沪科版八年级物理（上） 预习学案14（原卷版）

第14讲4.2探究：凸透镜成像的规律

■I教学目标I

1.物理观念：

（D探究并知道凸透镜成像的规律。

（2）学习分析实验数据，归纳出结论。

2.科学思维：学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

3.科学探究：通过探究活动，体验探究的全过程和方法，进一步熟悉科学探究的环节，认识到设

计实验与制订计划的重要性。

4.科学态度与责任：培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理，

初步建立将科学技术应用于实际的意识。

Pi激趣导入|

同学们，上课前我们先来玩个小游戏！请同桌两人一组，快速完成这个挑战：

把手机摄像头对准教室里的窗户，慢慢靠近玻璃，观察屏幕上窗户的影像发生了什么变化？

（学生操作后邀请2-3组分享发现，教师总结）

大家发现了吗？当手机靠近玻璃时，窗户的影像从“缩小”变成了“放大”，甚至还能看到“倒

立”的画面！其实，我们每天用的手机、照相机、投影仪，背后都藏着一个神奇的“光学小能手”

——凸透镜！

今天，我们就化身“光学小侦探”，一起揭开凸透镜成像的奥秘：它到底能变出哪些奇妙的影

像？什么情况下会放大、缩小、正立或倒立？这些规律又藏着怎样的科学智慧？

准备好和你的凸透镜“玩”起来了吗？让我们开启今天的探究之旅一一《凸透镜成像规律》！

细读教材|

知识点一：探究：凸透镜成像规律

1.实验目标

通过改变物距（u）,观察并记录像的大小、正倒、虚实变化，总结物距与成像性质的定量关系。

2.实验器材与实验准备

基础器材：光具座（带刻度）、凸透镜（需提前测量焦距f,常用f=10cm或15cli1）、光屏（承

接实像）、蜡烛（或LED发光体，更安全）、火柴。

•规范操作：实验前需调节烟焰焰心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度（简称“三心等高”），

确保像能成在光屏中央。

3.实验与数据记录

以焦距f的凸透镜分4种物咫范围探究成像特点:

