fā)散透鏡?！皶圩饔谩焙汀鞍l(fā)散作用”的理解（1）凸透鏡對光有會聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光軸，即通過凸透鏡的光將主光軸方向偏折，如圖所示。（2）凹透鏡對光有發(fā)散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏離主光軸，即通過凹透鏡的光將向遠(yuǎn)離主光軸方向偏折，如圖所示。會聚作用會聚作用≠光一定會聚，發(fā)散作用≠光一定發(fā)散（1）會聚作用是指能使光匯攏，但匯攏后的光不一定會變成會聚光。如圖甲所示，凸透鏡使通過它的一束光發(fā)散程度變小了，但該光束依然發(fā)散。（2）發(fā)散作用是指能使光發(fā)散，但發(fā)散后的光并不一定是發(fā)散光。如圖乙所示，凹透鏡對通過它的一束會聚光有發(fā)散作用，但光經(jīng)過凹透鏡后依然是會聚光，還能會聚于一點(diǎn)。由于光在發(fā)生折射時是可逆的，而透鏡對光的作用也是折射作用，所以透鏡中的光路是可逆的。三、焦點(diǎn)和焦距焦點(diǎn)焦距圖示凸透鏡凸透鏡能使跟主光軸平行的數(shù)顯會聚在主光軸上的一點(diǎn)，這個點(diǎn)叫凸透鏡的焦點(diǎn)，用F表示。凸透鏡兩側(cè)各有一個焦點(diǎn)焦點(diǎn)F到光心O的距離叫焦距，用f表示，凸透鏡兩側(cè)的焦距相等凹透鏡凹透鏡能使跟主光軸平行的光發(fā)散，且發(fā)散的光反向延長線相交在主光軸上的一點(diǎn)，這個點(diǎn)不是實(shí)際光線會聚的點(diǎn)，所以叫虛焦點(diǎn)，用F表示。凹透鏡兩側(cè)各有一個虛焦點(diǎn)虛焦點(diǎn)F到光心O的距離叫焦距，用f表示，凹透鏡兩側(cè)的焦距相等（1）凸透鏡焦距的長短與其表面的凸起程度有關(guān)，表面越凸，焦距越短；（1）凸透鏡焦距的長短與其表面的凸起程度有關(guān)，表面越凸，焦距越短；（2）凸透鏡焦距長短反映了凸透鏡對光會聚作用的強(qiáng)弱，焦距越短，光通過凸透鏡后的偏折程度越大，即凸透鏡的會聚作用越強(qiáng)；（3）根據(jù)光路可逆，若把點(diǎn)光源放在凸透鏡的焦點(diǎn)上，射向凸透鏡的光經(jīng)凸透鏡折射后會變成平行光，因此可利用凸透鏡獲得平行光。如圖所示，讓凸透鏡（放大鏡）正對著太陽光，再拿一張白紙放在它的另一端，調(diào)整放大鏡與白紙的距離，直到紙上的光斑最小、最亮（這個點(diǎn)就是凸透鏡的焦點(diǎn)）。測出這個光斑達(dá)到凸透鏡光心的距離，即該凸透鏡的焦距。這種測凸透鏡焦距的方法稱為平行光聚焦法。四、透鏡的三條特殊（主要）光線三條特殊光線是指：通過光心的光線、平行于主光軸的光線、經(jīng)過焦點(diǎn)（對凹透鏡來說應(yīng)該是射向另一側(cè)焦點(diǎn)）的光線。這三條光線經(jīng)凸透鏡和凹透鏡折射后的情況見下表：凸透鏡通過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后，傳播方向不變平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，經(jīng)過另一側(cè)的焦點(diǎn)通過焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸凹透鏡經(jīng)光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后，傳播方向不變平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線經(jīng)過凹透鏡同側(cè)虛焦點(diǎn)射向凹透鏡另一側(cè)虛焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后，平行于主光軸

提升·必考題型歸納考向01透鏡與透鏡對光的作用（1）判斷透鏡類型的方法（1）判斷透鏡類型的方法根據(jù)透鏡的表面是凸還是凹來判斷透鏡的類型并不可靠，要通過比較透鏡中間與邊緣的厚度來確定透鏡的類型，因?yàn)橛械耐哥R可能是一面圖一面凹。（2）根據(jù)透鏡對光的作用判斷：折射光線相對于入射光線會聚了，則經(jīng)過的透鏡是凸透鏡；折射光線相對于入射光線發(fā)散了，則經(jīng)過的透鏡是凹透鏡。（3）平行光聚焦法粗側(cè)凸透鏡的焦距：太陽光近似為平行光，讓凸透鏡正對太陽光時，太陽光垂直于透鏡入射，此時入射光線平行于主光軸，當(dāng)光斑最小最亮?xí)r，該點(diǎn)即為凸透鏡的焦點(diǎn)。如果不正對太陽光，最小光斑并不在主光軸上，此時的光斑不在焦點(diǎn)上，所以測出的距離也不是焦距?！纠?】