凸透镜成像的规律(精心整理)

1、第三章透镜及其应用 三、凸透镜成像的规律 课前预习？教学有方（无师自通） 点击关键词 物距像距焦距成像特点 目标导航船1. 理解凸透镜的成像规律 。2.放大镜本身就是凸透 投影仪能把小的胶片上 是倒立的；放大镜能把小2. 学会用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件。 本课时重点：凸透镜的成像规律 本课时难点：凸透镜的成像规律的实验及数据分析 创意开场白： 方式一：通过上节课的学习，我们知道照相机投影仪里面都有凸透镜， 镜，并且照相机能使景物在相片上成倒立的像，所成的像比物体小，的画面放大到屏幕上，供大家观看，这就说明所成的像比物体大， 小的物体放大，使我们看清楚它们

2、， 所成的像是正立、放大的。你们想进一步了解它们吗？ 想了解什么？ 方式二：学生活动：通过凸透镜观察书本上的字，看到正立、放大的像；观察远处的物体， 看到倒立、缩小的像。师：在我们的桌上都有一个凸透镜，请大家通过凸透镜看书本上的字，看到了怎样的像？ 生：正立、放大的像。师：再用它看看远处的物体，又看到了怎样的像？ 生：倒立、缩小的像。我们一起来探究凸透师：凸透镜还能成哪些性质的像？凸透镜成像有什么规律呢？这节课， 镜成像的规律。方式三：市场上销售一种有趣的酒杯一一“魔杯”。当你向杯中注入酒时，杯底会呈现出栩栩如生的龙凤画面，但当你饮完杯中酒后，龙凤也跟着无影无踪了。太神奇了！自然，龙凤 不会随

3、酒进入君腹，那么这是怎么一回事呢？学习了本节课的内容你会弄明白。温故知新一、温故1. 照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像。2. 使用照相机照相时，物距大小像距，使用投影仪时，物距小于像距。二、知新1.凸透成像的虚实、大小、正倒跟物距有关系。（会推断） 乐学好思：我们根据为什么可以推断凸透成像的虚实、大小、正倒跟物距有关系？ 思路分析：根据上节学过的照相机、投影仪、放大镜来进行推断。参考答案：照相机和投影仪都成倒立的实像，不同的是：物体离照相机的镜头较远，成缩小的像；物体离投影仪较近，成的是放大的像。放大镜成正立、放大的虚像，物体离放大镜比 较近。可见像

4、的虚实、大小、正倒跟物距有关系。2. 实验目的：探究像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？ 实验原理：光的折射实验仪器：蜡烛、凸透镜、光屏、光具座乐学好思：为什么要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度？ 参考答案：调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度是为了使像成在光屏中央。素材资源库妙记“凸透镜成像规律”的口诀一倍u<f)“凸透镜成像规律”，由于牵涉到的概念多、成像特点变化多，很不容易记忆。为此， 我们根据实验事实，把“凸透镜成像规律”总结成了四句简明、易记、实用的口诀： 焦距分虚实，二倍焦距分大小；像的大小像距定，像儿跟着物体跑。”“一倍焦距分虚实”是说物体放在凸透镜的焦点

5、处，不能成像；当物距小于焦距（时成虚像；物距大于焦距（ u>f ）时成实像，即焦点是凸透镜成虚像或实像的分界点。“二倍焦距分大小”是说物距大于一倍焦距而小于二倍焦距（ f<u<2f ）时，成倒立的、放大的实像；物距小于一倍焦距（ u<f ）时，成正立的、放大的虚像。而物距大于二倍焦距（u>2f ）时 ,成倒立的、缩小的实像。即二倍焦距处是凸透镜成放大像或缩小像的分界处。“像的大小像距定”，即像距变大像变大，像距变小像变小。“像儿跟着物体跑”，即物体向哪个方向运动，像就向哪个方向移动。应用上面四句口诀，就可以方便地根据物体或像移动的方向与凸透镜位置，确定物距、像距的