物距范围（u）像的性质（大小、正倒、虚实）像距范围（V）典现应用

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测凸透镜焦距的参考点

f<u<2f倒立、放大、实像v>2f幻灯机、投影仪、放映机

u=f不成像（光线平行射出）—探照灯（平行光源）

u<f正立、放大、虚像像与物同侧放大镜

知识点二：凸透镜的规律

总结：三分界、三特点

1.三个分界点

焦点F（物距u=f）：实像与虚像的分界点。

规律：u>f成实像，u<f成虚像。

2倍焦点（2F,u=2f）：放大熨像与缩小实像的分界点。

规律：u>2f成缩小实像，f<u<2f成放大实像，u=2f成等大实像。

口诀记忆：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，实像倒，居异侧，虚像正，居同侧，物近像远像

变大，焦点以内反变化，

2.动态变化规律（物距变化时，像的变化趋势）

当物体从远处向凸透镜靠近（u逐渐减小）：

实像阶段：像逐渐变大，像距（v）逐渐变大；

虚像阶段：像逐渐变大，像距（V）逐渐变大（虚像始终在物体同侧，且比物体更远）。

口诀记忆：“物近像远像变大，物远像近像变小”（仅适用于实像；虚像阶段“物近像近像变小”）。

知识点三：生活中的凸透镜

1.照相机：利用u>2f时成倒立、缩小实像的原理，通过调整镜头（凸透镜）与底片（光屏）的距离,

实现清晰成像。

2.投影仪/幻灯机：利用fvuv2f时成倒立、放大实像的原理，将幻灯片（物体）放大投射到屏幕上。

3.放大镜：利用uvf时成正立、放大虚像的原理，观察细小物体。

1.实像与虚像的本质区别：

实像是实际光线会聚而成，能呈现在光屏上；虚像是光线的反向延长线会聚而成，只能用眼睛

透过凸透镜观察，无法用光屏承接。

2.像的“倒立”与“正立”定义：

凸透镜成的实像一定是“倒立”的（上下、左右均颠倒）；虚像一定是“正立”的（与物体方

向一致）。

3.实验故障判断：

光屏上无像：可能是“三心”未等高、物距等于焦距（u=f）、光屏位置未调整到像距处。

像不完整：通常是“三心”高度偏差较大，导致像部分移M光屏。

ft

典例精讲，举一反三

题型1:探究：凸透镜成像的规律

【典例1】如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个

最小、最亮的光点，小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,

下列说法不正确的是（rrriiii|iinini|ii

A.当物体距透镜8cm时，或正立的像

B.当物体距透镜16cm时，成倒立、放大的实像

C.当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变小

D.当物体从距透镜20cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的像应使光屏靠近透镜

【变式1-1】小安做“探究凸透镜成像规律”的实验时，将一焦距为10cm的薄凸透镜、点燃的蜡烛、

光屏（图中未画出）固定在光具座上，如图所示，蜡烛在光屏上成清晰的倒立、缩小的像。下列

说法正确的是（）

nn|niinnjnn|nnjnnjnnjnnjnn|ini|nn]nnjnnjnnpTnjnnjnn|nn]nnjnnj

)cmio2030405060708090100

A.光屏上的像的成像原理为投影仪的原理

B.当蜡烛和光屏互换位置时，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能得到像

C.当蜡烛远离凸透镜时，所成的像逐渐变大

D.凸透镜固定在光具座50cm处，将蜡烛移到光具座上35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏

上得到一个倒立、放大的像

【变式1-2]在“探究凸透镜成像规律”实验中，如图所示，恰好在光屏上得到清晰的像。下列说法

正确的是（）<

A.此时在光屏上成一倒立、缩小的虚像中]1

[i

B.利用这一成像原理可制成放大镜--Z―；一午—'A

NFrUrZI1

c.为了便于从不同方向观察光屏上的像，应选用表面粗糙的玻璃板作为光屏

D.实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向下移动

【变式1-3】小明在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏移至如图所示的位

置时，光屏上出现了一个清晰的像，（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）

就是利用该原理制成的。在保持凸透镜和光屏位置不变的情况下，小明将蜡烛向左移动了一段距

离，光屏上的像变模糊，此时的成像情

与（选填“近”或“远”）视

看不清物体的情况相同。

题型2：凸透镜成像性质

【例题2】如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关

系图象。下列说法正确的是（）

A.凸透镜焦距为20cm

B.物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像

C.物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的

像一直是变大的

D.物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成

投影仪。

【变式2-1］如图所示是凸透镜成像时，像距v和物距u的关系图像，根据图像可以判断下列说法错

误的是（）

A.实验中，使用凸透镜的焦距为10cm

B.A状态下，可在光屏上观察到一个放大的像

C.D状态下，光屏上会成缩小的像

0.从C状态变化到B状态的过程中，所成像逐渐变大。

【变式2-2］用图中所示实验装置可得

到蜡烛的烛焰通过凸透镜在光屏.上

成像时，像距v随物距u变化的图

像。下列v-u图像，合理的是（）黑m1020304046070809010

【变式2-3】小亮在探究“凸透镜成像规律”实验中，通过实验得到的凸透镜成实像时的像距V和物

距u关系的图像如图甲所示。下列说法正确的是（）

A.实验所用凸透镜的焦距为20cm

B.图乙中的成像规律可应用于投影仪

C.一段时间后，烛焰的像向光屏上方移动

D.在图乙中的透镜和光屏之间放•个近视眼镜后，将蜡烛适当右移，光屏上仍会出现清晰的像。

题型3:凸透镜成像规律的应用

【例题3】如图，将印有花的透明胶片贴在发光手电筒前端玻璃上，正对着焦距为10cm的凸透镜,

调整位置，墙上出现一朵清晰放大的“花”。

下列说法正确的是（）

A.胶片上的花是倒立的

B.此透镜可作为近视眼镜镜片

C.胶片与透镜的距离小于10cm

D.白墙与透镜的距离大于10cm小于20cm

【变式3-1］如图所示是物理兴趣小组制作的投影手电筒内部结构示意图，它主要由手电筒、可伸缩

纸筒、投影片、（）

A.投影片与凸透镜之间的咫离是像距

B.白墙上成投影片正立、放大的实像

C.手电筒内的凹面镜对光有会聚作用

D.要让白墙上清晰的像变大，只需将纸筒往外拉动一些

【变式3-2】光刻机是用来生产芯片的关键设备，光刻技术的工作原理如图所示。用紫外线照射镂空

掩模，调整镂空掩模、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路

的“光刻”。下列说法不正确的是（）

甲

A.光刻机成像原理与照相机成像原理相似

B.要想使硅片上的像变小，需将镂空掩模和硅片均向上移动

C.缩图透镜对光有发散作用

I）.用纸板挡住缩图透镜的左半部分，硅片上的电路图案仍然完整

【变式3-3】如图是一张妙趣横生的照片，让两个离照相机远近不同的物体的像呈现在同一张照片中,

不用后期处理，达到一种艺术效果。下列说法正确的是（）

A.拍摄该照片时，只有人所成的是实像

B.鞋和人通过镜头分别成放大和缩小的像

C.拍摄该照片时，鞋比人离照相机镜头更远一些

I）.若使鞋的像变大一些，可将鞋离镜头更近一些

热身训练|

一.选择题（共8小题）

1.在做凸透镜成像规律的实验时，小红将蜡烛、透镜a和光屏放置在如图中所示的位置，烛焙在光

屏上成清晰的像。之后保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜a更换为透镜b,调节光屏位置如图乙

所示，在光屏.上再次形成清晰的像。下列分析正确的是（）

甲乙

A.透镜a的焦距为20.0cm

B.透镜b的焦距可能是16.0cm

C.图甲中成的像比图乙中成的像小

D.图乙中成像的特点与照相机成像原理相同

2.如图所示，学校图书馆入口处安装了人脸识别闸机，师生通过“刷脸”完成身份验证即可进入。

其摄像头内部装有焦距固定的透镜，并配有自动补光灯。以下说法正确的是（）

A.人脸识别闸机内部摄像头的镜头相当于一个凹透镜

B.“刷脸”时，人脸通过撮像头成倒立、缩小的实像

C.若识别机的镜头上有污茄，会导致“刷脸”时，人脸的像有残

缺

D.若要使人脸在识别系统中的像变大，人应该远离人脸识别闸机

3.如图所示，某校食堂安装了人脸识别团餐机，通过摄像镜头捕捉人脸信息“刷脸”付款。下列说

法正确的是（）

A.摄像头成像特点与放大潢相同

B.要使成像变大，人应该近离刷脸机

C.“刷脸”时,，人脸应处于透镜的两倍焦距之外

D.“刷脸”时，人脸通过镜头成的是正立、缩小的实像

4.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，将同一蜡烛在光具座上移动，其中移到的a、b、c、d四

个位置如图1所示，移动光屏观察烛焰的成像情况，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与物体到

凸透镜的距离u的关系图像（如图2所示）。下列说法中正确的是（）

即图2

A.该凸透镜的焦距为20cm

B.蜡烛在a处时，成像特点与投影仪成像特点相同

C.蜡烛在b处时，光屏上成的清晰像比在c处时小

D.蜡烛在d处时，光屏上可得到清晰放大的像

5.如图所示的AI视觉秤可利用摄像头采集图像完成商品的识别与计价。

卜.列关于视觉秤摄像头镜头的说法正确的是（）

A.相当于一个凹透镜

B.成像原理与投影仪相同

C.成放大的虚像

D.对光有会聚作用

6.某同学想进一步了解近视眼矫正的原理，于是用弹性膜注水制作了一个水凸透镜，通过注射器注

水或抽水改变透镜的厚度，如图所示，固定透镜，将“F”光源放在合适位置后，调节光屏得到清

晰的像（像未画出）。下列说法正确的是（）

A.图中模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像

B.从水凸透镜内往外抽水可模拟近视眼的成因

C.若将近视眼镜片靠近水凸透镜左侧放置，然后向水凸透镜内注入适量水，光屏会再次承接到清

晰的像

D.若用不透明纸板挡住“F”光源的上半部分，所成的像依然是完整的

7.如图所示，当蜡烛放在a点时，光屏上可得到一个清晰的像，下列说法中正确的是（）

b-£、..