（2023·鄂州）如圖所示，透過手表表盤上光滑透明凸起部分，能清楚地讀出日期信息，光滑透明凸起部分相當(dāng)于________，觀看到的是日期數(shù)字________（選填寫“實(shí)”或“虛”）像。手表的背面打磨得非常光滑，能清晰地照出小明像，此像的大小與小明本人相比________（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！咀兪?1】（2023·恩施）幻燈機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個（）。A.凸鏡B.凹透鏡C.凸透鏡D.凹鏡【變式12】（2023·濟(jì)寧）有些人的眼睛只能看清遠(yuǎn)處的物體，而不能看清近處的物體，這樣的眼睛需佩戴______（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”）矯正。這種透鏡對光有______作用?！咀兪?3】（2023·重慶B）請根據(jù)畫出的光線，在答圖中虛線框內(nèi)畫出一個適當(dāng)?shù)耐哥R?？枷?2利用透鏡三條特殊光線作圖熟記透鏡三條特殊光線（主要光線）經(jīng)透鏡折射后的傳播規(guī)律，并分清凸透鏡和凹透鏡三條特殊光線的異同。熟記透鏡三條特殊光線（主要光線）經(jīng)透鏡折射后的傳播規(guī)律，并分清凸透鏡和凹透鏡三條特殊光線的異同。利用透鏡的三條特殊光線作圖時，一定要注意：（1）一定要用尺規(guī)作圖；（2）不要遺漏光線的箭頭；（3）光線用實(shí)線，輔助線用虛線?！纠?】（2023·陜西A）如圖，O為凸透鏡的光心，F(xiàn)為凸透鏡的焦點(diǎn)，請分別畫出兩條入射光線通過凸透鏡后的折射光線。【變式21】如圖所示，凸透鏡與凹透鏡的一個焦點(diǎn)重合，請根據(jù)入射光線，畫出相應(yīng)的出射光線?！咀兪?2】（2023·遂寧）請根據(jù)圖中凸透鏡折射后的光線，作出凸透鏡的入射光線和經(jīng)平面鏡反射后的光線?！咀兪?3】AB通過凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，在圖中畫出凸透鏡及右側(cè)焦點(diǎn)位置?？键c(diǎn)二生活中的透鏡夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理一、照相機(jī)照相機(jī)的鏡頭相對于一個凸透鏡，膠片相對于光屏，來自物體的光經(jīng)過鏡頭后會聚在照相機(jī)暗箱內(nèi)的膠片上，形成了倒立、縮小的像。（1）物體到鏡頭的距離大于鏡頭到膠片的距離。（2）物體離鏡頭越遠(yuǎn)，物體在膠片上所成的像越小，像（或膠片）的位置到鏡頭的距離越近，即暗箱越短。（3）照相機(jī)成的是倒立、縮小的像，像和物體在鏡頭的兩側(cè)。為了使遠(yuǎn)近不同的景物在膠片上都能成清晰的像，需要調(diào)節(jié)鏡頭到膠片的距離。（1）拍攝近處景物時，鏡頭應(yīng)向前伸，即增大膠片與鏡頭之間的距離；（2）拍攝遠(yuǎn)處景物時，鏡頭應(yīng)往后縮，即減小膠片與鏡頭之間的距離；（3）若想使拍攝景物的像大一些，可以減小景物與鏡頭之間的距離；若想使拍攝景物的像小一些，可以增大景物與鏡頭之間的距離。二、投影儀照相機(jī)是利用凸透鏡來成像的，利用照相機(jī)可以得到倒立、縮小的像。投影儀也是利用凸透鏡來成像的，利用投影儀能得到倒立、放大的像。對投影儀進(jìn)行光路分析可知，來自投影片上的圖案上的光經(jīng)鏡頭（凸透鏡）折射后，在屏幕上形成清晰的像。（1）投影片到鏡頭的距離小于鏡頭到屏幕的距離；（2）圖案（文字）通過投影儀在屏幕上成的像比投影片上的圖案（文字）大；（3）像和投影片在凸透鏡的兩側(cè)；（4）圖案（文字）在屏幕上所成的像是倒立、放大的像；（5）投影片離鏡頭越近，像到鏡頭間的距離越大，屏幕上所成的像越大。（1）使屏幕上的像變大的方法：減小投影片與鏡頭之間的距離，同時增大屏幕與鏡頭間的距離；（2）使屏幕上的像變小的方法：增大投影片與鏡頭間的距離，同時減小屏幕與鏡頭間的距離。三、放大鏡放大鏡是凸透鏡，是常用的光學(xué)儀器之一。放大鏡能將小物體放大，如圖所示。將放大鏡鏡頭放在物體上方與眼睛之間適當(dāng)位置，透過放大鏡可以看到正立、放大的像。（1）物體通過放大鏡所成的像是一個正立、放大的像；（2）像和物體在凸透鏡的同側(cè)；（3）在一定范圍內(nèi)，放大鏡離物體越近，所成的像越??；放大鏡離物體越遠(yuǎn)，所成的像越大；（4）若物體與放大鏡的距離增大到一定程度，所成的像便消失了。（1）使像變大的方法：讓放大鏡與物體之間的距離適當(dāng)增大一些；（2）使像顯小的方法：讓放大鏡與物體之間的距離適當(dāng)減小一些。