2024-2025学年人教版八年级物理上册同步讲义：凸透镜成像的规律（学生版+解析版）

第五章透镜及其应用（原卷版）

课时5.3凸透镜成像的规律

学习目标

2022年课程标准物理素养

物理观念：凸透镜成像规律，凸透镜成像规律的应用。

2.3.5了解凸透镜对光的会聚作

科学思维：通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。

用和凹透镜对光的发散作用。探究

科学探究：探究凸透镜成像的规律。

并了解凸透镜成像的规律。了解凸

科学态度与责任：经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。通

透镜成像规律的应用。

过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。

知识流理

知识点一、凸透镜成像规律

问题

通过前面的学习，我们已经看到了形形色色的凸透镜成像情况。凸透镜成像究竟有什么规律呢?

1.探究凸透镜成像的规律

（1）相关概念

①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm；

②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；

③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。

（2）实验-探究凸透镜成像的规律

照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是:物体通常离照相机的镜头比较远，成缩

小的实像;物体离投影仪的镜头比较近，成放小的实像。物体离放小镜比较近，成放小、正

提出问题

立的虚像。可见，像的虚实、小小、正倒与物体离凸透镜的距离（物距）有关系。

像的虚实、小小、正倒与物距有怎样的关系呢？

为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近

（图5.3T）,把每次观察到的物距以及像的虚实、小小、正倒等情况都记录在表格中，比较

实验思路

实验数据，看看像的虚实、小小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。

实验器材光具座、发光二极管、凸透镜、光屏等

用发光二极管作为发光物体，-块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、透镜和光

屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况（图5.3-2）。

图5.3-2探究凸透镜成像规律的装置

把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的小小和正

倒，测出物距和像距（像到凸透镜的距离）。

把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。

继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到

发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏-侧向凸透镜

十除F在上方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？

收集证据把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并

与各小组共享测量的数据。

像与物距的关系凸透镜的焦距f=10cm

像的性质

实验物距像距

次数z//cm虚实小小正倒v/cm

130实像缩小倒立15

225实像缩小倒立16.7

320实像等小倒立20

416.7实像放小倒立25

515实像放小倒立30

610不成像

76正立放小虚像—

84正立放小虚像—

分析上表的记录，回答下列问题，找出凸透镜成像的规律。

1.像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？

分析论证2.像的小小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放小的实像？有有

缩小的虚像？

3.像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？

由于凸透镜对光的偏折程度与透镜的焦距f有关系，因此在描述物距和像距的数据时,

建议用焦距f作为参照距离，这样或许更有利于凸显凸透镜成像的规律。

归纳结论

（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距小于一倍焦距时，成实像；当物距小于一

倍焦距时，成虚像；当物距小于一倍焦距时，不成像；

⑵二倍焦距是成放小实像还是缩小实像的分界点。当物距小于二倍焦距时，成缩小

的实像；当物距小于二倍焦距时，成等小的实像；当物距小于-倍焦距小于二倍焦距时，

成放小的实像；

⑶凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是

正立的，且像、物同侧；

实验表明：当物距小于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦

