人教版八年级物理上册通关讲义第五章《透镜及其应用》第一节透镜（双基过关+考点突破）（原卷版+解析）

展开

这是一份人教版八年级物理上册通关讲义第五章《透镜及其应用》第一节透镜（双基过关+考点突破）（原卷版+解析），共18页。

第1节透镜双基过关知识点一、凸透镜和凹透镜：1.透镜：至少有一个外表面是球面的一部分，用透明材料制成的镜片。2.透镜的种类：（1）凸透镜：①概念：中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜；②图示：③应用实例：放大镜、老花镜。（2）凹透镜：①概念：中间薄，边缘厚的透镜叫凹透镜；②图示：③应用实例：近视眼镜。（3）辨析凸透镜或凹透镜的方法：①观察或隔着镜布去摸镜片，感觉透镜中间和边缘的厚薄，从而分辨凸透镜和凹透镜；②可以迎着光线去透射，对光线有会聚作用的是凸透镜，对光线有发散作用的是凹透镜。3.主光轴和光心：（1）主光轴：①概念：通过透镜两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。②图示：如图点划线C1C2。（2）光心：①概念：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心，用字母“O”表示。②图示：如图上图中的点O。基础自测：1.如图是把一副眼镜放在太阳光下，在地面上看到的情形。由此可以判断镜片是(　　)A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜2.如图光学元件中属于凸透镜的是(光学元件用序号代表)(　　)A.(c)、(d)、(e) B.(a)、(d) C.(a)、(b)、(f) D.(b)、(c)、(e)3．如图所示的两个透镜(　　)A．都是向右凸出的，都是凸透镜 B．都是向右凹进的，都是凹透镜C．a是凸透镜，b是凹透镜 D．b是凸透镜，a是凹透镜知识点二、透镜对光的作用1.凸透镜对光有会聚作用，凸透镜又叫会聚透镜。2.理解：凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图。3.凹透镜对光有发散作用，凹透镜又叫发散透镜。4.理解：凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图。基础自测4．今年4月份，我市某校组织研学旅行活动，同学们在攀登武冈云山时，小月同学不小心将自己没有喝完的矿泉水瓶掉在地上，老师立即告诫大家，这瓶子有水就相当于凸透镜，对太阳光有　　作用，容易引发森林火灾。5．据央视新闻报道，我国台湾省台中市一辆小客车，因车主将矿泉水随手放在仪表盘上的防滑垫上，导致防滑垫起火（如图所示）。这瓶矿泉水所起的作用相当于（　　）A．平面镜 B．三棱镜 C．凸透镜 D．凹透镜6.虚线方框内各放置一个透镜，两束光通过透镜前后的传播方向如图所示，则(　　)A.甲为凹透镜，乙为凸透镜 B.甲、乙都为凸透镜C.甲为凸透镜、乙为凹透镜 D.甲、乙都为凹透镜知识点三、焦点、焦距及三条特殊光线1.焦点：（1）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于主轴上一点，这一点叫凸透镜的焦点（F）。凸透镜的焦点有两个，分别位于凸透镜的两侧，是实际光线会聚而成的，叫实焦点。如下图甲。甲乙（2）平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线会交于主光轴上一点，这一点叫凹透镜的焦点（F）。凹透镜也具有两个焦点，分别位于凹透镜两侧。由于凹透镜的焦点是由折射折射光线的反向延长线相交而成，叫虚焦点。如上图乙。2.焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用f表示。上两图中已标出焦距。3.粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法如图所示，将凸透镜正对着太阳光(可看成是平行光)，再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。4.凸透镜的焦距长短反映了凸透镜对光线会聚能力的强弱，焦距越短，会聚能力越强；凹透镜的焦距长短反映了凹透镜对光线发散能力的强弱，焦距越短，发散能力越强。5.相同口径的凸透镜，表面越凸，焦距越短，会聚作用就越强，光线通过透镜后偏折得越厉害。6.透镜的三条特殊光线：（1）凸透镜的三条特殊光线：①通过凸透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲；②过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴，如图乙；③平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过焦点，如图丙。