6、大小，从而确定像的大小，解决有关问题了。像到凸透镜的距离与实像大例：在物体由远处沿凸透镜的主光轴向焦点移近的过程中，像逐渐变大 像逐渐变小 像逐渐变大 像逐渐变小小的变化情况是（ ）A、像到透镜的距离逐渐增大，B、像到透镜的距离逐渐增大，C、像到透镜的距离逐渐减小，D、像到透镜的距离逐渐减小，A。分析：物体由远处沿凸透镜的主轴向焦点移近，由于“像儿跟着物体跑”，所以像将沿 物体移动的方向移动，即像离透镜的距离越来越远，也就是说像距越来越大，又因为“像的 大小像距定”，那么，像也就逐渐变大。所以，应选择答案巧测凸透镜焦距三法一找焦点法在阳光下， 让太阳光垂直穿过凸透镜照射在光屏（或地面）上，调节

7、凸透镜与光屏之间的距 离，可以在光屏上得到一个最小最明亮的点， 即焦点。 用刻度尺测出焦点到凸透镜中心的距 离，就是这个凸透镜的焦距。 若没有阳光，可以用手电筒射出的光来代替。二成像法把尽量远的某一较明亮的物体作光源， 让这样的“光源”发出的光通过凸透镜照射在光屏上， 调节凸透镜到光屏之间的距离， 可以在光屏上得到 “光源”最清晰的像。 用刻度尺测出像到 凸透镜中心之间的距离，就是这个凸透镜的焦点。 （当物距比像距大得多时，这个结果是相 当理想的）三放大镜法用凸透镜作为放大镜来观察一篇课文， 让凸透镜从纸面起逐渐离开纸面 （镜面与纸面始终平 行），人首先观察到正立的字体由小变大，然后看不到任何

8、东西，最后又观察到倒立的字体 由大变小。 当眼睛透过凸透镜观察不到任何东西时， 说明纸面正处于凸透镜的焦点位置。 用 刻度尺测出这时纸面到凸透镜中心之间的距离，就是这个凸透镜的焦距。“魔杯”是怎样显像的？ 。 市场上销售一种有趣的酒杯一“魔杯” 当你向杯中注入酒时，杯底会呈现出栩栩如 生的龙凤画面， 但当你饮完杯中酒后，龙凤也跟着无影无踪了。自然， 龙凤不会随酒进入君 腹，那么这是怎么一回事呢 ?我们不妨挑选一只底部内壁有明显突起的无色透明的小空瓶，让瓶底对准阳光， 能证实它也有会聚作用！ 放一枚硬币在桌上， 把小空瓶移至硬币上方， 通过瓶口观察瓶底外的硬币， 你会发现硬币被放大了！ 空瓶成了

9、放大镜 逐渐加大瓶底与硬币间的距离， 硬币的像不断增 大，一会儿硬币的像不见了保持瓶币间的距离，往瓶内注入少许清水。随着瓶底被水淹没，一个清晰的硬币像又复现了。从本节的学习中，我们知道：凸透镜的成像规律是，物距小于1倍焦距，像为放大的虚像，且与物位于透镜同侧；物距等于或大于1倍焦距，透镜不成像或成实像.但透镜焦距并非一成不变，我们可以改变透镜周围的介质，“拉长”或“缩短”透镜的焦距.在上述实验中，当硬币的像不见时，瓶底与硬币间的距离大致与透镜的1倍焦距相等，向瓶内注入水后，犹如在瓶底凸面上加了一个“水凹透镜”，这一“水凹透镜”对光线的发散作用“拉长”了瓶底凸透镜的焦距，从而使原来位于瓶底透镜焦

10、点外的硬币一下进入“组合透镜”的一倍焦距之内，所以清水就能显出硬币的像了。仔细观察能显像的酒杯一一“魔杯”的构成，可以发现它的杯碗底部有圆弧形的凸起， 相当于一个焦距很短的凸透镜。在这一凸起的下方不远处嵌有一张比透镜直径小得多的龙凤 画片,，对照上述清水显硬币的实验原理，我们就不难知道“魔杯”显像的秘密了。课堂研习？ 一点即通知识全突破知识点一：探究凸透镜成像的规律的实验（导航指数1）情境设置：观察照相机、投影仪、放大镜的成像原理图照相机成像原理图图1放大镜成像原理图提出问题：凸透成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关?可能答案：凸透成像的虚实、 大小、正倒可能与凸透镜的焦距有关可能与物距有关可