辨析比較：照相機(jī)投影儀放大鏡物鏡距離遠(yuǎn)近最近像鏡距離近遠(yuǎn)—像的性質(zhì)倒立、縮小倒立、放大正立、放大物像位置透鏡兩側(cè)透鏡兩側(cè)透鏡同側(cè)物像變化物體靠近透鏡，像遠(yuǎn)離透鏡；物體遠(yuǎn)離透鏡，像靠近透鏡要使像變大，應(yīng)使文字或圖案離盡頭近一些，屏幕應(yīng)離鏡頭遠(yuǎn)一些放大鏡適當(dāng)遠(yuǎn)離物體，像變大；放大鏡適當(dāng)靠近物體，像變小四、實(shí)像和虛像實(shí)像是實(shí)際光線會聚而成的，能成在光屏上。此時物像分別位于凸透鏡的兩側(cè)，且實(shí)像都是倒立的，如圖所示。照相機(jī)、投影儀所成的像都是實(shí)像。虛像不是由光線實(shí)際會聚而成的，而是由折射光線的反向延長線相交而成的。凸透鏡成虛像時，通過凸透鏡射出的光沒有會聚，只是人眼逆著折射光線的方向看過去，感到光是從虛像處發(fā)出的，故凸透鏡成虛像時，物、像位于凸透鏡的同側(cè)，我們只能用眼睛看到虛像，而不能用光屏承接到虛像。（1）實(shí)像成像示例小孔成像相機(jī)成像投影儀成像（2）虛像成像示例平面鏡成像光的折射成像放大鏡成像實(shí)像實(shí)像虛像不同實(shí)際光線會聚而成光線的反向延長線相交而成在像的位置能用光屏承接在像的位置不變用光屏承接在像的位置能使膠片感光在像的位置不能使膠片感光都是倒立的都是正立的相同都能用眼睛看到提升·必考題型歸納考向01照相機(jī)、投影儀、放大鏡（1）照相機(jī)：拍照時，攝像頭相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭，兩者都是利用凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像來工作的；照相機(jī)拍攝較遠(yuǎn)景物時，像比較?。慌臄z較近景物時，像比較大。由此可知，遠(yuǎn)離被被拍攝景物，可以增大拍攝范圍，但拍出來的景物會變小。（1）照相機(jī)：拍照時，攝像頭相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭，兩者都是利用凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像來工作的；照相機(jī)拍攝較遠(yuǎn)景物時，像比較??；拍攝較近景物時，像比較大。由此可知，遠(yuǎn)離被被拍攝景物，可以增大拍攝范圍，但拍出來的景物會變小。（2）投影儀：理解投影儀（幻燈機(jī)）的成像特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵。投影儀（幻燈機(jī)）利用凸透鏡能成倒立、放大的實(shí)像的原理工作的，因而可利用“反反得正”的方法推知幻燈片應(yīng)反向放置。（3）放大鏡：在一定范圍內(nèi)，放大鏡離物體越近，所成的像越小；離物體越遠(yuǎn)，所成的像越大?！纠?】（2023·深圳）如圖，是一張大廈的照片，關(guān)于下列說法正確的是（）。A.照相機(jī)的鏡頭對光線有發(fā)散作用B.照相機(jī)程倒立放大的虛像C.水中的像是光的反射造成的D.在太陽下的大樓是光源【變式11】（2023·新疆）下列光學(xué)儀器中，利用光的反射成像的是（）。A.放大鏡B.照相機(jī)C.潛望鏡D.近視眼鏡【變式12】（2023·綏化）如圖所示，小明通過焦距為15cm的凸透鏡觀察到郵票正立放大的像。下列說法正確的是（）。A.通過凸透鏡觀察到的像是實(shí)像B.郵票到凸透鏡的距離等于15cmC.郵票到凸透鏡的距離小于15cmD.郵票到凸透鏡的距離大于30cm【變式13】（2023·吉林）的鏡頭相當(dāng)于，增大與景物的距離，景物所成的像將?！咀兪?4】（2022·山西）如圖所示，是創(chuàng)新小組的同學(xué)們自制的照相機(jī)。在較暗的教室內(nèi)，讓凸透鏡對著明亮的室外，拉動紙筒，在半透明膜上可看到室外實(shí)驗(yàn)樓清晰的像，若想在半透明膜上成實(shí)驗(yàn)樓更大清晰的像，下列做法正確的是（）。A.相機(jī)向前移，紙筒向前伸 B.相機(jī)向后移，紙筒向后縮C.相機(jī)不移動，紙筒向后縮 D.相機(jī)和紙筒的位置均不變考向02實(shí)像和虛像掌握常見的成像現(xiàn)象的成像原理是解題的關(guān)鍵。小孔成像、投影儀、照相機(jī)等所成的像都是實(shí)際光線會聚而成的實(shí)像；平面鏡、放大鏡、凸面鏡等所成的像是光的反射或折射光線的反向延長線相交而成的現(xiàn)象。掌握常見的成像現(xiàn)象的成像原理是解題的關(guān)鍵。