10.“凸透镜成像实验”-2024年中考物理重难点突破及题型归类总复习

10“凸透镜成像实验”重难点突破及题型归类 实验考点1 高度问题 1 实验前应将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致调整到同一高度，即烛焰和光屏的中心应在凸透镜 的主光轴上，目的是使像成在光屏正中央。 2 如果燃烧过程中蜡烛变短，光屏上的像会偏高，若想让像重新回到光屏中央，则应：将蜡烛向上移 动或将透镜向下移动或将光屏向上移动。 技巧：物像跷跷板，高低都相反。 实验考点2 测焦距 方法1 平行光测焦距 突破口：最小最亮的光斑 例1 将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图所示，则该凸透 镜的焦距为 100 m。 即焦点所在位置 注意：刻度尺要估读！ 方法2 二倍焦距法测焦距 突破口：图像特殊点u=υ=2f 例2 如图所示，小明根据实验记录，绘制了物体离凸透镜的距离u 与实像到凸透镜的距离υ 之间的 关系，则凸透镜的焦距为 5 m。 特殊点P：u=υ=2f=10m ∴f=5m 注意：记得÷2 方法3 解不等式确定焦距范围 突破口：根据题目信息，列出u 或υ 与f 之间的关系，解不等式。 关键信息通常是：1 u、υ 大小关系； 2 成像特点。 不等式结果取值原则：同大取大，同小取小。 例3 如图所示，当光屏、透镜以及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像， 由此判断，该凸透镜的焦距： 8m ＜ f ＜ 10m 。 解析：由图可知，u=20m，υ=16m，u＞υ 根据u、υ 大小关系可确定此题属于凸透镜成像规律： 联立①②③得：8m＜f＜10m 例4 物体从距凸透镜12m 处移到距凸透镜18m 处的过程中，调整光屏的位置，总能在光屏上得到 倒立、放大的像，则此凸透镜的焦距： 9m ＜ f ＜ 12m 。 解析：光屏上得到倒立、放大的像—→f＜u＜2f 联立①②③④，①和③“同小取小”，②和④“同大取大”，于是得：9m＜f＜12m 实验考点3 透镜遮挡问题 结论：透镜被遮挡一部分后，成像特点是：仍成完整的像，但像会变暗。 原因：遮住透镜只是减小了凸透镜的透光面积，并没有改变它的结构和球面性质，它的成像功能没 有受到影响，所以仍可成完整的像，但因到达像点的光线变少了，所以像会变暗。 实验考点4 何为“倒立” 2 cm 2 2 10cm 16cm 8cm f f f f f f                                       20cm 两边同时 左边②直接抄 右边③时2 ＞ ＜ ③ ＜ ① ＜ ② ② ＜ ＞ 16 ③ 同小取小 12cm 6cm 18cm 2 cm m 2 cm 9c f f f f f f f f                                                             左①直接抄 右②两边同2 左③直接抄 右④两边同2 ＜ ① ＞ ② ＜ ＜12 ＜1 ＞ ＜ ④ 8 ＜ ③ ① ② ③ ④ 倒立的像：上下左右都相反。 例5 一个“上”字型的光源经过凸透镜后，在光屏上成了一个倒立的像，则像是（ ） 实验考点5 观察u、υ 大小判断成像特点 例6 某同学用如图所示的器材探究凸透镜成像规律，此时光屏上成清晰的像，下列说法正确的是（ ） 光屏上成倒立、放大的实像 B 光屏上成倒立、缩小的实像 光屏上居正立、放大的实像 D 光屏上成倒立、缩小的虚像 解析：由图知：u＜υ，故成倒立、放大实验。 实验考点6 动态分析 技巧：成实像时：物近像远像变大（反之亦然） 成虚像时：物近像近像变小（很少考） 例7 在做凸透镜成像实验时，将点燃的蜡烛沿着光具座，从凸透镜二倍焦距之外的某位置向焦点移 动，在此过程中，像距会变 大 ，像会变 大 。 物近像远像变大 解析：物体靠近凸透镜，像会远离凸透镜，同时像会变大。 实验考点7 物像换位问题 技巧：物像换位，光路可逆，u、υ 互换，成像清晰。 例8 小华利用图示装置探究凸透镜成像规律，保持蜡烛和光屏在10m 处和55m 处不动，要再次在 光屏上呈现清晰的像，应将凸透镜移到 40 m 刻度处。 解析：原来：u=15m，υ=30m 光路可逆，u、υ 互换 移后：u′=30m，υ′=15m 凸透镜应在40m 处 实验考点8 光屏上看不到像的原因 1 蜡烛在一倍焦距处，此时u=f 不成像； 2 蜡烛在一倍焦距内，此时u<f 成虚像； 3 烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度上； 4 蜡烛到凸透镜的距离稍大于一倍焦距，成像太远，光具座长度不够，光屏无法移到成像位置。 实验考点9 改变焦距问题 核心知识：1 透镜越厚（凸），焦距越小，聚光越强，成偈越近； 2 透镜越薄（平），焦距越大，聚光越弱，成偈越远。 技巧：吼！小强近！（吼！打不死的小强在靠近你） 第1 条的谐音梗，你懂得！ 1 基础题型：更换透镜 例9 用f=15m 的凸透镜替换图中透镜（f=10m） ，只向 右 移动光屏，可在光屏上成清晰的 像。 解析：焦距10m→15m，焦距变大，聚光变弱，成像变远——远离凸透镜。 2 进阶题型：水透镜问题 注水：透镜更厚→焦距更小→聚光更强→成像更近 抽水：透镜更薄→焦距更大→聚光更弱→成像更远 例10 如图所示的实验装置，向左移动蜡烛，保持光屏和水透镜位置不动，为使光屏上出现清晰的像， 应通过注射器 抽水 。 解析：蜡烛向左→成像也会向左。我们希望像还成在光屏上，需想办法让像向右回到光屏上，即成 像向右（更远）→聚光变弱→透镜变薄→抽水。 3 进阶题型：加减镜片问题 凸透镜前加近视眼镜：近视→凹透镜→发散→成像更远 凸透镜前加远视眼镜：远视→凸透镜→会聚→成像更近 例11 小明把自己的眼镜放在凸透镜前，发现屏上的像变模糊，将光屏远离凸透镜后发现再次成清晰 的像，则小明的眼镜是 近视眼镜 。 解析：光屏远离→成像更远→小明的眼镜起发散作用→凹透镜→近视眼镜。 实验考点10 物像移动速度问题 技巧：谁离凸透镜远谁就快。 例12 一物体放在凸透镜前从二倍焦距之外匀速靠近凸透镜，至透镜焦点处，考察像的运动速度，应 该是 先小于后大于 物体速度。 分析：像和物体运动时间相同，要比速度，采用相同时间路程。 1 当物体位于二倍焦距之外时：u>2f，f<υ<2f 物体的路程：无穷远到二倍焦距处 像的路程：一倍焦距到二倍焦距之间 相同时间内，s 物>s 像，故：υ 物>υ 像 2 当物体位于一、二倍焦距之间时：f< u <2f，υ>2f 物体的路程：二倍焦距到一倍焦距之间 像的路程：二倍焦距处到无穷远 相同时间内，s 物<s 像，故：υ 物<υ 像 3 中间转折点：当物体恰好位于二倍焦距处：u =2f，υ=2f 此时，是物像速度相等的特殊点：υ 物=υ 像