八年级上册（2024）第4节 凸透镜成像优秀导学案

这是一份八年级上册（2024）第4节 凸透镜成像优秀导学案，共7页。
内 容 导 航
考 点 演 练
题型1 透镜的种类
【典例1】如图所示各种透镜中 、 是凸透镜，而 、 是凹透镜。
【变式1】请你对下列光学仪器归类：a近视眼镜；b老花眼镜；c防盗门上的“猫眼”；d照相机镜头。
（1）类：
（2）类： 。
【变式2】如图所示是两束激光分别射向并通过甲、乙两透镜的传播路径。由图可 知 （甲透镜/乙透镜）是凹透镜，可用于 （近视/远视）眼的矫正。
题型2 透镜的辨析
【典例1】光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是（ ）
A．甲是凸透镜，乙是凹透镜
B．甲是凹透镜，乙是凸透镜
C．甲、乙都是凸透镜
D．甲、乙都是凹透镜
【变式1】光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，下列对两透镜类型的分析正确的是（ ）
A．甲透镜的折射光线会聚于一点，说明甲透镜是凸透镜
B．乙透镜的折射光线是发散的，说明乙透镜是凹透镜
C．甲透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢，说明甲透镜是凸透镜
D．乙透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢，说明乙透镜是凸透镜
【变式2】报纸上放有小明的近视眼镜、爸爸的老花眼镜、奶奶度数更深的老花眼镜及妈妈的平光眼镜如图，则奶奶的眼镜是图中的（ ）
A．B．
C．D．
题型3 主光轴、光心、焦点、焦距
【典例1】某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，将光源放在距离凸透镜20厘米的位置并将光源向透镜移动，发现每次成清晰实像时，光屏的移动距离均大于光源的移动距离，则可判断此凸透镜的焦距可能为（ ）
A．20厘米B．15厘米C．10厘米D．5厘米
【变式1】用光具座测量凸透镜的焦距，如图所示，则该凸透镜的焦距是（ ）
A．10.0 cmB．20.0 cmC．30.0 cmD．50.0 cm
【变式2】小文利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示，他让凸透镜正对阳光，但纸板上的最小光斑却不易确定。于是他移动纸板找到两次成等大光斑的位置，分别测出了光斑到凸透镜中心的距离为8cm和14cm，则凸透镜的焦距是（ ）
A．8cmB．11cmC．14cmD．22cm
题型4 凸透镜的会聚作用
【典例1】西汉时期的《淮南万毕术》中，记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”下列理解错误的是（ ）
A．“削冰令圆”是把冰削成凸透镜形状
B．“举以向日”是将凸透镜正对太阳光
C．“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透镜的两倍焦距处
D．“火生”是利用了凸透镜对光的会聚作用
【变式1】公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》就有光学、力学、声学、磁学、热学方面的内容，其中记载冰透镜“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．这是光的反射现象
B．冰透镜对光有会聚作用
C．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光
D．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点
【变式2】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”。因为“水晶饼”对光有 作用，是 透镜。
题型5 凹透镜的发散作用
【典例1】如图所示，向透明塑料袋内吹气后，将袋口扎紧，再在袋口下挂一重物，将它放入盛水的玻璃容器中，就成了一个“空气透镜”。当平行光束射到这个“空气透镜”上时，射出的激光束将成为（ ）
A．会聚光束B．发散光束C．平行光束D．不能确定