11、 能与像距有关可能与像和物的距离有关分析答案：凸透成像的虚实、大小、正倒与凸透镜的焦距有关，本节课不作研究。本节课研究的是同一个透镜，凸透镜的焦距是一定的。没有物既没有像，所以，物距确定，像 距即确定；物与像的距离受制于物距。因此，凸透镜成像的大小、倒正、虚实与物距有 关。设计实验：1. 测出凸透镜的焦距。2. 点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。3. 把蜡烛放在离凸透镜远大于 2倍焦距的地方，调节光屏得到明亮、清晰的烛焰的像， 测出物距和像距并观察成像特点。让蜡烛到凸透镜的距离在 1倍焦距和2倍焦距之间，调节光屏得 测出物距和像距并观察成像特点。让蜡烛在凸透镜

12、的焦点上，调节光屏，看是否能够成像。让蜡烛在凸透镜的焦点以内，移动光屏，看像能否呈现在光屏上。 把蜡烛靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于 2倍焦距的地方，调节光屏得到明亮、清 晰的烛焰的像，测出物距和像距并观察成像特点。 把蜡烛继续靠近凸透镜， 到明亮、清晰的烛焰的像， 把蜡烛继续靠近凸透镜， 把蜡烛继续靠近凸透镜，. = !图2此时应该从光屏的一侧透过凸透镜才能看到烛焰的像。 图2所示：物距与焦 距的关系物距u/cm像距v/cm像的性质应用虚实大小正倒u > 2fu = 2 ffv uV2 fu = 2 fu= fuv f进行实验：将实验的数据记录在表格中。分析论证：分析实验数据，可

13、以得到凸透镜成像的规律如下表:物距与焦 距的关系像距与焦 距的关系像的性质应用虚实大小正倒u> 2ffv vv 2 f实小倒照相机u= 2fv= 2f实等大倒投影仪fv uV2 fv> 2f实大倒uv fv> f虚大正放大镜u= f不成像评估交流：实验中有的同学不知什么是清晰的像， 没有得到清晰的像时就开始测量物距和像距 实验 中现察、记录的内容较多，且物距不能从刻度尺直接读数， 物距和像距计算错误 要从具体 的数字和观察内容经过分析、概括转变成符号，最后形成规律，不会分析归纳。知识归纳：实像物近像远像变大，物远像近像变小；虚像物远像远像变大。 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小

14、。成放大像时像距大于物距，成缩小像时像距小于物距。实像都倒立， 虚像都正立。【经典例题1】（2010 安徽芜湖）某物体放在凸透镜前20cm处时，在光屏上得到了物体倒立、缩小的清晰实像，则该凸透镜的焦距可能是A. 20cmB. 15cm C. 10cmD. 5cmu> 2f。【思路提示】根据凸透镜成像的规律可知：成倒立、缩小的实像时20cm> 2f,可解【分析】由物体成“倒立、缩小的实像”可推断出物距在二倍焦距之外，即得：fv 10cm,本题只有D项符合题意。【答案】D【总结】用不等式确定凸透镜的焦距，要根据成像特点（或物距与像距的关系）确定物距与 焦距的关系（或像距与焦距的关系）把

15、题目的已知量代入不等式，解不等式即可。zftiU 3【经典例题21 （ 2010 湖北武汉）小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材探究凸透镜 成像规律。如图3所示，为了测出凸透镜的焦距，小明同学将凸透镜正对着太阳光，再把光屏放在它的另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个 的光斑，就可以测出该凸透镜的焦距为 cm请在图中画出凸透镜的主光轴。小明将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到同一高度后，在水平桌面上无论怎样移动光屏， 都不能承接到烛焰的像，原因可能是 。实验一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向 _动。【思路提示】测凸透镜的焦距常用“焦点法”，光屏上得不

16、到像可能是像不在光屏上、成虚像或不成像，主光轴是与透镜垂直且过光心的直线。【分析】太阳光可以看作是平行光，依据平行光经凸透镜折射后过焦点的性质，可以用太阳光粗测凸透镜的焦距；主光轴为与透镜垂直且过光心的直线（用虚线表示）；由于物体在焦点上不成像和在一倍焦距以内成虚像的原理可以推断出，小明在实验时无论怎样移动光屏都承接不到像的原因很可能就是将烛焰放在了凸透镜的焦点上或放在了凸透镜的一倍焦距以 内；由物体通过凸透镜所成像的倒、正与物相反的特点可以判断出，当烛焰变短时，烛焰向下远离主光轴，烛焰的像也向上远离主光轴，因此应将光屏向上移动。【答案】最小（最亮、最清晰）凸透镜的主光轴如图 4所示：蜡烛在凸

