初二上物理： 凸透镜成像的规律 知识讲解(提高).doc

凸透镜成像的规律（提高）【学习目标】1.理解凸透镜成像规律；2.知道凸透镜成像倒立、缩小（或放大）实像的条件及应用；3.知道凸透镜成正立、放大虚像的条件；4.掌握探究凸透镜成像的过程。能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。【要点梳理】要点一、凸透镜成像规律1、【高清课堂：凸透镜成像的规律】凸透镜成像的特点和应用见下表：物的位置像的位置像的性质应用举例u2f2fvf物像异侧缩小、倒立、实像照相机，眼睛u=2fv=2f等大、倒立、实像特点：实像大小转折点2fufv2f放大、倒立、实像幻灯机，投影仪u=f不成像特点：像的虚实转折点uf物像同侧 放大、正立、虚像放大镜2、凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。要点诠释：1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm20cm之间，太大或太小都不方便）2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。4、总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。（4）“成虚像时，物近像近，像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。要点二、凸透镜成像光路图1、 成倒立缩小实像时，物距，像距如下图所示：2、成倒立放大实像时，物距，像距如下图所示：3、成正立放大虚像时，物距如下图所示：要点诠释：1、凸透镜成像规律口决记忆法（一）：物远实像小而近，物近实像大而远， 如果物放焦点内，正立放大虚像现； 幻灯放像像好大，物处一焦二焦间， 相机缩你小不点，物处二倍焦距外。 2、凸透镜成像规律口决记忆法（二）：凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大； 若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。【典型例题】类型一、探究凸透镜成像1. 小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示，又用这种同样大小有方格的白纸板做光屏，然后将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好。 (1)当发光物体在a点时，如图乙所示，在光屏上成的像如图丙所示，则光屏上的像是倒立、 的实像。将发光物体由a点移到b点，要想找到像的位置，应移动光屏，直到 为止。 (2)用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是： 。 (3)如图乙所示，当发光物体在a点时，物与像之间的距离为s1，当发光物体在b点时，物与像之间的距离为s2，则s1 s2(填“”“”或“”)(4)小明探究完凸透镜成像规律后，接着又做了一个观察实验。他把光屏取下来，把发光物体放在凸透镜左侧，从凸透镜右侧沿主光轴向凸透镜方向观察，如图所示，当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体倒立的像，离凸透镜较近时就看不到这个像了，请分析并说明其中原因。【思路点拨】（1）根据像在方格纸上所占格的大小来比较像与物体的大小关系，要得到像的位置，必须调节光屏使像最清晰为止。（2）将发光二极管与烛焰比较，找出其优点。发光二极管的亮度更大，更容易观察其像，同时其形状规则，利用方格纸，更容易比较像与物的大小。（3）根据凸透镜成像的规律。知道物体成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距，而像距在一倍焦距和二倍焦距之间；且物距增大时，像距无限靠近一倍焦距（4）根据实像的概念，实像是实际光线会聚成的，要知道在像点之前光线还未会聚成像。【答案】(1)缩小；光屏上的像清晰 (2)便于比较像与物的大小 (3) (4)因为看到的像是倒立的，所以说是实像，成像点在凸透镜的右侧；发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像【解析】凸透镜成的实像是倒立的实像，从光屏上可以看出，此像比物体小，因此是缩小的实像；由凸透镜成像规律可知，当物体远离凸透镜成实像时，物距增大，此时像距变小，所以应将光屏向凸透镜靠近，直到在光屏上得到清晰的像为止；用这种发光物体和光屏做实验，能使成在光屏上的像变得更清晰，且便于比较物、像的大小关系，使实验现象更加明显。【总结升华】这是一个有一定创新性的装置，利用这一装置更容易比较像与物体的大小、倒正的关系。在物距和像距同时变化的过程中，当物距变远时，像距会变近，而且像会变小，即“物远、像近、像变小”根据这一规律可轻松判断像的变化情况。举一反三：【变式】（2015河北一模）如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点物体放在a点时，成 、 的实像， 就是根据这一原理制成的；当物体由a点运动到c点，所成的像 （选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”）。