【志鸿全优设计】八年级物理上册 第五章 透镜及其应用 第1节 透镜讲解与例题 （新版）新人教版.doc

第1节透镜1知道什么是凸透镜，什么是凹透镜，会根据透镜的形状特点判断生活中的透镜；2了解透镜的焦点、焦距和主光轴，会根据凸透镜的会聚作用测量凸透镜焦距；3了解凸透镜和凹透镜对光的作用；4知道凸透镜能产生平行光，凹透镜能使平行光发散；5会根据透镜对光线的作用判断透镜的类型。1凸透镜和凹透镜(1）透镜的概念：表面是球面一部分的透明元件就是透镜。透镜的两个表面至少有一个表面是球面的一部分(如图所示）。(2）凸透镜结构特点：中间厚边缘薄(如图所示）。(3）凹透镜结构特点：中间薄边缘厚(如图所示）。可以根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型！不行！不能单纯根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型，要比较中间与边缘的厚度确定透镜的类型。凸透镜的特点是中间厚边缘薄，很像汉字“凸”；凹透镜的特点是中间薄边缘厚，很像汉字“凹”。【例1】如图所示的透镜中，是凹透镜的是(）。a甲、乙b乙、丙c丙、丁 d甲、丁解析：凹透镜是中间薄、边缘厚的透镜。甲中间比边缘厚，是一个凸透镜，乙中间也比边缘厚，是一个凸透镜，丙中间比边缘薄，是凹透镜，丁中间也比边缘薄，是凹透镜，故选项a、b、d错误，选项c正确。答案：c2透镜的主光轴、光心、焦点和焦距(1）主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴，每个透镜都有一条主光轴，画主光轴应用点划线(如图所示）。(2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心，用字母“o”表示，可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心(如图所示）。(3）焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在主光轴上一点，这个点叫做焦点，凸透镜的两侧各有一个焦点，且关于光心对称，焦点用字母“f”表示。凹透镜能使平行于主光轴的光线透过凹透镜后变得发散，且这发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点，这一点不是实际光线会聚的，故称为虚焦点。凹透镜两侧各有一个虚焦点，且关于光心对称。(4）焦距：焦点到透镜光心的距离叫焦距，透镜两侧焦距相等，焦距用字母“f”表示。与透镜有关的基本概念(如图所示）。探究实验：找出凸透镜的焦点(1）将凸透镜正对着太阳光，将白纸板与凸透镜平行放置在另一侧；(2）前后移动凸透镜，观察白纸板上的光斑形状的变化；(3）移动凸透镜，直至光斑最小、最亮，测量出光斑到凸透镜光心的距离并记录。激光手电发出的两束平行主轴的光线照射到凸透镜上，我们可以发现：平行光通过凸透镜后也会聚于一点。这个点就是凸透镜的焦点。光斑(焦点）到凸透镜光心的距离就是凸透镜的焦距。(1）由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光(如图所示）。(2）焦距越小的透镜，对光的会聚(或发散）作用越明显。(3）影响凸透镜焦距大小的因素：凸透镜凸面直径的大小，直径越大，焦距越大；凸透镜的凸出程度，凸度越大，焦距越小；凸透镜的材料也会影响焦距的大小。【例21】小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离l，那么，凸透镜的实际焦距(）。a一定小于l内目项b一定大于lc可能等于ld可能小于l、也可能大于l解析：凸透镜能把平行射来的光线会聚到焦点上，焦点到透镜光心的距离为焦距。光会聚到焦点上时，光斑最小、最亮。纸片在焦点以内，光线未会聚到焦点上，光斑较大；纸片在焦点以外，光线会聚到焦点又发散，光斑也较大。因此光斑较大时，光斑有可能在焦点内，也可能在焦点外。答案：d测量焦距时纸屏要与透镜平行，且等光斑最小最亮时再测量纸屏到透镜的距离。【例22】下列光路图中，正确的是(）。解析：根据透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线经过凸透镜后应该过焦点，故b错；射向凹透镜的光线，经过透镜折射后，应该偏向透镜较厚的边缘部分，故c错；平行于主光轴的光线经过凹透镜后，折射光线的反向延长线过虚焦点，故d错。答案：a3凸透镜和凹透镜的对比判断透镜的种类要根据光线经透镜后的偏折情况，即会聚还是发散；平行光线经凸透镜会聚在焦点上，会聚光线经凸透镜会聚在焦点的前方，而发散光线经凸透镜会聚后只能会聚在焦点的后方或不会聚。【例31】如何鉴别一个透镜是凸透镜还是凹透镜，说出鉴别的方法和理由。解析：凸透镜和凹透镜是我们学过的两种重要的光学元件，在日常生活中有着广泛的应用，由于它们都是透明的元件，因此很多时候单凭肉眼很难判断哪是凸透镜哪是凹透镜。我们可以从透镜的概念及学过的凸透镜成像的相关知识加以区分。答案：方法一：若中间比边缘厚为凸透镜，反之为凹透镜。方法二：让平行光束通过透镜(可利用阳光），光束变得会聚则为凸透镜，光束变得发散为凹透镜。【例32】如图所示是光线a、b经过透镜折射后的传播情况，竖直虚线处放置的透镜是_。