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專題5.5 跨學科實踐：制作望遠鏡【兩大題型】
【人教版2024】
【題型1 望遠鏡】 1
【題型2 綜合實驗】 3
知識點1 望遠鏡
望遠鏡：望遠鏡也是由兩組凸透鏡（目鏡和物鏡）組成，它的結構特點是物鏡的焦距長而目鏡的焦距短。
望遠鏡的成像原理是：物鏡的作用是得到遠處物體的實像，由于物體離物鏡非常遠，所以物體上各點發射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經過物鏡匯聚后，就在物鏡焦點以外，在離焦點很近的地方，形成了一個倒立的、縮小的實像。這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦點以內，所以目鏡起了放大鏡的作用，目鏡把經過物鏡的倒立、縮小的實像放大成了一個正立的、放大的虛像。這就是遠處物體通過望遠鏡所成的虛像。
【題型1 望遠鏡】
【例1】這是伽利略望遠鏡的原理，請嘗試作出人所看到的物體的像。（圖中已知凸透鏡的右焦點和凹透鏡的右焦點重合，即兩透鏡間的距離為凸透鏡和凹透鏡的焦距差）
【變式1-1】（2022·全國·八年級課時練習）望遠鏡的物鏡相當于一個______的鏡頭，顯微鏡的目鏡相當于一個______，（以上兩空均選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）某同學在用顯微鏡觀察洋蔥的細胞組成時，發現物體的像太小，看不清楚，這時他應該使物鏡______（選填“靠近”或“遠離”）物體，目鏡______物鏡一些。
【變式1-2】（2022·全國·八年級專題練習）望遠鏡：物鏡的作用是得到遠處物體的實像，由于物體離物鏡非常遠，所以物體上各點發射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經過物鏡匯聚后，就在物鏡焦點以外，在離焦點很近的地方，形成了一個___的、___ 的____。這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦點以內，所以目鏡起了放大鏡的作用，目鏡把經過物鏡的倒立、縮小的實像放大成了一個____的、____的____。這就是遠處物體通過望遠鏡所成的虛像。
【變式1-3】（2022·全國·八年級課時練習）如圖所示，有一種望遠鏡由兩組凸透鏡組成，物鏡能使遠處的物體在______附近成倒立、______（選填“縮小”或“放大”）的實像，目鏡相當于______鏡，成正立、放大的虛像。
【題型2 綜合實驗】
【例2】（2020·廣東廣州·八年級期末）(1)如圖所示，CD是發光體AB經凸透鏡所成的像，F為凸透鏡焦點，O為光心.①請根據凸透鏡后的折射光線，畫出入射光線，并確定像點D對應的物點A__；②相對于物體AB，所成的像CD是_____________立的_____________的_____________像；
(2)如圖所示，有一種望遠鏡由兩組凸透鏡組成，靠近眼睛的叫做_____，靠近被觀測物體的叫做_____________.