2/gHF2/I

A.此时光屏上的像是倒立缩小的

B.当蜡烛由a点向b点移动时，像的大小逐渐变大

C.当蜡烛移动到c点时，调节光屏可在屏上看到一个正立放大的像

D,将图中蜡烛和光屏的位置对调，此时的成像情况与照相机的成像原理相同

8.在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，某小组同学利用图甲测出了透镜的焦距后，正确安装并

调节实验装置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是（）

A.由甲图可知该透镜焦距为40cm

B.乙图中成的是倒立放大的实像，符合放大镜的成像原理

C.在乙图中保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置互换，则成像情况符合投影仪的原理

D.如果在烛焰与透镜之间放置一近视眼镜的镜片，则将蜡烛适当右移可得一个清晰的像

二.多选题（共2小题）

（多选）9.在用•凸透镜研究其成像规律时，某同学得到的部分实验信息如表所示。根据表中信息

判定下列说法正确的是（）

实验次序12345

物距u/cm5040302520

像距v/cm2224303860

A.该凸透镜的焦距是15cm

B.当u=25cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的

C.当v=24cm时，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成

D.若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，像会逐渐变大

（多选）10.小安在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距=10cm的凸透镜A固定在光具座上

50cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处，移动光屏至65cm刻度线处，烛

焰在光屏上成清晰的像，如图所示。下列说法中正确的是（）

A（

口&......!…]........口

明||川||川||||||||腼||川|||叫川||川||呵布||山|和|所|川|川|||川||川||川||||||口、

掰0cm102030405060708090100凤

A.该实验现象能够说明照相机的成像特点

B.透镜位置不动，只把蜡烛跟光屏的位置互换，则在光屏上可呈现烛焰正立放大的像

C.若只将凸透镜A换为焦距f2的凸透镜B,光屏需向左侧移动才能得到清晰的像，由此判断：f2

<10cm

D.若将透镜C放在凸透镜A与蜡烛之间某处（图中未画出），光屏上原来清晰的像变模糊了,

将光屏向右移动才能呈现烛焰清晰的像，这说明透镜C对光有发散作用

三.填空题（共6小题）

II.小明自制了一个如图中所示的简易投影仪，在可调范围内推拉纸盒可以在白墙上看到如图乙所示

的放大的（虚/实）像，像的高度为cm。此时必须将手机以甲图中的

（A/B）方向放置，且手机到凸透镜的距离可能是（25/15/8）cm。

AB

将手机紧

/LZ贴在盒底

纸盒

凸透镜f=10cm

甲乙

12.2027年海南体育中考将新增必考类项目4分钟跳绳。小海利用手机上的跳绳

训练辅助系统，通过手机摄像头记录跳绳次数、速度、节奏等数据进行分析（如

图）。手机镜头与（选填“远视”或“近视”）眼镜属于同类透镜；

当他靠近手机镜头时，通过镜头所成的像会（选填“变大”“变小”

或“不变”）O

13.小茗同学通过AI了解用凸透镜成像规律解释光刻机原理：光刻技术是利用缩图透镜招绘在掩膜

上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路。光刻机的缩图成像时，

若要让硅片上的电路像更小，芯片制程更小，在透镜和硅片位置不变的情况下，应将掩膜向

移动（选填“远离透镜方向”或“靠近透镜方向”）。

光源掩膜

14.小明同学使用如卜器材：焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个,手机一部,长为30cm

