即将进入八年级的初中生在开学后会遇到一门新的学科——物理!而在第一学期,遇到的第一类期末必考中考必考的难题就是——凸透镜成像规律及其应用题!今天咱们就借着一光学综合题,一步步拆解其中的物理知识,既可以为即将学习物理的同学做好预习之用,也可以做为九年级初中生复习题!
这道题围绕凸透镜成像规律展开,还涉及透镜对光线的作用、视力矫正等知识,把光学核心内容串起来了,特别适合梳理知识体系。
本题解析如下:
(一)透镜对光线的作用与视力矫正(对应题干 1)
先看甲图,中间凸形空气左右两边是中间薄边缘厚的凹透镜(判断依据是透镜的形状特点)。凹透镜对平行光线的作用是发散(这是凹透镜的基本光学性质)。而近视眼是因为晶状体变厚,对光线会聚能力过强,像成在视网膜前方,需要用凹透镜来发散光线,让像重新成在视网膜上,所以凹透镜可矫正近视眼 。这就把透镜的光学作用和生活中视力矫正的实际应用联系起来了,理解了原理,就能区分不同透镜对视力问题的矫正作用。
(二)投影仪的成像规律(对应题干 2)
乙图是投影仪结构,投影仪的成像原理是物体在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。已知投影片到凸透镜距离(物距u)是 60mm,根据这个规律,列出式子,就能得出焦距f的范围 。这一步要清楚投影仪的成像条件,把物距和焦距的关系对应上,就能算出焦距范围,也能加深对投影仪工作原理的理解,明白为啥投影片要放在特定位置才能投射出清晰放大的像。
(三)凸透镜成像与视力问题类比(对应题干 3)
丙图探究照相机原理,原本蜡烛、透镜、光屏位置能成清晰像,当蜡烛靠近透镜(物距变小),根据凸透镜成像规律,像距会变大,像也会变大。此时像成在光屏后方了(类似远视眼的成因,远视眼是晶状体变薄,对光线会聚能力弱,像成在视网膜后方 )。要让像重新清晰,有几种办法:一是把光屏远离透镜,让像能成在光屏上;二是换一个焦距更小的透镜,因为焦距小的透镜会聚能力强,能让像提前成在光屏位置。这就把凸透镜成像的动态变化和视力问题的成因、矫正方法结合起来了,帮助我们理解物理知识在不同情境下的应用和关联。
(四)手机镜头焦距判断(对应题干 4)
看手机实验数据,当物距很大时(比如 10.00m ),像距几乎不变,接近焦距大小(这是因为物距远大于二倍焦距时,像距接近焦距 )。从表格数据看,像距在 0.3cm 左右,也就是 0.003m,所以手机镜头焦距最接近 0.003m,选 C。这需要理解物距极大时凸透镜成像的特点,把生活中手机拍照 “无需调焦” 的现象,用物理知识解释清楚,明白背后是因为物距远大于焦距,像距变化很小,所以不用频繁调焦。
(五)凸透镜成像虚实判断(对应题干 5)
保持凸透镜 A 和蜡烛位置不变,原本有清晰实像(实像能被光屏承接)。撤掉光屏换凸透镜 B,移动到 76cm 刻度处,从右侧能看到清晰像。因为此时是通过凸透镜 B 的折射,光线反向延长线会聚成的像(虚像的成因 ),所以是虚像。这要清楚实像和虚像的区别,实像是实际光线会聚而成,能被光屏承接;虚像是光线反向延长线会聚而成,只能通过透镜观察到,从而判断出像的虚实。这其实就是望远镜的原理!
二、错题研究的价值:从这道题说起
这道题涵盖光学多个知识点,要是做题时出错,好好研究错题,作用可大了:
- 知识查漏
- :比如分不清凹透镜、凸透镜对光线作用,或者对投影仪、照相机成像规律模糊,错题能精准找到知识漏洞。像要是题干 1 选错透镜对光线作用,就得重新复习透镜的分类和光学性质,把基础概念夯实。
- 关联拓展
- :这道题把透镜作用、视力矫正、不同器材成像规律串一起了。研究错题时,能顺着错题挖掘知识关联,比如从投影仪成像想到放大镜、照相机成像的区别,构建更完整的光学知识网络,下次遇到综合题就不容易慌。
- 应用深化
- :光学知识和生活联系紧密,错题里的错误应用,能提醒我们关注生活中的物理现象。像理解手机拍照原理后,再用手机拍照时,就会明白为啥不同距离拍照都能清晰,把物理知识真正变成生活认知,下次遇到类似生活应用题,就能快速反应。
这道光学题把透镜基本性质、成像规律、生活应用全融进去了,综合性非常强,考查很全面。八九年级的初中生通过一步步分析解此题,能把零散的光学知识串成体系,让我们明白物理不是枯燥的公式,而是解释生活奇妙现象的 “魔法”。
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