即將進入八年級的初中生在開學后會遇到一門新的學科——物理!而在第一學期,遇到的第一類期末必考中考必考的難題就是——凸透鏡成像規律及其應用題!今天咱們就借著一光學綜合題,一步步拆解其中的物理知識,既可以為即將學習物理的同學做好預習之用,也可以做為九年級初中生復習題!
這道題圍繞凸透鏡成像規律展開,還涉及透鏡對光線的作用、視力矯正等知識,把光學核心內容串起來了,特別適合梳理知識體系。
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本題解析如下:
(一)透鏡對光線的作用與視力矯正(對應題干 1)
先看甲圖,中間凸形空氣左右兩邊是中間薄邊緣厚的凹透鏡(判斷依據是透鏡的形狀特點)。凹透鏡對平行光線的作用是發散(這是凹透鏡的基本光學性質)。而近視眼是因為晶狀體變厚,對光線會聚能力過強,像成在視網膜前方,需要用凹透鏡來發散光線,讓像重新成在視網膜上,所以凹透鏡可矯正近視眼 。這就把透鏡的光學作用和生活中視力矯正的實際應用聯系起來了,理解了原理,就能區分不同透鏡對視力問題的矯正作用。
(二)投影儀的成像規律(對應題干 2)
乙圖是投影儀結構,投影儀的成像原理是物體在一倍焦距和二倍焦距之間,成倒立、放大的實像。已知投影片到凸透鏡距離(物距u)是 60mm,根據這個規律,列出式子,就能得出焦距f的范圍 。這一步要清楚投影儀的成像條件,把物距和焦距的關系對應上,就能算出焦距范圍,也能加深對投影儀工作原理的理解,明白為啥投影片要放在特定位置才能投射出清晰放大的像。
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(三)凸透鏡成像與視力問題類比(對應題干 3)
丙圖探究照相機原理,原本蠟燭、透鏡、光屏位置能成清晰像,當蠟燭靠近透鏡(物距變小),根據凸透鏡成像規律,像距會變大,像也會變大。此時像成在光屏后方了(類似遠視眼的成因,遠視眼是晶狀體變薄,對光線會聚能力弱,像成在視網膜后方 )。要讓像重新清晰,有幾種辦法:一是把光屏遠離透鏡,讓像能成在光屏上;二是換一個焦距更小的透鏡,因為焦距小的透鏡會聚能力強,能讓像提前成在光屏位置。這就把凸透鏡成像的動態變化和視力問題的成因、矯正方法結合起來了,幫助我們理解物理知識在不同情境下的應用和關聯。
(四)手機鏡頭焦距判斷(對應題干 4)
看手機實驗數據,當物距很大時(比如 10.00m ),像距幾乎不變,接近焦距大小(這是因為物距遠大于二倍焦距時,像距接近焦距 )。從表格數據看,像距在 0.3cm 左右,也就是 0.003m,所以手機鏡頭焦距最接近 0.003m,選 C。這需要理解物距極大時凸透鏡成像的特點,把生活中手機拍照 “無需調焦” 的現象,用物理知識解釋清楚,明白背后是因為物距遠大于焦距,像距變化很小,所以不用頻繁調焦。
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(五)凸透鏡成像虛實判斷(對應題干 5)
保持凸透鏡 A 和蠟燭位置不變,原本有清晰實像(實像能被光屏承接)。撤掉光屏換凸透鏡 B,移動到 76cm 刻度處,從右側能看到清晰像。因為此時是通過凸透鏡 B 的折射,光線反向延長線會聚成的像(虛像的成因 ),所以是虛像。這要清楚實像和虛像的區別,實像是實際光線會聚而成,能被光屏承接;虛像是光線反向延長線會聚而成,只能通過透鏡觀察到,從而判斷出像的虛實。這其實就是望遠鏡的原理!
二、錯題研究的價值:從這道題說起
這道題涵蓋光學多個知識點,要是做題時出錯,好好研究錯題,作用可大了:
- 知識查漏
- :比如分不清凹透鏡、凸透鏡對光線作用,或者對投影儀、照相機成像規律模糊,錯題能精準找到知識漏洞。像要是題干 1 選錯透鏡對光線作用,就得重新復習透鏡的分類和光學性質,把基礎概念夯實。
- 關聯拓展
- :這道題把透鏡作用、視力矯正、不同器材成像規律串一起了。研究錯題時,能順著錯題挖掘知識關聯,比如從投影儀成像想到放大鏡、照相機成像的區別,構建更完整的光學知識網絡,下次遇到綜合題就不容易慌。
- 應用深化
- :光學知識和生活聯系緊密,錯題里的錯誤應用,能提醒我們關注生活中的物理現象。像理解手機拍照原理后,再用手機拍照時,就會明白為啥不同距離拍照都能清晰,把物理知識真正變成生活認知,下次遇到類似生活應用題,就能快速反應。
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這道光學題把透鏡基本性質、成像規律、生活應用全融進去了,綜合性非常強,考查很全面。八九年級的初中生通過一步步分析解此題,能把零散的光學知識串成體系,讓我們明白物理不是枯燥的公式,而是解釋生活奇妙現象的 “魔法”。
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