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透镜及其应用题型总结与拓展  

2011-10-16 18:46:19|  分类: 试题研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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透镜及其应用题型总结与拓展
河北魏县第二中学 孔令宾


  透镜的作用及其成像尤其透镜相关知识点的考查是光学的重点与难点同时也是中考命题的重点,而学生对此章节内容往往是对表象零碎的感知而抓不住其内涵与实质,只会背诵而不会运用。针对此点,特将本章节内容以考点题型的形式加以总结拓展。

 

  考点一:对透镜作用的考查

 

  主要让学生区分凸透镜与凸透镜的作用,突破点便是以课堂演示或探究实验的情景记忆其特征、特点。凸透镜有会聚作用、凹透镜有发散作用。

 

  例1 当一同学在观察阳光通过甲、乙两个眼镜在地面上形成的光斑时,发现两眼镜形成的光斑不同。阳光通过甲形成的光斑中间较四周亮,而阳光通过乙形成的光斑中间较四周暗,由此可以判断眼镜甲是  透镜,乙是   透镜。

 

  解析:甲形成的光斑中间较四周亮,说明对光线起会聚作用故甲是凸透镜;乙形成的光斑中间较四周暗,说明对光线起发散作用故乙是凹透镜。

 

  考点二:对凸透镜成像原理的考查

 

  该知识点主要考查凸透镜成像的实质是由光线经透镜折射后会聚形成像点或折射光线反向延长相交形成像点,且物与像对应的点是对应关系。另要理解从物点发出的光射在凸透镜上有无数条光线,其中包括三条特殊光线但折射后都会聚于像点。如图1-1所示。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

 

  题型一、由成像原理完成光路图

 

  例2 如图1-2所示,蜡烛AB通过凸透镜在光屏上得到烛焰清晰的像,作出AC经透镜折射后的光路图。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

 

解析:本题表面上看似考查凸透镜对光的折射作用,但只看AC则无法作出其折射光线,所以其实质仍然是考查物点与像点的对应关系。由物点发出的光经凸透镜折射后会聚于像点,其中包括三条特殊光线,因此只要用两条即可找到像点A′而AC的折射光线将过A′,即而完成光路图1-3。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

 

  拓展变形(一)

 

  例3 已给出物与像及AC入射光线,找出凸透镜的大致位置,且完成光路图。如图1-4所示。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

 

  解析:此题主要考查三条特殊光线,过光心的光线传播方向不改变。因此物与像对应点的连线交于主光轴即为光心的位置。从而确定了凸透镜的位置,又因物点了出的光线经凸透镜后都要过像点,所以AD折射光线如图1-5所示。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

 

  拓展变形(二):关于凸透镜成像中的遮挡问题

 

  例4 做凸透镜成像实验时,恰好有一只小虫落在凸透镜上,此时像的影响是(    )

 

  A.几乎没有影响   B.像上有一只小虫

 

  C.像上有一只小虫但不清晰

 

  D.像变得模糊

 

  解析:物体在光屏上成的像是物体发出的光线经凸透镜折射后会聚而成的。它跟凸透镜是否残缺无关。若用不透明物体遮挡凸透镜某一部分,则物体发出的光线通过剩余部分会聚成像。或者说从物点发出的光线有无数条经凸透镜折射后会聚成像点,只是遮挡了某些光线。使物体通过凸透镜的折射光线少了,因此像的亮度减弱但仍是清晰的像。

 

  对此题再拓展提问:从光屏一侧透过凸透镜看物体则小虫是什么情况?(此时凸透镜是放大镜效果,故成放大、正立、虚像。)

 

  考点三:对凸透镜成像规律的考查

 

  题型一、对探究成像规律的考察

 

  如探究目的、器材、组装方式、每一步操作的目的、需要注意的问题、出现异常情况的原因等。

 

  例5 某同学在实验室用蜡烛、凸透镜、光屏做探究凸透镜成像规律的实验。

 

  (1)他的实验装置如图1-6所示,请指出该装置的两处错误。

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

图1-6

 

  (2)当蜡烛固定在f<u<2f的某一位置,你是如何找到像的位置。

 

  (3)当蜡烛位于凸透镜一倍焦距以内时,眼睛在透镜的另一侧通过透镜观察烛焰的像。图1-7中能正确反映这一物理情况的是()

 

透镜及其应用题型总结与拓展 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

图1-7

 

  (4)如果在实验中光屏上始终得不到清晰的像其原因可能是?

