人教版八年级上册第1节 透镜学案及答案

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1.认识凸透镜和凹透镜，了解透镜的焦点和焦距；
2.知道凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用；
3.会画透镜的光路图；
4.会测量凸透镜的焦距。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、凸透镜和凹透镜
1.透镜的概念
透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧以及从另一侧射出时各发生一次折射，并由此会产生会聚或发散的效果。
厚度远小于球面半径的透镜叫薄透镜。我们所研究的透镜均是薄透镜。
2.透镜的分类
3.透镜的主光轴和光心
【典例1】如下图所示，是一些透镜的截面图，在这些透镜中，可以分为两类：一类包括_______，它们是_______镜，其结构上的共同特点是_______；另一类包括_______，它们是_______镜，其结构上的共同特点是_______。
知识点二、透镜对光的作用
1.实验探究：探究对光的作用
（1）凸透镜对光的作用
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。

实验图 示意图
（2）凹透镜对光的作用
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。

实验图 示意图
【探究归纳】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。
2.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。
3.透镜中的光路是可逆的
由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。
【典例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。
知识点三、焦点和焦距
1.透镜的焦点和焦距
2.粗测凸透镜焦距的方法
如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，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。

【典例3】为了测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，须调节光屏位置直到在屏上得一个________的光斑，如图是调节完成的状态，该透镜焦距f=__________cm，这个实验也证明凸透镜对光线具有__________作用。
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：
【典例4】如图所示，请画出入射光线A、B、C经过透镜后的折射光线。
【方法帮】
题型一：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图一面凹。
【典例1】截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示．则这个玻璃体（ ）。
A．可以看做两块凹透镜 B．可以看做一块凸透镜
C．对图示光束具有发散作用 D．对图示光束具有汇聚作用
【角度2】根据透镜对光的作用判断
折射光线相对于入射光线会聚了，则经过的透镜是凸透镜；折射光线相对于入射光线发散了，则经过的透镜是凹透镜。
【典例2】如图所示，平行光通过图中左侧虚线框（其中放置一块透镜）后，在右侧光屏上形成一个圆形光斑，该光斑的直径比透镜大。请你判断虚线框中是否是凸透镜，说出接下来的操作及判断方法。（不添加其它器材）
（1）操作：将光屏______；
（2）判断方法：______。
题型二：平行光聚焦法粗侧凸透镜的焦距
太阳光近似为平行光，让凸透镜正对太阳光时，太阳光垂直于透镜入射，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。
【典例3】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．
题型三：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】如图所示，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的两个焦点，请在图中画出光源S经凸透镜所成的像S′。
题型四：光学仪器综合
【典例5】如图所示（F为凸透镜的焦点），图中光线为某光线经过平面镜后的反射光线，请在图中画出与它对应的入射光线并标出入射角的大小、光线经凸透镜后的折射光线。（______）
【中考帮】
考点一：透镜的概念及作用
【典例】（2022·湖南长沙）我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼，古籍记载“正午向日，以艾承之，即火燃”。关于“水晶饼”利用太阳光生火，下列说法正确的是（ ）。
A. 这是光的反射现象 B. 这是光的色散现象
C “水晶饼”对光有会聚作用D. “水晶饼”对光有发散作用
中考考题要求同学们能理解透镜的概念及作用，能从物理学视角描述和解释自然现象。这是物理核心素养中物理概念的体现。考点二：三条特殊光线作图
【典例】（2022·重庆A） 请在图中画出平行于主光轴的光线经凸透镜折射后的光线_______．
中考考题要求同学们掌握凸透镜中的三条特殊光线的光路，并能运用这一规律按要求作出光路图。这是物理核心素养的物理观念的体现。
考点三：光学暗箱问题
【典例】（2020•岳阳）图中给出入射光线和出射光线，请在方框中画出适当的透镜。
【作业帮】
一、基础练（知识巩固）
1.在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点发现的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（ ）。
A．甲为凹透镜，乙为凸透镜；
B．甲为凸透镜，乙为凹透镜；
C．甲、乙都为凸透镜；
D．甲、乙都为凹透镜
2.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
3.将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，这时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大，该凸透镜的焦距（ ）。
A．一定小于l
B．一定等于l
C．一定大于l
D．可能小于l，也可能大于l
4.现有以下关于凸透镜的说法：
①所有的凸透镜都只有右侧一个焦点；②凸透镜使能够会聚的光线提前会聚；③任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点；④一个凸透镜的焦距是随时变化的。
A. 只有①②正确；B. 只有②正确；C. 只有③④正确；D. 只有④正确。
其中正确的是（ ）。
5．在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中，测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜的焦距是（ ）。
A．10厘米 B．20厘米
C．30厘米 D．50厘米
6．如图所示，某同学将凸透镜正对太阳光，将一张白纸在透镜的另一侧逐渐远离透镜的过程中，看到的现象是（ ）。
A．白纸上有缩小的光斑，且光斑的大小不变；
B．白纸上有光斑，且一直变大；
C．白纸上有光斑，且先变大再变小；
D．白纸上有光斑，且先变小再变大
7.常言道，水火不相容，但用透明冰块磨制成的一个光学器件却可以取火，这个器件相当于下面的（ ）。
A．平面镜 B．凸面镜 C．凸透镜 D．凹透镜
8.在森林中旅游时，请不要随意丢弃饮料瓶。因为饮料瓶内进入水后，相当于一个 镜，对太阳光有 作用，容易引发火灾。
9.如图中，M是透镜，两条平行光轴的光线射向透镜，经透镜折射后，光线方向如图a和b，那么a图中透镜是_______，b图中透镜是_______。
10.在下图中的虚线框内的适当位置，填入符合要求的透镜______。
二、综合练（能力提升）
11.如图中画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是（ ）。
A．B． C． D．
12.根据光通过透镜前后的方向，在图中的虚框内画上适当类型的透镜。

