沪科版(2024)八年级全册(2024)第一节 凸透镜与凹透镜示范课ppt课件
展开在生活中,常看见一些用玻璃制作的与“镜”有关的用品,让我们认识一下。
它们有一个共同的特点:都是玻璃制作的,且能透光,在物理上叫做透镜。透镜有什么重要的性质?所成的像有什么特点?
1 通过观察与实验,了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。(科学探究)2 能认识光心、焦点和焦距,会画光路图。(科学思维)3 能用这些知识解释生产生活中的相关现象。(物理观念)
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试一试分别透过平板玻璃与放大镜看书上的字,会得到不同的效果,这是因为放大镜的表面是球面的一部分。放大镜是一种透镜。透镜通常用玻璃制成,其两侧或一侧表面常被磨成球面。透镜有两大类:凸透镜和凹透镜。下面我们来了解这两类透镜的特点。
1. 凸透镜(1)凸透镜:凸透镜是光学元件的一种,其形状是中央较厚、边缘较薄,凸透镜镜面的两个表面或至少一个表面是球面的一部分。(2)薄透镜:如果透镜的厚度远小于球面半径,我们称这种透镜为薄透镜。放大镜的镜片就是凸透镜,照相机及望远镜等也用到了凸透镜这类光学元件。
2. 凸透镜对光有会聚作用
(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。(2)实验现象:与主光轴平行的光经凸透镜后会聚于一点。(3)实验结论:凸透镜对光有会聚作用(也叫会聚透镜)。
(1)光心与光轴:平行光照射到凸透镜会聚于一点的光路图如图所示,凸透镜的中心O称为光心,通过光心的光,其传播方向不变;通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴,简称光轴。(2)焦点与焦距:平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点,符号为F,凸透镜的两侧各有一个焦点,焦点到光心的距离称为焦距,用字母f 表示。
3. 凸透镜的焦点与焦距
(3)凸透镜的两个焦点和焦距凸透镜两侧各有一个焦点F1、F2,这两个焦点关于光心对称,两侧的两个焦距 f 相等。
(4)凸透镜焦距的意义焦距是凸透镜的一个重要参数,凸透镜的焦距越大,凸透镜对光的会聚作用越小。在上面的实验中,通过测量焦点到凸透镜的距离可估测该凸透镜的焦距。如图所示,乙凸透镜的焦距小,对光的会聚作用强。
(1)凸透镜对非平行光线也起会聚作用凸透镜使光线会聚,是相对入射光线而言的。凸透镜对光线的会聚作用是指把入射光线会聚了,其折射光线比入射光线更靠拢主光轴。
(5)理解透镜对光的作用
太阳离我们非常远,射到地面的阳光可以看做平行光。想一想,怎样利用阳光测量凸透镜的焦距。找几个不同规格的凸透镜,试着测量它们的焦距。
太阳光聚焦法:把凸透镜正对太阳光,上下移动透镜,能在纸上形成最小、最亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,用刻度尺测量焦点到凸透镜的距离是凸透镜的焦距。
(6)利用阳光测量凸透镜的焦距
演示实验——《用太阳光测量凸透镜的焦距》
1. 凹透镜(1)凹透镜:凹透镜是光学元件的一种,其形状是中央较薄、边缘较厚,凸透镜镜面的两个表面或至少一个表面是球面的一部分。
(1)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。(2)实验现象:与主光轴平行的光经凹透镜后向外发散。(3)实验结论:凹透镜对光有发散作用(也叫发散透镜)。
1. 凹透镜对光有发散作用
(1)光心与光轴:凹透镜的中心O称为光心,通过光心的光,其传播方向不变;通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴,简称光轴。(2)焦点与焦距:平行于主光轴的光经凹发散后,其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点。
2. 凹透镜的焦点与焦距
(3)凹透镜的两个焦点和焦距凹透镜有两个焦点,关于光心对称。(4)凹透镜焦距的意义凹透镜焦距 f 的大小表示其光发散能力的强弱, f 越小,对光的发散能力越强。
(5)凹透镜对非平行光线也起发散作用凹透镜使光线发散,是相对入射光线而言的。凹透镜对光线的发散作用是指把入射光线发散了,其折射光线比入射光线更远离主光轴。
视频讲解——《透镜对光的作用》
视频讲解——《透镜的焦点和焦距》
【例题1】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)
透镜是用透明物质制成的光学器件,它利用的是光的折射;中间厚边缘薄的是凸透镜;中间薄边缘厚的是凹透镜;由图可知,B、C中间厚边缘薄是凸透镜;A、D中间薄边缘厚是凹透镜。
