苏科版物理八年级上册三、凸透镜成像的规律（举一反三讲义）（学生版）

三、\o"3.3凸透镜成像的规律"凸透镜成像的规律目录【学习目标】 1【思维导图】 2【知识梳理】 2知识点1：凸透镜成像规律及应用 2知识点2：探究凸透镜成像规律实验 5【方法技巧】 8方法技巧1探究凸透镜成像特点实验 8【巩固训练】 9【学习目标】1．知道凸透镜成像与物距（u）、焦距（f）的关系，能说出不同物距下像的性质（正倒、大小、虚实）。2．能记住凸透镜成像的关键结论，比如物距大于2倍焦距（u>2f）、等于2倍焦距（u=2f）、在1倍与2倍焦距之间（f<u<2f）时的成像特点。3．能将成像规律与生活应用结合，比如知道照相机、投影仪、放大镜分别利用哪种物距下的成像规律。重点：1．掌握核心物距范围对应的成像性质，尤其是u>2f、f<u<2f、u<f这三种常见情况。2．能根据物距变化判断像的大小、位置变化，比如物距减小（物体靠近透镜）时像距和像的变化规律。难点：1．理解“实像”和“虚像”的区别，以及不同物距下实像、虚像的形成条件，比如为何u<f时成虚像且像与物在同侧。2．灵活运用成像规律解决实际问题，比如根据像的性质反推物距范围，或解释投影仪调焦时像变大/变小的原理。【思维导图】【知识梳理】知识点1：凸透镜成像规律及应用1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图成像条件物距（u）成像的性质像距（v）应用u﹥2f倒立、缩小的实像f﹤v﹤2f照相机（图a）u=2f倒立、等大的实像v=2f图df﹤u﹤2f倒立、放大的实像v﹥2f投影仪（图b）u=f不成像射出的是平行光线0﹤u﹤f正立、放大的虚像v﹥f放大镜（图c）a.u﹥2fb.f﹤u﹤2fc.0﹤u﹤fd.u=2f凸透镜成像规律需要牢记，也可以背下下面口诀“物大焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。3、凸透镜成像的应用物距（u）像距（v）正倒大小虚实应用特点物、像的位置关系u＞2f2f＞v＞f倒立缩小实像照相机、摄像机-物像异侧u=2fv=2f倒立等大实像精确测焦仪成像大小的分界点物像异侧2f＞u＞fv＞2f倒立放大实像幻灯机、电影、投影仪-物像异侧u=f不成像强光聚焦手电筒成像虚实的分界点-f＞uv＞u正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧

虚像在物体之后物像同侧4、凸透镜成像的动态变化（1）实像的变化：‌当物距减小（‌物体向透镜靠近）‌，‌像距逐渐增大，‌同时像变大。‌这可以概括为一句简单易记的口诀：‌物近→像远、‌像变大；‌反之，‌物远→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之外（‌物距大于焦距）‌，‌在凸透镜另一侧成倒立的实像，‌实像有缩小、‌等大、‌放大三种，‌物距越小，‌像距越大，‌实像越大。‌

（2）虚像的变化：当物距增大（‌物体远离透镜）‌，‌像距也逐渐增大，‌同时像逐渐变大。‌这同样可以用一句简单易记的口诀概括：‌物远→像远、‌像变大；‌反之，‌物近→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之内（‌物距小于焦距）‌，‌在凸透镜同一侧成正立放大的虚像，‌物距越小，‌像距越小，‌虚像越小。‌【典例1】如图所示，这是凸透镜成像实验的装置。当蜡烛和光屏固定时，将凸透镜从右端移到左端，在光屏上先后两次出现清晰的像，则（）A．第一次所成的像是放大的，第二次所成的像是缩小的B．第一次所成的像是缩小的，第二次所成的像是放大的C．第一次所成的像是倒立的，第二次所成的像是正立的D．第一次所成的像是实像，第二次所成的像是虚像【典例2】如图所示，是小宇透过金鱼缸看对面小猫趴在鱼缸旁边，眼望着缸里金鱼的情景。此时装水的鱼缸相当于一个凸透镜，小宇所看到的小猫的脸是一个放大的（选填“实”或“虚”）像；一会儿，小猫远离鱼缸，小宇又看到小猫（选填“正立”或“倒立”）的实像。【变式1】在探究凸透镜成像规律时，记录实验数据并绘制了物距u和像距v之间的关系图象如图所示，下列说法不正确的是（