小孔成像、投影儀、照相機(jī)等所成的像都是實(shí)際光線會聚而成的實(shí)像；平面鏡、放大鏡、凸面鏡等所成的像是光的反射或折射光線的反向延長線相交而成的現(xiàn)象?！纠?】（2023·赤峰）如圖所示，通過焦距為10cm的凸透鏡觀察窗外遠(yuǎn)處的風(fēng)景，看到的是（）。A.正立放大的虛像B.倒立放大的實(shí)像C.倒立縮小的實(shí)像D.倒立縮小的虛像【變式21】(2023·徐州）徐州市博物館展出了一枚“彭城御丞”印章。為了方便觀看印文細(xì)節(jié)，印章前放有如圖所示的裝置，請你解釋其中的物理道理：___________。【變式22】（2023·南通）運(yùn)載火箭搭載神舟十六號飛船騰空而起，它在地面攝像機(jī)中所成的像是（）。A.實(shí)像，像變大B.實(shí)像，像變小C.虛像，像變大D.虛像，像變小

考點(diǎn)三凸透鏡成像的規(guī)律夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理一、探究凸透鏡成像的規(guī)律（1）物距：物體到凸透鏡光心的距離，用字母u表示。（2）像距：像到凸透鏡光心的距離，用字母v表示。注意：初中階段，我們研究的凸透鏡均為薄透鏡，其厚度可忽略不計(jì)，故一般物距也可說是物體到透鏡的距離，像距是像到透鏡的距離?！咎岢鰡栴}】凸透鏡所成的像的虛實(shí)、大小、正倒跟物距有什么關(guān)系？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】先把物體放在距離凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸向凸透鏡方向靠近，同時把光屏放在凸透鏡的另一側(cè)，觀察光屏上像的變化情況。由于凸透鏡的偏折情況和焦距有關(guān)，所以應(yīng)著重觀察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距時，物體的成像情況?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安放在光具座上，調(diào)整它們的高度，使?fàn)T焰的中心、凸透鏡的光心和光屏的中心大致在同一高度；（2）把蠟燭放在凸透鏡二倍焦距以外的地方并點(diǎn)燃，然后調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，直到光屏上出現(xiàn)清晰燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒，測出物距u和像距v。稍稍改變物距，重復(fù)做這一步；（3）把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離大于二倍焦距，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)蠟燭清晰的像，觀察并記錄像的大小、正倒，測出物距u和像距v；（4）把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距和二倍焦距之間，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)蠟燭清晰的像，觀察并記錄像大小、正倒，測出物距u和像距v。稍稍改變物距，重做這一步；（5）把蠟燭繼續(xù)靠近凸透鏡，讓蠟燭位于凸透鏡的焦點(diǎn)上，移動光屏，觀察是否能夠成像；（6）把蠟燭移到凸透鏡的一倍焦距以內(nèi)，移動光屏，觀察在光屏上能否看到蠟燭的像。如果不能，可以從光屏這一側(cè)透過凸透鏡觀察，記錄所看到的像的正倒、大小以及此時的物距u。稍稍改變物距，重做這一步；（7）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果填入表中（該實(shí)驗(yàn)所用凸透鏡焦距f=12cm）物距u與焦距f的關(guān)系物距u/cm像距v/cm成像的性質(zhì)像的變化情況u>2f6015倒立、縮小的實(shí)像物距變小時，像距變大，像（相對于之前）變大4816u=2f2424倒立、等大的實(shí)像——f<u<2f1836倒立、放大的實(shí)像物距變小時，像距變大，像變大1560u=f12——不成像——u<f8——正立、放大的虛像物距變小時，像距變小，虛像變小6——【分析論證】（1）焦點(diǎn)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)。當(dāng)物距大于一倍焦距時，成實(shí)像；當(dāng)物距小于一倍焦距時，成虛像；當(dāng)物距大于一倍焦距時，不成像；（2）二倍焦距是成放大實(shí)像還是縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。