人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律精品课后作业题
展开1.理解凸透镜成像规律;
2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念;
3.会进行凸透镜成像分析;
4.会进行凸透镜成像的动态分析;
5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
要点一 凸透镜成像的规律
知识点一、凸透镜成像规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表:
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆,典型的三个应用是:照相机、幻灯机和放大镜,它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理,头脑中有使用这些仪器时的情景,就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释:
1.总结凸透镜成像规律,可简要归纳成“一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像近,像变小。”
(1)“一焦分虚实”:物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外成实像。
(2)“二焦分大小”:物距小于二倍焦距,成放大的像,(焦点除外);物距大于二倍焦距成缩小的。
(3)“成实像时,物近像远像变大”:成实像时,物体靠近透镜,像远离透镜,像逐渐变大。
(4)“成虚像时,物近像近像变小”:成虚像时,物体靠近透镜,像也靠近透镜,像逐渐变小。
【例】(2023·齐齐哈尔)用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时,已知凸透镜的焦距为10cm,下列说法正确的是( )。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同;
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动,向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像;
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处,烛焰所成的像是倒立、放大的;
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处,移动光屏至适当位置,光屏上可得到等大的像
【变式1】(2023·绥化)如图所示,小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是( )。
A. 通过凸透镜观察到的像是实像;
B. 邮票到凸透镜的距离等于15cm;
C. 邮票到凸透镜的距离小于15cm;
D. 邮票到凸透镜的距离大于30cm
【变式2】(2023·郴州)如图所示,烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,该凸透镜的焦距为10.0cm,凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是( )。
A. 当蜡烛放在图中A区域时,光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像;
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时,所成的像会逐渐变小;
C. 若无论怎么移动光屏,在光屏上都找不到像,则蜡烛可能放在图中B区域;
D. 若光屏上要得到一个放大的像,则蜡烛应该放在图中C区域
【变式3】(2023·临沂)在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上恰能承接到烛焰清晰的像,下列判断正确的是( )。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm;
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像;
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像;
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
要点二 探究凸透镜成像的规律
知识点二、探究凸透镜成像规律
实验目的:观察凸透镜成各种像的条件
实验器材:凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤:
(1)共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛,调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
(2)把蜡烛放在较远处,使,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的,是放大的还是缩小。测量像距和物距。
(3)把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离等于,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
(4)把蜡烛再靠近凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离在,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
(5)把蜡烛继续靠近凸透镜,让蜡烛在凸透镜的焦点上,移动光屏,看是否能够成像;
(6)把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内,移动光屏,在光屏上还能看到烛焰的像吗?
(7)表格:透镜焦距f= cm。
要点诠释:
1.测量凸透镜的焦距:利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。(实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm,我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间,太大或太小都不方便)。
2.操作过程中,应固定好蜡烛、凸透镜,然后移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止,读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时,无论怎样移动光屏,在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏,透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
【例】 (2023·广东省)小明在学习了凸透镜成像的规律后,继续深入探究,选用题表中某一规格的凸透镜做实验,调整好器材后如题图甲所示,此时烛焰在光屏上成放大的像;
(1)光屏上的像是实像还是虚像?___________;
(2)一段时间后,小明发现烛焰的像如图乙所示,此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央;
(3)小明选的凸透镜焦距为___________cm;
(4)小明将蜡烛换成F字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如题图所示,则小明看到的像应是___________(选填字母);
(5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关;若要验证其猜想,则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【变式1】(2023·牡丹江)小明利用光具座复习光学实验。
(1)在研究凸透镜成像规律的实验中,把蜡烛、凸透镜()和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛,调整它们的高度和位置,直至光屏上成清晰的像,如图甲所示,光屏上成倒立、______的实像,______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这条规律;
(2)为研究平面镜成像特点,用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上,撤去光屏;
①在玻璃板前观察,可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛,放在玻璃板后面,前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合,如图乙所示。此时,像的大小与物体的大小______,像与物体到平面镜的距离______;
②用光具座研究平面镜成像特点,只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况,这样实验得出的结论缺乏______;
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【变式2】(2023·大庆)某实验小组进行探究凸透镜成像的实验, 操作如下:
(1)实验前,调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度;
(2)正确测出凸透镜的焦距f, 当物距u
(3)当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时,恰好在光屏上成清晰的像,此时光屏上所成像的特点与________(填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)原理相同;
(4)若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜,光屏上所成的像与原来相比________(填“变小”、“变暗”或“变不完整”)了;
(5)若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,则需将光屏________(填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像;
(6)如图乙所示, 凸透镜的焦距为10cm,保持光屏位置不变, 让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度,同时沿光具座匀速向左运动,经过2.5s,光屏上成清晰________(填“放大”、“等大”或“缩小”)的像。
【变式3】(2023·衡阳)小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像规律:
(1)如图甲所示,小明将一束平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小最亮的光斑,该凸透镜的焦距为___________cm;
(2)实验时,把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,为使像成在光屏中央,应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到___________;
(3)小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处,如图乙所示,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是倒立、___________的实像。生活中的___________(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)就是利用这种成像规律工作的;
(4)接着,小明保持凸透镜在光具座上的位置不动,如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换,发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中,光路是___________的;
(5)在如图乙所示实验情形下,如果保持凸透镜和光屏的位置不变,将蜡烛适当远离凸透镜,发现光屏上烛焰的像变得模糊不清,此现象可以体现___________(选填“近视眼”或“远视眼”)的成像情况。
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
u>2f
2f>v>f
物像
异侧
缩小、倒立、实像
照相机,眼睛
u=2f
v=2f
等大、倒立、实像
特点:实像大小转折点
2f>u>f
v>2f
放大、倒立、实像
幻灯机,电影机
u=f
不成像
特点:像的虚实转折点
u<f
物像同侧
放大、正立、虚像
放大镜
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
实虚
大小
正倒
考查方向
解答思路
如何测量焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点,可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动,移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像
物距小于焦距时,无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因
蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的明暗变化
用遮光板挡住部分光线,成像完整但像变暗
凸透镜编号
焦距/cm
直径/cm
①
5
3.5
②
5
4.5
③
10
4.5
④
15
4.5
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