初中物理透鏡成像及其應(yīng)用問(wèn)題解題策略

教師指導(dǎo)學(xué)生能學(xué)好透鏡成像及其應(yīng)用問(wèn)題，教師除深入學(xué)習(xí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)各個(gè)版本教材外，善于總結(jié)知識(shí)，歸納提煉方法是十分重要的。解決初中透鏡成像及其應(yīng)用問(wèn)題，

我認(rèn)為帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)好下列問(wèn)題時(shí)至關(guān)重要的。

一、讓學(xué)生把握中考命題知識(shí)點(diǎn)要求，做到心中有數(shù)

1.知道透鏡的焦點(diǎn)、焦距和主光軸;知道凸透鏡的會(huì)聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用，并能正確畫(huà)出光路圖。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道凸透鏡的成像規(guī)律，并能運(yùn)用解決問(wèn)題。

3.知道照相機(jī)、投影儀、放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的工作原理。

4.知道近視眼和遠(yuǎn)視眼形成的原因和矯正方法。

二、對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題解讀好是基礎(chǔ)

1.凸透鏡和凹透鏡的判別方法：

(1)摸一摸：中間厚邊緣薄的是凸透鏡，中間薄邊緣厚的是凹透鏡。

(2)看一看：對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用的是凸透鏡，對(duì)光線(xiàn)有發(fā)散作用的是凹透鏡。

(3)用一用：能起放大作用的是凸透鏡，否則是凹透鏡。

(4)驗(yàn)一驗(yàn)：能成像在光屏上的是凸透鏡(即成實(shí)像)，無(wú)論怎樣都不能成像在光屏上的是凹透鏡。

【例題1】如圖所示，對(duì)光有發(fā)散作用的透鏡是(　　)

A.B.

C.D.

答案：B.

解析：中間比邊緣厚的透鏡為凸透鏡，對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用;中間比邊緣薄的透鏡為凹透鏡，對(duì)光線(xiàn)有發(fā)散作用.凹透鏡是指中間比邊緣薄的透鏡，凹透鏡對(duì)光線(xiàn)有發(fā)散作用，所以凹透鏡又叫發(fā)散透鏡，符合這個(gè)特點(diǎn)的透鏡是B.

2.特殊光線(xiàn)對(duì)作光路圖的重要性：

3.三種成像的比較：

4.近視眼和遠(yuǎn)視眼的特點(diǎn)、成因及矯正

對(duì)于近視眼，眼睛只能看清近處的物體，看不清遠(yuǎn)處的物體。其形成原因是：晶狀體太厚，折光能力太強(qiáng)，或者眼球在前后方向上太長(zhǎng)，使來(lái)自遠(yuǎn)處某點(diǎn)的光會(huì)聚在視網(wǎng)膜前，到達(dá)視網(wǎng)膜時(shí)已經(jīng)不是一點(diǎn)，而是一個(gè)模糊的光斑。需配戴凹透鏡進(jìn)行矯正。

對(duì)于遠(yuǎn)視眼，眼睛只能看清遠(yuǎn)處的物體，看不清近處的物體。形成的原因是：晶狀體太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，使來(lái)自近處一點(diǎn)的光還沒(méi)有會(huì)聚成一點(diǎn)就到達(dá)視網(wǎng)膜了，視網(wǎng)膜上形成一個(gè)模糊的光斑。需配戴凸透鏡進(jìn)行矯正。

5.對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的深刻理解：

(1)焦點(diǎn)是成虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)。物體在焦點(diǎn)以外時(shí)，在另一側(cè)光屏上一定成實(shí)像;物體在焦點(diǎn)以?xún)?nèi)時(shí)，一定在同側(cè)成虛像。

(2)2f是成放大或縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。U=2f時(shí)，所成實(shí)像與物體等大;u>2f時(shí)，所成實(shí)像是縮小的;f

(3)凸透鏡成像時(shí)，物距u越小，像越大，像距v也越大;物距u越大，像越小，像距v也越小。

(4)根據(jù)u和v的關(guān)系，也能判斷出像的性質(zhì)。當(dāng)u>v時(shí)，像比物小;當(dāng)u=v時(shí)，像和物大小相等;當(dāng)u

(5)凸透鏡所成實(shí)像都是倒立的，所成虛像都是正立的。

(6)可以這樣記憶理解：實(shí)像倒，位異側(cè);虛像正，位同側(cè);一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小;物體移向凸透鏡，實(shí)像變遠(yuǎn)且變大，虛像變近且變小。

三、用典型例題的示范作用提升學(xué)生解題水平是關(guān)鍵

【例題2】如圖所示光線(xiàn)經(jīng)過(guò)一個(gè)光學(xué)元件后傳播方向發(fā)生了改變，則虛線(xiàn)框內(nèi)的光學(xué)元件是(　　)

A.凹透鏡B.凸透鏡

C.平面鏡D.潛望鏡

答案：B.