得出结论距时，凸透镜成倒立、等小的实像；当物距小于2倍焦距、小于焦距时，凸透镜成倒立、

放小的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放小的虚像。这就是凸透镜成像的规律。

（1）调整发九二极管、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让发光二极管的像成在

光屏的中央；

⑵在做实验时，某同学无论怎样移动光屏，都无法在光屏上观察到发光二极管的像。发

生这-现象可能原因有哪些？

可能原因有：①发光二极管、凸透镜、光屏的中心不在同-高度上；②发光二极管的位置

在透镜的一倍焦距以内；③发光二极管的位置在透镜的焦点上；④当成放小的实像时，像

评估与交流距较小，光具座长度不够。

⑶用卡片把逐竞遮住-部分，光屏上得到发光二极管的像有什么变化？

光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。

（4）成实像时，将发光二极管和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可

逆。

⑸发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。

（6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。

.典例-（23・24八年级下•云南昆明♦期末）小刚同学利用凸透镜、光具座、“F”形光源、光屏等

器材“探究凸透镜成像规律”。实验装置如图所示。

（I）“小刚同学测量凸透镜焦距的实验如图甲所示，则此凸透镜的焦距为cm；

（2）组装器材时，小刚同学将“F”形光源、凸透镜和光屏依次安装在光具座上后，接下来应先调节三者的

中心在___________

（3）当各器材位置如图乙所示时，光屏上有了最清晰的像（像未画出）。此时若保持凸透镜的位置固定

不动，将“F”形光源移到光具座的35cm处时，光屏移动到cm处，光屏上才能承接到最清晰的

像，生活中（选填“照相机”、“投影仪”或“放小镜”）就是应用了这个成像规律制成的。

（4）实验中利用“F”形光源而不用蜡烛，二者相比，利用“F”形光源除环保外，还具有的优点是。

（写出一点即可）

（5）在探究了凸透镜成像规律后，小刚同学联想到摄影师拍摄荷叶上的青蛙时的情景，如下图所示。拍

摄时人需要保持静止不动，通过"变焦镜头''使青蛙的像变小或变小。于是利用上图中的器材探究“像的小小

与焦距的关系”。

①为了完成该实验探究，除了增加刻度尺外，还需增加的器材是；

②该探究在多次矣验中必须保持不变。移动光屏待像最清晰时,用刻度尺测山像的高度,并记

录数据。下表是小刚同学多次实验记录的数据。

实验次数123456

焦距/cm468101214

像高/cm1.52.53.64.86.38.0

根据数据可以得出结论：上述情景中，用相机拍照时，

2.对凸透镜成像的规律理解

（1）静态规律

物距u与焦像的性质像距v与焦相对凸透镜的位

应用

距f的关系正倒小小虚实距f的关系置

u>2f倒立缩小实像f<v<2f与物异侧照相机

u=2f倒立等小实像v=2f与物异侧测焦距

f<u<2f倒立放小实像v>2f与物异侧投影仪

u=f不成像

u<f正立放小虚像—与物同侧放小镜

记忆口诀一倍焦距分虚实，二倍焦距分小小，虚像（与物）同侧正立，实像异侧倒立，

（2）动态规律

成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越小；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像

越小。即成实像时，物近像远像变小，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距

离透镜越远，像越小。即物体越靠近焦点像越小。

特别提醒

（1）动态变化口诀：像的小小看像距，像儿跟着物体跑。其意义是，凸透镜成像时.，像距变小（小），

像就变小（小）；物体向哪个方向移动，像就向哪个方向移动。

（2）移动速度：成缩小的像时，物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度；成放小的像时,

物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度。

（23-24八年级下•湖北咸宁・期末）如图所示的红外摄像机常被用于野生动物的保护和生

态环境监测。下列说法正确的是（）

A.摄像机的镜头相当于凹透镜

B.动物靠近摄像机镜头时，所成的像逐渐变小

C.动物远离摄像机镜头时，所成的像逐渐变小

D.在拍摄录像时，动物在摄像机镜头的两倍焦距以外

（2024♦河南周口•二模）在探究凸透镜成像规律的实验中，光具座上依次放置好蜡烛、

凸透镜、光屏并进行调节.，光屏在如图位置刚好得到•个清晰的像，下列说法正确的是（）

A.光屏上的像可能是倒立放小的实像

B.图中的成像原理和投影仪的工作原理相同

C.把近视镜放在凸透镜和光屏之间，光屏向左移动才能得到清喷的像

D.把蜡烛和光屏的位置互换，光屏上能得到清晰放小的像

3.用作图法研究凸透镜成像规律

利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的小小和成像的具体

情:兄，这是理解凸透镜成像规律的一种方法。

（1）物距小于2倍焦距，即时，成倒立、缩小的实像，像距之f-f.

