初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）第1节 透镜学案

这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）第1节 透镜学案，共31页。学案主要包含了凸透镜和凹透镜，透镜对光的作用，焦点和焦距，透镜的三条特殊光线等内容，欢迎下载使用。

知识点一、凸透镜和凹透镜
1.凸透镜和凹透镜
问 题
用照相机（如下图）拍照，可以把瞬间的情景留作永恒的记忆；用投影仪投影，可以使教室里的同学看到放小的图片；用显微镜观察，可以让化验室的医生看见血液中的各种细胞……这些仪器共同的主要光学元件是什么？它们对光有什么作用呢？
照相机、投影仪、显微镜等光学仪器都是利用透镜工作的。眼镜中的镜片也是透镜。如果仔细观察，你会发现眼镜镜片的中间和边缘的厚薄不一样。
（1）透镜的种类
注意：一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜就叫作薄透镜。
（2）透镜的主光轴和光心
（23-24八年级下·陕西榆林·期中）如图甲所示，把放小镜的镜片拆出来。从侧面看过去，这块透镜中间较边缘 （选填“厚”或“薄”），这种透镜我们叫凸透镜。继续观察图乙中的透镜，与放小镜属于同一类透镜的是 。
知识点二、透镜对光的作用
演 示
两种透镜对光的作用
1.让平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向（如下图）。
2.让平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向（如下图）。
实验表明：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫作会聚透镜，凹透镜又叫作发散透镜。
1.凸透镜对光的会聚作用
如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。
2.凹透镜对光的发散作用
如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开，但其反向延长线交于主光轴上的一点。
3.对“会聚作用”和“发散作用”的理解
（1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。
（2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。
特别提醒
（1）会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散
①会聚作用是指能使折射光更靠近主光轴，但折射后的光不一定会相交与于一点。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光更靠近主光轴，但该光束依然不会相交于一点。
②发散作用是指能使折射光更远离主光轴，但折射后的光也可能会相交于一点。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后还能相交于一点。
（23-24八年级下·辽宁鞍山·开学考试）炎炎夏日，停在露天停车场的汽车内有一瓶矿泉水，如图甲所示，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为装有水的矿泉水瓶相当于一个 透镜，如图乙所示，中间为“空气凹透镜”的玻璃砖，它与装水的饮料瓶对光的作用 （选填“相同”或“不同”）。
知识点三、焦点和焦距
1.透镜的焦点和焦距
特别提醒
（1）凸透镜焦距的长短与其表面的凸起程度有关，表面越凸，焦距越短；
（2）凸透镜焦距长短反映了凸透镜对光会聚作用的强弱，焦距越短，光通过凸透镜后的偏折程度越小，即凸透镜的会聚作用越强；
（3）根据光路可逆，若把点光源放在凸透镜的焦点上，射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变成平行光，因此可利用凸透镜获得平行光。
2.粗略测量凸透镜的焦距
太阳离我们非常远，射到地面的阳光可以看作平行光。想一想：怎样利用阳光测量凸透镜的焦距？找几个不同的凸透镜，试着测量它们的焦距。
如图所示，让凸透镜（放小镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放小镜与白纸的距离，直到纸上的光斑最小、最亮（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。