【变式1】一块玻璃砖，中间有一饼形气泡，如图所示，一束平行光线经过玻璃砖后将（ ）
A．被发散B．被会聚
C．还是平行光D．无法判断
【变式2】如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取掉透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 作用（填“会聚”或“发散”），是 透镜，由此说明，能会聚于一点的透镜 （填“一定”或“不一定”）是凸透镜。
题型6 平行光聚焦法
【典例1】正午时，太阳光直射在水平地面，取一圆形薄透镜正对阳光，在距透镜15cm的地面上得到一个光斑，其直径是透镜直径的一半，若将透镜向上移动少许，光斑变小。透镜的焦距是（ ）
A．5cmB．10cmC．15cmD．30cm
【变式1】24．用一直径为20cm的凸透镜正对着太阳光，在凸透镜的另一侧15cm处，有一垂直透镜主光轴的光屏，光屏上显现出一个直径是10cm的光斑，则凸透镜的焦距是（ ）
A．10cmB．20cmC．30cmD．无法确定
【变式2】如图所示，让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，在白纸上能得一个最小、最亮的光斑，这个光斑所在位置就是凸透镜的 ，该凸透镜的焦距是 cm。
题型7 凸透镜的三条特殊光线作图
【典例1】如图，请完成图中光通过透镜后的光路。
【变式1】请在图中画出射向透镜的折射光线或入射光线。
【变式2】根据蜡烛与蜡烛的像的情况，在图中画出烛焰上A点发出的两条光线经凸透镜后的折射光线。
题型8 凹透镜的三条特殊光线作图
【典例1】如图所示，在图中画出凹透镜折射前后的入射和出射光线。
【变式1】完成作图，在图中，画出入射光线经凹透镜折射后的光线。
【变式2】如图所示，在图中画出光经凹透镜后的径迹。
题型9 根据光线画出透镜类型
【典例1】如图所示虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙，且S点距甲、乙两透镜的距离相等，下列说法正确的是（ ）
A．甲为凹透镜，乙为凸透镜
B．甲为凸透镜，乙为凸透镜
C．f甲小于f乙
D．甲透镜的折光能力比乙透镜的强
【变式1】光通过透镜前后的方向如图所示。图甲和图乙中方框内的透镜依次是（ ）
A．凸透镜、凹透镜B．凸透镜、凸透镜
C．凹透镜、凸透镜D．凹透镜、凹透镜
【变式2】根据图中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件。
题型10 由成像性质判断v，u，f
【典例1】当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为（ ）
A．f＜2cmB．2cm＜f＜4cmC．4cm＜f＜5cmD．5cm＜f＜8cm
【变式1】如图所示是某同学在研究凸透镜成像规律的实验中，记录并绘制的物距u和像距v之间关系的图象，下列说法正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距为20 cm
B．当把物体从15 cm处移至30 cm处的过程中，像距逐渐变大
C．当u＝20 cm时，在光屏上能得到一个缩小的像
D．当u＝25 cm时成缩小的实像，摄像机就是根据这一原理制成的
【变式2】通过凸透镜可看到物体正立、放大的 （选填“实像”或“虚像”），此时像与物体在凸透镜的 （选填“同侧”或“异侧”）。
题型11 由v，u，f判断成像的性质
【典例1】烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则（ ）
A．光屏上仍能成一个放大的像
B．光屏上能成一个缩小的像
C．光屏上不能成像，但通过透镜能看到
D．光屏上没有像，需要重新调整光屏位置才能有像呈现在光屏上
【变式1】39．如图所示，小明将凸透镜（f＝10cm）固定在光具座40cm的位置，探究凸透镜的成像规律。下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜所成的放大的像都是倒立的
B．当蜡烛放在光具座28cm刻线处时，成倒立放大实像
C．当蜡烛在光具座35cm刻线处远离透镜时，所成像逐渐变小
D．如图所示，靠近透镜放一眼镜片，能在光屏上成清晰的像，此镜片可矫正近视眼