(2)物距〃=»'时，成倒立、等小的实像，像距呻2f

(3)物距小于焦距小于2倍焦距，即/V〃V2/时，成倒立、放小的实像，像距v>2fo

(4)物距〃寸时,

(3)物距时,

问题探究

问题一：探究凸透镜成像的规律

常考考查点

（1）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央;

（2）在做实验时，某同学无论怎样移动光屏，都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能

原因有哪些？

可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度二；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；

③蜡烛的位置在透镜的焦点上；④当成放小的实像时，像距较小，光具座长度不够。

（3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？

光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。

（4）成实像时，将蜡烛和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。

（5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。

（6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。

（7）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调

节？

像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。

【典例1】（2024.青海・中考真题）如图甲所示，是天言课堂中航天员王亚平讲授“水球光学实验”时的

场景，受此影响“飞天”兴趣小组利用如图乙所示的实验装置展开「'凸透镜成像规律”的探究实验。

甲乙丙

（I）图甲中水球相当于一个,它对光具有作用；

（2）王亚平所成的像是倒立、缩小的像，生活中（先填“照相机”“投影仪''或"放小镜”）就是利

用这一原理工作的；

（3）图乙中凸透镜的焦距为15cn当蜡烛从10cm处移动至30cm处时，为了再次得到清晰的像，光屏

应_____（选填"远离”或"靠近”）凸透镜，且所成的像是倒立、的实像；

（4）如果将蜡烛换成如图丙所示的字光源，其优点是：（只写一条即可）。

【变式-1］（23-24八年级下.陕西宝鸡.期末）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，小吃用高为4cm

的发光体（由发光二极管组成）作为物体，把凸透镜固定在如图中所示的光具座50cm刻度线处不动。下

表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据：

次数物距/cm像距/cm像高/cm

130.015.02.0

220.04.0

甲乙丙

（I）实验前需要调整发光体、凸透镜和光屏的中心在,目的是,分析表中数据可知，实验中所

用凸透镜的焦距为cm；

（2）根据实验的数据推测，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，保持透镜位置不变，物体通过凸透镜所

成实像的高度（选填“小于小小于”或，等于“）2.0cm；

（3）小明用如图乙所示的LED发光灯制成的“F”字样的光源替换图甲中的物体，保持物体和凸透镜的位置

如组甲不变，移动光屏又一次找到了清晰的像，从左向右观察光屏，该像可能是图丙中的（选填字

母），该成像规律与（选填“投影仪”或“照相机”）原理相同；另外请你分析小明用“F”型光源代替原

发光物体完成实验的优点是;

（4）若将该凸透镜换成焦距为30.0cm的凸透镜，物体和凸透镜的位置如图甲并保持不变，无论怎样在光

具座上移动光屏，光屏上都不能得到清晰的像，原因是

【变式1-2］（23-24八年级下•陕西渭南.期末）同学们在做“探究凸透镜成像规律”的实验。他们选用

多个LED灯制成字母“F”作为发光物体，用标有格子的白色板作为光屏，已知凸透镜的焦距为10cm,实验

装置.如图所示。

（I）用LED灯代替烛焰的好处是。

（2）当LED灯位于如图所示位置时，在光屏上得到一个清晰的像，生活中的就是利用这个原理制成

的，保持凸透镜位置不变，要使光屏上的像变小，应该如何调节IED灯和光屏？。

（3）若保持LED灯与凸透镜位置不变，只将光屏沿远离凸透镜方向移动•小段距离，要想在光屏.卜.再次

得到LED灯清晰的像，应在LED灯与凸透镜之间添加一个合适的（选填“近视''或“远视”）镜片。

（4）再把LED灯移到8cm处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到像，是因为此时成的是正立、放

