5.3探究凸透镜成像规律

专题5.3 凸透镜成像的规律课前预习1.探究凸透镜成像规律实验用到的器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）等。

2.探究凸透镜成像规律实验要能正确的提出问题、做出猜想、设计实验、进行实验和收集证据、分析论证、评估和交流。

3.凸透镜成像规律的内容（1）u﹥2f时，在光屏上成倒立、缩小的实像；（2）f﹤u﹤2f时，在光屏上成倒立、放大的实像；（3）0﹤u﹤f时，成正立、放大的虚像。

4.凸透镜成像规律在照相机、投影仪、放大镜等方面有重要的应用。

5.凸透镜在大于一倍焦距成实像的情况下,物距增大,像距减小,像变小;物距减小,像距增大,像变大。

无论实像或虚像，物靠近焦点像变大。

知识点一：凸透镜成像的规律及其应用成像条件物距（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u=2f 倒立、等大的实像v=2f 测焦距f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像v>2f 投影仪u=f 不成像获得平行光束0﹤u﹤f 正立、放大的虚像放大镜实验：探究凸透镜成像规律的实验中应注意的问题1.实验器材：蜡烛、火柴、凸透镜（焦距已知）、刻度尺（光具座）、光屏。

2.实验：实验时仪器在光具座上从左向右依次摆放蜡烛、凸透镜、光屏。

点燃蜡烛，调整它们的高度，使凸透镜的光心、光屏的中心和烛焰的中心大致在同一高度，这样做烛焰的像能成在光屏的中央。

实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，导致光屏上的像向上方移动，要使像重新成在光屏的中心，有三种调节方法：①如果只调节蜡烛，应将蜡烛向上调节；②如果只调节凸透镜，应将凸透镜向下调节；③如果只调节光屏，应将光屏向上调节。

当用纸片遮住透镜的上半部分，则原来清晰的实像将变暗，但仍然能成完整的像。

3.实验记录：①要求记录物距和像距；②还要记录像的正倒、放大缩小、实像虚像。

4.对倒立的理解：①相对于原来的物体而言；②左右颠倒，上下颠倒（旋转180°）。

5.若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有：①蜡烛放在焦点上或焦点以内；②蜡烛焰心、凸透镜中心和光屏中心三者不在同一高度上；③蜡烛和光屏放在了凸透镜的同一侧；（这个属于错误，要看题干中是如何交代的）④选用的凸透镜的焦距太大（或光具座长度较小，小于4倍焦距），光屏无法承接到像。

人教版八年级物理上册第5章《透镜及其应用》第3节凸透镜成像的规律讲义（知识点总结+例题讲解）序号知识点难易程度例题数变式题数合计一凸透镜成像的规律★★ 3 314二凸透镜成像的实验★★ 4 4一、凸透镜成像的规律：1.当物体在1倍焦距内时（0＜u＜f）：（1）光路图：如下图；（2）成像原理：光的折射；（3）成像特点：①正立、放大、虚像；②物像同侧；③像距＞物距：v＞u；④物体远离凸透镜（靠近焦点），像变大；（4）应用：放大镜2.当物体在焦距处时（u＝f）：不成像（折射光线平行）；3.当物体在1～2倍焦距间时（f＜u＜2f）：（1）光路图：如右图；（2）成像原理：光的折射；（3）成像特点：①倒立、放大、实像；②物像异侧：像与物分别在凸透镜的两侧；③像距＞物距：v＞2f；（像在2倍焦距之外）④像与物体的移动方向一致；（物体向右移动，像也向右移动）⑤物体靠近凸透镜（靠近焦距处），像变大；物体远离凸透镜（靠近2倍焦距处），像变小；⑥像的移动速度大于物体的移动速度：物体移动一小段距离，像移动一大段距离；（4）应用：投影仪4.当物体在2倍焦距处时（u＝2f）：（1）光路图：如下图；（2）成像原理：光的折射；（3）成像特点：①倒立、等大、实像；②物像异侧：像与物分别在凸透镜的两侧；③像距＝物距：v＝2f；（像也在2倍焦距处）5.当物体在2倍焦距之外时（u＞2f）：（1）光路图：如下图；（2）成像原理：光的折射；（3）成像特点：①倒立、缩小、实像；②物像异侧：像与物分别在凸透镜的两侧；③像距＜物距：f＜v＜2f；（像在1～2倍焦距间）④像与物体的移动方向一致；（物体向右移动，像也向右移动）⑤物体靠近凸透镜（靠近2倍焦距处），像变大；物体远离凸透镜，像变小；⑥像的移动速度小于物体的移动速度：物体移动一大段距离，像移动一小段距离；（4）应用：照相机。