解析：入射光线不经过透镜在c点会聚，经过透镜后折射光线在d点会聚，d点相对于c点更远离透镜，表明折射光线相对于原入射光线发散，而凹透镜对光有发散作用。答案：凹透镜【例33】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和b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。由图可知，下列说法中正确的是(）。a透镜是凸透镜，距离op小于焦距b透镜是凸透镜，距离op大于焦距c透镜是凹透镜，距离oq小于焦距d透镜是凹透镜，距离op大于焦距解析：根据通过透镜之后的光线与透镜之前的光线相比知，单双箭头光线都会聚了，则虚线框中是凸透镜；过a、b光线的入射点作一平行光线，它经过透镜后的出射光线与主光轴的交点应当在p、q两点间，所以答案a正确。答案：a4透镜中的三条特殊光线(1）过光心的光线不改变传播方向；(2）平行于主光轴的光线经折射后过焦点(对凹透镜来说，是折射光线的反向延长线过虚焦点）；(3）过焦点的光线经折射后与主光轴平行(对于凹透镜，是入射光的正向延长线过虚焦点，经折射后与主光轴平行）。三条特殊光线光路如图所示。【例4】请根据图中给出的光线，画出它们所经过的光路图。解析：此题考查凸透镜、凹透镜对光线的作用，要结合凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用来作图，尤其要注意三条特殊光路的路径特点。答案：如图所示5凸透镜焦距的测量方法(1）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，直到纸上的光斑最小、最亮。用刻度尺量出这时光斑到凸透镜的距离f，f即为凸透镜的焦距。(2）在一条直线上，从左至右依次放点光源s、凸透镜、平面镜(凸透镜、平面镜与直线垂直），移动点光源，直到点光源发出的光经凸透镜折射、平面镜反射，又经凸透镜折射会聚成的光斑s与s重合为止，如图所示。用刻度尺测出点光源到光心的距离d。凸透镜的焦距fd。【例5】为了探究“大小、形状完全相同的凸透镜的焦距是否与制作材料有关”，陈明同学准备了三个大小、形状完全相同的凸透镜，并且知道它们分别是由玻璃、水晶、塑料制成的，请你帮他设计这次探究的全过程，并完成如下工作。(1）在探究活动前，你有哪些猜想？(2）这次探究还需要哪些辅助器材？(3）写出这次探究的主要步骤。(4）请设计出关于实验现象或实验数据的记录表格。(5）在这次探究过程中，你运用的一种主要的科学研究方法是什么？答案：(1）大小、形状完全相同的凸透镜的焦距可能与制作材料有关。(2）太阳光(或其他平行光源）、刻度尺、纸屏。(3）分别拿由玻璃、水晶、塑料制成的凸透镜正对太阳光，另一侧放一张纸屏，移动纸屏，直到纸屏上的光斑最小最亮，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，即凸透镜的焦距。比较三种透镜的焦距是否相同，如果相同，则透镜的焦距与制作材料无关；如果三种透镜的焦距不同，则透镜的焦距与透镜的制作材料有关。(4）实验次数透镜材料焦距1玻璃2水晶3塑料(5）控制变量法6探究“透镜对光的作用”提出问题：凸透镜和凹透镜对光线有什么作用呢？猜想：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。实验器材：凸透镜、凹透镜、白纸板、直尺。实验步骤：(1）将凸透镜正对着太阳光，将白纸板与凸透镜平行放置在另一侧；(2）前后移动凸透镜，观察白纸板上的光斑形状的变化；(3）移动凸透镜直至光斑最小、最亮，测量出光斑到凸透镜光心的距离并记录数据；(4）换凹透镜重复以上步骤。现象记录：光通过凸透镜在纸板上形成的是一个小的、亮(刺眼）的圆形光斑。记录该光斑到凸透镜光心的距离(粗测凸透镜的焦距）。光通过凹透镜在纸板上形成的光斑形状是一个大的、较暗的圆形光斑。实验结论：(1）凸透镜的会聚作用：凸透镜对光线有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜，凸透镜能使平行光线会聚在一点f。(2）凹透镜的发散作用：凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜，平行于主光轴的光线，经凹透镜后是发散的，但这些发散光线的反向沿长线交于主光轴虚焦点。凸透镜对光线有会聚作用，指光线通过凸透镜折射后，折射光线比入射光线方向更靠近主光；轴的方向偏折，凹透镜对光线有发散作用，是指光线通过凹透镜折射后，折射光线比入射光线方向更远离主光轴的方向偏折。【例61】放在凸透镜主轴上焦点以内的点光源s发出的光，通过凸透镜后的光路如图所示，则下列说法正确的是(）。a凸透镜可以对光线起发散作用b凸透镜只对平行于主轴的光线起会聚作用c通过凸透镜后的光线是发散的，因此凸透镜的作用是对光线起发散作用d通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚作用的一种表现解析：凸透镜对通过它的任何光线都起会聚作用。答案：d【例62】画出图中入射光线通过透镜后的传播方向。解析：应根据透镜对光线的作用特点和光在折射时光路可逆的特点进行作图。甲图中是凸透镜，平行于主光轴的光线经凸