小狗像，要想看到这个像，同学们观察的方法应是：o

问题二：凸透镜成像规律的应用

【角度1］生活中的应用

1.凸透镜成像的规律

物距U与焦像的性质像距V与焦相对凸透镜的位

应用

距f的关系正倒小小虚实距f的关系置

u>2f倒立缩小实像f<v<2f与物异侧照相机

u=2f倒立等小实像v=2f与物异侧测焦距

f<u<2f倒立放小实像v>2f与物异侧投影仪

u=f不成像

u<f正立放小虚像—与物同侧放小镜

2.成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越小；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，

像越小。即成实像时，物近像远像变小，物远像近像变小。

【典例2】（2024.河南信阳•二模）AI跳绳是一种基于人工智能技术的跳绳训练辅助系统，可以通过

手机摄像头对用户的跳绳次数、速度、节奏、姿势等数据进行分析，某同学跳绳时手机记录的图像如图所

示，下列说法正确的是（）

A.学生到摄像头的距离应在摄像头的一倍焦距和二倍焦距之间

B.学生通过手机摄像头所成的像是虚像

C.手机屏幕的画面是由红、黄、蓝三种色光混合而成的

D.当学生靠近摄像头时，摄像头所采集的像会变小

【变式2-1］（23-24八年级下.陕西榆林.期末）小明去植物园游玩时，用手机拍摄了甲、乙两张同一

牡丹的照片，如图所示下列说法正确的是（）

甲乙

A.手机的镜头相当于凹透镜

B.甲照片中是牡丹缩小的实像，乙照片中是牡丹放小的实像

C.若手机镜头焦距不变，拍摄乙照片时，手机到牡丹的距离更近

D.拍摄乙照片时，牡丹到手机镜头的距离应该在镜头的一倍焦距和二倍焦距之间

【变式2-2］（2。24•陕西商洛•模拟预测）如图所示为酒店机器人，可以实现面部识别功能。卜列说法

正确的是（）

A.机器人摄像头的镜头相当于凹透镜

B.摄像头成像的条件是客人与摄像头的距离小于二倍焦距

C.机器人摄像头所成的像是倒立、放小的实像

D.当机器人走近客人时，其摄像头所成客人的像会变小

【角度2】确定凸透镜的焦距范围

先确定像的性质,得出对应物距与焦距的关系和像距与焦距的关系式,解不等式就

可以确定该凸透镜焦距的范围。具体关系为：

（1）当成倒立、缩小的实像时，u>2f,f<v<2f；

（2）当成倒立、等小的实像时，u=v=2f；

（3）当成倒立、放小的实像时，f<u<2f,v>2f；

（4）当不成像时,u=f；

（5）当成正立、放小虚像时，u<fo

【典例3］（23-24八年级下•湖北恩施•期中）将物体放在距凸透镜15cm处时，能在光屏上得到物体

的清晰缩小的像，则凸透镜的焦距可能为（）

A.6cmB.8cmC.10cmD.15cm

【变式3-1］（2024・湖南娄底•三模）如图所示，小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，将凸透镜

固定在光具座上50cm刻度线处，点燃蜡烛并放置在光具座上35cm刻度线处。移动光屏至80cm刻度线处,

在光屏上得到烛焰清晰的像（烛焰的像未画出），以下说法中正确的（）

A.凸透镜焦距可能为7cm

B.此时成的是倒立缩小的实;象

C.凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏互换，在光屏上也能成清晰的像

D.若将透镜换为焦距更小的凸透镜，则只将光屏左移也能再次接收到清晰的像

【变式3-2］（2024.四川广元.二模）当光具座上蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰好

呈现出烛焰清晰的像。下列判断正确的是（）

A.该凸透镜的焦距可能为15cm

B.光屏上能成倒立、放小的虚像

C.放小镜应用了此成像规律

D.当蜡烛远离凸透镜时，光屏要靠近凸透镜才可在光屏上再次成清晰的像

【角度3】凸透镜成像规律与图像结合

*解答此类试题时，要明确二倍焦距处是成放小和缩小实像的分界点，当u=v=2f时，物

体成倒立、等小的实像。然后在图上找到对•应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。

【典例4】（2024.北京海淀.二模）在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，小海记录并描绘出了像距随