甲乙丙（2）凹透镜的三条特殊光线：①通过凹透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲；②射向凹透镜的光线，如果其延长线通过焦点，则该光线经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴，如图乙；③平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过凹透镜的焦点，如图丙。甲乙丙基础自测7.一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制成的凸透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在(　　)A.焦点处　 B.焦点以内 C.焦点以外 D.任意位置8.完成如图光路图。9.画出图中BC的入射光线和AO的折射光线。10．根据入射光线和折射光线，请在图中虚线框内画出适当类型的透镜。考点突破考点1透镜的辨析方法：三种方法准确区别透镜：一“摸”：通过触摸透镜中间和边缘的薄厚加以辨别。二“看”：通过透镜去观察近处的物体，看物体是被“放大”还是被“缩小”加以辨别。三“照”：通过观察透镜对平行光的作用是会聚还是发散加以辨别。例1.透镜是利用光的规律制成的，有凸透镜和透镜两种，现有一个玻璃球分成A、B、C、D、E五块，其截面如图所示，属于凸透镜的为，属于凹透镜的为。考点2.利用透镜对光的作用作图方法：1.实际生活中有些光学元件既用到了面镜，又用到了透镜，解决这类问题，可用综合分析法，即综合各种元件对光的作用完成光路，或填充相应的光学元件。2.判断透镜类型的技巧：用虚线延长入射光线与折射光线做比较（1）延长线在折射光线外侧→凸透镜；（2）延长线在折射光线内侧→凹透镜。3.透镜光路作图方法：判断透镜类型→判断所给光线的特点→根据三条特殊入射光线的折射特点作图。例2.如图所示，作出光线通过凸透镜和凹透镜的完整光路。例3.如图所示，两透镜的主光轴在同一直线上，且两透镜的焦点正好重合，根据光路图，在虚线框内填上适当透镜的符号。考点3.光学综合作图方法：光学综合作图要熟记光的反射定律和光的折射规律。要根据以下内容完成光路图：(1)平面镜与凸透镜的联系：平面镜的反射光线也是过凸透镜焦点的入射光线；(2)对于凸透镜：过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出；(3)对于平面镜：反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。例4.如图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜右侧焦点上，请把光路补充完整。例5.一个凸透镜的主光轴与水面恰好重合，F为凸透镜的焦点。根据给出的光线作出进入凸透镜的入射光线和从水面出来的折射光线。例6.如图所示，SA为水面上方的点光源S射向水面的一条光线，该光线射到水面的反射光线的方向刚好指向水面上方凹透镜右侧的焦点。请画出：（1）光线SA射入水中的折射光线。（2）经过凹透镜的折射光线。第1节透镜双基过关知识点一、凸透镜和凹透镜：1.透镜：至少有一个外表面是球面的一部分，用透明材料制成的镜片。2.透镜的种类：（1）凸透镜：①概念：中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜；②图示：③应用实例：放大镜、老花镜。（2）凹透镜：①概念：中间薄，边缘厚的透镜叫凹透镜；②图示：③应用实例：近视眼镜。（3）辨析凸透镜或凹透镜的方法：①观察或隔着镜布去摸镜片，感觉透镜中间和边缘的厚薄，从而分辨凸透镜和凹透镜；②可以迎着光线去透射，对光线有会聚作用的是凸透镜，对光线有发散作用的是凹透镜。3.主光轴和光心：（1）主光轴：①概念：通过透镜两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。②图示：如图点划线C1C2。（2）光心：①概念：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心，用字母“O”表示。②图示：如图上图中的点O。基础自测：1.如图是把一副眼镜放在太阳光下，在地面上看到的情形。由此可以判断镜片是(　　)A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜【答案】D【解析】。本题考查凸透镜和凹透镜的区分。由图可见，阳光通过眼镜形成的光斑中间较四周暗，对光线起发散作用，因此是凹透镜。故选D。2.如图光学元件中属于凸透镜的是(光学元件用序号代表)(　　)A.(c)、(d)、(e) B.(a)、(d) C.(a)、(b)、(f) D.(b)、(c)、(e)【答案】B【解析】由图可见，(a)、(d)是中间厚、边缘薄，属于凸透镜；(c)、(e)是中间薄、边缘厚，属于凹透镜；(b)、(f)光照射后，不能够透过，故是面镜。3．如图所示的两个透镜(　　)A．都是向右凸出的，都是凸透镜 B．都是向右凹进的，都是凹透镜C．a是凸透镜，b是凹透镜 D．b是凸透镜，a是凹透镜【答案】C【解析】从图示看a中间厚，边缘薄，是凸透镜；b是中间薄，边缘厚，是凹透镜，故选C。知识点二、透镜对光的作用1.凸透镜对光有会聚作用，凸透镜又叫会聚透镜。2.理解：凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图。