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1、专题03透镜及其应用（讲义）（解析版）考情分析2知识建构3考点一透镜4夯基必备基础知识梳理4提升必考题型归纳7考向Ol透镜与透镜对光的作用7考向02利用透镜三条特殊光线作图8考点二生活中的透镜10夯基必备基础知识梳理10提升必考题型归纳12考向01照相机、投影仪、放大镜12考向02实像和虚像14考点三凸透镜成像的规律15夯基必备基础知识梳理15提升必考题型归纳18考向01凸透镜成像规律及其应用19考向02探究凸透镜成像规律21考点四眼睛和眼镜24夯基必备基础知识梳理24提升必考题型归纳26考向01眼睛的构造及视物原理26考向02近视眼的成因与矫正27考向03远视眼的成因与矫正29一、课标考点分
2、析考点内容课标要求命题预测透镜对光的作用认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用透镜对光的作用是透镜及其应用的基础，尤其是透镜在生活中的应用大都是利用透镜对光的作用。对此考点的考查多是作图题、选择题和填空题，命题点有：认识透镜对光的作用、透镜在生活中的应用、利用透镜的三条特殊光线作图等透镜在生活中的应用r解凸透镜的应用一放大镜、照相机和投影仪属于常考热点。考查题型主要有选择题、填空题，有时也会出现在实验探究题中。命题点有：生活中常见透镜的应用及特点，放大镜、照相机与投影仪的成像特点等凸透镜成像规律通过实验探究，知道凸透镜成像规律是常考热点，也是分值较多的考查内容。常考题型有选择题、填空题和实验探
3、究题。命题点有：凸透镜成像规律、凸透镜成像过程中的动态变化、探究凸透镜成像规律等眼睛与眼镜了解人眼成像的原理；了解近视眼和远视眼的成因与矫正眼睛是架精密的光学仪器，也是考查方向较为集中的考点，所以认识眼睛的构造和成像原理是解答此类考题的基础。考查题型主要集中在选择题、填空题。命题点有：眼睛的成像原理、近视眼与远视眼的成因及矫正方法等透镜作图会画简单的光路图属于常考热点，考查基础是透镜的三条特殊光线，考查题型是作图题，分值一般在2-3分。命题点有：给出入射光线画折射光线、给出物画物在透镜中的像、山折射光线和入射光线找透镜的类型及位置等二、考情分析透镜及其应用是中考必考内容。由于各地区对试卷结构设
4、置不同，本部分的考题少则一道题，多则两道题，分值在2-5分之间；考题类型多样，主要有选择题、填空题、作图题、实验题和解答题等。备考应注意一下内容：凸透镜成像规律与实验探究、透镜的三条特殊关系、生活中的透镜及成像原理、眼睛与眼镜等。本部分考题由于必考，分值也较高，中考的备考应该下功夫认真做好复习，在常考热点的考向、类型下功夫，相信大家一定会取得满意的分数。凹透镜应用规律照相机投影仪成像原理像的调节（物近像远像变大）成像原理（fu2f）像的调节一（物近像远像变大）成像原理（/）像的调节一（物近像近像变小）考点一透镜夯基必备基础知识梳理一、凸透镜和凹透镜1 .透镜的概念透镜是用透明物质制成的、至少一
5、个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧，从另一侧射出时各发生一次折射，并由此会产生会聚或发散的效果。2 .透镜的分类种类概念图示实例凸透镜中间厚边缘薄的透镜II)O.放大镜凹透镜中间海边缘厚的透镜1(近视眼镜3.透镜的主光轴和光心名称概念图示主光轴通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，筒称主轴。每个透镜M依均一J-Ja都有一个主轴，主轴用点线表示Ia说.TTCiVCi/、光心透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，、/凹透镜ZTT这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心二、透镜对光的作用1.实验探究：探究对光的作用(1)凸透镜对光的作用如图所示，让平行于凸透镜主
6、光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。(2)凹透镜对光的作用如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开,但其反向延长线交于主光轴上的一点。实验图示意图【探究归纳】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。2,对“会聚作用”和“发散作用”的理解(1)凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。(2)凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所
7、示。易错会聚作用光一定会聚，发散作用光一定发散(1)会聚作用是指能使光汇拢，但汇拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。(2)发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。3.透镜中的光路是可逆的由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。三、焦点和焦距1 .透镜的焦点和焦距焦点焦距图示凸透镜凸透镜能使跟主光轴平行的数显会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点焦
8、点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等1J卧e/W凹透镜凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点虚焦点F到光心。的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等-/-圃（1）凸透镜焦距的长短与其表面的凸起程度有关，表面越凸，焦距越短；（2）凸透镜焦距长短反映了凸透镜对光会聚作用的强弱，焦距越短，光通过凸透镜后的偏折程度越大，即凸透镜的会聚作用越强；（3）根据光路可逆，若把点光源放在凸透镜的焦点上，射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变成平行光，因此可利用凸透镜获得平行光。2 .