【变式2】凸透镜成像的原理是光的 特点，将一个凸透镜正对着太阳光，距凸透镜20cm处得到最小最亮的光斑。若将一个物体放在凸透镜前45cm处，则在凸透镜的另一侧所成像的性质（ ）
A．倒立、缩小的实像
B．正立、缩小的实像
C．倒立、放大的实像
D．正立、放大的虚像
题型12 凸透镜成像的动态变化
【典例1】爸爸用相机拍照时，若要用相机拍摄远处的景物，应将镜头的镜片向（ ）
A．内缩B．外伸
【变式1】小明做作业时，动手操作了如下的实验探究：找了一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到那支笔，如图所示，把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动，不会观察到的现象是（ ）
A．先成虚像，后成实像
B．笔尖一直变长变大
C．到某一位置，笔尖突然改变方向
D．笔尖先变长变大，后变短变小
【变式2】如图所示，小明用同一个相机给同一个古塔先后拍了两张照片，当他拍完第一张照片后，应该 （选填“靠近”或“远离”）古塔，并把镜头 （选填“伸长”或“缩短”），才能清晰地拍摄到第二张照片。
题型13 凸透镜成像规律的应用
【典例1】物体通过凸透镜在光屏上成放大的像，像距为30厘米、像高为2厘米。移动该物体使物距变为40厘米，关于此时所成像高度的判断正确的是（ ）
A．一定大于2厘米B．可能小于2厘米
C．一定等于2厘米D．一定小于2厘米
【变式1】将蜡烛、凸透镜、光屏放置于光具座上，光屏上呈现一个清晰的像，如图所示。改变蜡烛的位置，移动光屏，直到光屏上再次呈现清晰的像，此时的物距u、像距v可能是（ ）
A．u＝16厘米 v＝32厘米B．u＝14厘米 v＝28厘米
C．u＝48厘米 v＝6厘米D．u＝13厘米 v＝43厘米
【变式2】一物体置于距凸透镜的焦点10厘米处时，通过凸透镜成缩小的像，对于该透镜的焦距以下说法正确的是（ ）
①可能为3厘米
②可能为5厘米
③可能为10厘米
④可能为8厘米
A．只有①正确B．只有①②和④正确
C．只有②④正确D．①②③④均正确
过 关 验 收
有两个直径相同的凸透镜A、B，它们的焦距分别是3cm和5cm．用平行的入射光线照射后， 凸透镜使光线偏折得更多；若用A作放大镜使用，则物体应放在离透镜 3cm（填大于、等于或小于）。
如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于Q点。该透镜是 透镜，焦距 OQ。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
问答题：请回答如何粗测凸透镜的焦距？
在图中，属于凹透镜的是 （选填图中数字）；序号1的光学元件可以使白光发生 现象，序号4的光学元件对光有 作用。
小开去森林公园游玩，他捡起遗落在森林里没喝完的矿泉水瓶，因为这样的水瓶类似于一个 （选填“凸”或“凹”）透镜，对光线有 作用，存在安全隐患。
如图所示是一种微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端A部分（透明体）相当 于 透镜，对光线有 作用，灯泡的灯丝放在 处，手电筒射出的光是平行光。
往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一稍大的空气泡。让阳光垂直照射试管，发现阳光透过空气泡在白纸上形成一橄榄状的暗影，如图所示，原因是 ，用掌握的物理知识分析，阳光透过试管的其它部分，呈现在白纸上的是 。
如图所示是华为Mate60Pr，它搭载了华为自主研发的最新芯片，配合华为的HarmnyOS4.0系统，为用户带来前所未有的智能体验。请根据你对常见智能手机的了解完成以下问题：
（1）手机的长度约为163 ，质量约为225 ；
（2）手机的摄像镜头是 ，图甲、乙是用这款手机先后拍下同一小车的照片，拍摄第二张比第一张摄像头离小车 些。
2023年2月哈工大宣布突破EUV光刻机关键技术，光刻技术是利用缩图透镜将绘在掩膜上的电路图通过光源投到涂有光刻胶的硅片上，在硅片上成像越小芯片制程越小。
（1）由原理图可知，掩膜在硅片上成 、 的实像。
（2）这次我国直接从90nm突破到了22nm制程的芯片，如果缩图透镜相同，则要将掩膜向 （选填“上方”或“下方”）移动。