3.凹透镜对光有发散作用，凹透镜又叫发散透镜。4.理解：凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图。基础自测4．今年4月份，我市某校组织研学旅行活动，同学们在攀登武冈云山时，小月同学不小心将自己没有喝完的矿泉水瓶掉在地上，老师立即告诫大家，这瓶子有水就相当于凸透镜，对太阳光有　　作用，容易引发森林火灾。【答案】会聚【解析】中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜，凸透镜对光线起会聚作用。解：盛水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜，可以将射来的太阳光会聚在一点上，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾。5．据央视新闻报道，我国台湾省台中市一辆小客车，因车主将矿泉水随手放在仪表盘上的防滑垫上，导致防滑垫起火（如图所示）。这瓶矿泉水所起的作用相当于（　　）A．平面镜 B．三棱镜 C．凸透镜 D．凹透镜【答案】C【解析】装有饮料的饮料瓶相当于一个凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，容易引发火灾。解：装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，中间厚边缘薄，由于凸透镜对光线的会聚作用，射入车内的光线经矿泉水瓶折射后集中于它的焦点上，时间一长正好使放置于此处的物品起火。6.虚线方框内各放置一个透镜，两束光通过透镜前后的传播方向如图所示，则(　　)A.甲为凹透镜，乙为凸透镜 B.甲、乙都为凸透镜C.甲为凸透镜、乙为凹透镜 D.甲、乙都为凹透镜【答案】C【解析】本题考查了透镜对光线的折射作用。发光点S发出的两束光通过甲透镜后折射光线变得会聚了，因此应是凸透镜。对光线的发散作用是与光线原来的传播方向相比较而言的，乙图中的光线的会聚点比原来的光线的会聚点更远离了透镜，故是发散。由于凹透镜对光线有发散作用，故乙图中是凹透镜。故选C。知识点三、焦点、焦距及三条特殊光线1.焦点：（1）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于主轴上一点，这一点叫凸透镜的焦点（F）。凸透镜的焦点有两个，分别位于凸透镜的两侧，是实际光线会聚而成的，叫实焦点。如下图甲。甲乙（2）平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线会交于主光轴上一点，这一点叫凹透镜的焦点（F）。凹透镜也具有两个焦点，分别位于凹透镜两侧。由于凹透镜的焦点是由折射折射光线的反向延长线相交而成，叫虚焦点。如上图乙。2.焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用f表示。上两图中已标出焦距。3.粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法如图所示，将凸透镜正对着太阳光(可看成是平行光)，再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。4.凸透镜的焦距长短反映了凸透镜对光线会聚能力的强弱，焦距越短，会聚能力越强；凹透镜的焦距长短反映了凹透镜对光线发散能力的强弱，焦距越短，发散能力越强。5.相同口径的凸透镜，表面越凸，焦距越短，会聚作用就越强，光线通过透镜后偏折得越厉害。6.透镜的三条特殊光线：（1）凸透镜的三条特殊光线：①通过凸透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲；②过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴，如图乙；③平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过焦点，如图丙。甲乙丙（2）凹透镜的三条特殊光线：①通过凹透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲；②射向凹透镜的光线，如果其延长线通过焦点，则该光线经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴，如图乙；③平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过凹透镜的焦点，如图丙。甲乙丙基础自测7.一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制成的凸透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在(　　)A.焦点处　 B.焦点以内 C.焦点以外 D.任意位置【答案】A【解析】本题以日常生活中的聚光电珠作为研究对象，将物理知识应用到现实生活中，激发了学生的学习兴趣。根据凸透镜对光的会聚作用，结合光路的可逆性可知，从焦点发出的光经凸透镜折射后将平行于主光轴，所以选A。