透镜及其应用 复习教案

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课题第五章透镜及其应用授课日期及时段教学目的1、了解什么是凸透镜和凹透镜，透镜的焦点和焦距，凸透镜和凹透镜对光的作用。2、了解生活中透镜的应用，知道照相机、投影仪、放大镜成的像的性质。3、实验探究并理解凸透镜成像的规律。4、了解眼睛的构造及视物原理，近视眼和远视眼的成因及矫正方法，理解视角的概念。5、知道显微镜和望远镜的主要结构和物镜目镜的成像情况。重难点1、透镜对光的作用，掌握测量焦距的方法。2、了解照相机、投影仪、放大镜的成像原理。3、掌握凸透镜成像的规律。4、理解近视眼和远视眼的成因及矫正方法。5、知道物体经过显微镜和望远镜的两组透镜后的最终成像情况。【知识梳理与例题】一、透镜：1、透镜的概念：至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件（要求会辨认） 2、凸透镜和凹透镜（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等； （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片； （3）主光轴：过透镜两个球面球心的直线，用CC/表示； （4）光心：同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。 3、透镜对光的作用（1）凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜又称为会聚透镜。 （2）凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜又称为发散透镜。练习：以下光学仪器或元件中，对光起发散作用的是（    ） A．潜望镜       B．平面镜        C．凸透镜        D．凹透镜4、焦点和焦距（1）焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；用“F”表示。 （2）焦距：焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示。如下图：                注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。 练习： 凸透镜能使跟主光轴平行的入射光线        于一点,叫        ,这一点到凸透镜的光心的距离叫       。一个凸透镜有    个焦点,它们位于凸透镜的     边。凹透镜能使光线       ,凹透镜的焦点是         ,有    个。 5、三条特殊光线（要求会画）： （1）过光心的光线经透镜后传播方向不改变。（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）。（3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴，射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。  练习：请补充完整下面的光路图：6、粗略测量凸透镜焦距的方法：使凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴），下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。练习：把一个凸透镜放在太阳与白纸之间，调整透镜与纸间的距离，使白纸上得到一个最小、最亮的光点，这时测得透镜与纸间的距离为6cm。由此可知，该凸透镜的焦距是_______cm。 7、辨别凸透镜和凹透镜的方法： （1）用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜； （2）让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜； （3）用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜； 练习：表面至少有一面是            的透明玻璃元件叫透镜,中间    边缘    的透镜叫凸透镜,中间    边缘    的透镜叫凹透镜,       远小于的透镜          叫薄透镜。 二、生活中的透镜（一）照相机：1、镜头是凸透镜；2、物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像；（二）投影仪：1、投影仪的镜头是凸透镜；  2、投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向； 注意：照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。  3、物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像； （三）放大镜：1、放大镜是凸透镜；   2、放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像；注：要让物体更大，应该让放大镜远离物体； 三、探究凸透镜的成像规律1、器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺） 2、注意事项“三心共线”：蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上，又叫“三心等高”。物距（u）像距（v） 3、凸透镜的成像原理图4、凸透镜成像的规律（要求熟记、并理解）物距与焦距的关系像的性质物距v(cm)应用正倒大小虚实u＞2f倒立缩小实像2f＞v＞f照相机u＝2f倒立等大实像v＝2f2f＞u＞f倒立放大实像v＞2f投影仪、幻灯机u＝f不成像u＜f正立放大虚像与物同侧放大镜口诀：一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虚像大。  注意：1、实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点； 2、虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成； 注意：凹透镜始终成缩小、正立的虚像； 四、眼睛和眼镜1、眼睛结构：眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）；成像特点：成倒立缩小的实像。 2、视物原理：晶状体自动调节：当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼球可以看清近处的物体。看远处的物体看近处的物体3、近点、远点和明视距离眼睛的调节有一定的限度，晶状体变得最扁平（薄）时，能看到的最远叫做眼睛的远点。正常眼睛的远点在无限远处，从无限远处物体射来的平行光经晶状体折射后，它们的像恰好能成在视网膜上。