家用智能监控摄像头不仅能录像，还能进行双向语音远程通话。
（1）通话时调节设备使音量放大，这是改变声音的 。
A.响度
B.音调
C.音色
（2）摄像镜头相当于一个凸透镜，远处物体通过它能成倒立、 的实像（选涂“A放大“B等大”或“C缩小”）。当物体靠近摄像头时，所成的像将 （选涂“A变大”“B不变或℃变小”）。

二维码在现代生活中随处可见，我们能看见二维码是由于光在二维码图案上发生 了 （选填“反射”或“折射”）；如果手机镜头焦距为5cm，用手机扫描二维码为保证成像清晰，手机到二维码的距离应大于 cm，二维码经摄像头扫描成倒立、 （选填“缩小”，“等大”或“放大”）的实像。
把投影仪上的平面镜（反光镜）取下，投影片放到载物台上。调整镜头，在天花板上就能得到投影片上图案的清晰的像。关于投影仪，下列说法不正确的是 ；
A.投影仪的镜头相当于一个凸透镜
B.投影仪上的平面镜可以改变光路
C.要在天花板上得到正立的像，载物台上的投影片必须正着放置
D.天花板上的像是放大、倒立的
【拓展】如图2所示是幻灯机的工作原理图，对比观察投影仪的成像原理图，回答下列问题：为了使观众看到正立的像，幻灯片要 （选填“正放”或“倒放”）在架上；成像时幻灯片到镜头的距离 （选填“大于”或“小于”）屏幕到镜头的距离。
小宝在海洋公园参观时看到，憨态可掬的北极熊看上去似乎已“身首异处”却仍旧怡然自得（如图1）。他发现透过水和玻璃观察物体很有意思，尝试利用日常生活中的一些物品完成光学实验。
（1）小宝站在河边看到鱼在云中游的景象，他所看到的（ ）
A.鱼是光的反射所形成的实像
B.鱼是光的折射所形成的实像
C.云是光的反射所形成的虚像
D.云是光的折射所形成的虚像
（2）小宝发现，看起来很浅的河水也可能威胁我们的生命安全。下列能正确反映人看到河底的光路图是（ ）
（3）如图2，小宝在一个长方形水槽中装有一定量的水，将一块平面镜斜插入水槽中，使太阳光照射在平面镜上，并反射到白色墙壁或白纸上，也可以看到彩色光带，此时平面镜上方的水类似于 （填写光学元件名称）。轻轻敲击水槽，使水面迅速地做微小振动，墙面上的彩色条纹将 （选填“消失”“不变”或“振动”）。
（4）小宝在白色纸板上写上工整的英文“wn”，并竖直放置。在纸板前放一个圆柱形水杯，如图3甲所示，向水杯中倒水，调整水杯到纸板的距离，结果掠奇地发现，“nw”出现了，如图3乙所示，本实验中，装入水的水杯相当于 ，对光有 作用。看到的“nw”是 （选填“实像”或“虚像”）。
（5）晚上，小宝在客厅的窗户玻璃上看到了客厅里灯的像，这是光的 现象。如图4所示，水平向左缓慢推动玻璃窗时，小宝通过玻璃窗看到灯的像 （选填“向左运动”“向右运动”或“静止不动”）。
凸透镜成像的规律之一：当u＝2f时，成倒立、等大的实像，由图2可知，图中乙成的是倒立、等大的实像；
题型1 透镜的种类
题型2 透镜的辨析
题型3 主光轴、光心、焦点、焦距
题型4 凸透镜的会聚作用
题型5 凹透镜的发散作用
题型6 平行光聚焦法
题型7 凸透镜的三条特殊光线作图
题型8 凹透镜的三条特殊光线作图
题型9 根据光线画出透镜类型
题型10 由成像性质判断v，u，f
题型11 由v，u，f判断成像的性质
题型12 凸透镜成像的动态变化
题型13 凸透镜成像规律的应用
解｜题｜知｜识
透镜：由透明物质制成的至少一个表面是球面的一部分的光学元件。
（1）凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜；例如放大镜
（2）凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜；例如近视眼镜
解｜题｜知｜识
（1）触摸法：用手摸，凸透镜：中间厚两边薄，凹透镜：中间薄两边厚。
（2）成像法；放在书上的字上，放大是凸透镜，缩小是凹透镜。
（3）太阳聚焦法：把透镜放在阳光下，再放一张白纸在透镜下，若能在纸上找到一个很亮的点（焦点）即为凸透镜，否则为凹透镜。
（4）利用下面方法理解也可以：
一、结构不同：凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成；凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜。凹透镜镜片中央薄，周边厚，呈凹形。