當(dāng)物距大于二倍焦距時，成縮小的實(shí)像；當(dāng)物距大于二倍焦距時，成等大的實(shí)像；當(dāng)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時，成放大的實(shí)像；（3）凸透鏡成實(shí)像都是倒立的，且像、物位于凸透鏡的兩側(cè)；凸透鏡成虛像時，都是正立的，且像、物同側(cè)；（4）凸透鏡成實(shí)像時，隨著物距的減小，像和像距都變大；成虛像時，隨著物距的減小，像和物都不小?！镜贸鼋Y(jié)論】物距u與焦距f的關(guān)系像的性質(zhì)像距v與焦距f的關(guān)系相對凸透鏡的位置應(yīng)用正倒大小虛實(shí)u>2f倒立縮小實(shí)像f<v<2f與物異側(cè)照相機(jī)u=2f倒立等大實(shí)像v=2f與物異側(cè)測焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像v>2f與物異側(cè)投影儀u=f不成像u<f正立放大虛像——與物同側(cè)放大鏡（1）光具座的長度有限，做實(shí)驗(yàn)時最好選用焦距較小的凸透鏡；（2）凸透鏡最好放在光具座的中間位置，便于調(diào)節(jié)物距和像距；（3）調(diào)整燭焰、透鏡、光屏三者的中心在同一高度，目的是讓燭焰的像成在光屏的中央；（4）調(diào)整光屏?xí)r，不可再調(diào)整凸透鏡的位置，否則會引起物距的變化；（5）判斷燭焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置時，向前或向后移動光屏，像都會變模糊，則此位置即為像最清晰的位置；（6）同一個物距范圍內(nèi)，要換不同的物距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這是為了排除偶然因素，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具普遍性。實(shí)驗(yàn)中無論如何移動光屏都找不到像的幾種原因?qū)嶒?yàn)中無論如何移動光屏都找不到像的幾種原因（1）若燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度，燭焰的像將成在光屏偏上方或偏下方，甚至不能在光屏上成像；（2）當(dāng)燭焰在凸透鏡一倍焦距以外，但非?？拷裹c(diǎn)時，雖然能成實(shí)像，但所成的像很大，且像距也很大，而光具座長度和光屏的大小有限，光屏不能承接到像；（3）當(dāng)燭焰位于凸透鏡焦點(diǎn)處，燭焰發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后平行射出，光屏上不會出現(xiàn)燭焰的像；（4）若燭焰位于凸透鏡一倍焦距以內(nèi)，燭焰與其所成的虛像在凸透鏡同側(cè)，此時光屏?xí)r接收不到像的。利用凸透鏡三條特殊光線中的任意兩條可以畫出相應(yīng)的光路圖，從而判斷出像距的大小和成像的具體情況，這是理解凸透鏡成像規(guī)律的最好的方法。（1）當(dāng)u>2f時，成倒立、縮小的實(shí)像，此時f<v<2f。光路如圖所示。（2）當(dāng)u=2f時，成倒立、等大的實(shí)像，此時v=2f。光路如圖所示。（3）當(dāng)f<u<2f時，成倒立、放大的實(shí)像，此時v>2f。光路如圖所示。（4）當(dāng)u=f時，折射光時一束平行光，不能相交，其反向延長線也不能相交，所以不能成像。光路如圖所示。（5）當(dāng)u<f時，成正立、放大的虛像，此時v>u。光路如圖所示。凸透鏡成像的動態(tài)變化規(guī)律凸透鏡成像的動態(tài)變化規(guī)律（1）動態(tài)變化口訣：像的大小看像距，像兒跟著物體跑。其意義是，凸透鏡成像時，像距變大（小），像就變大（?。?；物體向哪個方向移動，像就向哪個方向移動。（2）移動速度：成縮小的像時，物距大于像距，物體移動的速度大于像移動的速度；成放大的像時，物距小于像距，物體移動的速度小于像移動的速度。（3）最小距離：物體和實(shí)像的最小距離是4f,即當(dāng)物體位于2f位置成像時。提升·必考題型歸納考向01凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用（1）凸透鏡成像的兩個分界點(diǎn)：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小。物體在一倍焦距以內(nèi)，成虛像；在一倍焦距以外，成實(shí)像。成實(shí)像時，物體在二倍焦距內(nèi)，像大物?。晃矬w在二倍焦距外，像小物大。