中考物理凸透镜成像解题指导

中考物理凸透镜成像解题指导一、引言：中考中的凸透镜成像凸透镜成像是中考物理的高频考点，涉及概念辨析、计算、实验探究及应用等多种题型，占分比例约为8%~10%。学生常见问题包括：概念混淆（如实像与虚像）、规律记忆不牢（如物距与像距的关系）、应用能力不足（如照相机调节）。本文将从基础概念出发，系统梳理核心规律，分类指导解题方法，帮助学生突破难点。二、基础概念梳理：关键术语与性质要解决凸透镜成像问题，需先明确以下核心概念：1.凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，对光线有会聚作用（又称“会聚透镜”）。2.焦点（F）：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的点（凸透镜有两个实焦点）。3.焦距（f）：焦点到凸透镜光心（透镜中心）的距离（单位：cm）。4.物距（u）：物体到凸透镜光心的距离（恒为正）。5.像距（v）：像到凸透镜光心的距离（实像为正，虚像为负）。6.实像与虚像：实像：由实际光线会聚形成，能呈现在光屏上，与物体在凸透镜异侧（如照相机成像）；虚像：由光线反向延长线会聚形成，不能呈现在光屏上，但能被眼睛看到，与物体在凸透镜同侧（如放大镜成像）。三、核心规律总结：五种成像情况凸透镜的成像规律取决于物距（u）与焦距（f）的关系，以下是五种典型情况的总结（表格清晰呈现，便于记忆）：物距u与f的关系像的性质像距v与f的关系应用例子u>2f倒立、缩小、实像f<v<2f照相机、摄像机u=2f倒立、等大、实像v=2f测凸透镜焦距f<u<2f倒立、放大、实像v>2f投影仪、幻灯机u=f不成像（折射光线平行）——平行光源（如手电筒）u<f正立、放大、虚像v>u（像距大于物距）放大镜、老花镜注：“倒立”指像与物体的上下、左右均相反；“正立”指像与物体方向一致。四、解题方法分类指导1.概念辨析题：抓住本质，避免混淆解题关键：根据实像与虚像的定义、成像性质（正倒、大小）判断。例1（2022·北京中考）：下列关于凸透镜成像的说法中，正确的是（）A.实像一定是倒立的，虚像一定是正立的B.实像一定是放大的，虚像一定是缩小的C.实像能呈现在光屏上，虚像也能呈现在光屏上D.实像由实际光线会聚而成，虚像由光线的反向延长线会聚而成解析：A（实像倒立，虚像正立）、D（实像由实际光线会聚，虚像由反向延长线会聚）正确；B（实像可缩小、等大、放大，虚像一定放大）、C（虚像不能呈现在光屏上）错误。答案：AD。2.计算类题目：公式应用与符号规则核心公式：\(\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}\)（\(f\)为焦距，恒正；\(u\)为物距，恒正；\(v\)为像距，实像正、虚像负）。解题步骤：①确定已知量（\(f\)、\(u\)或\(v\)）；②代入公式计算未知量；③根据\(v\)的符号判断像的虚实。例2（2021·上海中考）：凸透镜的焦距为10cm，当物距为15cm时，像距为______cm，成______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“缩小”）的实像。解析：已知\(f=10\,\text{cm}\)，\(u=15\,\text{cm}\)，代入公式：\[\frac{1}{10}=\frac{1}{15}+\frac{1}{v}\]解得\(v=30\,\text{cm}\)（正号表示实像）。根据规律，\(f<u<2f\)时，成倒立、放大的实像。答案：30；倒立；放大。3.实验探究题：操作细节与问题分析实验步骤：①组装器材：蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，使三者中心在同一高度（目的：使像成在光屏中央）；②测焦距：凸透镜正对太阳光，移动光屏找到最小最亮的光斑，光斑到凸透镜的距离即为焦距\(f\)；③探究规律：改变物距\(u\)，移动光屏找到清晰的像，记录\(u\)、\(v\)及像的性质。