二、成像性质不同：凸透镜是折射成像 成的像可以是正、倒；虚、实；放、缩。起聚光作用；凹面镜是反射成像，能成倒立的缩小或放大的实像，也可以成正立放大的虚像。起散光作用透镜（包括凸透镜）是使光线透过，使用光线折后成像的仪器，光线遵守折射定律。面镜（包括凸面镜）不是使光线透过，而是反射回去成像的仪器，光线遵守反射定律。凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。可把平行光会聚于焦点，也可把焦点发出的光线折射成平行光。凹面镜只能成正立放大的虚像，主要用发散光线。
三、对光的作用不同：凸透镜主要对光线起会聚作用；凹透镜主要对光线起发散作用。四、成像不同：凸透镜能成正立放大虚像、倒立放大实像、倒立等大实像、倒立缩小实像；凹透镜只能成正立缩小虚像。五、焦点不同：凸透镜有实焦点，有2个焦点；凹透镜有虚焦点。
解｜题｜知｜识
（1）透镜一般多是由两个以上的凸凹圆形透明体组成，每个透明体均有两个曲率半径和两个球心，连接两个球面的中心就是主光轴．通俗的说法是：通过透镜两侧球心的直线，叫做主光轴，简称主轴．所谓曲率半径就是球面的半径，也就是从圆的中心至边缘的长度．
（2）光心：每个透镜主轴上都有一个特殊点：凡是通过该点的光，其传播方向不变，这个点叫光心．
（3）焦距：焦点到光心的距离．
（4）焦点：实验表明，凸透镜能使平行于主光轴的光汇聚在一点，这个点叫焦点．
解｜题｜知｜识
凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜.
解｜题｜知｜识
凹透镜有发散作用故又称发散透镜.
解｜题｜知｜识
粗略测量凸透镜焦距的方法：平行光聚焦法
如图所示，把一个凸透镜正对着阳光（可以看作平行光），再把一张白纸放在它的另一侧，调整凸透镜与纸的距离，纸上会出现一个最小、最亮的光斑，测量这个光斑到凸透镜的距离，即为该凸透镜的焦距f。
解｜题｜知｜识
凸透镜的三条特殊光线：
①凸透镜对光线有会聚作用，一束平行光经过凸透镜后会会聚在焦点上，所以平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点．
②对于凸透镜，过光心的光线传播方向不改变．
③由于光路是可逆的，通过焦点的光线经凸透镜折射后将会平行于主光轴射出．
解｜题｜知｜识
凹透镜三条特殊光线的作图：
①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．
②过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变
③延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．
解｜题｜知｜识
（1）当入射光线平行于透镜的主光轴，‌折射光线发散时，‌该透镜为凹透镜。‌这是因为凹透镜对光线具有发散作用。‌
（2）当入射光线会聚，‌但经透镜折射后相比原来发散时，‌该透镜也为凹透镜。‌这是因为凹透镜同样具有发散光线的作用。‌
（3）当入射光线平行于透镜的主光轴，‌折射光线会聚时，‌该透镜为凸透镜。‌这是因为凸透镜对光线具有会聚作用。‌
（4）当入射光线发散，‌但经透镜折射后平行与主光轴时，‌该透镜同样为凸透镜。‌这是因为凸透镜具有会聚光线的作用。
解｜题｜知｜识
解｜题｜知｜识
解｜题｜知｜识
（1）实像的变化：‌
当物距减小（‌物体向透镜靠近）‌，‌像距逐渐增大，‌同时像变大。‌这可以概括为一句简单易记的口诀：‌物近→像远、‌像变大；‌反之，‌物远→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之外（‌物距大于焦距）‌，‌在凸透镜另一侧成倒立的实像，‌实像有缩小、‌等大、‌放大三种，‌物距越小，‌像距越大，‌实像越大。‌
（2）虚像的变化：‌
当物距增大（‌物体远离透镜）‌，‌像距也逐渐增大，‌同时像逐渐变大。‌这同样可以用一句简单易记的口诀概括：‌物远→像远、‌像变大；‌反之，‌物近→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之内（‌物距小于焦距）‌，‌在凸透镜同一侧成正立放大的虚像，‌物距越小，‌像距越小，‌虚像越小。
解｜题｜知｜识