 

  解析:(1)①由图可知凸透镜应放置于物与光屏之间。

 

  ②为了在光屏的中央呈接到像应将凸透镜、烛焰、光屏三者的中心大致在同一高度。

 

  (2)应将光屏前后移动,直到找到清晰的像。

 

  (3)由凸透镜成像规律当u<f时,得到放大、正立的虚像,且在物的后面。故选B。

 

  (4)①当u<f时成虚像,光屏上不成像。

 

  ②当f<u<2f但靠近焦点,像在很远的地方且很大,光屏上无法呈接。

 

  ③当u=f不成像只有模糊的光斑。

 

  ④凸透镜、烛焰、光屏三者的中心不在同一高度。

 

  题型二、对成像规律的记忆考察

 

  为了更好的记忆、运用凸透镜成像规律,可由实验情景与实际应用相结合。如照相机给物体照相时物很远即u>2f且像是倒立、缩小的实像。同样用投影仪、放大镜记忆f<u<2f、u < f的规律,同时记住分清两个特殊点:一倍焦距、二倍焦距。知道一倍分虚实、两倍定大小。

 

  例6 把一个凸透镜正对着太阳光,当透镜距地面10cm时,成一个最亮最小的点。则当某物体距透镜15cm时,物体的成像情况是(    )

 

  A.不能成像   B.一定成放大倒立的像

 

  C.一定成放大虚像  D.一定成缩小实像

 

  解析:由题意知此透镜焦距是10cm,则u=15cm时在一倍焦距与二倍焦距之间成放大倒立的实像。故选B。

 

  题型三、对成像规律的拓展延伸

 

  实验探究中学生往往只对现象或物距影响成像情况有所记忆总结,却忽略像的位置即像距的变化。对像距实质的把握灵活运用,如物与光屏位置的对调,则光屏上能呈接像吗?此点主要利用光路的可逆性。从而也知道了投影仪与照相机具有可逆性。再者,物体远离或靠近凸透镜时像的运动方向具有一致性(物距减小像距变大(u >f时))。此知识点亦可引伸考点如照相机与投影仪的镜头、底片、幻灯片、暗箱的移动调问题。其相应考查点如下例题:

 

  例7 小明同学做凸透镜成像实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前,在光屏上得到清晰的倒立、放大的实像。保持透镜位置不变,让蜡烛与光屏位置互换则(  )

 

  A.光屏上得到清晰的倒立、缩小的实像

 

  B.光屏上得到清晰的倒立、放大的实像

 

  C.光屏上得到清晰的正立、等大的虚像

 

  D.光屏上没有像

 

  解析:由题意知能在光屏上得到清晰的倒立、放大的实像,说明物距在1倍焦距与2倍焦距之间,则光屏在2倍焦距之外即像距大于2倍焦距。把光屏与蜡烛对调,即物距在2倍焦距之外则光屏位于1倍焦距与2焦距之间成倒立、缩小的实像。

 

  例8 一同学在探究“凸透镜成像规律”实验时,在光屏上得到清晰的与蜡烛等大的像。保持透镜位置不变,为了在光屏上得到清晰缩小的像,他应该(  )

 

  A.让蜡烛远离透镜,同时让光屏也远离透镜。

 

  B.让蜡烛远离透镜,同时让光屏靠近透镜。

 