【變式2-1】某興趣小組探究顯微鏡成像原理,查閱資料發現:顯微鏡的鏡頭可以看成由一塊焦距較小的凸透鏡(物鏡,其焦距用f物表示)和一塊焦距較大的凸透鏡(目鏡,其焦距用f目表示)組成,被觀察的細微物體先在物鏡中成一個像,這個像就相當于目鏡中的物體,然后它在目鏡中再次成像。如圖,F1為物鏡的焦點,F2為目鏡的焦點,圖中已畫出細小物體AB在物鏡中所成像A'B'的光路圖,以及A'B'射向目鏡的兩條光線。
(1)與A'B'對比,目鏡L2所成的像是一個　　　　(選填“正立”或“倒立”)的　　　(選填“實像”或“虛像”);
(2)物鏡的成像原理與　　　　是一致的(選填序號);
A.放大鏡　　B.照相機　　C.投影儀
(3)使用顯微鏡觀察時,如果光線過強,應選擇　　　　(選填序號);
A.大光圈　　B.平面鏡　　C.凹面鏡
(4)用顯微鏡觀察寫有字母“b”的載物片,視野中看到的圖象是　　　　(選填“b”“p”“q”或“d”)。
【變式2-2】(2022廣東南海期末)如圖為一種望遠鏡內部部分光路圖,物鏡和目鏡都是凸透鏡,O1為物鏡光心,F1為物鏡焦點,O2為目鏡的光心,F2為目鏡焦點。
(1)物體AB通過物鏡成一個　　　(選填“正立”或“倒立”)、　　　(選填“放大”或“縮小”)的像;此時物鏡的成像原理與　　　(選填“放大鏡”“投影儀”或“照相機”)的成像原理相同。
(2)通過該望遠鏡觀測物體AB時,會看到一個箭頭向　　　　(選填“上”或“下”)、　　　　(選填“放大”或“縮小”)的　　　　(選填“實”或“虛”)像。
【變式2-3】（2022·廣東揭陽·八年級期末）如圖所示，眼睛、顯微鏡、望遠鏡和投影儀用到了我們所學的很多光學知識，里面有眼睛的晶狀體，顯微鏡和望遠鏡的目鏡和物鏡、投影儀的平面鏡和鏡頭。
　　
（1）其工作原理與照相機相同的有：_________，其工作原理與放大鏡相同的有：_________，利用光的反射的有：________。（以上3個空格均選填圖中序號）
（2）圖甲中是______眼，要戴上______透鏡來矯正。
（3）投影儀屏幕上的像是______立、放大的實像；要使屏幕上的像更大一些，應該將鏡頭向_____調節，同時投影儀應適當_________屏幕。
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專題5.5 跨學科實踐：制作望遠鏡【兩大題型】
【人教版2024】
【題型1 望遠鏡】 1
【題型2 綜合實驗】 3
知識點1 望遠鏡
望遠鏡：望遠鏡也是由兩組凸透鏡（目鏡和物鏡）組成，它的結構特點是物鏡的焦距長而目鏡的焦距短。
望遠鏡的成像原理是：物鏡的作用是得到遠處物體的實像，由于物體離物鏡非常遠，所以物體上各點發射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經過物鏡匯聚后，就在物鏡焦點以外，在離焦點很近的地方，形成了一個倒立的、縮小的實像。這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦點以內，所以目鏡起了放大鏡的作用，目鏡把經過物鏡的倒立、縮小的實像放大成了一個正立的、放大的虛像。這就是遠處物體通過望遠鏡所成的虛像。
【題型1 望遠鏡】
【例1】這是伽利略望遠鏡的原理，請嘗試作出人所看到的物體的像。（圖中已知凸透鏡的右焦點和凹透鏡的右焦點重合，即兩透鏡間的距離為凸透鏡和凹透鏡的焦距差）
【解析】從物體射來的平行光線，經物鏡后，在焦點以外距焦點很近處成一倒立縮小實像；目鏡的右焦點和物鏡的右焦點重合，所以實像位于距焦點很近的地方，目鏡以此實像為物形成放大的虛像；當我們對著目鏡觀察時，進入眼睛的光線就好像是從這個虛像射來的，目鏡為凹透鏡，從而使人眼睛接收到一個正立的虛像，如圖所示
