【初二物理】凸透镜考点全解析,再也不怕学不好了!


  初中阶段的光学知识总体来说是三类:光的直线传播,如影子的形成;光的反射,如平面镜成像;光的折射,如凸透镜成像。这三类光学知识尤以光的折射知识在考试中出现的最为频繁,而凸透镜成像就是其中的重中之重了,另外还有很多同学觉得凸透镜成像也是一个难点。
  
  下面我们就想通过对一些经典例题的分析,对凸透镜成像的知识做一个全面的总结和归纳,希望能给同学们在今后的考试遇到这类知识的题有所帮助。
  
  知识点总结
  
  在分析凸透镜成像的考点之前,我们必须熟练凸透镜成像的特点,因为它们才是真正做题的基础。这些特点我们都是通过实验得出的:
  
  ①物体到凸透镜距离(物距)大于2倍焦距时(或说2倍焦距以外),能成倒立的缩小的实像。
  
  ②物体到凸透镜距离大于焦距而小于2倍焦距时(2倍焦距和焦距之间),能成倒立的放大的实像。
  
  ③物体到凸透镜距离小于焦距时(焦距以内),能成正立的放大的虚像
  
  其实我们在实验中还能得出这些结论:
  
  ④成实像时,像和物在凸透镜两侧;成虚像时,像和物在凸透镜同侧
  
  ⑤当物距大于2倍焦距时,像到凸透镜的距离(像距)在2倍焦距和焦距之间;当物距在2倍焦距和焦距之间时,像距在2倍焦距以外。
  
  ⑥做实验时,如果用纸挡住凸透镜的一部分,光屏上的像仍然是完整的,只不过像变暗了些。
  
  另外,从凸透镜成像特点①②③中还可进一步分析得出这样的结论,焦距以内成虚像,焦距以外成实像;2倍焦距以内成放大的像,2倍焦距以外成缩小的像;简单地说成:
  
  ⑦一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。
  
  根据2倍焦距分大小这样一个结论,我们又可以推出:成实像时,当物体离凸透镜越近,像就会越大,像距就会越大;当物体离凸透镜越远,像就会越小,像距就会越小。为了便于记忆,我们可以简单地记成:
  
  ⑧实像像大像距大物距小,像小像距小物距大。
  
  找到凸透镜成像的这八个规律之后,不管出现什么样的题型,我们都能轻松应对,不信?我们举例来说明吧。
  
  例题区
  
  例1 凸透镜焦距f等于15cm,当把物体放在主光轴上距光心31cm时,所成的像一定是( )
  
  A.缩小倒立的实像
  
  B.放大倒立的虚像
  
  C.缩小正立的实像
  
  D.放大正立的虚像
  
  分析:这是直接套用知识点的题型,物距31cm,大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,答案为A
  
  例2 如图所示:B为AC的中点,蜡烛烛焰通过凸透镜后在右侧光屏上成一个清晰的缩小的像,则凸透镜( )
  
  A.应该放在BC之间某处
  
  B.应该放在AB之间某处
  
  C.应该放在B点
  
  D.可能分在蜡烛的左侧某处
  
  分析:光屏上成清晰的像,那肯定是实像。根据前面得到的知识点④可知凸透镜应在AC之间。成缩小的像,说明物距大于2倍焦距,结合知识点⑤,物距大于2倍焦距时,像距应在2倍焦距和焦距之间,也就是说A到凸透镜距离应该比光屏到凸透镜距离远,所以应在BC之间地,答案为A。
  
  例3 做凸透镜成像实验,当蜡烛距透镜15cm时,在光屏上成放大的像,当蜡烛距透镜18cm时,所成的像( )
  
  A.一定成放大的实像
  
  B.一定成缩小的实像
  
  C.可能成缩小的实像
  
  D.可能成放大的虚像
  
  分析:物距是15cm时在光屏上成放大的像,说明15cm是在2倍焦距和焦距之间,我们把它写成f
  
  例4 在“研究凸透镜成像”实验中,保持凸透镜位置不变,先后把烛焰放在a、b、c、d和e点,如图所示,同时调整光屏的位置,那么:
  
  (1)把烛焰放在________点,屏上出现的像最小
  
  (2)把烛焰放在________点,屏上出现的像最大
  
  (3)把烛焰放在________点,屏上不出现烛焰的像
  
  (4)如果把烛焰从a移动到b点,像到凸透镜的距离________,像的大小______(变大,变小,不变)
  
  分析:这道题考察的主要是知识点⑧,成实像时,像大像距大物距小,像小像距小物距大。所以a点像最小,d点像最大,e在焦点以内成虚像,不能用光屏承接。从a移动到b时,物距变小,像要变大,像距也会变大。
  