  C.让蜡烛靠近透镜,同时让光屏也靠近透镜。

 

  D.让蜡烛靠近透镜,同时让光屏远离透镜。

 

  解析:由成像规律知等大的实像即u=2f,要得到缩小实像则物距大于2倍焦距,像距在1倍焦距与2倍焦距之间,即让蜡烛远离透镜同时让光屏靠近透镜。成实像时物距越大即越远离透镜像越小,且物像移动方向具有一致性知:像距减小光屏靠近透镜,故选B。

 

  拓展延伸

 

  若例8中物在2倍焦距以外,则成倒立缩小的像,这一原理即制成照相机且物与照相机的物相对应,透镜相当于镜头;光屏对应于底片(或暗箱长度)。若物在1倍焦距与2倍焦距之间,则成放大、倒立的实像这一原理制成投影仪物距越小、像距越大像也越大。

 

  练习1.一个人照完全身像后,又想照半身像,那么(    )

 

  A.照相机远离人,镜头伸出一些。

 

  B.照相机远离人,镜头缩进一些。

 

  C.照相机靠近人,镜头伸出一些。

 

  D.照相机靠近离人,镜头缩进一些。

 

  练习2.照集体相时发现有人没有入镜头,应如何调节照相机()

 

  A.照相机向人移近,减小暗箱长度

 

  B.照相机向人移近,增大暗箱长度

 

  C.照相机离人远些,减小暗箱长度

 

  D.照相机离人远些,增大暗箱长度

 

  练习3.使用投影仪放映影片时,银幕不动,为使银幕上的像大一些,下列做法正确的是(   )

 

  A.投影仪远离屏幕,镜头往上拉一些。

 

  B.投影仪远离屏幕,镜头往下拉一些。

 

  C.投影仪移近屏幕,镜头往上拉一些。

 

  D.投影仪移近屏幕,镜头往下拉一些。

 

  题型四、利用数学方法找出焦距的范围,考查成像性质及规律

 

  此类型题目首要求学生由成像规律得到物距与像距的范围,即而由数学不等式确定其焦距范围。再由给定条件与成像规律得结果,如下例。

 

  例10 物体放在凸透镜前30cm处时,另一侧光屏上会得到一个倒立、缩小的实像,现将物体放在离透镜15cm的地方则(  )

 

  A.一定成缩小的像  

 

  B.一定成放大的像

 

  C.移动光屏,光屏上一定有像

 

  D.移动光屏,光屏上一定无像

 

  解析:当另一侧光屏上得到倒立、缩小实像,则物距在2倍焦距之外,即2f<30cm则f<15cm;当物距为15 cm时大于一倍焦距,但无法确定与二倍焦距的关系,移动光屏一定能呈接到像而不能确定像的放大与缩小。

 

  例11 物体离凸透镜12cm,在距透镜20cm的另一侧成一个放大的实像,该凸透镜的焦距大约是(  )

 

  A.12cm< f <20cm     B.10cm< f <12cm

 

  C.6cm< f <10cm      D.20cm< f <26cm

 

  解析:由于当物距是12 cm成倒立、放大的实像,像距是20,故有f<12cm<2f---①  v=20cm>2f---②,由①②可得6cm<f<10cm。

 

  考点四:综合考查学生能力,以开放性探究题型出现

 

  该类型题主要考查学生自主学习能力、创新能力、及知识的迁移能力,另外对学生语言组织能力也得到了检测。要突破此类型第一、有扎实的基本功、基础夯实;第二、有创新意识;第三、重方法,能从数据的对比归纳中得出结论。第四,回答语言组织精简得当。由于该型题目繁多不胜枚举,在此不再赘述。

 

  综上分析有关透镜的知识点、考点、题型较多较活,但万变不离其宗那就是它的本质---基础知识。只要做到重基础,活思维,讲方法即可轻松应战。


2011-07-04  人教网
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