物距变化关系的图线，如图所示，图线中。、b、c三点所对应的蜡烛在光具座上的位置分别为4、B、Co

B.蜡烛处于A8间某一位置时，光屏上成倒立缩小的实像

C.蜡烛处于8c间某一位置时，光屏上成倒立放小的实像

D.将蜡烛从C移动到4的过程中，光屏上所成的像逐渐变小

【变式4-1］（2024•四川达州•一模）某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体

到凸透镜的距离〃跟像到凸透镜的距离y之间关系的图像如图所示，下列判断正确的是（）

v/cm

40

30

20

10

当〃=15cm时，成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成的

C.当〃二8cm时，成放小的像，放小镜就是根据这一原理制成的

D.当〃=5cm时;成放小的像，投影仪就是根据这一原理制成的

【变式4-1］（23-24九年级下•山东德州•阶段练习）某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记

录并绘制了像到凸透镜的距离v与物到凸透镜的距离"的关系图像，如图所示。卜列说法正确的有

cm

B.当〃二10cm时，在光屏得到的是放小的像

C.当〃=6cm时，在光屏上得到的是倒立、缩小的实像

D.把物体从距透镜30cm处移动到距透镜10cm处的过程中，像逐渐变小

强化训练

【基础强化】

1.（2024•江苏连云港•中考真题）小明将凸透镜正对太阳光，在距离凸透镜10cm的白纸上呈现一个最小、

最亮的光斑，此凸透镜的焦距为cm。如图是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况,

如果他想看到更小的正立的“国”字，小明需要将凸透镜书本（选填“远离”或嚼近”），凸透镜和

书本的距离应满足的条件是。

中（国）梦

2.（2024•广东佛山•三模）智能无人驾驶小巴车通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况，其摄像头镜

头相当于一个透镜，行人在摄像机感光元件上成倒立、（选填“放小”"缩小''或"等小”）的

实像。当小巴车靠近行人时，行人在摄像机感光元件上所成的像（选填“变小”“变小”或“不变”），

车会自动减速。

3.（2024•黑龙江鸡西•模拟预测）用手机扫描二维码，相当于给二维码拍了一张照片，二维码成（选

填“倒立”或“正立”）的像，手机镜头远离二维码，二维码在手机中所成的像会_________（选填“变小''或"变

小”）。

4.（2024.陕西西安.模拟预测）小雁塔屹立西安城南已近千年，是西安市城市名片之一。小明通过一个放

在地上的透明玻璃球，可看到玻璃球中的蓝天和小雁塔反转了过来，如图所示。玻璃球相当于凸透镜，对

光具有作用。远处小雁塔通过玻璃球成了一个倒立缩小的像，当玻璃球远离小雁塔时,

人看到像的小小将（选填“变小”、“变小”或“不变”）。

5.（2024.黑龙江哈尔滨.三模）某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的

距离〃跟像到凸透镜的距离v之间关系的图像，如图所示。该凸透镜的焦距是cm；把物体从距凸透

镜20cm处移动到30cm处的过程中，像的小小将。

【素养提升】

6.（23-24八年级下•海南省直辖县级单位•期末）小明在实验室里用凸透镜观察一个物体，他发现当物体

距离凸透镜15cm时，能在光屏上得到一个倒立、放小的实像。接着，他保持凸透镜的位置不变，将物体

向凸透镜靠近10cm,则此时（）

A.光屏上仍能得到〜个倒立、放小的实像

B.光屏上能得到一个倒立、缩小的实像

C.光屏上不能得到像，但能通过凸透镜看到一个正立、放小的虚像

D.光屏上不能得到像，但能通过凸透镜看到一个倒立、放小的实像

7.（2024・广东•三模）小敏在探究凸透镜成像规律时，在光屏上得到了烛焰清晰的像（像未画出），如图

所示，下列说法正确的是（

A.光屏上承接到的像是由光的反射形成的

B.将凸透镜水平旋转45。后，光屏上的像无变化

C.若蜡烛移至45cm刻度线处，移动光屏仍能承接到像

D.保持凸透镜的位置不变，将蜡烛放在光屏的位置，此时清晰的像成在原蜡烛的位置

8.（2024.山东济南.二模）图甲是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分，图乙中的a、b、c、d是通过凸透