13.如图所示，S'为点光源S通过平面镜成的像，图中已经画出S发出的一条光线经过平面镜后的反射光线，请你画出：
（1）点光源S的位置；
（2）补全入射光线；
（3）画出这条反射光线经过凸透镜后的折射光线的大致位置。
三、培优练（挑战自我）
14.一束与主光轴平行的激光通过凸透镜后的折射光线如图所示，移动激光或凸透镜后，光路依然正确的是（ ）。
B．
C．
D
15.（1）根据已给出的入射光线a及其出射光线b，请在方框内画出一个适当类型的透镜，并画出入射光线c的出射光线；
（2）如图所示，请：①画出图中由发光点S发出的两条光线经过凸透镜后的折射光线；②确定发光点S的像点并在图中用S′标出来；
（3）如图所示，水池的侧壁上安装了一盏小射灯A，站在水池旁边上的小杰（眼睛在C点）看到小射灯的像在水中B点的位置。请你画出：
①水面的位置；
②小射灯A发出的一条光线经过水面反射后进入小杰眼睛（即图中的C点）的光路图（请保留必要的作图痕迹）；
③②中的入射光线经水面折射后的大致光路。
16.如图所示，一条光线经平面镜反射后，过凸透镜的焦点F射向凸透镜。请在图中画出射向平面镜的入射光线和经凸透镜后的折射光线；
17.如图所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′。

18.请画出如图光线经过透镜的光路图。
种类
概念
图示
实例
凸透镜
中间厚边缘薄的透镜
放大镜
凹透镜
中间薄边缘厚的透镜
近视眼镜
名称
概念
图示
主光轴
通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示
凸透镜
凹透镜
光心
透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心
会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散
1.会聚作用是指能使光汇拢，但汇拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。
2.发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。
教材深挖：会聚和发散的奥秘
1.凸透镜会聚光的原理
把凸透镜切成三个小块，如图乙所示，对上下两个小块来说，它们均可以看成是两个三棱镜（如图甲），我们知道，一束光穿过三棱镜时会三角形的底边发生两次偏折，由于上下两次三角形是互为倒置的，所以凸透镜对光有会聚作用。
2.凹透镜的发散光的原理
凹透镜同样液可以分成两个三棱镜，由于这两个三棱镜放置的位置与凸透镜相反，一束光经三棱镜两次折射后向靠近底边的方向射出，所以凹透镜有发散作用。
焦点
焦距
图示
凸透镜
凸透镜能使跟主光轴平行的数显会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点
焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等
凹透镜
凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点
虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等
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大，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。
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点
通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
凹透镜
经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变
平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点
射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