【例题1】已知凸透镜的焦距为15cm，下列说法正确的是（）A．当物体距凸透镜10cm时，成正立、放大的实像B．当物体距凸透镜20cm时，成倒立、放大的实像C．当物体距凸透镜35cm时，成倒立、放大的实像D．当物体从距凸透镜20cm处远离凸透镜时，在凸透镜另一侧所成的像逐渐变大【答案】B【解析】解：A、当u＝10cm时，u＜f＝15cm，成正立、放大的虚像，故A错误；B、当u＝20cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，故B正确；C、当u＝35cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，故C错误；D、当物体从距凸透镜20cm处远离凸透镜时，物距增大，在凸透镜另一侧所成的像逐渐变小。

第五章光透镜及其应用第3节凸透镜的成像规律学习目标：1、理解凸透镜的成像规律；能在探究活动中，初步获得提出问题的能力2、通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法了解透镜在日常生活中的应用。

3、知道凸透镜在三种常见仪器上所成的像不同。

知识点：探究凸透镜的成像规律1、测量凸透镜焦距的三种方法①平行对点法；②点对平行法；③二倍焦距等大法。

如下表所示：方法操作方法图利用太阳光会聚，即在光屏上成最小最亮平行对点的光斑，测量此点到透镜中心的距离取一电光源，放在凸透镜前，移动凸透镜，直到光屏上呈现的光斑与凸透镜相同为点对平行止，则电光源到透镜的距离即为凸透镜的焦距在光具座上，使蜡烛和光屏等距离的远离或靠近凸透镜，直到光屏上成倒立等大的等大成像像为止，测量蜡烛到凸透镜的距离除以2即为凸透镜的焦距。

2、实验前准备：应按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序排放在光具座上，调整它们的高度,使三者中心大致在同一直线。

这样做的目的是使像成在光屏的中央。

有如下的三种调节方法：移动的元件方法蜡烛向上移动凸透镜向下移动光屏向上移动3、设计表格，记录实验数据与成像特点（物距：物体距光心的距离，用u表示；像距：光屏到光心的距离，用v表示）。

4、为防止结论得出的偶然性，每个范围内分三次测量，并观察记录。

5、根据实验现象和记录得出结论：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u=2f 倒立、等大的实像v=2ff﹤u﹤2f 倒立、放大的实像v﹥2f 投影仪（幻灯机）u=f 不成像0﹤u﹤f 正立、放大的虚像v﹥u 放大镜6、实验分析（1）本次实验主要是探究像的虚实、大小、正倒与物距之间的关系。

（2）凸透镜成像中像的性质并不是由物距决定的，而是由物距与焦距的相对大小决定的。

（3）物体离凸透镜的焦点越近，像越大，像距也越大。

（物近、像远、像变大）。

焦点处不成像7、若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内（u<f）②烛焰在焦点上(u=f)③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置例题讲解：例1、（2011年福建福州）小雪小组在“探究凸透镜成像大小与焦距的关系”实验中，对课本的实验装置进行了改进，如图所示。

5.3 凸透镜成像的规律（考点解读）（原卷版）a. u﹥2fb. f﹤u﹤2fc.0﹤u﹤fd.u=2f（2）凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。

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。

（3）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；（4）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。

（5）凹透镜成像规律：凹透镜始终成缩小、正立的虚像，如图所示。

注意：大家还要记住：虚像，物、像同侧；实像，物、像异侧。

2、凸透镜成像的应用【考点1 探究凸透镜成像的规律】【典例1-1】（2023•秦淮区二模）做凸透镜成像实验时，将光具座上的蜡烛、凸透镜、光屏如图放置，光屏上呈现清晰的像。

下列说法正确的是（）A．光屏上的像是倒立放大的B．该凸透镜的焦距可能是20cmC．将远视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，再向左移动光屏到某一位置，光屏上能成清晰的像D．只将蜡烛移至光具座46cm处，将光屏来回移动，光屏上能接收到像【典例1-2】（2023•九龙坡区校级三模）（1）利用如图1甲所示装置探究“冰熔化时温度随时间变化的规律”，将装有碎冰的试管放入装有适量水的烧杯中加热。

安装实验装置时，应遵循（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序；图1乙为冰的温度随时间变化的图象，在6min时，试管内的物质处于（选填“固体”、“液体”或“固液共存”）状态。

（2）课堂上，小明对凸透镜成像规律进行了相关实验探究。

通过如图2甲所示实验，测出凸透镜焦距为cm。

实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者中心在。

图2乙中，光屏上恰好能得到烛焰清晰的像，（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像规律与此相同。

【典例1-3】（2023•东营区校级模拟）探究凸透镜成像规律，实验装置如图。

（1）如图甲，用平行光法找到凸透镜的焦点，测得焦距为cm。

乙　丙；（5）大需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度处【答案】（1）会聚；20.0；（2）像能够在光屏上呈现；投影仪；（3）倒立、缩小的实像。