镜看到的刻度尺的像。若凸透镜从贴着刻度尺的位置逐渐远离，则通过凸透镜看到的刻度尺的像的先后顺

序正确的是（）

9.：2024.安徽滁州・一模）如图所示，蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm,

凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（）

01020304050607108090100cm

<,__Y__-_Y_TA__1;_V_7*_VK'_Y_7:

A区：B区：C区：D区：E区！F区

A.当蜡烛放在图中A区域时，光屏在图中E区域呈现清晰的像，投影仪就是利用这一规律成像的

B.蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小

C.若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中8区域

D.若光屏上要得到一个放小的像，则蜡烛应该放在图中C区域

10.（2024九年级下.全国•专题练习）在研究凸透镜成像的实验中，烛焰位于透镜左侧距透镜30cm处，

移动透镜右侧的光屏到距透镜20°m处时，正好收集到烛焰清晰的像，则所用凸透镜的焦距一定（）

A.小于30cmB.小于10cm

C..在15cm与30cm之间D.在10cm与15cm之间

【能力培优】

11.（2024.上海.中考真题）光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时，

此时在光屏上成缩小的像。物理王把光屏沿着光具座移动5cm后，再次移动光源的位置使成清晰的像。对

于该像的情况，下列选项正确的是（）

A.一定成放小的像B.可能成缩小的像

C.成像可能比原来小D.成像一定比原来小

12.（23-24八年级上•安徽芜湖・期末）某同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律，记

A.当〃:10cm时，成倒立、等小的像B.当〃=15cm时：成正立、放小的像

C.当“20cm时，成倒立、放小的像D.当“=25cm时，成倒立、缩小的像

13.（23-24八年级上•湖北武汉•期末）某同学利用如图所示的器材做实验，先用焦距为10cm的凸透镜甲

进行实验，在光屏上得到清晰缩小的实像。接下来不改变发光体和凸透镜的位置，改用焦距为20cm的凸

透调乙继续实验。为了再次得到清晰的像，下列说法正确的是（）

A.光屏靠近透镜移动，光屏上一定是倒立、放小的像

B.光屏远离透镜移动，光屏上一定是倒立、放小的像

C.光屏靠近透镜移动，光屏上可能是倒立、缩小的像

D.光屏远离透镜移动，光屏上可能是倒立、缩小的像

14.（23-24八年级下•广东汕头.期末）（1）在“探究凸透镜成像的规律”实验中。

（I）让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示,

则该凸透镜的焦距cm；

（2）在组装器材时，将蜡烛、E透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的

中心在同一高度，这样做的目的是；

（3）如图乙所示，将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处，移动光屏，可

在光屏上得到一个清晰的（选填“实''或"虚"）像，利用该成像规律制成的光学仪器是（选填“照

相机”、"投影仪''或"放小镜”）：

（4）在如图乙所示的实验基础上，将点燃的蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏适当向（选填“左”

或‘右"）移动才能在光屏上成清晰的像，且成的像的小小（选填“变小”、“变小”或“不变”）；

（5）实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向光屏的（选填“上半部''或'下半部”）

移动。

15.（2024.江苏扬州.三模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距为10cm。

（I）为使凸透镜所成的像位于光屏的中央，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的____上。如图甲所示,

若不移动蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上得到清晰的像，应将光屏向调（选填“左''、，•右”“上”或

吓”）;