8.完成如图光路图。【答案】如图所示：【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会过焦点；过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴。9.画出图中BC的入射光线和AO的折射光线。【答案】【解析】对于凹透镜，过光心的光线其传播方向不变；指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。10．根据入射光线和折射光线，请在图中虚线框内画出适当类型的透镜。【答案】见解析【解析】由给出的光线可知，原本向中间会聚的光线经透镜折射后变得平行不再会聚，即经过透镜后，折射光线变得发散了，故虚线框内的是凹透镜。考点突破考点1透镜的辨析方法：三种方法准确区别透镜：一“摸”：通过触摸透镜中间和边缘的薄厚加以辨别。二“看”：通过透镜去观察近处的物体，看物体是被“放大”还是被“缩小”加以辨别。三“照”：通过观察透镜对平行光的作用是会聚还是发散加以辨别。例1.透镜是利用光的规律制成的，有凸透镜和透镜两种，现有一个玻璃球分成A、B、C、D、E五块，其截面如图所示，属于凸透镜的为，属于凹透镜的为。【答案】折射，凹，ACDE，B【解析】透镜可以让光透过去，光经历的不同的介质，所以是折射现象；根据凸透镜和凹透镜的形状特点可知，ACDE都是中间厚、边缘薄的透镜，都是凸透镜；B都是中间薄、边缘厚的透镜，都是凹透镜．故答案为：折射，凹，ACDE，B．考点2.利用透镜对光的作用作图方法：1.实际生活中有些光学元件既用到了面镜，又用到了透镜，解决这类问题，可用综合分析法，即综合各种元件对光的作用完成光路，或填充相应的光学元件。2.判断透镜类型的技巧：用虚线延长入射光线与折射光线做比较（1）延长线在折射光线外侧→凸透镜；（2）延长线在折射光线内侧→凹透镜。3.透镜光路作图方法：判断透镜类型→判断所给光线的特点→根据三条特殊入射光线的折射特点作图。例2.如图所示，作出光线通过凸透镜和凹透镜的完整光路。【答案】见解析图【解析】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，如图所示：例3.如图所示，两透镜的主光轴在同一直线上，且两透镜的焦点正好重合，根据光路图，在虚线框内填上适当透镜的符号。【答案】如图所示【解析】由图知，通过第一个透镜的光线比入射光线更加远离主光轴，且平行于主光轴射出，所以该透镜对光有发散作用，因此为凹透镜；通过第二个透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢，且在主光轴上相交，所以该透镜对光有会聚作用，因此为凸透镜。考点3.光学综合作图方法：光学综合作图要熟记光的反射定律和光的折射规律。要根据以下内容完成光路图：(1)平面镜与凸透镜的联系：平面镜的反射光线也是过凸透镜焦点的入射光线；(2)对于凸透镜：过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出；(3)对于平面镜：反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。例4.如图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜右侧焦点上，请把光路补充完整。【答案】见解析【解析】平面镜和凸透镜的关系是：平面镜过凸透镜的焦点垂直主光轴放置；对于凸透镜：过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；对于平面镜：反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，反射光线恰成为过凸透镜焦点的入射光线。（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点；（2）射向焦点的光线入射到平面镜上，入射点为F，根据反射角等于入射角，画出反射光线；该反射光线是从凸透镜焦点发出的，经凸透镜再次折射后将平行于主光轴射出，如图所示：例5.一个凸透镜的主光轴与水面恰好重合，F为凸透镜的焦点。根据给出的光线作出进入凸透镜的入射光线和从水面出来的折射光线。【答案】见解析【解析】由图知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，由此画出进入凸透镜的入射光线；先过F点作法线，光由水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，由此在法线右侧的空气中画出折射光线，如图所示：例6.如图所示，SA为水面上方的点光源S射向水面的一条光线，该光线射到水面的反射光线的方向刚好指向水面上方凹透镜右侧的焦点。请画出：（1）光线SA射入水中的折射光线。（2）经过凹透镜的折射光线。【答案】见解析【解析】（1）过入射点A垂直界面作出法线，在水中法线的右侧作出折射光线，折射角小于入射角；（2）连接入射点A和凹透镜右侧焦点F，可得SA的反射光线，该反射光线经凹透镜折射后平行于主光轴，如图所示：