（1）凸透鏡成像的兩個分界點(diǎn)：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小。物體在一倍焦距以內(nèi)，成虛像；在一倍焦距以外，成實(shí)像。成實(shí)像時，物體在二倍焦距內(nèi)，像大物小；物體在二倍焦距外，像小物大。（2）用不等式確定凸透鏡的焦距范圍：利用凸透鏡成像的規(guī)律，列出物距和焦距、像距和焦距的關(guān)系不等式，解不等式就可以確定該凸透鏡焦距的范圍。具體關(guān)系為：1）當(dāng)成倒立、縮小的實(shí)像時，u>2f，f<v<2f；2）當(dāng)成倒立、等大的實(shí)像時，u=v=2f；3）當(dāng)成倒立、放大的實(shí)像時，f<u<2f，v>2f；4）當(dāng)不成像時，u=f；5）當(dāng)成正立、放大虛像時，u<f。（3）凸透鏡成像規(guī)律與圖像結(jié)合：解答此類試題時，要明確二倍焦距處是成放大和縮小實(shí)像的分界點(diǎn)，當(dāng)u=v=2f時，物體成倒立、等大的實(shí)像。然后在圖上找到對應(yīng)點(diǎn)，求出焦距，然后根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律即可求解。（4）不完整凸透鏡成像情況：凸透鏡成像時，如果凸透鏡壞掉一部分或者遮擋一部分，都會成完整的像，只是所成的像亮度變暗?！纠?】（2023·江西）某同學(xué)探究凸透鏡成像規(guī)律時，光屏上得到了燭焰清晰的像（像未畫出），如圖所示。下列說法正確的是（）。A.光屏上的像是正立的B.光屏上的像是放大的C.投影儀是利用此成像原理制成的D.撤去光屏，燭焰的像仍然在原處【變式11】（多選）在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，光具座上依次擺放蠟燭、凸透鏡和光屏，如圖所示，此時恰好能在光屏上得到燭焰清晰的像，則下列說法正確的是（）。A．光屏上得到倒立、放大的像，投影儀就是利用此原理工作的；B．若凸透鏡位置不變，把蠟燭、光屏的位置對調(diào)，則光屏上仍能成清晰的像；C．實(shí)驗(yàn)時用手指遮擋住凸透鏡的下半部分，光屏上不能得到燭焰完整的像；D．若在蠟燭與凸透鏡之間放一個近視眼鏡鏡片，則要把光屏向右移動適當(dāng)位置才能得到清晰的像【變式12】（2023·廣西）小明用自制的“水凸透鏡”探究凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)蠟燭、“水凸透鏡”和光屏位于如圖所示的位置時，光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像，下列說法正確的是（）。A.此時成像特點(diǎn)與照相機(jī)的相同；B.此時“水凸透鏡”的焦距為15.0cm；C.調(diào)節(jié)“水凸透鏡”的厚度可改變其焦距；D.蠟燭燃燒變短，光屏上的像會向上移動【變式13】（2023·寧夏）如圖是“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，其中成像性質(zhì)與投影儀成像性質(zhì)相同的是（）。A.B.C.D.【變式14】（2023·自貢）小明同學(xué)將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡和光屏放在如圖所示的位置時，在光屏上觀察到了清晰的像。（1）由圖可以判斷出實(shí)驗(yàn)所用透鏡的焦距為______cm；（2）小明把蠟燭移到光具座的10cm刻度線處，需要把光屏向______適當(dāng)移動（選填“左”或“右”），才能在光屏上得到一個清晰的像，此時的像將______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。考向02探究凸透鏡成像規(guī)律【例2】（2023·福建）在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中：（1）如圖甲所示，用平行光測出凸透鏡的焦距為________cm。（2）將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在水平光具座上，調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏三者中心在________。（3）調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡和光屏至圖乙所示的位置，則燭焰在光屏上成倒立、________的像。根據(jù)這一成像特點(diǎn)，可制成__________。