（2024·山西吕梁·三模）如图，是某位同学在反思本上记录的利用太阳光测凸透镜焦距的示意图，这样的作法是不正确的，理由是 ，正确操作应是将凸透镜 太阳。
知识点四、透镜的三条特殊（主要）光线
三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表：
（23-24八年级下·甘肃酒泉·期末）根据下图中透镜的入射光线和折射光线，作出相应的入射或折射光线。 、
问题一：透镜类型的判断
【角度1】根据透镜的形状判断
判断透镜类型的方法
根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型并不可靠，要通过比较透镜中间与边缘的厚度来确定透镜的类型，因为有的透镜可能是一面凸一面凹。
【典例1】（23-24八年级下·全国·课后作业）透镜是用透明物质制成的光学器件，它利用的是光的 （选填“直线传播”“折射”或“反射”）。中间比边缘 的透镜是凸透镜，如图中的 （填字母）；中间比边缘 的透镜是凹透镜，如图中的 。（填字母）
【变式1-1】（23-24八年级下·陕西咸阳·阶段练习）凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点，这个点叫做凸透镜的焦点，凸透镜有 个焦点。一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分，如图所示，其中 属于凸透镜， （后两空均填序号）对光线有发散作用。
【变式1-2】（23-24八年级上·上海普陀·期末）在图中，属于凸透镜的是 ，属于凹透镜的是 （前两格均选填图中数字）；序号1的透明体可以使白光发生 现象，序号4的透明体对光有 作用（最后一格选填“会聚”或“发散”）。
【角度2】根据透镜对光的作用判断
1.折射光线相对于入射光线靠近主光轴，则经过的透镜是凸透镜；折射光线相对于入射光线远离主光轴，则经过的透镜是凹透镜。
2.在进行判断时，需将入射光线延长后再与折射光线进行比较。
【典例2】（23-24八年级上·山东德州·期末）香水的主要成分是易燃酒精．如图甲所示为三瓶香水，透明玻璃瓶盖形状各异，容易在阳光下引发火灾的有 （选填“a”、“b”或“c”），如图乙所示，一束光经过一个透镜后会聚于主轴上的A点，取掉透镜后，光会聚于B点，则该透镜是 透镜（选填“凸”或“凹”）。
【变式2-1】（23-24八年级上·安徽芜湖·期中）如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。
【变式2-2】（23-24八年级上·山东淄博·期中）如图，根据入射光线和折射光线的走向，可判断甲是 镜，乙是 镜。
问题二：粗测凸透镜的焦距
1.太阳光近似为平行光，让凸透镜正对太阳光时，太阳光平行于凸透镜主光轴入射，此时入射光线平行于主光轴，当光斑最小最亮时，该点即为凸透镜的焦点。如果不正对太阳光，最小光斑并不在主光轴上，此时的光斑不在焦点上，所以测出的距离也不是焦距。
2.焦点处的光斑最小，焦点两侧的光斑比焦点处的光斑小。因此当拿纸片从靠近凸透镜的位置（小于焦距）远离凸透镜时，纸片上的光斑先变小后变小，在焦点处最小。
【典例3】（23-24八年级下·广东湛江·阶段练习）利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到 最亮的光斑，如图甲A和B是两名同学的操作示意图，分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm，则凸透镜的焦距是 cm。如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，则该透镜是 透镜。
【变式3-1】（23-24八年级上·江苏南京·期末）小芳先在纸上画了一个小于凸透镜小小的圆环。如图所示，将凸透镜正对太阳光。在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这个现象表明凸透镜对光有 作用；当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的小小 （选填“先变小后变小”或“先变小后变小”），通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 cm。
【变式3-2】（23-24八年级上·山东淄博·阶段练习）如图，将凸透镜正对太阳，其下方的纸上呈现出一个并非最小最亮的光斑，这是光斑到凸透镜的距离为L。若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变小，则该凸透镜的焦距为（ ）
A．可能小于L，也可能小于LB．一定小于L
C．一定小于LD．一定等于L
问题三：透镜三条特殊光线作图
利用透镜的三条特殊光线作图时，一定要注意：
（1）一定要用尺规作图；（2）不要遗漏光线的箭头；（3）光线用实线，辅助线用虚线。
【典例4】（23-24八年级上·河南商丘·期末）如图所示，凹透镜和凸透镜有一侧的焦点重合，请在图中画出光经过凹透镜、凸透镜折射的光路图。
【变式4-1】（23-24八年级上·山东淄博·阶段练习）请补画折射光线（注意使用刻度尺和铅笔作图）
【变式4-2】（23-24八年级上·上海·期末）如图所示，已知图中A′B′是AB的像，请在图中画出透镜，并确定透镜的焦点。
【基础强化】
1．（23-24八年级下·陕西咸阳·期末）在炎热的夏天不能向盆栽的荷叶上洒水，这是因为洒水会使水凝结成圆形的水珠，圆形的水珠相当于 透镜，对太阳光有 作用，会“烧糊”叶片。
2．（23-24八年级上·安徽安庆·期末）如图，截面为长方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示。则这个玻璃体对图示光束具有 作用。
3．（23-24八年级上·山东济宁·期末）图所示的透镜中属于凹透镜的有 （选填字母）；极少数游客在山上游玩时随意丢弃玻璃瓶，这样做可能引起山林火灾。这是因为盛有水的瓶子相当于 （选填“凸”或“凹”）透镜，阳光经折射后，可能引燃枯叶。
4．（23-24九年级上·重庆·期末）森林中乱丢塑料瓶容易引发火灾，这是因为装水的塑料瓶可看成一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。
5．（23-24八年级上·吉林松原·期末）如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，是 透镜。由此说明，能将光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜。
【素养提升】
6．（23-24八年级上·江苏无锡·阶段练习）小明为判别直径相同的两透镜的类型，分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的小小如图所示（d1