【答案】倒立；缩小；照相机；逐渐变大2. （2015大丰市校级一模）在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上蜡烛位置如图所示，这时的物距是 cm，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、 的实像；投影仪把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像；若取下远视眼镜，为了使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏 （选填“远离”或“靠近”）透镜。【答案】12.0；放大； 远离【解析】（1）由图知，物距u=12.0cm，处于一倍、二倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像；主要应用是投影仪、幻灯机；（2）把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像若取下远视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏远离透镜这是因为：凸透镜是会聚透镜，去掉凸透镜的时候，光线会聚的弱，所以应该使光屏远离透镜；故答案为：12.0；放大； 远离。【总结升华】本题考查学生对凸透镜成像规律的掌握程度，对凸透镜的成像规律必须牢固掌握；并且考查了凸透镜成像规律的应用。举一反三：【变式】把高2cm的发光棒立于焦距为5cm凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是（）A7.5cm B12.5cm C4.5cm D10cm【答案】A类型二、凸透镜成像规律的应用3.（2016通辽模拟）某人照相，拍了一张后，他向照相机移近了几步，再拍一张，如果照相机的位置不变，拍照的人应该（）A把镜头向外拉一些，人像变大 B把镜头向里缩一些，人像变大 C把镜头向外拉一些，人像变小 D把镜头向里缩一些，人像变小 【思路点拨】凸透镜成实像时，物距减小、像距变大、像变大；根据这个规律进行判断。【答案】A【解析】照某人照相，拍了一张后，他向照相机移近了几步，再拍一张，如果照相机的位置不变，因为物距减小，所以像距变大，像变大，即把镜头向外拉一些，人像变大,故选A。【总结升华】本题考查了凸透镜的成像规律。照相机是利用了凸透镜能成倒立缩小的实像的原理。类型三、综合应用4. 【高清课堂：凸透镜成像的规律例1】下列光学仪器的应用，哪个得到的实像比物体大（ ） A. 放大镜 B. 幻灯机 C. 照相机 D. 潜望镜【答案】B 【解析】放大镜、潜望镜成的像是虚像，所以A、D选项错误；照相机成的像是倒立缩小的实像，C选项错误；幻灯机成的是倒立、放大的实像，所以B选项正确。【总结升华】题目主要考察了凸透镜和平面镜的成像特点，属于简单题目。举一反三：【变式】（多选）下列说法中正确的是（）A照相机、幻灯机的镜头都相当于一个凸透镜B使用幻灯机时，为了在屏幕上得到正立的像，幻灯片应倒立放置C只要是放大镜，无论什么情况下都能成放大的像D平面镜能成等大的实像【答案】AB【巩固练习】一、选择1. 凸透镜所成正立像一定是( ) A像比物大 B像比物小 C像物分立透镜两侧 D像物等大2.（2016鄂州模拟）把蜡烛放在距离凸透镜50cm处，在透镜另一侧的光屏上观察到倒立、缩小的清晰像那么凸透镜的焦距不可能是（）A5 cm B10 cm C20 cm D30 cm 3.（多选） 如图所示，在“研究凸透镜成像规律”的实验中，光屏上出现了清晰的烛焰像已知凸透镜的焦距为f，由此可以判断像距v和物距u所在的范围是（）Avf Bfv2f Cu2f Dfu2f4. 物体沿凸透镜主光轴从2倍焦距处匀速向外移动的过程中，像的大小和速度将（ ）A像变大，速度变大 B像变大，速度不变C像变小，速度变小 D像变小，速度不变5. （2015新泰市二模）某同学在做透镜成像的实验时，将一支点燃的蜡烛放在距离透镜20cm的地方，当它向透镜移动时，其倒立的像移动速度大于蜡烛移动速度，则可判断此透镜（）A是凸透镜，焦距为20cm B是凸透镜，焦距可能为15cm C是凹透镜，焦距为20cm D是凹透镜，焦距可能为15cm 6. 用同一凸透镜在光具座上分别探究甲、乙两物体的成像情况实验时甲、乙两物体直立于光具座上，且甲物体比乙物体长些，它们经凸透镜成像后，下列说法中正确的是( )A若它们都成放大的实像，则甲的像一定比乙的像长B若它们都成等大的实像，则甲的像一定比乙的像短C若它们都成缩小的实像，则甲的像一定比乙的像长D不论成放大还是缩小的实像，甲的像都有可能比乙的像短二、填空7.将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜10cm的地方得到一个最小亮点。若有一个物体放在这个透镜前40cm处，则可在透镜的另一侧得到 、 、 的像。8.检修工人在查看线路密集的电路板时，为了看清线路的连接情况，常透过一个较大的透镜进行观察，这个透镜应该是 透镜(填“凸”或“凹”)，工人看到的是放大的 (填“实”或“虚”)像，电路板到透镜的距离应 ；检修时还用到了照明灯，这是为了照亮 (填“透镜”或“电路板”)。9.（2016海南校级一模）小牛有一块焦距为5cm的凸透镜，若想用它做一个模型照相机，则景物到凸透镜的距离应 ；若想用它做投影仪的镜头，则胶片到凸透镜的距离应 ；若想将它作为放大镜使用，则被观察的物体到凸透镜的距离应 。