（2）小红同学做“观察凸透镜成像，的实验时，进行了两次实验，如乙图所示，在实验1中，她能在凸透镜

的另•侧的光屏上观察到倒立、放小的“烛焰”；实验2中，她通过凸透镜能观察到正立、放小的“烛焰”。

则该同学在实验1中使用的凸透镜的焦距（选填“小于”“小于”或“等于”）实验2中使用的凸透镜的焦

距；

（3）图甲中凸透镜不动，移动蜡烛到30〜40cm之间时，按（A或B）方式观察到的像与在原透镜位

置正确放置一块薄玻璃板，在蜡烛一侧透过玻璃板观察到的像比较，在“正倒”、“小小”“虚实”三个方

面o

A.有一个方面相同，两个方面不同

B.三个方面都不同

C.三个方面都相同

D.有两个方面相同，一个方面不同

第五章透镜及其应用（解析版）

课时5.3凸透镜成像的规律

学习目标

2022年课程标准物理素养

物理观念：凸透镜成像规律，凸透镜成像规律的应用。

2.3.5了解凸透镜对光的会聚作

科学思维：通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。

用和凹透镜对光的发散作用。探究

科学探究：探究凸透镜成像的规律。

并了解凸透镜成像的规律。了解凸

科学态度与责任：经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。通

透道成像规律的应用。

过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。

知识梳理

知识点一、凸透镜成像规律

问题

通过前面的学习，我们已经看到了形形色色的凸透镜成像恃况。凸透镜成像究竟有什么规律呢?

