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初中物理人教版八年级上册第1节 透镜练习
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这是一份初中物理人教版八年级上册第1节 透镜练习,共12页。试卷主要包含了透镜与面镜区别,透镜分类等内容,欢迎下载使用。
第18课 透镜(教师版) 课程标准课标解读1.认识透镜以及透镜的分类;2.理解透镜的主要概念;3.了解透镜对光的作用;4.掌握透镜的三条主要光线。1.知道生活中透镜应用的例子;2.了解什么是透镜,理解透镜是利用光的折射规律;3.会对透镜进行分类(凸透镜和凹透镜);4.掌握三条特殊光线并会画三条特殊光线;5.了解透镜对光的作用。 知识点01 透镜概念与分类1.透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。2.透镜与面镜区别:面镜利用光的反射现象成像,透镜利用光的折射现象成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。3.透镜分类:透镜分为和。(1):中间厚、边缘薄的透镜(远视镜镜片,照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等)。(2):中间薄、边缘厚的透镜(近视镜等)。【知识详解】认识透镜1.透镜:由透明物质制成(一般是玻璃),至少有一个表面是球面的一部分,且透镜厚度远比其球面半径小的多。广义说凡是透光性能优良的材料都能磨制成透镜,如冰、水晶、金刚石、高分子透明树脂、有机玻璃等。透镜是一种模型,常见的物体如近视镜、远视镜、放大镜,甚至一滴水都可以看做是一个透镜。2.凸透镜原理: 利用光的折射原理制成的光学器件。形状: 中央较厚、 边缘较薄。对光的作用: 凸透镜对光有会聚作用,所以凸透镜又叫做会聚透镜。3.凹透镜中央比边缘薄的透镜叫凹透镜。凹透镜对光有发散作用,所以凹透镜又叫做发散透镜。【知识拓展】透镜的鉴别1.“摸”:用手摸透镜,中间厚、边缘薄的是凸透镜;中间薄、边缘厚的是凹透镜。2.“照”:让透镜正对太阳光,移动透镜,在接收屏(地面、纸面等)上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜,否则为凹透镜。3.“看”:用透镜看字,能让字放大的是凸透镜,只能是缩小的是凹透镜。【例题1】现有五种光学元件如图甲所示,对图乙的光路图,方框中可放入的元件为( )。 A. 2或4 B.1或5 C.1或3或5 D.2或3或4【答案】C。【解析】由图可知,光经过透镜后变得发散了,所以方框内应放入凹透镜,而1、3、5都为凹透镜。【例题2】张家界因山而著名,吸引许多中外游客来旅游,有少数游客在山上游玩时将空纯净水瓶扔在山上,这样做既污染了环境,同时还可能引起山林火灾。这是因为当下雨时纯净水瓶装入水后,就相当于一个 透镜。晴天强太阳光照射它时,它对光线会产生 作用,可能会引起枯叶着火。因此我们在山中游玩时一定要注意保护环境。【答案】凸;会聚。【解析】装入水的纯净水瓶能透光,并且中间厚、边缘薄,此时就是一个水凸透镜,在一些特定的条件下,会因为会聚的阳光恰好使易燃物因温度升高而燃烧,发生火灾。故答案: 凸;会聚。知识点02 透镜光路与透镜作用1.透镜光路基本概念:图(1)是透镜光路示意图。(1)过透镜两个球面球心的直线叫主光轴(主轴),用“CC/”表示,透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。a.凸透镜光路b.凹透镜光路图(1) 透镜光路示意图(2)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示,如图(2)a所示;平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散,其反向延长线会交于一点,这是凹透镜的焦点(虚焦点),如图(2)b所示。a.凸透镜光路概念b.凹透镜光路概念图(2)透镜光路概念(3)焦点到光心的距离,焦距用“f”表示,图(1)中就是“OF”之间的距离。都各有两个焦点,凸透镜的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点。(4)物体到光心的距离叫物距,用“u”表示。(5)像到光心的距离叫像距,用“v”表示。2.透镜的三条特殊光线(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变,如图(3)所示。