的纸盒，胶带和剪刀等制作一个“手机投影仪”（其模型如

图所示）。应选择焦距为cm的凸透镜。将手机手机凸透镜

正立放置，在堵上看到的像是（选填“正立”

手机投影仪

或“倒立”）的（选填“实”或“虚”）像。

15.小红在探究凸透镜成像规律时，调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置，可在光屏上得到清

晰的像，则凸透镜焦距为emo仅

将蜡烛移到5cm刻度线处，为了在光屏上得到

清晰的像，接下来她应将光屏适当向

移动，生活中所用的成像时的物像

人小关系与上述实验相同。

16.如图所示，这是某同学用自制的水凸透镜进行实验探究的场景，此时光屏上呈现烛焰清晰的像（未

画出），该像是倒立（选填

注射器

“放大”或“缩小”）的实像。将蜡烛光屏

水凸

向左移动一小段距离后，保持水凸透镜、蜡烛透镜

|||||||||||川|||||^||||甲川|||4川|川||||||川|||||||川||||川|^^||川|||叫川||

蜡烛的位置不变，要使光屏上再次呈现

OcmlO2030405060708090100

清晰的像，请写出一种简单可行的操作

方法：_______________

四.简答题（共1小题）

17.我们通过自助检票机时，发现需同时进行身份证扫描和人脸识别，当我们站

在安检口，人脸识别系统的摄像头会迅速捕捉并核对其面部特征，当与系统存

储的信息完全匹配时方可进入。

（1）请分析身份证识别系统和人脸识别系统的连接方式是怎样连接的？

（2）人脸识别系统中的摄像头所成的像是放大的，还是缩小的？若我们距离

摄像头过近，将无法被识别。请运用所学的物理知识来解泽造成这一现象可能

的原因。

五.实验探究题（共2小题）

18.物理兴趣小组利用图中的装置探究凸透镜成像特点与物距（物体到透镜的距离）的关系。己知实

验所用凸透镜的焦距为10cm,"F”形光源的高度为4cm。

（1）为了让像能成在光屏中央，应将图中的凸透镜适当向调节。

（2）小组同学依次改变物距，重复实验，并将光屏上观察到的成像特点记录在表格中，分析数据

可知：

序号物距u/cm像距v/cin像高h/cm像的正倒

115308倒立

220204倒立

330152倒立

44013.31.3倒立

①当u=2f时，成倒立、的像；

②当物体从足够远处逐渐靠近凸透镜的焦点时，所成像的大小将

19.如图为小明探究“凸透镜成像的规律”实验。

（1）实验时，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的上，目的是。

（2）如图甲，光屏上呈现清晰的像，像的性质是倒立的实像，生活中与此成像性质相

同的是（照相机/投影仪/放大镜）；

（3）保持蜡烛和光屏位置不变，移动凸透镜至cm刻度处可以再次成清晰的像，实验

中使用的凸透镜的焦距可能为；

A.5crnB.7cmCJOcmD.15cm

（4）如图乙，在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏远离

透镜适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜属于眼镜。

六.解答题（共2小题）

20.在探究凸透镜成像规律实验中，图甲位置的光屏上刚好成清晰实像，则物距为cm,

此时光屏上成的是倒立、的实像。若要模拟照相机的成像原理，保持蜡烛和光屏位置

不变，把凸透镜移到cm的刻度线处。在图乙中画出入射光线SA通过透镜后的折射光

线。

21.小芳同学在“探究凸透镜成像”的规律的实验中，她按如图装配仪器（图中F点是焦点，H点是

2倍焦距处），此时光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高。

A。回

UHAFBFH

（1）造成这一现象的原因是；

（2）为了使像能成在光屏的中央，她应把蜡烛向调（填“上”、“下”）；调节好蜡烛

的高度后，她把蜡烛移到A点，此时光屏上的像很模糊。为了得到清晰的像，应把光屏向移

动（填“左”或“右”）；

（3）若想从光屏侧透过透镜看到蜡烛正立的像，可将物体放