17、透镜的一倍焦距以内（或焦点上）上【总结】“焦点法”是测凸透镜的焦距常用的方法；无论怎样移动光屏都不能承接到烛焰的 像，原因可能是：烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度、蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内、蜡烛恰好在凸透镜的焦点上。知识巧归纳u >2fu =2f凸透镜成:像的规律fV UV2 fu =f倒立、缩小的实像 倒立、等大的实像 倒立、放大的实像不成像正立、放大的虚像生活中的物理随堂小挑战，这样才能使烛焰的像成在应先将凸透镜的光心、烛焰的中心、光屏的中心调整到。实验中，我们所说像的倒立或1.在探究凸透镜成像规律的时候，正立，是相对于的。【分析】本题考查的知识点是凸透镜成像的规律实验的操作注

18、意事项，关键是要求同学们在实验时养成良好的实验习惯， 并对实验中出现的问题及时进行反思、 总结。如果在实验中凸透镜的光心、烛焰的中心、光屏的中心不在同一高度，则在光屏上将得不到烛焰完整的像。 【答案】大致在同一高度光屏中心烛焰2.凸透镜成放大实像和缩小实像的分界点是;凸透镜成实像和虚像的分界点是O【答案】2倍焦距处1倍焦距处3.在“研究凸透镜成像”实验中，保持凸透镜位置不变，先后把烛焰放在 d和e点，如图5所示，同时调整光屏的位置，那么：(1)(2)(3)(4)a、b、c、把烛焰放在点，屏上出现的像最小把烛焰放在点，屏上出现的像最大把烛焰放在点，屏上不出现烛焰的像如果把烛焰从a移动到b点，像到

19、凸透镜的距离，像的大小(变大,变小，不变)【分析】成实像时，像大像距大物距小， e在焦点以内成虚像，不能用光屏承接。从 变大。【答案】(1) a (2)d (3)e (4)变大4. 将一个凸透镜正对着太阳光，在距凸透镜像小像距小物距大。 所以a点像最小，d点像最大,a移动到b时，物距变小，像要变大，像距也会变大20cm的纸上接到一个很小的亮斑。当将一个物)体放在距这个透镜50cm处时，在凸透镜的另一侧可以得到(A.倒立、放大的实像C.正立、放大的实像【分析】由题意可知：凸透镜的焦距是u> 2f，此时成倒立、缩小的实像。【答案】B5. 如图6所示，是第一套2010年上海世博会特种邮票。用焦

20、距为15cm的凸透镜观察这张邮票上较小的图案， 距离()A.大于15 cmB.大于30 cmC.小于15 cmD.小于30 cm【分析】凸透镜当凸透镜作为放大镜使用时物距【答案】C6. ( 2010 四川泸州)放电影时，电影胶片上的图案经凸透镜在银幕上成的是(A.倒立、放大的虚像B.正立、放大的实像C.正立、放大的虚像D.倒立、放大的实像【分析电影的成像原理与投影仪的成像原理相同，成的是倒立、放大的实像。本题易错选B ,因为同学们看电影时看到的是正立的像，之所以正立是因为胶片倒插。【答案】DB.倒立、缩小的实像D.正立、缩小的实像20cm,当物距为50cm时，物距和焦距的关系为：则邮票到透镜的

21、1.30 :UV f,即物距小于15cm，故本题选 C课后温习？各显神通 （时间：30分钟 满分：50分）1. 某同学拿了一个焦距为15cm的凸透镜，要想观察细小的物体应将物体放在距凸透镜的下方；要想用它得到放大的实像，物体到凸透镜的距离应该 ，此时像 的位置在 的范围；要想用它得到缩小的实像， 物体到凸透镜的距离应该 此时像的位置在的范围。【分析】当凸透镜做放大镜使用时，物距U应小于f,所以应将物体放在距凸透镜小于的下方；当得到放大的实像时，物距fv U v 2f，像距v>2f，即物距u大于15cm小于像距v大于30cm ;当得到缩小的实像时物距应u>2f，像距：fv vv 2f

22、,即物距u大于像距v大于15cm，小于30cm。【答案】30cm2. （2010（）小于 15cm 大于15cm小于30cm 大于30cm 大于大于15cm小于30cm广东肇庆）如右图7所示，蜡烛经透镜所成的像是15cm30cm,30cm,芒一JF9 $图7A.倒立缩小的实像B.正立放大的虚像C.倒立放大的实像D.正立缩小的虚像【分析】由图可知，蜡烛位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间， 知，此时烛焰经凸透镜成倒立、放大的实像，可见C正确【答案】C3. （ 2010 四川广安）“五四”青年节那天，学校请来摄影师给我们拍毕业照，列好队后，摄影师发现有几位同学没有进入取景框内，这时他重新调整照相机的