【變式1-1】（2022·全國·八年級課時練習）望遠鏡的物鏡相當于一個______的鏡頭，顯微鏡的目鏡相當于一個______，（以上兩空均選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）某同學在用顯微鏡觀察洋蔥的細胞組成時，發現物體的像太小，看不清楚，這時他應該使物鏡______（選填“靠近”或“遠離”）物體，目鏡______物鏡一些。
【答案】 照相機 放大鏡 靠近 遠離
【詳解】[1]望遠鏡的物鏡相當于一個照相機的鏡頭，成倒立縮小的實像。
[2]顯微鏡的目鏡相當于一個放大鏡，成正立放大的虛像。
[3]根據凸透鏡成像時物近像遠像變大的規律，某同學在用顯微鏡觀察洋蔥的細胞組成時，發現物體的像太小，看不清楚，這時他應該使物鏡靠近物體，目鏡遠離物鏡一些。
【變式1-2】（2022·全國·八年級專題練習）望遠鏡：物鏡的作用是得到遠處物體的實像，由于物體離物鏡非常遠，所以物體上各點發射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經過物鏡匯聚后，就在物鏡焦點以外，在離焦點很近的地方，形成了一個___的、___ 的____。這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦點以內，所以目鏡起了放大鏡的作用，目鏡把經過物鏡的倒立、縮小的實像放大成了一個____的、____的____。這就是遠處物體通過望遠鏡所成的虛像。
【答案】 倒立 縮小 實像 正立 放大 虛像
【詳解】[1][2][3]由于物體離物鏡非常遠，則物距大于二倍焦距，由凸透鏡成像原理可知，此時成倒立縮小的實像。
[4][5][6]這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦點以內，則物距小于一倍焦距，由凸透鏡成像原理可知，此時成正立放大的虛像。
【變式1-3】（2022·全國·八年級課時練習）如圖所示，有一種望遠鏡由兩組凸透鏡組成，物鏡能使遠處的物體在______附近成倒立、______（選填“縮小”或“放大”）的實像，目鏡相當于______鏡，成正立、放大的虛像。
【答案】 焦點 縮小 放大
【詳解】[1][2][3]圖示望遠鏡由兩組凸透鏡組成，遠處的物體在物鏡的二倍焦距之外，遠處的物體通過物鏡成倒立、縮小的實像，像距離在一倍焦距和二倍焦距之間，該實像在物鏡的焦點附近，也在目鏡的焦點以內，目鏡相當于放大鏡，成正立、放大的虛像。
【題型2 綜合實驗】
【例2】（2020·廣東廣州·八年級期末）(1)如圖所示，CD是發光體AB經凸透鏡所成的像，F為凸透鏡焦點，O為光心.①請根據凸透鏡后的折射光線，畫出入射光線，并確定像點D對應的物點A__；②相對于物體AB，所成的像CD是_____________立的_____________的_____________像；
(2)如圖所示，有一種望遠鏡由兩組凸透鏡組成，靠近眼睛的叫做_____，靠近被觀測物體的叫做_____________.
【答案】 倒 放大 實 目鏡 物鏡
【詳解】(1)①[1]由過光心光線傳播方向不變，和平行于主光軸的光線過另一側焦點得，像點D對應的物點A如圖：
②[2][3][4]由物點A和像點D的位置可知，此時物距小于像距，由凸透鏡成像的特點可知，此時所成的像是放大倒立的實像；
(2)[5][6]望遠鏡的結構中，靠近眼睛的叫做目鏡，靠近被觀測物體的叫做物鏡。
【變式2-1】某興趣小組探究顯微鏡成像原理,查閱資料發現:顯微鏡的鏡頭可以看成由一塊焦距較小的凸透鏡(物鏡,其焦距用f物表示)和一塊焦距較大的凸透鏡(目鏡,其焦距用f目表示)組成,被觀察的細微物體先在物鏡中成一個像,這個像就相當于目鏡中的物體,然后它在目鏡中再次成像。如圖,F1為物鏡的焦點,F2為目鏡的焦點,圖中已畫出細小物體AB在物鏡中所成像A'B'的光路圖,以及A'B'射向目鏡的兩條光線。
(1)與A'B'對比,目鏡L2所成的像是一個　　　　(選填“正立”或“倒立”)的　　　(選填“實像”或“虛像”);