【解析】（1）凸透镜能够将平行于主光轴的光会聚成最小最亮的光斑，说明凸透镜对光有会聚作用；最小最亮的光斑处即凸透镜的焦点，则该凸透镜的焦距为f＝50.0cm﹣30.0cm＝20.0cm；（2）虚像不能在光屏上呈现，实像能在光屏上呈现，图乙中光屏上能够呈现出像，说明此像是实像；图乙中物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，生活中投影仪就是利用这个原理工作的；（3）保持蜡烛、光屏不动，向右缓慢移动凸透镜，直到光屏上又出现烛焰的像，根据光路的可逆性可知，此时的物距等于原来的像距、像距等于原来的物距，即此时物距大于二倍焦距，则成倒立、缩小的实像。

6．（2021青海）一凸透镜的焦距为12cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜30cm处沿主光轴移到15cm处的过程中，像的大小和像距的变化情况是（ ）A．像变小，像距变小B．像变大，像距变大C．像变大，像距变小D．像变小，像距变大【答案】B【解析】凸透镜的焦距是12cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜30cm处沿主光轴移到15cm处的过程中，物距始终大于焦距，因此凸透镜成实像，由于物距减小，则像距变大，像变大。

7．（2021眉山）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已知凸透镜的焦距为10cm。

如图所示，凸透镜固定在光具座的50cm刻线处，通过移动蜡烛和调节光屏的位置来进行探究实验。

下列说法中正确的是（ ）A．将蜡烛移到10cm刻线处，光屏上呈现倒立放大的实像B．将蜡烛移到45cm刻线处，光屏上呈现正立放大的虚像C．将蜡烛移到35cm刻线处，成像特点与照相机成像特点相同D．将蜡烛从10cm刻线处移向40cm刻线处的过程中，光屏上呈现的像会变大【答案】D【解析】已知凸透镜焦距为10cm，凸透镜固定在光具座的50cm刻线处，A、将蜡烛移到10cm刻线处，此时的物距是：50cm﹣10cm＝40cm，凸透镜焦距为10cm，则物距大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像，故A错误；B、将蜡烛移到45cm刻线处，此时的物距是：50cm﹣45cm＝5cm，则物距小于焦距，成的是正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上，故B错误；C、将蜡烛移到35cm刻线处，此时的物距是：50cm﹣35cm＝15cm，物体在二倍焦距与一倍焦距之间，成的是倒立、放大的实像，与投影仪成像特点相同，故C错误；D、将蜡烛从10cm刻线处移向40cm刻线处的过程中，物距减小，则光屏上呈现的像和像距都变大，故D正确。

第3节凸透镜成像的规律【知识回顾】1、照相机镜头是一个镜，它能成、的、像。

2、投影仪上也有一个相当于的镜头，它成的是、的像。

3、放大镜是一个镜，它能成、的像。

4、实像：能在上呈现的像，它是由实际光线而成的。

（也可用眼睛观察到）5、虚像：呈现在光屏上的像，只能用眼睛观察到。

【课堂探究案】1．实验器材摆放。

注意：在光具座上从左到右依次放上蜡烛、凸透镜、光屏。

调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。

光屏上的像一定要明亮，清晰；多次进行测量，仔细观察，做好记录进行实验；2．提出问题，进行探讨：a、如何使物体所成的像呈现于光屏上？b、实验过程中应记录哪些现象和数据。

3.按上述计划操作，把数据和观察结果填入下表中。

A、像的虚实：凸透镜成实像与虚像的分界点在哪儿？B、凸透镜成放大实像与缩小实像的分界点在哪儿？有没有缩小的虚像？C、当凸透镜成实像时，随着物距的减小，像距是怎样变化的？D、小组讨论还能得出哪些规律？【当堂训练案】1.在探究凸透镜成像规律的时候，应先将凸透镜的光心、烛焰的中心、光屏的中心调整到__________________，这样才能使烛焰的像成在_________.实验中，我们所说像的倒立或正立，是相对于__________________的.2.将点燃的蜡烛沿凸透镜的主轴，从大于二倍焦距处逐渐向透镜移动时，在光屏上可先观察到_________、_________的实像，当蜡烛移到距凸透镜二倍焦距时可观察到_________、_________的实像，接着移动蜡烛可观察到_________、_________的实像，最后在光屏上观察不到像了，可在凸透镜的另一侧观察到_________、_________的虚像.3.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_________.4.某物体放在离凸透镜20cm处，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像，则该凸透镜的焦距可能是（）A、30 cmB、15 cmC、10 cmD、 5 cm5.一平行光正对着凸透镜照射，在离透镜10 cm处的光屏上得到一个亮点，那么当物体位于透镜前25 cm处，在透镜另一侧可以得到（）A.倒立缩小的实像B.倒立放大的实像C.正立放大的虚像D.正立缩小的虚像6、将一物体放在凸透镜前，使物距依次为6cm，18cm和24cm，分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像，则凸透镜的焦距f满足关系式（）A．f<6cm B．6cm<f<18cm C．9cm<f<12cm D．18cm<f<24cm。