9、粗测凸透镜焦距的方法如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上的光斑最小、最亮（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。四、透镜的三条特殊（主要）光线三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表：凸透镜C;CFICr7c通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴凹透
10、镜CFl二CFkC经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过叫透镜同侧虚焦点射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴提升必考题型归纳考向Ol透镜与透镜对光的作用（1）判断透镜类型的方法根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型并不可靠，要通过比较透镜中间与边缘的厚度来确定透镜的类型，因为有的透镜可能是一面图一面凹。（2）根据透镜对光的作用判断：折射光线相对于入射光线会聚了，则经过的透镜是凸透镜；折射光线相对于入射光线发散了，则经过的透镜是凹透镜。（3）平行光聚焦法粗侧凸透镜的焦距：太阳光近似为平行光，让凸透镜正对太阳光时，太
11、阳光垂直于透镜入射，此时入射光线平行于主光轴，当光斑最小最亮时，该点即为凸透镜的焦点。如果不正对太阳光，最小光斑并不在主光轴上，此时的光斑不在焦点上，所以测出的距离也不是焦距。【例1】（2023鄂州）如图所示，透过手表表盘上光滑透明凸起部分，能清楚地读出口期信息，光滑透明凸起部分相当于,观看到的是口期数字（选填写“实”或“虚”）像。手表的背面打磨得非常光滑，能清晰地照出小明像，此像的大小与小明本人相比（选填“变大”、“变小”或“不变”）O【答案】凸透镜；虚；不变。【解析】口2透明凸起的部分中间比边缘厚是凸透镜，其作用相当于一个放大镜，手表数字在凸透镜的一倍焦距以内，则成正立、放大的虚像。3手表
12、的背面打磨得非常光滑，相当于平面镜，能清晰地照出小明像，由平面镜成像的特点可知，所成的像与小明本人大小相同。【变式1-1（2023恩施）幻灯机的镜头相当于一个（）。A.凸镜B.凹透镜C.凸透镜D,凹镜【答案】Co【解析】幻灯机是利用凸透镜成倒立放大的实像的原理制成的，所以它的镜头相当于一个凸透镜，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。【变式1-2（2023济宁）有些人的眼睛只能看清远处的物体，而不能看清近处的物体，这样的眼睛需佩戴（选填“凸透镜”或“凹透镜”）矫正。这种透镜对光有作用。【答案】凸透镜；会聚。【解析】12眼睛只能看清远处的物体，而不能看清近处的物体，平行光线进入眼睛，经过晶状体
13、折射后在视网膜后面成像，当物距变大时像距减小就能看清楚，这是远视眼，需要佩戴凸透镜来矫正。因为凸透镜对光有会聚的作用，可以使光线进入晶状体后缩小折射范围，使像可以刚好成在视网膜上。【变式3】（2023重庆B）请根据画出的光线，在答图中虚线框内画出一个适当的透镜。【解析】平行的光线经透镜折射后变得发散，因此该透镜起发散作用，为凹透镜，如下图所示:考向02利用透镜三条特殊光线作图方法技熟记透镜三条特殊光线（主要光线）经透镜折射后的传播规律，并分清凸透镜和凹透镜三条特殊光线的异同。利用透镜的三条特殊光线作图时，一定要注意：（1）一定要用尺规作图；（2）不要遗漏光线的箭头：（3）光线用实线，辅助线用虚
14、线。【例2】（2023陕西A）如图，。为凸透镜的光心，为凸透镜的焦点，请分别画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，通过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，由此作出对应的折射光线如图所示：【变式2-1】如图所示，凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，请根据入射光线，画出相应的出射光线。MBB0att*MBOMB0vOMB.一10oOFOFI【解析】过焦点的光线，经过凸透镜折射后，折射光线要平行于主光轴；平行于主光轴的光线，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点，作图如下：-h-T-卞一0引【变式2-2（2023遂宁）请根据图中凸透