【例题2】关于凸透镜和凹透镜,下列说法中正确的是( )A.光经过凸透镜后一定会聚到一点 B.光经过凸透镜后,一定会平行射出C.凹透镜对光有发散作用 D.光经过凹透镜,折射光线的反向延长线一定会相交
AB.凸透镜对光线的会聚作用,这种会聚是相对于原来的光线,所以光经过凸透镜后不一定会聚到一点,也不一定会平行射出,故AB错误;C.凹透镜对光有发散作用,故C正确;D.光经过凹透镜,折射光线的反向延长线不一定会相交。故D错误。 所以选C。
【例题3】公元前2世纪,西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”,其描述的现象如图所示,下列说法错误的是( )A.“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜B.“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光C.“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点D.“则火生”是因为冰透镜能会聚光线
A.将冰磨成一种冰透镜,该透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,“削冰令圆”指的是把冰削成凸透镜,A错误,符合题意;B.“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光,让太阳光平行于凸透镜的主光轴照到凸透镜上,故B正确,不符合题意;
C.凸透镜能将平行光会聚在焦点处,所以“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点,故C正确,不符合题意;D.“则火生”是因为冰透镜是凸透镜,能会聚光线,从而将太阳光的能量集中,产生高温,引燃艾草,故D正确,不符题意。
【例题4】在下列虚框中放入适当的凸透镜或凹透镜,光路图成立。其中放入凹透镜的是( )A.甲和丁 B.乙和丁 C.丙和丁 D.乙和丙
甲图中,平行光经过透镜后光线变会聚了,则虚框中放入的透镜能会聚光,是凸透镜;乙中光线平行光经过透镜后变发散了,则虚框中放入的透镜能将光发散,是凹透镜;丙中光线,会聚的光线经过透镜后光线比之前变发散了,则虚框中放入的透镜能将光发散,是凹透镜;丁图中,会聚的光线经过透镜后变成平行光,则虚框中放入的透镜能会聚光,则虚框中放入的是凸透镜;综上所述,放入凹透镜的是乙和丙,故D符合题意,ABC不符合题意。 故选D。
三、透镜的三条特殊光线
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点
1. 凸透镜的三条特殊光线
视频讲解——《凸透镜的三条特殊光线》
(3)对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线经凹透镜后平行于主光轴
(2)平行于主光轴的光线经凹透镜后 发散光线的反向延长线通过虚焦点
2. 凹透镜的三条特殊光线
视频讲解——《凹透镜的三条特殊光线》
【例题4】早在2000多年前,我国古人就能“削冰向日取火”,即用冰磨成一种透镜,让太阳光透过它点燃柴草取火,如图甲所示。请在图乙中画出光线AB经冰透镜后的折射光线和光线CD对应的入射光线(O点为透镜的光心,F为透镜的两个焦点)。
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴。如图所示。
【例题5】如图所示,光源S发出的两条光线射向凹透镜,其中光线①平行于主光轴,光线②经过光心,画出它们经过凹透镜的折射光线。(须保留必要的作图痕迹)
(1)过光心的光线经凹透镜后传播方向不改变。(2)入射光线平行于主光轴,则经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,如图所示。
①凸透镜:中间厚、边缘薄的镜片.②凸透镜对光有会聚作用.③光心与光轴:凸透镜的中心O称为光心,通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴,简称光轴.④焦点与焦距:平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点F;焦点到光心的距离称为焦距f.①凹透镜:中间薄、边缘厚的镜片.②凹透镜对光有发散作用.③光心与光轴:凹透镜的中心O称为光心;通过光心且垂直于透镜表面的直线称为光轴.④焦点与焦距:平行于主光轴的光经凹发散后,其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点.
1.一家汽车美容店的门口,贴有“爱车小贴士”,其上有温馨提醒:“烈日下洗车须及时擦干,否则会导致车漆失去光泽。”你认为这种说法正确吗?为什么?