  例5 在做“凸透镜成像”时,若将蜡烛放在离凸透镜15cm的地方,在距透镜30cm的光屏上能得到一个清晰的像,此像是________,__________的实像。
  
  分析:在这里我们知道了物距和像距,根据总结出的知识点⑤,物体在2倍焦距以外时,像在2倍焦距和焦距之间;物体在2倍焦距和焦距之间时,像在2倍焦距以外。15cm小于30cm,15cm应该是2倍焦距和焦距之间,30cm应该在2倍焦距以外,所以成倒立放大的实像。
  
  这种类型的题目在考试中还比较多,但都是可以用我们总结归纳出的知识来解决。根据凸透镜成像特点,我们发明了很多诸如照相机之类的光学元件。
  
  照相机就是利用凸透镜成倒立缩小的实像的特点,那么被拍照的景物就应该在照相机镜头的2倍焦距以外。
  
  幻灯机、投影仪,利用凸透镜成倒立放大的实像的特点,这时幻灯片,胶片就要放在2倍焦距和焦距之间,又因为此时所成的像是倒立的,所以为了看到正立的像,幻灯片就要倒放在幻灯架上。
  
  放大镜,利用凸透镜成放大的虚像的特点,这时被观测的物体必须放在焦距以内。
  
  结合凸透镜成像的特点,对这些光学元件的考察在中考中也是经常出现的。
  
  例6 用照相机照相时,物体在胶卷上形成( )
  
  A.缩小的倒立的实像
  
  B.放大的正立的实像
  
  C.缩小的正立的实像
  
  D.缩小的倒立的实像
  
  分析:这种题相对简单,照相机就是成倒立的缩小的实像,答案选D
  
  例7 把凸透镜正对太阳光,可在距凸透镜10 cm处得到一个最小最亮的光斑。若用此透镜来观察邮票上较小的图案,则邮票到透镜的距离应( )
  
  A.大于10 cm
  
  B.小于10cm
  
  C.大于20cm
  
  D.在10cm和20cm之间
  
  分析:凸透镜正对太阳光,在10cm远处得到一个最小最亮的光斑,说明些透镜的焦距为10cm。用它来观察较小的物体,就是说把它当成放大镜使用,放大镜的成像特点是,物体在凸透镜焦距以内成正立放大的虚像,所以答案是B。
  
  对于这种直接套用凸透镜成像原理对这些元件考察的,我们不再举例分析,还有一些稍微复杂的,需要我们结合我们所归纳出的知识来推理。
  
  例8 班里组织春游,一位同学拿着相机为另一位同学拍照时,由于疏忽,镜头盖恰好遮挡了相机镜头的一半,那么这张照片洗出来后( )
  
  A.照片上没有景物
  
  B.照片上的景物只有一半
  
  C.照片上的景物半明半暗
  
  D.照片的全部景物都比正常拍摄的暗些
  
  分析:根据知识点⑥,我们知道,挡住进入镜头的部分光后,会使像变暗一些,因此答案为D。
  
  还有更复杂的一些题型,如:
  
  例9 放映幻灯片的时候,银幕上的像太小,想让像变大些,可以采取的办法是( )
  
  A.将幻灯机移近银幕,同时使幻灯片远离镜头
  
  B.将幻灯机远离银幕,同时使幻灯片远离镜头
  
  C.将幻灯机移近银幕,同时使幻灯片移近镜头
  
  D.将幻灯机远离银幕,同时使幻灯片移近镜头
  
  分析:做这道题时首先要明确:银幕到幻灯机镜头的距离是像距,幻灯片到镜头的距离是物距。当像有些小而想使像变大一些,根据我们推出的知识点⑧:像大像距大,物距小,可知,要使像变大一点,要减小物距而增大像距。幻灯片靠近镜头而幻灯机远离银幕,答案选D。
  
  在这里对知识点⑧一定要很熟练,如果知识点都不熟练,就谈不上去分析了。我们再举一例来对这一知识点加以理解吧。
  
  例10 用镜头焦距不变的照相机给同学拍照,底片上成一清晰的全身像,若要改拍半身像,则应该( )
  
  A.照相机靠近该同学,镜头向前调节
  
  B.照相机远离该同学,镜头向后调节
  
  C.照相机远离该同学,镜头向前调节
  
  D.照相机靠近该同学,镜头向后调节
  
  分析:先拍的是全身像,又拍了半身像,同样大的底片上,半身像相对于全身像来说,像是变大了,根据知识点⑧:像变大时像距变大,镜头向前调节,远离底片。物距变小,照相机靠近该同学。所以答案应是A
  
  像这类如何调节物距,像距的题型,在考试中可以说是一个难点,很多学生在这个方面都觉得无所适从,通过我们的分析,不知道你是否有些理解了呢?
  