15、镜折射后的光线，作出凸透镜的入射光线和经平面镜反射后的光线。【解析】经凸透镜折射后的光线过焦点，说明入射光线平行于主光轴，据此作出凸透镜的入射光线；先过平面镜的入射点垂直于镜面作出法线，再根据反射角等于入射角在法线右侧作出反射光线，如下图：rZi广-ip/【变式2-3】4礴过凸透镜成倒立放大的实像，在图中画出凸透镜及右侧焦点位置。TTj77主光轴A夕,【解析】连接BB,根据过凸透镜光心的光线，其传播途径不变，则确定光心为AA与BB的交点0,即凸透镜的位置在。点；过8点作力0的平行线交凸透镜于V点，根据平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过其焦点，则连接MB交AA于尸点，尸点即为凸透镜的焦点，如下
16、图：考点二生活中的透镜夯基必备基础知识梳理一、照相机1 .照相机的成像原理照相机的镜头相对于一个凸透镜，胶片相对于光屏，来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的像。2 .照相机成像的特点（1）物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。（2）物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（或胶片）的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。（3）照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。3 .照相机拍摄景深的调节为了使远近不同的景物在胶片上都能成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。（1）拍摄近处景物时，镜头应向前伸，即增大胶片与镜头之间的距离；（2）拍摄远处景物时，镜头应往
17、后缩，即减小胶片与镜头之间的距离；（3）若想使拍摄景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想使拍摄景物的像小一些，可以增大景物与镜头之间的距离。二、投影仪照相机是利用凸透镜来成像的，利用照相机可以得到倒立、缩小的像。投影仪也是利用凸透镜来成像的，利用投影仪能得到倒立、放大的像。1 .投影仪的成像过程对投影仪进行光路分析可知，来自投影片上的图案上的光经镜头（凸透镜）折射后，在屏幕上形成清晰的像。2 .投影仪的成像特点（1）投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离；（2）图案（文字）通过投影仪在屏幕上成的像比投影片上的图案（文字）大；2f6015倒立、缩小的实像物距变小时，像距变大，像（相对
18、于之前）变大4816u=2f2424倒立、等大的实像fu2f1836倒立、放大的实像物距变小时，像距变大，像变大1560u=f12不成像u2f倒立缩小实像fv2f与物异侧照相机u=2f倒立等大实像v=2f与物异侧测焦距fu2f与物异侧投影仪u=f不成像u2f时，成倒立、缩小的实像，此时f2f光路如图所示。(2)当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。(3)当fQ2f,fv2f;2）当成倒立、等大的实像时，u=v=2f;3）当成倒立、放大的实像时,fu2f;4）当不成像时，u=f；5）当成正立、放大虚像时，uf（3）凸透镜成像规律与图像结合：解答此类试题时，要明确二倍焦距处
19、是成放大和缩小实像的分界点，当u=v=2f时，物体成倒立、等大的实像。然后在图上找到对应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。（4）不完整凸透镜成像情况：凸透镜成像时，如果凸透镜坏掉一部分或者遮挡一部分，都会成完整的像，只是所成的像亮度变暗。【例1】（2023江西）某同学探究凸透镜成像规律时，光屏上得到了烛焰清晰的像（像未画出），如图所示。下列说法正确的是（）。A.光屏上的像是正立的B.光屏上的像是放大的C.投影仪是利用此成像原理制成的D.撤去光屏，烛焰的像仍然在原处【答案】Do【解析】ABC.如图所示，物距大于像距，光屏上能够得到了烛焰清晰的像，所成的是倒立缩小的实像,照相机是利用此
20、成像原理制成的，故ABC错误。D.光屏是呈现蜡烛所成的像，不会影响成像的特点，撤去光屏，烛焰的像仍然在原处，故D正确。故选D。【变式1-1（多选）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上依次摆放蜡烛、凸透镜和光屏,如图所示，此时恰好能在光屏上得到烛焰清晰的像，则下列说法正确的是（）。A.光屏上得到倒立、放大的像，投影仪就是利用此原理工作的;B.若凸透镜位置不变，把蜡烛、光屏的位置对调，则光屏上仍能成清晰的像；C.实验时用手指遮挡住凸透镜的下半部分，光屏上不能得到烛焰完整的像；D.若在蜡烛与凸透镜之间放一个近视眼镜镜片，则要把光屏向右移动适当位置才能得到清晰的像【答案】ABDo【解析】A、由图