（4）若要使光屏上的像變小，應(yīng)使蠟燭與凸透鏡的距離變_________，再調(diào)節(jié)光屏位置?！咀兪?1】小華用焦距為10.0cm的凸透鏡探究凸透鏡成像規(guī)律。（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心大致在。（2）當(dāng)各器材位置如圖所示時，在光屏上成燭焰清晰的像，此時燭焰的成像特點(diǎn)與（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）的成像特點(diǎn)相同。（3）實(shí)驗(yàn)時，若用一張紙片遮住了凸透鏡的上半部，光屏上（選填“能”或“不能”）成完整的像。（4）小華將一副老花鏡的鏡片放在燭焰與凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，若保持蠟燭的位置不變，僅將光屏向端移動適當(dāng)距離，光屏上即可重新成燭焰清晰的像?！咀兪?2】（2023·涼山州）小丁在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中：（1）當(dāng)燭焰、焦距為10cm的凸透鏡A位于圖甲中位置時，光屏上得到一個清晰的像，該像是一個倒立、___________（選填“放大”“縮小”或“等大”）的實(shí)像；（2）保持蠟燭位置不變，小丁用焦距為5cm的凸透鏡B在原位置替換凸透鏡A，要使光屏上仍得到燭焰清晰的像，應(yīng)該將光屏向___________（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）凸透鏡B的方向移動；（3）如圖乙所示，蠟燭和凸透鏡之間放上近視眼鏡，光屏上能得到清晰的像，若取下眼鏡，要在光屏上重新得到清晰的像，應(yīng)將光屏___________（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”示）凸透鏡?！咀兪?3】（2023·通遼）同學(xué)們?yōu)榱颂骄科矫骁R成像的特點(diǎn)，準(zhǔn)備了平面鏡、玻璃板、兩支相同的蠟燭A和B、光具座、光屏等實(shí)驗(yàn)器材。（1）如圖所示，將一只點(diǎn)燃的蠟燭A放置在光具座的甲位置，選用__________（選填“平面鏡”或“玻璃板”）豎直放置在乙位置，未點(diǎn)燃的蠟燭B放置在乙位置右側(cè)，移動蠟燭B到丙位置時，發(fā)現(xiàn)蠟燭B與蠟燭A的像完全重合；（2）取下蠟燭B，并在丙位置處放一光屏，光屏上不能承接到蠟燭A的像，說明平面鏡成的像是__________（選填“實(shí)像”或“虛像”）；（3）接著同學(xué)們想利用上述裝置探究凸透鏡成像規(guī)律，將乙處器材換成一個凸透鏡，再將蠟燭A移至35cm刻度線處，丙位置的光屏上恰好出現(xiàn)了燭焰清晰的像，生活中的__________（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）就是利用這一原理工作的。此時，用直徑相同、焦距更大的凸透鏡替換原凸透鏡，移動光屏也得到了清晰的像，則此時的像較原來的像__________（選填“變大”“變小”或“不變”）；（4）在上一步實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，小明將一遠(yuǎn)視鏡片放在凸透鏡與蠟燭之間，要使光屏上還能呈清晰的像，可將光屏適當(dāng)向__________（選填“左”或“右”）移動?？键c(diǎn)四眼睛和眼鏡夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理一、眼睛眼睛的主要結(jié)構(gòu)有：角膜、睫狀體、瞳孔、晶狀體、玻璃體、視網(wǎng)膜、視神經(jīng)等。物體發(fā)出的光經(jīng)過眼球轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號傳輸給大腦，我們就看到了物體，如圖所示。正常眼睛無論時眺望遠(yuǎn)景，還是查看近物，都能看清楚。也就是說，不管物距變大還是變小，眼睛都能將像清晰地成像在視網(wǎng)膜上，物距發(fā)生變化時，像距（視網(wǎng)膜和晶狀體間的距離）未變，這是因?yàn)檠劬δ芡ㄟ^睫狀體改變睫狀體的形狀，進(jìn)而改變晶狀體對光線的偏折能力，即改變了晶狀體的焦距。使不同遠(yuǎn)近的物體都能在視網(wǎng)膜上成清晰的像?？催h(yuǎn)處物體看近處物體睫狀體放松收縮晶狀體變薄變厚對光的偏折能力變?nèi)踝儚?qiáng)成像原理圖3.遠(yuǎn)點(diǎn)、近點(diǎn)和明視距離（1）遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛的調(diào)節(jié)是有限度的。