解析：本題考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力.完成透鏡的光路圖和選擇合適的透鏡是關(guān)于透鏡作圖的常見(jiàn)題型，要求學(xué)生熟練掌握凸透鏡和凹透鏡的光學(xué)特點(diǎn).

仔細(xì)觀(guān)察各圖中出射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)的特點(diǎn)，結(jié)合各種透鏡及面鏡的光學(xué)特點(diǎn)，找到合適的光學(xué)元件.

由圖知，折射光線(xiàn)比入射光線(xiàn)向主光軸靠攏會(huì)聚，該透鏡對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用，因此虛線(xiàn)框內(nèi)的光學(xué)元件是凸透鏡.

【例題3】在探究凸透鏡成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像，下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.凸透鏡的焦距可能是8cm

B.圖中凸透鏡成像的特點(diǎn)應(yīng)用在了照相機(jī)上

C.保持透鏡和光屏位置不同，移動(dòng)蠟燭，燭焰仍可在光屏上成清晰的像

D.保持蠟燭和光屏位置不動(dòng)，移動(dòng)凸透鏡，光屏上能成放大清晰的燭焰像

答案：ABD.

解析：本題考查了凸透鏡成像規(guī)律及特點(diǎn)的應(yīng)用，理解凸透鏡成像的規(guī)律是關(guān)鍵.

(1)(2)當(dāng)u>2f、f

(3)物距變化時(shí)，要想在光屏上得到清晰的像，像距也應(yīng)該發(fā)生變化;

(4)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，若成縮小的像，則像距小于物距;若成放大的像，則像距大于物距.

由圖可知，此時(shí)的物距為30cm，物距大于像距，成的是倒立、縮小的實(shí)像，其應(yīng)用是照相機(jī)，故B正確;若凸透鏡的焦距為8cm，由圖可知物距u=30cm，大于2倍焦距，像距為20cm，像距位于1倍焦距和2倍焦距之間應(yīng)，不能滿(mǎn)足要求，故A錯(cuò)誤;保持透鏡和光屏位置不同，移動(dòng)蠟燭，此時(shí)應(yīng)移動(dòng)光屏，燭焰才可能在光屏上成清晰的像，故C錯(cuò)誤;由圖知，此時(shí)像距小于物距，所以在光屏上成倒立、縮小的實(shí)像.若將蠟燭和光屏互換位置，此時(shí)像距大于物距，根據(jù)光路的可逆性，此時(shí)應(yīng)成倒立、放大的實(shí)像，故D正確.

【例題4】小明照相，拍了一張以后，他向照相機(jī)移近了幾步，再拍一張。如果照相機(jī)的位置不變，拍照的人應(yīng)該()

A.把鏡頭向外拉一些，人像變大;

B.把鏡頭向里縮一些，人像變大;

C.把鏡頭向外拉一些，人像變小;

D.把鏡頭向里縮一些，人像變小。

答案：A

解析：照相機(jī)是利用凸透鏡成倒立的、縮小的實(shí)像的原理制成的。鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，人或其他被照景物應(yīng)該在2倍焦距之外，成像在1倍焦距和2倍焦距之間。當(dāng)小明向照相機(jī)移近了幾步，就是物距減小了，那么像距應(yīng)變大，像也變大。將鏡頭向外拉一些，像距變大，符合要求。

【例題5】如圖所示是某凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像距v和物距u的關(guān)系圖像。分析圖像

中有關(guān)數(shù)據(jù)可知()

A.該凸透鏡的焦距為10cm

B.當(dāng)物距u=30cm時(shí)，像距v=15cm

C.物距增大時(shí)，像距也增大

D.當(dāng)物距u=15cm時(shí)，成的是縮小的像

答案：A

解析：本題考查凸透鏡成像的規(guī)律以及運(yùn)用圖像給出的信息解決問(wèn)題的能力。抓住關(guān)鍵點(diǎn)，即u=20cm時(shí)，v=20cm。這時(shí)u=v=2f=20cm，解出f=10cm.收集信息和處理信息能力的試題是今后中考的熱點(diǎn)。是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要舉措。

A.由圖象可知，u=v=2f=20cm，所以凸透鏡的焦距是10cm，故A正確;

B.當(dāng)物距u=30cm>2f=20cm時(shí)，2f>v>f，即20cm>v>10cm，故B錯(cuò)誤;

C.凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大時(shí)像距減小，故C錯(cuò)誤;

D.當(dāng)物距u=15cm，此時(shí)2f>u>f，成倒立放大的實(shí)像，故D錯(cuò)誤.