）A．该凸透镜的焦距是8cmB．当时，在光屏上无法成像C．实验过程中移动光屏，只要光屏上观察到像就可以直接利用光具座上的刻度尺读取此时物距所对应的像距大小D．当物体从距凸透镜16cm处移到10cm处的过程中，其所成像逐渐变大【变式2】小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所示的a、b、c、d四点，并分别调整光屏的位置，当蜡烛位于点时，屏上出现放大的像；当蜡烛位于点时，屏上出现缩小的像；当蜡烛位于点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。【变式3】在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。则第2次实验成的实像，若物距是8cm，物体通过透镜所成的像是像（填三种像的性质）实验次序物距/cm像的性质像距/cm120倒立、等大、实像23015315倒立、放大、实像30知识点2：探究\o"凸透镜成像规律及其探究实验"凸透镜成像规律实验1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。3、器材作用（1）凸透镜：实验主体。（2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。（3）蜡烛：光源（物体）。（4）火柴：点燃蜡烛。（5）光屏：承接成像。4、实验步骤步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤=5\*GB3⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。步骤⑦记录数据。步骤⑧整理实验器材。【例3】智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是（选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立（选填“放大”或“缩小”）的（选填“实”或“虚”）像，生活中的应用是（选填“投影仪”或“照相机”）。【例4】在“探究凸透镜成像规律”的实验中：(1)将凸透镜安装在光具座上，用平行光着凸透镜，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜焦距为cm；(2)如图乙所示，在光屏上观察到清晰的像，则该像是倒立、（选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像；将蜡烛移到光具座35cm刻度线处，若想在光屏上得到清晰的像，应将光屏向（选填“左”或“右”）移动，且光屏上的像将（选填“变大”或“变小”）；(3)继续移动光源至45cm处时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从（选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源的像；(4)如图乙所示保持三个元件位置不动，更换另一凸透镜后，发现光屏上的像变模糊，此时成像在光屏后，图丙是①、②两个凸透镜成实像时的像距v与物距u的关系图像，则更换的凸透镜可能是（选填“①”或“②”）凸透镜。【变式1】近年来，科学家研发出基于液态晶体的智能调焦透镜。小明利用一个水透镜来模拟该透镜的功能，他将水透镜置于光具座上，如图所示，此时烛焰恰好能在光屏上呈现清晰（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。将蜡烛靠近透镜，需将光屏向（选填“左”或“右”）移动，才能使像重新清晰地成在光屏上；若光屏无法移动，为了使像清晰地成在光屏上，水透镜需（选填“注水”或“抽水”）。【变式2】小明做“探究凸透镜成像的规律”实验。(1)如图所示，当烛焰距凸透镜时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到与烛焰等大的像，由此可知，所用凸透镜的焦距是。(2)接着使烛焰向左移动，此时应该将光屏向（左/右）移到适当位置，才能在光屏上得到、的像。(3)他将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间（靠近凸透镜），光屏上原来清晰的像变得模糊。若不改变蜡烛和凸透镜位置，则应将光屏向（左/右）调节，才能使像变清晰。【变式3】在“探究凸透镜成像规律”实验中，实验装置（光屏未画出）如图甲所示，f=12cm。(1)实验时，小明调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度时，应（选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛；(2)将蜡烛移至35cm刻度线处时，移动光屏，在光屏上可以看到烛焰（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像，根据这个现象发明制作了（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；(3)小明在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图乙中①至⑥的六种烛焰清晰的像，请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的六个像进行排序，正确顺序为；(4)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系，图丙中的四个字母适合做LED光源的是。