當(dāng)睫狀體完全松弛時，晶狀體表面彎曲程度最小，此時晶狀體最扁，此時能夠看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)極限叫做遠(yuǎn)點(diǎn)。正常人的眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)理論上在無限遠(yuǎn)處。（2）近點(diǎn)：當(dāng)睫狀體極度緊張時（用力看近處物體），睫狀體變得最厚，晶狀體表面彎曲程度最大，此時能看清的最近的極限點(diǎn)叫做近點(diǎn)。正常人的眼睛的近點(diǎn)在離眼睛大約10cm的地方。（3）明視距離：在合適照明條件下，正常眼睛觀察近處物體最清晰而不疲勞的距離大約為25cm，這個距離叫做明視距離。為預(yù)防近視眼，讀數(shù)、寫字時眼睛與書本的距離應(yīng)保持在25cm左右。二、近視眼及其矯正只能看清近處物體，看不清遠(yuǎn)處物體。近視眼晶狀體太厚，折光能力太強(qiáng)，或者眼球在前后方向太長，使得來自遠(yuǎn)處的光會聚在視網(wǎng)膜前，到達(dá)視網(wǎng)膜時已經(jīng)不是一點(diǎn)而是一個模糊的光斑（如圖甲所示），導(dǎo)致視網(wǎng)膜上得不到清晰的像。甲近視眼成像于視網(wǎng)膜前乙矯正后近視眼成像在視網(wǎng)膜前，因此要矯正近視眼，應(yīng)使其焦點(diǎn)后移。利用凹透鏡對光的發(fā)散作用，在眼睛前放一個合適凹透鏡，讓來自遠(yuǎn)處的光在進(jìn)入人眼前進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌l(fā)散，這樣就可以使光線進(jìn)入人眼后恰好會聚在視網(wǎng)膜上（如圖乙所示），所以近視眼應(yīng)佩戴用凹透鏡制成的眼鏡進(jìn)行矯正。（1）讀數(shù)、寫字姿勢要端正，眼睛和書本的距離要保持在25cm左右；（2）不要在暗弱光或直射太陽光下看書寫字；（3）不要躺在床上看書，不要爬在桌子上看書；（4）不要在車上或走路時看書或玩；（5）不要長時間玩電子游戲；連續(xù)看書1h左右，要休息片刻或向遠(yuǎn)處眺望一會。三、遠(yuǎn)視眼及其矯正只能看清遠(yuǎn)處的物體，看不清近處物體。近視眼晶狀體太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向太短，使得來自近處的光會聚在視網(wǎng)膜后，到達(dá)視網(wǎng)膜前還沒有會聚成點(diǎn)，在視網(wǎng)膜上形成一個模糊的光斑（如圖甲所示），導(dǎo)致視網(wǎng)膜上得不到清晰的像。甲遠(yuǎn)視眼成像于視網(wǎng)膜后乙矯正后遠(yuǎn)視眼成像在視網(wǎng)膜后，因此要矯正遠(yuǎn)視眼，應(yīng)使其焦點(diǎn)前移。利用凸透鏡對光的會聚作用，在眼睛前放一個合適凸透鏡，讓來自近處的光在進(jìn)入人眼前進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅?，這樣就可以使光線進(jìn)入人眼后恰好會聚在視網(wǎng)膜上（如圖乙所示），所以遠(yuǎn)視眼應(yīng)佩戴用凸透鏡制成的眼鏡進(jìn)行矯正。提升·必考題型歸納考向01眼睛的構(gòu)造及視物原理人眼的視物原理與照相機(jī)的成像原理相同，但需要注意的是人眼睛的焦距可以調(diào)節(jié)，而照相機(jī)模型中的凸透鏡焦距不變，一般靠調(diào)節(jié)物距和像距成清晰的像。人眼的視物原理與照相機(jī)的成像原理相同，但需要注意的是人眼睛的焦距可以調(diào)節(jié)，而照相機(jī)模型中的凸透鏡焦距不變，一般靠調(diào)節(jié)物距和像距成清晰的像?！纠?】人的眼睛像一架照相機(jī)，晶狀體和角膜的共同作用相當(dāng)于一個凸透鏡，物體在視網(wǎng)膜上形成______（選填“正立”或“倒立”）的像。如果長期用錯誤的方式看書，很容易患上近視。有一種治療近視眼的手術(shù)——用激光對角膜進(jìn)行切削，使晶狀體和角膜構(gòu)成的“透鏡”對光的偏折能力變______（選填“強(qiáng)”或“弱”）些，從而使像落在視網(wǎng)膜上?！咀兪?1】（2023·宜昌）小華用彈性膜充水制作了一個水凸透鏡，通過注射器注水或抽水改變透鏡的厚度，如圖是他用其模擬眼睛看物體的實(shí)驗(yàn)裝置。模擬正常眼睛時，固定透鏡，將一個F形光源放在合適的位置后，調(diào)節(jié)光屏得到清晰的像，下列說法正確的是（）。A.此時光源放在透鏡2倍焦距以內(nèi)B.此時光屏上成