人教版2024-2025学年八年级物理上册举一反三系列5.1透镜(原卷版+解析)

5.1 透镜（原卷版）本节学习目标1.认识透镜以及透镜的分类；2.知道凸透镜的光心、焦点和焦距；3.了解透镜对光的作用；4.掌握透镜的三条主要光线。要点一 透镜分类与透镜对光的作用知识点一、透镜1.透镜：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，对光起折射作用的光学元件。2.透镜的类型：（1）凸透镜：边缘薄，中央厚。（图甲）（2）凹透镜：边缘厚，中央薄。（图乙） 3.主光轴和光心： 要点诠释：1.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。2.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。知识点二、透镜对光的作用1.凸透镜：对光有会聚作用。（如图所示，凸透镜相当于两个三棱镜组合，厚的一端相对）2.凹透镜：对光有发散作用。（如图所示，凹透镜相当于两个三棱镜组合，薄的一端相对）　　　　　　　　　　　要点诠释： 1.凸透镜对光线具有会聚作用，但并不是说通过凸透镜后的光束一定会聚在一点，或一定是一束会聚光束，因为会聚是相对于不发生折射时的光线来说的。2.凹透镜对光线具有发散作用，但并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的，或延长不相交，因为发散是相对于不发生折射时的光线来说的。【例】下列各镜片中，属于凹透镜的（　　）。【变式1】防盗门上装一只“猫眼”，站在屋内的人通过“猫眼”能看清屋外的人有一个正立、缩小的像，这只“猫眼”相当于（　　）。A．凹透镜 B．凹面镜 C．凸面镜 D．凸透镜 【变式2】《森林保护法》中规定，禁止在森林里丢弃空罐头和空瓶子，这主要是为了防止（　　）。A．污染环境 B．行人受伤 C．引起山火 D．动物死亡【变式3】凸透镜对光线有 作用，所以又称为 透镜；凹透镜对光线有 作用，所以又称为 透镜。要点二 透镜的光路与三条主要光线知识点三、焦点和焦距1.焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。2.虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。3.焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“”表示。　要点诠释： 1.凸透镜有两个焦点，并且关于光心对称；凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。2.凸透镜的焦距的大小表示其会聚能力的强弱，越小，对光的会聚能力越强；凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，越小，对光的发散能力越强。3.由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光。4.凸透镜、凹透镜与凸面镜凹面镜的区别：知识点四、三条特殊光线【例】关于透镜，下列说法正确的是（　　）。A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚在焦点上；B．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点；C．凸透镜只对平行光有会聚作用；D．平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定得过焦点 【变式1】如图所示，凸透镜正对着太阳光，来回移动另一侧的纸片，得到最小、最亮的光斑时，纸片距离凸透镜中心10cm，则此凸透镜的焦距是 cm；接着将纸片远离凸透镜移动，纸片上的光斑 （选填“变大”、“变小”或“不变”），纸片上光斑与凸透镜的镜面大小相同时，纸片距离凸透镜的中心是 cm。【变式2】 完成下列光路图。 【变式3】某物理学习小组，选择如图13所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验？答： （选填字母序号）；器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 ；（2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与 的关系”。概念定义图示主光轴通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。光心主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。（透镜中心可认为是光心）种类符号原理对光线的作用凸透镜光的折射，光穿过凸透镜向较厚的一端偏折。会聚凸面镜光的反射，光不能穿过凸面镜，通过凸面镜可以观察到更大的范围。发散凹透镜光的折射，光穿过凹透镜向较厚的一端偏折。发散凹面镜光的反射，光不能穿过凹面镜，可以把平行光会聚到一点上。会聚凸透镜通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点凹透镜通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点5.1 透镜（解析版）本节学习目标1.认识透镜以及透镜的分类；2.知道凸透镜的光心、焦点和焦距；3.了解透镜对光的作用；4.掌握透镜的三条主要光线。要点一 透镜分类与透镜对光的作用知识点一、透镜1.透镜：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，对光起折射作用的光学元件。2.透镜的类型：（1）凸透镜：边缘薄，中央厚。（图甲）（2）凹透镜：边缘厚，中央薄。（图乙） 3.主光轴和光心： 要点诠释：1.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。2.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。知识点二、透镜对光的作用1.凸透镜：对光有会聚作用。（如图所示，凸透镜相当于两个三棱镜组合，厚的一端相对）2.凹透镜：对光有发散作用。（如图所示，凹透镜相当于两个三棱镜组合，薄的一端相对）　　　　　　　　　　　要点诠释： 1.凸透镜对光线具有会聚作用，但并不是说通过凸透镜后的光束一定会聚在一点，或一定是一束会聚光束，因为会聚是相对于不发生折射时的光线来说的。2.凹透镜对光线具有发散作用，但并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的，或延长不相交，因为发散是相对于不发生折射时的光线来说的。【例】下列各镜片中，属于凹透镜的（　　）。【答案】C。【解析】如图，中间比边缘厚的透镜是ABD，即为凸透镜；中间比边缘薄的是C，即为凹透镜。【考点分析】题目主要考察了凸透镜和凹透镜的定义，简单题目。【变式1】防盗门上装一只“猫眼”，站在屋内的人通过“猫眼”能看清屋外的人有一个正立、缩小的像，这只“猫眼”相当于（　　）。A．凹透镜 B．凹面镜 C．凸面镜 D．凸透镜 【答案】A。【解析】“猫眼”是由两块透镜组合而成；当我们从门内向外看时，物镜是凹透镜，目镜是凸透镜；最后看到来客的正立、缩小的像，所以防盗门的“猫眼”相当于凹透镜；故选A。【变式2】《森林保护法》中规定，禁止在森林里丢弃空罐头和空瓶子，这主要是为了防止（　　）。