图(3)过光心的光线(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点,如图(4)所示。图(4)平行于主轴的光线(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴,如图(5)所示。图(5)过焦点的光线3.透镜的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。【知识详解】认识主光轴和光心如下图所示:透镜上通过两个球心的直线CC′叫主光轴;主光轴上有一个特殊点,通过该点的光其传播方向不变,这个点是光心。【知识拓展一】估测焦距使凸透镜正对太阳光(太阳光是平行光,使太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的距离,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。【知识拓展二】透镜作图透镜光学作图(特殊光线): ①过光心的光线传播方向不改变; ②平行于主光轴的入射光线,经凸透镜后经过焦点;经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线过异侧虚焦点(所以凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光有发散作用);③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。【例题1】在如图所示的光路图中,正确的是( )。【答案】A。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过另一侧的焦点,故A正确;凸透镜对光线有会聚作用,即折射光线偏近主光轴,但B图中光线远离主光轴,故B错误;凹透镜对光线有发散作用,即折射光线偏离主光轴,但C、D图中光线都靠近了主光轴,故C、D错误。【例题2】请画出图中入射光线经过凹透镜后的折射光线。【解析】图中透镜是凹透镜,射向凹透镜右侧焦点的光线,经凹透镜折射后平行于主光轴,如图所示。题组A 基础过关练1.将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面,在高脚杯前方观察到的现象如图乙所示,此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个( )。A.凸透镜 B.凹透镜 C.凸面镜 D.凹面镜【答案】A。【解析】玻璃杯中有水的这一部分中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜。黑白卡片是左右颠倒的,成倒立、放大的实像。故选:A。2.下列关于透镜光学性质的说法正确的是( )。A.凡是过光心的光线,其传播方向都不变;B.经透镜后其光线是发散的,该透镜肯定是凹透镜;C.经透镜后其光线是会聚的,该透镜肯定是凸透镜;D.以上说法都正确【答案】A。【解析】凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用。会聚是指入射光线经透镜折射后,更靠近主光轴,但折射光线可能是会聚的,也可能是发散的。发散是指入射光线经透镜折射后更远离主光轴,但折射光线可能是会聚的,也可能是发散的。3.一块长方体玻璃砖内有一个呈双凸面(球面)的空气泡,可以看作透镜。一束平行光束按如图所示方式射向气泡,则这束平行光将( )。A.穿过气泡后仍保持平行;B.穿过气泡后会聚;C.穿过气泡后发散;D.不能穿过气泡,全部被反射【答案】C。【解析】在玻璃砖内部的双凸空气泡,易错误地认为是一个凸透镜。用切割法将玻璃砖在气泡处左右拉开一段距离,有气泡的玻璃砖等效为两个玻璃做成的凹透镜。根据凹透镜对光线的发散作用知,平行光先被右侧凹透镜发散,再被左侧凹透镜发散,最终会发散射出玻璃砖,故选C。4.如图所示,(两透镜焦距相同)根据已知光线画出原先的入射光线和后来的折射光线。 【解析】通过凸透镜焦点的光线折射后将平行于主光轴;平行于凹透镜主光轴的光线折射后,其折射光线的反向延长线过焦点。如图所示:5.如图所示,小丽同学将一个凸透镜正对太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,改变透镜与纸的距离,直到纸上出现一个最小、最亮的光斑。这表明凸透镜对光线有 作用,光斑到凸透镜的距离就是凸透镜的 。 【答案】会聚;焦距。【解析】凸透镜对光线有会聚的作用;最小、最亮的光斑就是该凸透镜焦点的位置,焦点到透镜光心的距离就是焦距。故答案为:会聚;焦距。6.小明有3个凸透镜,它们用同种材料制成,形状如图所示。(1)你猜想它们的焦距是否相同?