常见问题分析：光屏上无像：\(u<f\)（虚像）、三者中心不在同一高度、\(u=f\)（不成像）；像不清晰：光屏未移动到像的位置（需来回调节）。例3（2022·广东中考）：在探究凸透镜成像规律的实验中：（1）组装器材时，应使蜡烛、凸透镜、光屏的中心在______；（2）若凸透镜的焦距为10cm，当蜡烛到凸透镜的距离为15cm时，移动光屏，会在光屏上得到一个______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“缩小”）的实像；（3）若蜡烛到凸透镜的距离为8cm，此时光屏上没有像，原因是______。解析：（1）同一高度（使像成在光屏中央）；（2）\(f<u<2f\)，倒立、放大；（3）\(u<f\)，成虚像。答案：（1）同一高度；（2）倒立；放大；（3）物距小于焦距，成虚像。4.应用类题目：联系生活，规律应用（1）照相机：原理：\(u>2f\)，倒立、缩小实像；调节：拍近景（\(u\)减小），需增大像距（镜头向前伸）；拍远景（\(u\)增大），需减小像距（镜头向后缩）。（2）投影仪：原理：\(f<u<2f\)，倒立、放大实像（幻灯片需倒放）；调节：使像变大（增大像距：光屏远离投影仪；减小物距：镜头向下调）。（3）放大镜：原理：\(u<f\)，正立、放大虚像；调节：使像变大（增大物距，但不超过\(f\)）。例4（2023·浙江中考）：用投影仪放映幻灯片时，若要使屏幕上的像变大一些，下列操作中正确的是（）A.减小屏幕与投影仪的距离，增大幻灯片与镜头的距离B.增大屏幕与投影仪的距离，减小幻灯片与镜头的距离C.减小屏幕与投影仪的距离，减小幻灯片与镜头的距离D.增大屏幕与投影仪的距离，增大幻灯片与镜头的距离解析：投影仪成倒立放大实像，要使像变大，需增大像距（屏幕远离）、减小物距（幻灯片靠近镜头），符合“物近像远像变大”规律。答案：B。五、常见误区避坑：易混淆点分析1.“放大”与“变大”的区别：“放大”指像比物大（\(v>u\)）；“变大”指像的大小随物距减小而增大（如\(u\)从3f减小到2f，像从缩小变为等大，是“变大”但不是“放大”）。2.虚像能否用眼睛看到：虚像不能呈现在光屏上，但能被眼睛看到（眼睛晶状体将虚像光线会聚成实像在视网膜上）。3.公式符号规则：实像\(v>0\)，虚像\(v<0\)（如\(u=3\,\text{cm}\)，\(f=5\,\text{cm}\)，\(v=-7.5\,\text{cm}\)，负号表示虚像）。六、解题技巧提炼：快速判断与计算1.“物近像远像变大”规律：实像（\(u>f\)）：物距减小→像距增大→像变大；物距增大→像距减小→像变小。虚像（\(u<f\)）：物距减小→像距减小→像变小；物距增大→像距增大→像变大（与实像相反）。2.特殊点快速判断：\(u=2f\)：等大实像，放大与缩小的分界点；\(u=f\)：不成像，实像与虚像的分界点。3.画图辅助法：画两条关键光线（平行于主光轴的光线折射后过焦点；过光心的光线传播方向不变），交点即为像点，可快速判断像的性质。七、实战演练：中考真题解析例5（2023·湖南中考）：小明用照相机给同学拍照，拍完后发现同学的像太小，要使像变大，小明应（）A.让同学靠近照相机，同时镜头向后缩B.让同学靠近照相机，同时镜头向前伸C.让同学远离照相机，同时镜头向后缩D.让同学远离照相机，同时镜头向前伸解析：照相机成倒立缩小实像，要使像变大，需减小物距（同学靠近）、增大像距（镜头向前伸）。答案：B。例6（2022·山东中考）：凸透镜的焦距为10cm，蜡烛放在离凸透镜15cm的位置，光屏应放在离凸透镜______cm到______cm之间才能得到清晰的像，此时成的像是______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“缩小”）的实像。解析：\(f=10\,\text{cm}\)，\(u=15\,\text{cm}\)（\(f<u<2f\)），像距\(v>2f\)（即\(v>20\,\text{cm}\)），成倒立、放大实像。答案：20；无限远（或“大于20”）；倒立；放大。八、结语：复习建议与注意事项凸透镜成像是中考物理的重点，复习时需注意：