23、正确方法是（）A .照相机向前移，镜头向前伸C .照相机向后移，镜头向前伸【分析】在照毕业相时，有几位同学没有进入取景框内， 这些同学的像应该小一些，其他的同学才能进入取景框； 的成像规律可知，应该增大物距，减小像距，故选【答案】C4. （2010 安徽蚌埠二中）烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个缩小倒立的像，若保持透 镜位置不变，把烛焰与光屏的位置对调一下，则（A .光屏上仍能呈现出一个缩小的像B 光屏上将能呈现出一个放大的像C 光屏上不能呈现出像，但眼睛透过透镜能看到像D 光屏上没有像，需调节光屏的位置像才能呈现出来 【分析】由题意可知当凸透镜成倒立、缩小的像时，物距根据凸透镜的成像规律可

24、B .照相机向前移，镜头向后缩D .照相机向后移，镜头向后缩 说明进入取景框内同学的像偏大， 根据凸透镜的物远像近像变小”C。u> 2f,像距fv vv 2f;当烛焰与光屏的位置对调后，物距 fv uv 2f,像距v> 2f,由凸透镜成像的规律可知，此时成倒立、放 大的实像。所以本题选 B。【答案】B5. （ 2010 浙江萧山中学）琦琦同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时用画像代替蜡烛，她在透明的玻璃板上用黑色笔画了个画像，实际大小如图8 （甲）所示。把这个玻璃板放在光具座上，并用平行光源对着玻璃板上的画像照射，如图8 （乙）所示。移动光屏直到在光屏成清晰像为止。此时画像在光屏上

25、所成的像是图8 （丙）中的哪一个？（）【分析】由图可知：物距 U小于像距V,由凸透镜成像规律可知：此时物距fv UV 2f，成倒立、放大的实像。所以本题应选【答案】A6. （ 2010 内蒙古赤峰）小华同学在教室里用一个焦距为10cm的凸透镜在一张白纸上得到了窗外一颗树清晰的像，这个像是（）A .缩小、倒立的实像B .缩小、倒立的虚像C .放大、倒立的实像D .放大、正立的虚像【分析】本题易出错的原因在于搞不清楚什么是物距，误认为此时凸透镜作放大镜使用，错选D。由题意可知：此时物距u>2f,所以成缩小、倒立的实像。【答案】A7. 老奶奶用放大镜看报时，为了看得更大的清晰的像，她常常这样做

26、（）A .报与放大镜不动，眼睛离报远些B .报与眼睛不动，放大镜离报远些C .报与放大镜不动，眼睛离报近些D .报与眼睛不动，放大镜离报近些【分析】人眼看物体（报纸）最合适的距离是一定的，因此报与眼睛的位置应不动，放大镜 成放大虚像时物距增大像变大。为使像更大些，则应使放大镜离报远些。【答案】B8. （ 2010 山东潍坊）如图9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（A . v<f B. f<v<2f C. u>2f D. f<u<2f【分析】由题意可知光屏上出现了蜡

27、烛的像，说明凸透镜此时所成的像是倒立缩小的实像，凸透镜成倒立、缩小的实像时，物距大于2倍焦距，像距大于焦距而小于 2倍焦距，所以本 题应选BC。本题易出错的原因是没有与题图结合起来，而是错误的认为此时凸透镜所成的 像是放大的实像，或者是成缩小的实像。【答案】BC9. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，各组使用相同的焦距的凸透镜进行实验。（1 ）小华所在的小组实验操作规范，测量准确，该小组实验记录如下表：实验序号物距u/cm像距v/cm像的性质112.0024.00倒立，放大，实像216.0016.00倒立，等大，实像320.0013.33倒立，缩小，实像430.0010.91倒立，缩小，实像cm。请你根据上表信息，求出凸透镜的焦距f=（2）小华所在的小组把蜡烛放在该凸透镜的焦点上，凸透镜固定不动，将光屏向远离凸透镜的方向移动的过程中，在光屏上观察到的现象是 。（3）若烛焰，凸透镜，