(2)物鏡的成像原理與　　　　是一致的(選填序號);
A.放大鏡　　B.照相機　　C.投影儀
(3)使用顯微鏡觀察時,如果光線過強,應選擇　　　　(選填序號);
A.大光圈　　B.平面鏡　　C.凹面鏡
(4)用顯微鏡觀察寫有字母“b”的載物片,視野中看到的圖象是　　　　(選填“b”“p”“q”或“d”)。
【答案】(1)正立　虛像　(2)C　(3)B　(4)q
【詳解】(1)目鏡是一塊焦距較大的凸透鏡,根據圖象可繼續作圖,從B'點發出兩條光線,一條光線經過目鏡的光心,則光線方向不改變,另一條光線平行于主光軸,經凸透鏡后光線過焦點,這兩條折射光線的反向延長線的交點為B″的像,然后作出A″的像,如圖所示:
故與A'B'對比,目鏡所成的像是正立的虛像;
(2)由圖知,物體在物鏡的一倍焦距與二倍焦距之間,成像原理與生活中的投影儀相同;
(3)顯微鏡調節光線的結構有遮光器和反光鏡,遮光器上有大小不同的光圈,光線較強時,需要弱光,使用小光圈,反光鏡一面是平面鏡、一面是凹面鏡,凹面鏡對光起會聚作用,光線較強,需要弱光,應使用平面鏡;
(4)使用顯微鏡觀察物體時,成的是左右相反、上下顛倒的像,故觀察“b”,視野中的圖象是“q”。
【變式2-2】(2022廣東南海期末)如圖為一種望遠鏡內部部分光路圖,物鏡和目鏡都是凸透鏡,O1為物鏡光心,F1為物鏡焦點,O2為目鏡的光心,F2為目鏡焦點。
(1)物體AB通過物鏡成一個　　　(選填“正立”或“倒立”)、　　　(選填“放大”或“縮小”)的像;此時物鏡的成像原理與　　　(選填“放大鏡”“投影儀”或“照相機”)的成像原理相同。
(2)通過該望遠鏡觀測物體AB時,會看到一個箭頭向　　　　(選填“上”或“下”)、　　　　(選填“放大”或“縮小”)的　　　　(選填“實”或“虛”)像。
【答案】(1)倒立　縮小　照相機　(2)下　縮小　虛
【詳解】(1)由圖可知,物體AB到物鏡的距離大于物鏡的二倍焦距,物體AB通過物鏡成一個倒立、縮小的實像,成像原理與照相機的成像原理相同;
(2)物體通過物鏡所成的倒立、縮小的實像位于目鏡的一倍焦距以內,該實像通過目鏡后成正立、放大的虛像,但是最后看到的是一個箭頭向下、比物體小的虛像。
【變式2-3】（2022·廣東揭陽·八年級期末）如圖所示，眼睛、顯微鏡、望遠鏡和投影儀用到了我們所學的很多光學知識，里面有眼睛的晶狀體，顯微鏡和望遠鏡的目鏡和物鏡、投影儀的平面鏡和鏡頭。
　　
（1）其工作原理與照相機相同的有：_________，其工作原理與放大鏡相同的有：_________，利用光的反射的有：________。（以上3個空格均選填圖中序號）
（2）圖甲中是______眼，要戴上______透鏡來矯正。
（3）投影儀屏幕上的像是______立、放大的實像；要使屏幕上的像更大一些，應該將鏡頭向_____調節，同時投影儀應適當_________屏幕。
【答案】 ①⑤ ②⑥ ④⑦ 近視 凹 倒 物體 遠離
【詳解】（1）[1]眼睛晶狀體是將遠處的物體經過晶狀體折射后在視網膜成倒立縮小的實像，與望遠鏡的物鏡、照相機成像原理相同。
[2]顯微鏡中的目鏡與望遠鏡的目鏡與物鏡所成的實像距離較近，距離小于一倍焦距，作用所將實像再次放大，所以它們相當于放大鏡。
[3]顯微鏡中的反光鏡是將光線反射到載物臺上，增加載玻片亮度；投影儀中的平面鏡將光線反射到屏幕上，它們都利用光的反射。
（2）[4][5]圖甲中，眼睛成像在視網膜之前，說明是晶狀體變厚了，是近視眼，要戴上凹透鏡來矯正。
（3）[6][7][8]投影儀的物距在1到2倍焦距之間，成的是倒立放大的實像，根據凸透鏡成像特點，此時物距變小，像就變大，所以要使屏幕上的像更大一些，應該將鏡頭向物體調節；為了在屏幕上成清晰的像，根據物距變小時像距變大，所以投影儀應適當遠離屏幕；投影儀要倒插幻燈片，所以在屏幕上的像是正立的。
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