21、可知，物距小于像距，根据凸透镜成实像时，物距小于像距，在光屏上成倒立放大的实像，投影仪就是利用此原理工作的，故A正确；B、如果保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置对调，根据在光的折射中，光路是可逆的，在光屏上仍能出现清晰的像，故B正确；C、用手指遮挡住透镜下半部分，上半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，故C错误；D、若在蜡烛与凸透镜之间放一个近视眼镜镜片，近视镜片是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会延迟光线会聚成像，故为了使光屏上呈现烛焰清晰的像，应将光屏沿着光具座向右移动，故D正确。故选：ABDo【变式卜2】（2023广西）小明用自制的
22、“水凸透镜”探究凸透镜成像规律，当蜡烛、“水凸透镜”和光屏位于如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像，下列说法正确的是（）。A.此时成像特点与照相机的相同；B.此时“水凸透镜”的焦距为15.0cm：C.调节“水凸透镜”的厚度可改变其焦距；D.蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动【答案】CDo【解析】A.由图可知，此时光屏上成倒立放大的实像，而照相机的成像原理是根据凸透镜成倒立缩小的实像，所以A错误；B.由图可知此时物距z=15cm,像距片29cm,光屏上成倒立放大的实像，说明15cm2/所以此时水透镜的焦距7.5cm2F根据凸透镜成像特点可知，像距v2f需要把光屏向左移动，才能在光屏上得到一个
23、倒立、缩小的实像，即像将变小。考向02探究凸透镜成像规律【例2】（2023福建）在探究凸透镜成像规律的实验中：（1）如图甲所示，用平行光测出凸透镜的焦距为cm。（2）将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在水平光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏三者中心在（3）调节蜡烛、凸透镜和光屏至图乙所示的位置，则烛焰在光屏上成倒立、的像。根据这一成像特点,可制成O（4）若要使光屏上的像变小，应使蜡烛与凸透镜的距离变,再调节光屏位置。【答案】12.5（12.312.7均可）：同一高度：缩小；照相机；大。【解析】（1）1平行光线经凸透镜折射后变成会聚光线，说明凸透镜对光线有会聚作用；由图知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为
24、凸透镜的焦点处，焦点到光心的距离为12.5Cm-0.00Cm=I2.5cm,则凸透镜的焦距是12.5cm,因为最后一位小数是估读的，所以范围在12.3、12.7Cnl均可。（2） 2调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，是为了使像能够成在光屏中央。（3） 34将点燃的蜡烛和光屏分别放在如图所示的位置，物距大于像距，所以像的性质是倒立的缩小的实像，是照相机的成像特点。（4） 5物远像近像变小，所以要使光屏上的像变小，应使蜡烛与凸透镜的距离变大，再调节光屏位置。【变式2-1】小华用焦距为10.0Cin的凸透镜探究凸透镜成像规律。I-如l,2()HI 左响 而PnIHHpnMIHIlnnnnl4) 70 () d) 1(用（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在O（2）当各器材位置如图所示时，在光屏上成烛焰清晰的像，此时烛焰的成像特点与（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像特点相同。（3）实验时，若用一张纸片遮住了凸透镜的上半部，光屏上（选填“能”或“不能”）成完整的像。（4）小华将一副老花镜的镜片放在烛焰与凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，若保持蜡烛的位置不变，仅将光屏向端移动适当距离，光屏上即可重新成烛焰清晰的像。【答案】（I）同一高度；（2）照相机；（3）能；（4）左。【解析】（1）点燃蟒烛后，调节烛焰、凸透镜、光