10.点燃的蜡烛距凸透镜16cm，在距透镜16cm的另一侧光屏上出现了等大的清晰的烛焰像，凸透镜的焦距为 cm，当把蜡烛移到距透镜20cm的位置时，移动光屏，能接到 （填倒立、正立、放大、缩小）的清晰的烛焰像。11.（2015东台市模拟）在探究凸透镜成像规律时，组装并调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上，如果凸透镜焦距为10cm，物距为35cm，移动光屏，可以在光屏上得到一个倒立、 的实像生活中，一般情况下 （放大镜/投影仪/照相机）的成像情况与其相同。12.（2015高要市校级二模）如图所示，是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，其中还需要调整的是： 。调整后烛焰能在光屏上成 的实像，若想使像变大，应将蜡烛向 移。三、综合应用与实验探究13.如图所示，一束光经凸透镜后射在平面镜上，请完成光路图。14.凸透镜的焦点是实焦点，利用平行光源可以找到焦点，直接测出焦距，凹透镜的焦点是虚焦点，如何利用凸透镜来测定凹透镜的焦距？15.小王用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。实验桌上现有A、B两个凸透镜，其中凸透镜A的焦距为50cm，凸透镜B的焦距为10cm。光具座上标尺的刻度范围如图。（1）小王想探究凸透镜成像的规律，应选用 凸透镜（选填“A”或“B”）。（2）小王在图中的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如表所示。分析实验数据可知：实验次序物体到凸透镜的距离u/cm光屏上像到凸透镜的距离v/cm光屏上像的大小16012缩小23015缩小32020等大41530放大51260放大从实验次序2、3、4可以看出，当成实像时，物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越 ；同一凸透镜，成实像时，像距v随物距u的增大而 。（3）你认为小王同学的实验过程是否全面？请提出你的看法（只需写出一种）。答： 【答案与解析】一、选择1.【答案】A 【解析】根据凸透镜成像规律，当物体在1倍焦距以内成正立、放大、虚像，所以凸透镜成的正立的像都是放大的。2.【答案】D【解析】把蜡烛放在距离凸透镜50cm的某一位置时，在透镜另一侧得到一个清晰的，倒立的、缩小的像，则u2f，即50cm2f，解得f25cm，则选项ABC都符合，只有D选项是不可能的，故选：D。3.【答案】BC【解析】由图知，此时成倒立缩小的实像，所以物距大于2f，即u2f；而像距处于f和2f之间，即fv2f。4.【答案】C【解析】当u2f时，凸透镜成倒立，缩小的实像，若物距u增大（即物体远离凸透镜），则像距减小（即像与物相对于凸透镜向同一方向运动），其像也随像距成正比地减小（即像与像距的变化情况完全一样）。但物体移动的距离大于像移动的距离，而移动的时间又相同，由可知，像的速度会变小（减速运动）。5.【答案】B【解析】（1）蜡烛经透镜成倒立的像，说明此透镜一定是凸透镜；（2）蜡烛放在距离透镜20cm的地方，当它向透镜移动时，其倒立的像移动速度大于蜡烛移动速度，说明蜡烛在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，所以2f20cmf，所以20cmf10cm；故选B。6.【答案】D【解析】凸透镜成像的特点与物体到凸透镜的距离有关，像的放大或缩小是就物体所成的像与物体本身的大小比较而言的，由于题中没有说明两物体到凸透镜的距离关系，故不能断定两个物体的像的大小关系，因此答案为D。二、填空7.【答案】倒立；缩小；实8.【答案】凸；虚；小于凸透镜的1倍焦距；电路板【解析】根据凸透镜成像规律，当物距小于凸透镜的1倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，这就是放大镜的原理，所以检修工人用凸透镜的放大作用来查看电路板时，电路板到凸透镜的距离应小于1倍焦距，成的像是正立、放大的虚像，用照明灯照亮电路板，可以使成像更清晰，便于观察。9.【答案】大于10cm；大于5cm小于10cm；小于5cm【解析】由凸透镜成像规律可知，照相机的镜头利用的是物距大于二倍焦距时凸透镜的成像规律，即焦距为5cm的凸透镜，若想用它做一个模拟照相机，则景物到凸透镜的距离应大于10cm；若想用它做投影仪的镜头，则胶片到凸透镜的距离应大于5cm小于10cm；若想将它作为放大镜使用，则被观察的物体到凸透镜的距离应小于焦距，即小于5cm，故答案为：大于10cm；大于5cm小于10cm；小于5cm。10.【答案】8；倒立、缩小【解析】当u=16cm时，物体成等大的像，所以2f=16cm，即f=8cm；若将蜡烛移到20cm处，则物体在2f之外，所以此时成倒立缩小的实像。11.【答案】主光轴；缩小；照相机【解析】探究凸透镜成像规律时，调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰、光屏和光屏的中心在大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；凸透镜焦距为10cm，物距为35cm，所以物距u2f=20cm，成倒立、缩小的实像，应用于照相机；故答案为：主光轴；缩小；照相机。12.【答案】光屏；