【方法技巧】方法技巧1探究\o"凸透镜成像规律及其探究实验"凸透镜成像特点实验1、实验前准备（1）测焦距：用平行光聚焦法，让凸透镜正对太阳光，移动透镜找最小最亮的光斑，光斑到透镜的距离就是焦距（f），记清数值方便后续判断物距范围。（2）组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整三者中心在同一高度（关键：避免像成在光屏上方或下方，导致看不到像）。2、实验操作技巧（1）改变物距找像：从“u>2f”开始，慢慢移动蜡烛（减小物距），同时移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，再记录物距（u）、像距（v）和像的性质。（2）特殊情况处理：当u<f时，光屏上找不到像，需透过凸透镜直接观察蜡烛，才能看到正立放大的虚像。（3）多次实验：在不同物距范围（u>2f、f<u<2f、u=f、u<f）都做实验，避免偶然误差，总结普遍规律。3、常见问题解决（1）光屏上无像：先检查三者中心是否等高；再看物距是否等于焦距（u=f时不成像）或小于焦距（u<f时成虚像，光屏接收不到）。（2）像不清晰：缓慢微调光屏位置，或轻微移动蜡烛，直到像的边缘最锐利，再记录数据。【巩固训练】1．用一凸透镜研究其成像的规律时，部分实验信息如下表所示。实验次序物距/cm像的性质像距/cm120倒立、等大、实像23015315倒立、放大、实像30以下是对表中信息的分析，其中正确的有（）①第1次实验的像距为20cm②第2次实验成倒立、缩小的实像③第3次实验成像特点与照相机成像特点相同④若物距是12cm，物体通过透镜所成的像是虚像A．①② B．②③ C．①④ D．①②③2．小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究。小明选的凸透镜焦距为，将蜡烛换成“F”字样光源后，调整了光源和光屏的位置，在光屏上可以观察到清晰的像（像未画出），如下图所示。小明看到的像是（）A．B．C． D．3．某物体通过凸透镜在光屏上成缩小的像，物距为30cm、像高为3cm。若改变物体的位置，再移动光屏使像清晰，此时像距为40cm，则所成像的高度（）A．一定大于3cm B．可能大于3cmC．一定等于3cm D．一定小于3cm4．如图所示，在发光的灯泡附近放置一凸透镜。当凸透镜移到图中甲位置时，灯泡在远处的墙壁上出现了灯丝清晰的像，此时物距为u，像距为v。保持灯泡的位置不变，只移动凸透镜到乙位置，墙壁上也能得到清晰的像。下列说法正确的是（）A．凸透镜在甲处时墙上成的是倒立、缩小的实像B．两次所成的像都是正立的，凸透镜在甲处时墙上成的像较大C．两次所成的像都是实像，凸透镜在乙处时墙上成的像较大D．第2次成像时凸透镜距离灯泡的距离为v，甲、乙之间距离为v-u5．如图，在光屏上得到了清晰的像，P是2倍焦距处，以下说法正确的是（）A．为使像移到光屏中心，只需将烛焰向下移动B．此时成像规律是电影放映机成像原理C．烛焰移到B点，无论怎样移动光屏，都接收不到像D．将蜡烛靠近凸透镜方向移动时，需将光屏也向靠近凸透镜方向移动才可成清晰的像6．某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图所示。下列判断正确的是（）A．实验中所使用的凸透镜焦距为16cmB．物体放在A点对应的位置上，成缩小倒立的实像C．物体放在C点对应的位置上，成放大倒立的实像D．物体到凸透镜的距离u从12cm增加到24cm的过程中，所成的像逐渐变小7．某兴趣小组的同学用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，其中“F”形光源的高度为。调节光源、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同。将光源放在凸透镜左侧适当位置，调整右侧光屏到凸透镜的距离，使光屏上呈现清晰的像，进行多次实验，分别测出物距和像的高度，实验数据如下表。下列说法错误的是（）实验次数123456物距20.022.024.026.028.030.0像高6.04.84.03.43.02.7A．该凸透镜的焦距为B．第1次实验的成像特点与投影仪相同C．第3次实验光屏上呈现“”形状的像D．第4次实验的像距大于第6次实验的像距8．如图，是一种被称为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图，下列对仙女图形成原因的探究，正确的是（