正确。 当车上的水未擦干时,水滴相当于一个水凸透镜,可以会聚太阳光,使得局部温度过高而灼伤汽车表面油漆从而失去光泽,所以“爱车小贴士”有道理。
2.选用凸透镜和凹透镜时,若要对光有发散作用,应选择______镜;要对光有会聚作用,应选择______镜。
凸透镜对光有会聚作用,若要对光有会聚作用,应选择凸透镜;凹透镜对光发散作用,若要对光有发散作用,应选择凹透镜。
由图可以看出甲透镜对光有发散作用(与原来的入射光比较)所以甲是凹透镜;乙透镜对光有发散作用(与原来的入射光比较)所以乙也是凹透镜。故选C。
3.光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )A.甲是凹透镜,乙是凸透镜B.甲是凸透镜,乙是凹透镜C.两个都是凹透镜D.两个都是凸透镜
图(a)中平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线会经过焦点,据此画出折射光线。图(b),由平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点可知,入射光线平行于主光轴,如图所示。
4.在图(a)中,画出平行于主光轴的入射光线经透镜折射后的光线。在图(b)中画出折射光线的人射光线。
应选择凸透镜。凸透镜对光线有会聚作用,一束平行于主光轴的平行光经凸透镜折射后会交在凸透镜的焦点上,根据光路是可逆的,将小灯泡放在凸透镜的焦点上,在另一侧也可以得到一束平行光。
5.如果想要小灯泡发出的光经透镜折射后能近似形成平行光,应选择凸透镜还是凹透镜?小灯泡应放在哪个位置?
身边的一些凸透镜如放大镜、老花镜等。将一个凸透镜正对太阳光或平行光源,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,就是焦点。测出光斑到透镜中心的距离即为焦距。
6. 收集身边的一些凸透镜,想办法测出它们的焦距。
1.一颗水珠可以看成是一个凸透镜吗?为什么?答:一颗水珠可以看成是一个凸透镜。这是因为水珠的形状中间厚、边缘薄,这种形状正好符合凸透镜的特征。2. 示例:我们的眼睛是不是一个凸透镜?答:我们的眼睛相当于一个凸透镜。因为眼球的形状中间厚、边缘薄,这种形状正好符合凸透镜的特征。
1. 关于凸透镜对光的作用,下列说法正确的是( )A.光经过凸透镜后会变成平行光B.凸透镜对光的会聚作用,是发生光的折射造成的C.凸透镜只对平行于主光轴的光才有会聚作用D.凸透镜对光的会聚作用,是发生光的反射形成的
A.根据凸透镜的特点可知,只有通过焦点的光通过凸透镜会变成平行光,故A错误;BD.凸透镜对光的会聚作用,是发生光的折射形成的,而不是发生反射形成的,故B正确,D错误;C.凸透镜对所有不过透镜中心的光线都有会聚作用,而不是只对平行于主光轴的光才有会聚作用,故C错误。故选B。
2. 如图所示,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法不正确的是( )A.凸透镜对光有会聚作用B.凸透镜都有两个实焦点C.乙透镜的焦距更大,其折光本领更强D.平行光经过凸透镜后,都能会聚于一点
AB.凸透镜对光有会聚作用,凸透镜都有两个实焦点,左边一个,右边一个,A、B正确,不合题意;C.乙透镜的焦距是5cm,甲透镜的焦距是3cm,乙透镜的焦距更大,其折光本领较弱,C错误,符合题意;D.从图甲和图乙可以看到,平行于主光轴的光线经过凸透镜后,都能会聚于一点,D正确,不合题意。
3. 如图所示,生活中小型聚光手电筒没有反光碗,而是用一种聚光小电珠发光,其前端相当于一个凸透镜,灯丝可以看成是一个点光源,这种小电珠的灯丝应放在______附近,灯丝到玻璃珠前端的距离也就是“透镜”的_________.
由题知,灯丝(可看作一个点光源)发出的光通过它出射时,变成平行光线,所以这种小电珠的灯丝应放在焦点附近,灯丝到玻璃珠前端的距离也就是“透镜”的焦距.
4. 如图所示,小华让凸透镜正对着太阳光,拿一张白纸在它的另一侧前后移动,直到纸距透镜约4cm时,纸上的光斑变得最小、最亮,如图中A点,则透镜的光心是 _____点,透镜的焦点是_____点,透镜的焦距约是_____cm,在_____点处可引燃火柴。
薄透镜的光心在其中心,所以图中该透镜的光心是O点.太阳光是平行光,经过凸透镜折射后会聚于一点,这个点就是凸透镜的焦点,如图A为该透镜的焦点,在此处放上火柴,火柴会被点燃.焦点到透镜中心的距离称为焦距,因此该凸透镜的焦距为4cm。
A
5. (1)如图甲所示F为焦点,试画出通过凸透镜后的光路图。(2)如图乙是射向凹透镜的两条入射光线,请画出对应的折射光线。
(1)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,如图所示。(2)对于凹透镜,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点;过光心的光线其传播方向不变,如图所示。
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