A．污染环境 B．行人受伤 C．引起山火 D．动物死亡【答案】C。【解析】空瓶子中如果灌入雨水形成一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，会聚点，温度比较高，容易引燃干树叶等，引起火灾。【变式3】 凸透镜对光线有 作用，所以又称为 透镜；凹透镜对光线有 作用，所以又称为 透镜。【答案】会聚；会聚；发散；发散。【解析】凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜能使会聚的光线提前会聚，能使平行光线会聚成一点，能使发散的光线会聚成点，或称为平行光，或变为光路窄的光路，所以凸透镜又称为会聚透镜；凹透镜对光线有发散作用，凹透镜能使会聚的光线错后会聚，能使平行光线发散，能使发散的光线光路更宽，所以凹透镜又称发散透镜。要点二 透镜的光路与三条主要光线知识点三、焦点和焦距1.焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。2.虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。3.焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“”表示。　要点诠释： 1.凸透镜有两个焦点，并且关于光心对称；凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。2.凸透镜的焦距的大小表示其会聚能力的强弱，越小，对光的会聚能力越强；凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，越小，对光的发散能力越强。3.由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光。4.凸透镜、凹透镜与凸面镜凹面镜的区别：知识点四、三条特殊光线【例】关于透镜，下列说法正确的是（　　）。A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚在焦点上；B．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点；C．凸透镜只对平行光有会聚作用；D．平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定得过焦点 【答案】B。【解析】A、凸透镜对光线有会聚作用，但光线通过凸透镜不一定能会聚于一点，故A错误；B、凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，故B正确；C、凸透镜对所有光线有会聚作用，故C错误；D、平行于主光轴的光线通过凸透镜后一定得过焦点，故D错误；故选B。【点睛】（1）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用；凸透镜有实焦点；凹透镜有虚焦点；（2）对于凸透镜来说：平行于主光轴的光线会聚与焦点；过光心的光线传播方向不变。【考点分析】本题考查透镜的光线性质，知道凸透镜和凹透镜对光线的作用是解决该题的关键。【变式1】如图所示，凸透镜正对着太阳光，来回移动另一侧的纸片，得到最小、最亮的光斑时，纸片距离凸透镜中心10cm，则此凸透镜的焦距是 cm；接着将纸片远离凸透镜移动，纸片上的光斑 （选填“变大”、“变小”或“不变”），纸片上光斑与凸透镜的镜面大小相同时，纸片距离凸透镜的中心是 cm。【答案】10；变大；20。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点；焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；故让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的焦点；因为焦点到凸透镜中心的距离为10cm，则该透镜的焦距为10cm．因为凸透镜会聚在焦点的光最亮、最小，所以若凸透镜远离白纸，则光斑将一直变大，亮度会越来越暗；凸透镜正对太阳光，光线平行于主光轴，会聚成焦点F，光线到焦点F，不会停止，继续传播，形成和凸透镜口径相同的光斑；如图所示：凸透镜到光斑的距离是L=10cm，所以纸片距离凸透镜的中心为2L=20cm。故答案为：10；变大；20。【点睛】解答此题从以下知识点入手：（1）阳光相当于平行光，利用凸透镜正对着太阳光，移动凸透镜，直到地面上会聚成的最小、最亮的点，这个点就是凸透镜的焦点．焦点到透镜光心的距离为焦距，用焦距为10cm的凸透镜正对太阳光，其下方的白纸上呈现一光斑，当光斑到凸透镜的距离为12cm时，此时距离大于焦距；故此时光斑比焦点的光斑要大，亮度不如焦点时的亮度；（2）纸片上光斑与凸透镜的镜面大小相同时，作图解答。【考点分析】平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后会聚在主光轴上，这点是凸透镜的焦点，光线到达焦点后不会停止，继续传播。【变式2】 完成下列光路图。 【解析】平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜折射后交于凸透镜的焦点；入射光线的延长线交于凹透镜的虚焦点，经凹透镜折射后的光线，平行于凹透镜的主光轴。【考点分析】题目主要考察了利用透镜的三条特殊光线作图，特别要注意凹透镜的三条特殊光线。【变式3】某物理学习小组，选择如图13所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验？答： （选填字母序号）；器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 ；（2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与 的关系”。【答案】小；（3）A、B两种材料的透镜厚度相同，但材质不同，所以得出的结论也就不同。可以通过此作实验“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。【解析】（1）由图可知，根据实验要求，同样材质的只有A和C，且它们的厚度不同，便于实验的探究。故选A、C；（2）由图可知，乙图的焦距小，而乙凸透镜的厚度比较厚，会聚作用强，且凸面比较凸。故答案为：小；（3）A、B两种材料的透镜厚度相同，但材质不同，所以得出的结论也就不同。可以通过此作实验“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。概念定义图示主光轴通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。光心主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。（透镜中心可认为是光心）种类符号原理对光线的作用凸透镜光的折射，光穿过凸透镜向较厚的一端偏折。会聚凸面镜光的反射，光不能穿过凸面镜，通过凸面镜可以观察到更大的范围。发散凹透镜光的折射，光穿过凹透镜向较厚的一端偏折。发散凹面镜光的反射，光不能穿过凹面镜，可以把平行光会聚到一点上。会聚凸透镜通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点凹透镜通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点