  用两组凸透镜组合能够制成放大倍数更高的显微镜。显微镜中先用物镜成一个放大的实像,再通过目镜成一个放大的虚像,经过两次放大,远远提高了放大的倍数,使我们看到了肉眼看不到的微小物体。望远镜中物镜先使远处的物体在焦点附近成实像,目镜再把这个像放大,从而看清远处的物体。
  
  人的眼睛中,眼球也好像一个照相机。晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。近视眼产生的原因就是晶状体太厚,折光能力太强,来自远处某点的光在视网膜前就会聚,到达视网膜时已经不是一个点而是一个模糊光斑了,这时配戴凹透镜(近视镜)就能矫正这个问题。而远视眼则是因为晶状体太薄,折光能力太弱,来自近处的一点光还没有会聚成一点就达到视网膜了,在视网膜上也形成了一个光斑,这时配戴凸透镜(老花镜)就能矫正。关于眼睛和眼镜的考察在中考也很多,比如:
  
  例11 如图甲是远处物体在某人眼睛成像的示意图,请在图乙的虚线框中填上适当的透镜,使远处的物体成像在视网膜上。
  
  分析:根据图可以看出光还没有到达视网膜时就已经会聚,这是近视眼的特征,需要配戴凹透镜来矫正。
  
  经过这些分析,你觉得你对凸透镜成像的知识掌握得怎么样,我们来做几个练习,巩固一下我们所学到的知识吧!
  
  小练习:
  
  1.某同学将一点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时,在光屏上得到一个缩小的像;当蜡烛距透镜9cm时,在光屏上得到一个放大的像,这个凸透镜的焦距可能是(  )
  
  A.10cm  B.8cm  C.6cm  D.4cm
  
  2.把凸透镜对准太阳光,可以在距透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑,若将一物体放在距透镜前10cm处,则可得到的像为(  )
  
  A.倒立放大的实像
  
  B.倒立缩小的实像
  
  C.正立放大的虚像
  
  D.正立缩小的实像
  
  3.某同学在郊游时,用照相机拍照时,一只苍蝇刚好落到镜头上,所拍出的照片(  )
  
  A.不能成像
  
  B.成苍蝇的像
  
  C.成一半像
  
  D.成所拍的景物像,不过像会变暗一些
  
  4.用一焦距不变的照相机给同学们拍集体照,发现两边有部分同学未能进入镜头,若想使每位同学都能进入镜头,下列做法正确的是(  )
  
  A.照相机远离同学,镜头向前调节
  
  B.照相机远离同学,镜头向后调节
  
  C.照相机靠近同学,镜头向前调节
  
  D.照相机靠近同学,镜头向后调节
  
  5.物体放在凸透镜前某一位置时,在凸透镜中一侧离凸透镜10cm的光屏上成一个倒立缩小的像,当物体移至凸透镜前10cm处,所成的是(  )
  
  A.倒立缩小的实像
  
  B.倒立放大的实像
  
  C.正立放大的虚像
  
  D.正立等大的虚像
  
  6.如图所示,把蜡烛放在a、b、c、d各点,调节光屏的位置,则:(其中F为焦点,P为二倍焦距处)
  
  (1)在屏上出现的实像最大时,蜡烛放在___________点上。
  
  (2)当屏上出现与物体等大的实像时,蜡烛放在___________点上。
  
  (3)当屏上出现缩小的实像时,蜡烛放在___________点上。
  
  (4)当屏上观察不到像时,蜡烛放在___________点上。
  
  (5)当蜡烛放在___________点上,凸透镜不可能成像。
  
  (6)若把蜡烛入在C点上,能成倒立、___________的实像,把屏和蜡烛的位置颠倒一下,则成___________的、倒立的实像。
  
  7.当物体从较远处逐渐向凸透镜靠近时,光屏上的像逐渐变________,像到凸透镜的距离逐渐变________。
  
  8.航空摄影人员从高空给城市拍照,若所用的照相机镜头的焦距为80mm,则胶卷与镜头的距离应________80mm(填大于,小于或等于),所成的像为缩小________、______像。
  
  9.当凸透镜焦距为20cm时,要在光屏上成一缩小的像,蜡烛可在距凸透镜___________移动,要使像变大些但仍是缩小的,蜡烛应________(填“远离”或“靠拢”)凸透镜,同时光屏离凸透镜应___________(填“近”或“远”)些。
  
  10.根据图示来回答:
  
  (1)表示近视眼成像图的是哪一个?应配戴什么眼镜(镜片类型)进行矫正?
  
  (2)为了保护视力,我们应注意哪些?
  
  参考答案:
  
  1.C
  
  2.C
  
  3.D
  
  4.B
  
  5.B
  
  6.(1)c;(2)b;(3)a;(4)d;(5)焦;(6)放大,缩小
  
  7.大,大
  
  8.大于,倒立,实
  
  9.40cm外,靠拢,远
  
  10.(1)第一个,凹透镜;(2)不要长时间的看书写字,看电视等。

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