如果不同,你认为哪个焦距大?哪个焦距小?(2)请设计实验证明你的猜想:简要写出实验步骤,画出记录实验数据的表格。(3)小明根据实验观察画出的三组光路图如图所示。根据这个实验记录,你可以得到什么结论?【解析】要证明自己的猜想,关键在于测出三个凸透镜的焦距进行比较。测定凸透镜焦点最简单的方法,就是让太阳光平行于主光轴通过凸透镜会聚于一点。答案: (1)不相同 A的焦距最大,C的焦距最小(2)分别测出3个凸透镜的焦距,具体方法是让凸透镜正对太阳光,在透过阳光的一侧前后移动白纸,直到白纸上出现一个小亮点(焦点),用刻度尺测量焦点到凸透镜光心的距离,就是凸透镜的焦距。比较3个凸透镜焦距的大小,看猜想是否正确。记录数据的表格见下表。凸透镜A透镜B透镜C透镜焦距/cm (3)同种材料制成的凸透镜,表面越凸,焦距越小(表面越扁平,焦距越大)。题组B 能力提升练1.小明利用太阳光测量凸透镜焦距,下列操作最合理的是( )。A. B. C. D. 【答案】C。【解析】利用太阳光测量凸透镜焦距,应将透镜正对太阳光,且观察光斑的纸张也应正对太阳光。故C符合要求。2.如图所示,SC、SD为点燃的蜡烛发出的两条光线,光线SC平行于凸透镜的主光轴,O为凸透镜的光心,F为凸透镜的焦点:光线SD斜射到平面镜上。请画出:①光线SC经过凸透镜折射后的光线;②光线SD经过平面镜反射后的光线。( )【解析】过点D作法线DN,作,直线DE即为反射光线;因入射光线SC平行于凸透镜的主光轴,故经凸透镜后的折射光线通过右焦点F,如下图所示。3.如图所示,请补充平面镜的入射光线和透镜的折射光线,完成光路图。【解析】经过入射点作出法线,因为反射光线与镜面的夹角是45°,所以反射角为90°﹣45°=45°.根据反射角与入射角相等作出入射光线;反射光线平行于凸透镜的主光轴,经过凸透镜后折射光线过焦点,如图所示:4.如图所示,画出两条光线经凸透镜折射后的光路图。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线通过焦点;过光心的光线其传播方向不变;如图所示:5.如图所示,有一条经过平面镜反射过点P的反射光线且平行于主光轴入射到凹透镜上,S'为像点,请确定点光源S的位置,并补全光路图。【解析】根据平面镜成像的规律:像与物关于镜面对称,作出像点S'关于平面镜的对称点即为点光源S,反射光线与平面镜的交点O即为入射点,连接SO即为入射光线;对于凹透镜,平行于主光轴的光线通过凹透镜折射后光线反向延长通过虚焦点;补全光路图如图所示: 题组C 培优拔尖练1.(2021·云南昆明市)如图1所示,从P点发出的三条特殊光线经过凸透镜后会聚于点。现有一条光线也从P点发出,经过凸透镜后的传播路径,在图2的四种表示中,正确的是( )。A.甲 B.乙 C.丙 D.丁【答案】A。【解析】点为像点,经过P点发出的光线最终都会通过点,故BCD不符合题意,A符合题意。故选A。2.(2021·安徽中考真题)如图,L表示凸透镜,MN为主光轴。O为光心,F为焦点。从S点发出两条光线,一条经过光心,另一条平行于主光轴,请在图中画出它们经凸透镜后的出射光线______。【解析】通过光心后传播方向不变,故将SO延长,并标上向下的箭头,平行于主光轴后,过焦点,故将折射点与焦点用实线连接,并标上向下的箭头,故如下图所示:3.(2021·广西贵港市)请在图中画出光线经过凹透镜后的光路图。(F为焦点)【解析】(1)平行主光轴的光线射入凹透镜,折射光线的反向延长线直线左侧的虚焦点,故用直线将虚焦点和折射点相连,并延长,标上向上的箭头,即为折射光线,指向虚焦点的将平行主光轴,故过折射点画一条直线,平行主光轴,并在直线上标上箭头,故如下图所示:4.(2021·广东中考真题)如图所示,蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外。①根据凸透镜成像规律,在图甲中标出A所成的像A′的大致位置;②借助辅助线或光路图,在图乙中找到A所成的像A′的确切位置,保留作图痕迹。【解析】①由题意知,蜡烛与凸透镜的距离大于二倍焦距,由像距小于二倍焦距而大于一倍焦距,且烛焰中心A在主光轴上,则其像也在主光轴上,由此大致可确定像点A′,作图如下:②过A点作出烛焰在主光轴的上面部分,过烛焰的顶端作两条光线,其一平行于主光轴的入射,其折射光线过焦点,另一光线过光心O,其折射光线传播方向不改变,两光线的交点,即是烛焰顶端通过凸透镜所成的像,过此像点作主光轴的垂线,此线与主光轴的交点即为A所成的像A′的确切位置,面烛焰顶端像点与A′的连线即是烛焰上面部分所成的像,作图如下:
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