晶状体变得最凸（厚）时能看清的最近点叫做眼睛的近点。正常眼睛的近点约在离眼睛10cm的地方。正常眼睛观察近处物体最清晰而又不容易疲劳的距离，大约是25cm，叫做明视距离。近视眼的明视距离比正常眼睛近一些，患近视眼的人在看书时，常把书放到离眼睛很近的位置。远视眼的明视距离比正常眼睛远一些，患远视眼的人在看书时，常常将书离眼睛远一些。4、近视和远视（一）、近视眼（1）特点：只能看清近处的物体，看不清远处的物体。看远处的物体看近处的物体（2）成因：晶状体太厚，折光能力太强或眼球前后方向上太长，导致成像在视网膜前。（3）矫正：①用凹透镜做成近视眼镜（让光线先发散一点再经晶状体会聚在视网膜上）；②有一种治疗近视的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变弱（引导学生要在正规大医院进行）。（二）、远视眼（1）特点：只能看清远处的物体，看不清近处的物体。 看远处的物体看近处的物体（2）成因：晶状体太薄，折光能力太弱或眼球前后方向上太短，导致成像在视网膜后。（3）矫正：用凸透镜做成的远视眼镜（老花眼）（先让光线会聚一点再经晶状体会聚在视网膜上）总结为：十四、显微镜和望远镜 （一）、显微镜1、结构：由两个凸透镜组成；2、成像原理图物镜：靠近物体的凸透镜。相当于投影仪，成倒立的放大的实像。（，）目镜：靠近眼睛的凸透镜。相当于普通放大镜，成正立放大的虚像。（）反光镜：光线充足使成像更明亮。（光线较暗用凹面镜会聚更多的光，光线强烈用平面镜反射减弱光线）注意：①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后的成像与物体本身比，是倒立的放大的虚像。②物镜和目镜的距离大于两个透镜的焦距之和。（第一次成像在物镜的两倍焦距外，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点。）③要让像变大，可减小物体到物镜的距离（上调载物片或下调物镜），同时保持目镜位置不变或者增大目镜到物镜的距离（上调目镜）。④显微镜放大倍数=物镜放大倍数x目镜放大倍数。（二）、望远镜1、结构：由两个凸透镜组成；2、成像原理图 物镜：靠近物体的凸透镜。相当于照相机，成倒立的缩小的像。（，）目镜：靠近眼睛的凸透镜。相当于普通放大镜，成正立放大的虚像。（）注意：①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后成像与物体本身比，是倒立的缩小的虚像。②物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。（由于物体据望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为等于焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点。）③要让像变大，可减小物体到物镜的距离无意义（因为物距相对于物镜的焦距而言很大，调节物镜的位置基本上使物距的变化不大），可增大目镜到物镜的距离（上调目镜）。④望远镜最后成的像是缩小的，为何我们感觉像是放大的？视角：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。视角的大小和物体的大小有关，距离相等时，看大物体的视角大，看小物体的视角小。视角的大小和物体的远近有关，大小一定时，看近处的物体视角大，看远处的物体视角小。明确：望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。所以我们感觉像是放大的。⑤望远镜的物镜直径（口径）为什么做得很大？明确：这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。【经典考题与解析】题型一、给过透镜的光线按规律作图或者根据光线确定透镜的种类1、完成下列各光路。FoFF解析：见下图。FFF。2、根据射入透镜和从透镜射出的光线的传播方向，在右图中填上适当类型的透镜符号。 解析：见下图。题型二、凸透镜成像规律  1、我们经常在电视上看到从高空飞机上拍摄到的画面，若用一镜头焦距为60mm的相机在高空拍照，此时胶片到镜头的距离是(    ) A、大于120mm B、恰为60mm      C、小于60mm    D、略大于60mm  解 析：镜头的焦距为60mm，飞机在高空拍摄时物距远远大于二倍焦距，像离焦点很近但仍大于焦距，即略大于60mm；选D2、在银幕上看到的电影画面都是正立的，在放电影时应将电影拷贝（）A.正立着放在小于2f的位置上B.倒立着放在小于2f的位置上C.正立着放在2f和f之间的位置上D.倒立着放在2f和f之间的位置上解析：电影屏幕上看到的像都是放大的，要成放大的像则拷贝必须放在f和2f之间，像是正立的，物就必须是倒立的；选DabcdeFF2F3、如图在观察凸透镜成像规律的实验中，如果把烛焰先后放在a、b、c、d和e点，同时调整光屏的位置，则：①把烛焰放在点，屏上出现的像最大；②把烛焰放在点，屏上出现的像最小；③把烛焰放在点，屏上不出现烛焰的像；④如果把烛焰从a到移到d点，则像到透镜的距离，像的大小。（“变大”、“变小”、“不变”）解析：根据凸透镜成像规律，可以知道在两倍焦距以外成倒立缩小的像，距离二倍焦距越远，成的像越小；在一倍和两倍焦距中间成倒立放大的像，距离焦点越近，成的像越大；在一倍焦距以内时，屏上没有像；所以：在d点，屏上像最大；在a点，屏上像最小；在e点，屏上不出现像；从a点到d点，像到透镜的距离变大，想的大小变大。题型三、焦距范围的判断  1、某同学们在研究凸透镜成像规律时作了如下的记录：当物体距U1=30厘米时，在光屏上出现倒立、缩小的像；当物距U2=20厘米，在光屏上出现倒立、放大的像；当物距U=10厘米，在光屏上始终得不到像。由此可判断凸透镜的焦距是（  ） A、大于20厘米  B、大于15厘米小于20厘米  C、小于10厘米 D、大于10厘米，小于15厘米    解析——正确答案（D） 由题可知：u1>2f，即30厘米>2f①；f10 cm C、f<10 cm D、f>20 cm  解析——正确答案（C） 解决这类问题的关键是根据凸透镜的成像特点和成像条件，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像，物距必然大于2倍焦距，即u>2f。本题中有20 cm>2f，解不等式得：f<10 cm。 3、一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距 （    ）  A、一定大于20 cm  B、一定小于9 cm C、一定在10 cm到8 cm之间  D、一定在9 cm到10 cm之间 解析——正确答案（D） 由于本题中物像异侧，说明此像是一实像；又由于像距比物距大，可推知此像是一放大、倒立的实像，此时物体应在一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧的二倍焦距之外。 即f<18 cm<2f            ① 20 cm>2f                ② 综合① ② 解得9 cm