）A．可能是酒具有化学显影的作用B．可能是酒的液面反射，在酒中出现放大的像C．可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像D．可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大，使图片在一倍焦距以内，成放大的虚像9．图甲是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，此时透光光屏上恰能呈现烛焰倒立、的清晰实像；沿垂直于光具座方向吹动烛焰，使烛焰向纸内晃动，此时若在透光光屏上看到如图乙所示的像，则观察者处于位置选填“A”或“B”。10．如图1所示，对光的会聚作用较强的是（选填“A”或“B”）透镜；图2中烛焰通过凸透镜A恰好在光屏上成清晰的像（未画出），若保持蜡烛和透镜的位置不动，将凸透镜A换成B，则应向（选填“左”或“右”）移动光屏才能呈现清晰的像。11．如图所示，许多超市为方便顾客结账，安装了“刷脸机”，人要站在“刷脸机”的二倍焦距以外，就能成（选填“放大”或“缩小”）的实像；当人远离“刷脸机”时，这个像将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。12．如图甲所示的黑白卡片，左侧在白光照射下呈现黑色是因为，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，若希望看到“黑白颠倒”的现象重新颠倒回来，则应将高脚杯（选填“靠近”或“远离”）黑白卡片。13．小张在“探究凸透镜成像”过程中，先后把烛焰放在主轴上的A、B、C、D、E、G等各点分别按以下情况调整好光屏的位置。把烛焰放在点和点，光屏上出现清晰倒立放大的实像，生活中常用的就是利用这个原理制成的；14．某物理兴趣小组的同学在探究“凸透镜成像规律”。(1)由图甲可知该凸透镜的焦距为cm。(2)为确保像能成在光屏的中央，应调节烛焰、凸透镜及光屏的中心在。(3)某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示，在光屏中心承接到了一个倒立、的实像，这样小明得出了时凸透镜成像的特点。经过思考，小明觉得自己得出结论的过程不够完善，为了使结论具有普遍性，他应该将蜡烛移到的其他位置进行多次实验。A．一倍和二倍焦距之间

B．二倍焦距以外(4)若将蜡烛向左移动，则应将光屏向移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要（填“大”或“小”）一些。(5)蜡烛烧短后，光屏上烛焰的像将向移动，要使烛焰的像成在光屏中央，应将凸透镜向（填“上”或“下”）移动。(6)规律探究后，该组同学突发奇想，改用红色平行光和紫色平行光测此凸透镜的焦距，分别为和，则（填“>”“=”或“<”）。15．小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究“凸透镜成像的规律”。(1)小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距为cm。实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处；(2)小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、的实像，生活中的（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理成像的；若此时在透镜左侧放一近视眼镜片，光屏需向（填：左或右）移动，屏上像才能再度清晰。(3)小明又将蜡烛向右移至光具座上35cm刻度线处，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向（选填“左”或“右”）适当移动；(4)下表为小明在实验中记录的几组数据，有个数据忘记填写了，根据，可以判断出这个数据应该是；分析比较数据中的物距与像距关系及像的大小，可得出的初步结论是：同一个凸透镜，当它成实像时，，像距越大，像越大。实验序号物距u/cm像距v/cm像的高度/cm像的虚实130152实像220204实像3158实像16．利用如图所示器材探究“凸透镜成像规律”，操作如下：(1)同学们在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对