四、與透鏡成像有關(guān)的和中考難度一致的精品訓(xùn)練試題（含答案）

1.蠟燭、凸透鏡、光屏的位置如圖，此時(shí)光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像，則像的特點(diǎn)是(　　)

A.倒立縮小B.倒立等大

C.倒立放大D.正立放大

答案：C.

2.某人只能看清遠(yuǎn)處的物體，看不清近處的物體，關(guān)于該人的視力情況，下列說(shuō)法正確的是

A.遠(yuǎn)視眼，用凸透鏡矯正

B.遠(yuǎn)視眼，用凹透鏡矯正

C.近視眼，用凸透鏡矯正

D.近視眼，用凹透鏡矯正

答案：A.

3.如圖所示，早期照相館里攝影師取景時(shí)看到的像是倒立的.有幾位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)了討論(　　)

甲.將照相機(jī)靠近兩位照相的人，可以看到兩位照相人的全身像

乙.調(diào)整相機(jī)和兩位照相人之間的距離，人像變小時(shí)，應(yīng)減小相機(jī)鏡頭和膠片之間的距離

丙.要使人像更亮，必須在兩位照相的人身后進(jìn)行“補(bǔ)光”

丁.現(xiàn)在的相機(jī)利用光學(xué)或電子技術(shù)，把倒立的像轉(zhuǎn)變成正立的，便于觀(guān)察.

A.甲與乙B.甲與丙

C.乙與丁D.丙與丁

答案：C.

4.小明同學(xué)在探究凸透鏡成像成像規(guī)律時(shí)，用焦距分別為f1、f2的甲、乙兩個(gè)凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn).先將點(diǎn)燃的蠟燭、透鏡甲和光屏放置在光具坐上，調(diào)整后的位置如圖所示，此時(shí)在光屏上得到燭焰清晰的像(圖中未標(biāo)出)：再用透鏡乙替換透鏡甲，且保持蠟燭和透鏡的位置不變，將光屏向左移動(dòng)再次得到燭焰清晰的像.下列判斷正確的是(　　)

A.圖中光屏上的像是放大的

B.圖中光屏上的像是縮小的

C.f1

D.f1>f2

答案：BD.

5.在做“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖時(shí)，在光屏的中央承接到了蠟燭的像。則下列說(shuō)法正確的是

A.光屏上的像與照相機(jī)成的像性質(zhì)相同

B.若只升高凸透鏡，光屏上的像會(huì)向上移動(dòng)

C.若只將蠟燭向左移動(dòng)，光屏上還會(huì)承接到像

D.若只將凸透鏡向左移動(dòng)，光屏上還會(huì)承接到像

答案：AD.

6.用手機(jī)攝像頭掃描二維碼可快速登錄網(wǎng)頁(yè)，訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。當(dāng)手機(jī)掃描二維碼時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()

A.攝像頭相當(dāng)于凹透鏡

B.必須保證二維碼位于攝像頭的一倍焦距以外

C.二維碼不是光源

D.二維碼中黑色部分反射光，白色部分吸收光

答案：C

7.如圖所示的光路圖，F(xiàn)是透鏡的焦點(diǎn)。其中正確的光路圖是()

答案：C

8.某班同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖象，如圖所示，下列判斷正確的是(　)

A.該凸透鏡的焦距是16cm

B.當(dāng)u=12cm時(shí)，在光屏上能得到一個(gè)縮小的像

C.當(dāng)u=20cm時(shí)成放大的像.投影儀就是根據(jù)這一原理制成的

D.把物體從距凸透鏡12cm處移動(dòng)到24cm處的過(guò)程中，像逐漸變小

答案：D

9.每年6月6日是全國(guó)“愛(ài)眼日”，今年“愛(ài)眼日”的主題是“‘目’浴陽(yáng)光，預(yù)防近視”近視眼的成像示意圖是如圖的　　圖，應(yīng)該佩戴由　　透鏡制成的眼鏡來(lái)矯正.

答案：乙;凹透.

10.在做“探究凸透鏡成像規(guī)律“的實(shí)驗(yàn)中

(1)為測(cè)出透鏡的焦距，做了如甲圖所示實(shí)驗(yàn)，則透鏡的焦距為　　cm.

(2)正確安裝并調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置后，各元件位置如圖乙所示，可在光屏上得到一個(gè)清晰、倒立、　　(選填“放大”“縮小”或“等大”)的實(shí)像，生活中的　　(選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這一成像原理制成的;

(3)在乙圖中，若保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭與光屏的位置互換，成像情況符合　　的原理(選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”).

答案：(1)10.0;(2)縮小;照相機(jī);(3)投影儀.

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