1.探究凸透镜成像的规律

（1）相关概念

①物距U：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm；

②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；

③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。

（2）实验-探究凸透镜成像的规律

照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是:物体通常离照相机的镜头比较远，成缩

小的实像;物体离投影仪的镜头比较近，成放小i勺实像。物体离放小镜比较近，成放小、正

提出问题

立的虚像。可见，像的虚实、小小、正倒与物体离凸透镜的距离（物距）有关系。

像的虚实、小小、正倒与物距有怎样的关系呢？

为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近

（图5.3T）,把每次观察到的物距以及像的虚实、小小、正倒等情况都记录在表格中，比较

实验思路

实验数据，看看像的虚实、小小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。

实验器材光具座、发光二极管、凸透镜、光屏等

用发光二极管作为发光物体，-块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、透镜和光

屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况（图5.3-2）。

图5.3-2探究凸透镜成像规律的装置

把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的小小和正

倒，测出物距和像距（像到凸透镜的距离）。

把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。

继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到

发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏-侧向凸透镜

十除F在上方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？

收集证据把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并

与各小组共享测量的数据。

像与物距的关系凸透镜的焦距f=10cm

像的性质

实验物距像距

次数z//cm虚实小小正倒v/cm

130实像缩小倒立15

225实像缩小倒立16.7

320实像等小倒立20

416.7实像放小倒立25

515实像放小倒立30

610不成像

76正立放小虚像—

84正立放小虚像—

分析上表的记录，回答下列问题，找出凸透镜成像的规律。

1.像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？

分析论证2.像的小小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放小的实像？有有

缩小的虚像？

3.像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？

由于凸透镜对光的偏折程度与透镜的焦距f有关系，因此在描述物距和像距的数据时,

建议用焦距f作为参照距离，这样或许更有利于凸显凸透镜成像的规律。

归纳结论

（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距小于一倍焦距时，成实像；当物距小于一

倍焦距时，成虚像；当物距小于一倍焦距时，不成像；

⑵二倍焦距是成放小实像还是缩小实像的分界点。当物距小于二倍焦距时，成缩小

的实像；当物距小于二倍焦距时，成等小的实像；当物距小于-倍焦距小于二倍焦距时，

成放小的实像；

⑶凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是

正立的，且像、物同侧；

实验表明：当物距小于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦

得出结论距时，凸透镜成倒立、等小的实像；当物距小于2倍焦距、小于焦距时，凸透镜成倒立、

放小的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放小的虚像。这就是凸透镜成像的规律。

（1）调整发九二极管、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让发光二极管的像成在

光屏的中央；

⑵在做实验时，某同学无论怎样移动光屏，都无法在光屏上观察到发光二极管的像。发

生这-现象可能原因有哪些？

可能原因有：①发光二极管、凸透镜、光屏的中心不在同-高度上；②发光二极管的位置

在透镜的一倍焦距以内；③发光二极管的位置在透镜的焦点上；④当成放小的实像时，像

评估与交流距较小，光具座长度不够。

⑶用卡片把逐竞遮住-部分，光屏上得到发光二极管的像有什么变化？

光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。

（4）成实像时，将发光二极管和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可

逆。

⑸发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。

（6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。

.典例-（23・24八年级下•云南昆明♦期末）小刚同学利用凸透镜、光具座、“F”形光源、光屏等

器材“探究凸透镜成像规律”。实验装置如图所示。

（I）“小刚同学测量凸透镜焦距的实验如图甲所示，则此凸透镜的焦距为cm；

（2）组装器材时，小刚同学将“F”形光源、凸透镜和光屏依次安装在光具座上后，接下来应先调节三者的

中心在___________

（3）当各器材位置如图乙所示时，光屏上有了最清晰的像（像未画出）。此时若保持凸透镜的位置固定

不动，将“F”形光源移到光具座的35cm处时，光屏移动到cm处，光屏上才能承接到最清晰的

像，生活中（选填“照相机”、“投影仪”或“放小镜”）就是应用了这个成像规律制成的。

（4）实验中利用“F”形光源而不用蜡烛，二者相比，利用“F”形光源除环保外，还具有的优点是。

（写出一点即可）

（5）在探究了凸透镜成像规律后，小刚同学联想到摄影师拍摄荷叶上的青蛙时的情景，如下图所示。拍

摄时人需要保持静止不动，通过"变焦镜头''使青蛙的像变小或变小。于是利用上图中的器材探究“像的小小

与焦距的关系”。

①为了完成该实验探究，除了增加刻度尺外，还需增加的器材是；

②该探究在多次矣验中必须保持不变。移动光屏待像最清晰时,用刻度尺测山像的高度,并记

录数据。下表是小刚同学多次实验记录的数据。

实验次数123456

焦距/cm468101214

像高/cm1.52.53.64.86.38.0

根据数据可以得出结论：上述情景中，用相机拍照时，o

【答案】10.0同一高度80投影仪成像更稳定不同焦距的凸透境物距

相机的焦距越小，像越小

【详解】（1）”]由图知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点到凸透镜的距离为

40.0cm-30.0cm=10.0cm

则凸透镜的焦距是10.0cm1,

（2）[2]实验中，应调整“F”形光源、凸透镜、光屏的中心小致在同一高度上，这样烛焰的像才能成在光屏

的中央。

（3）[引当各器材位置如图乙所示时，光屏上有了最清晰的像,此时物距为30cm,像距为15cm。将“F”形

光源移到光具座的35cm处时，物距为15cm,根据光路可逆原理可知，此时的像距为30cm,则光屏移动

到80cm刻度线处时，可以呈现涓晰的像。

[4]物距为15cm,小于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立放小的实像，这是投影仪的原理。

（4）[5]“F”形光源相比蜡烛不会晃动，成像更稳定。

（5）[6]要探究“像的小小与焦距的关系”，应增加的器材是不同焦距的凸透镜。

⑺拍摄时人需要保持静止不动，此时物体到凸透镜的距离不变，即物距不变。

网由表中数据可以得出结论，物距不变时,，凸透镜焦距越小，像越小，则用相机拍照时，相机的焦距越小,

像越小。

2.对凸透镜成像的规律理解

（1）静态规律

物距u与焦像的性质像距V与焦相对凸透镜的位

应用

距f的关系正倒小小