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第五章 透镜及其应用
凸透镜成像的规律
第2节
1
通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2
经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。
用放大镜近距离看书，看到文字被放大，可是用放大镜看远处的物体时，却看到物体成了倒立缩小的像。
同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？
一、实验：探究凸透镜成像的规律
【提出问题】凸透镜能成什么样的像呢？所成像的虚实、大小、正倒跟哪些因素有关？
【猜想与假设】①可能与物体到透镜的距离有关。
②可能与凸透镜的焦距有关。
③像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
【实验器材】
(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　　 cm；
②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为　　 cm；
③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。
30
60
物距u
像距v
(2)实验器材：凸透镜(焦距为10 cm)、蜡烛、光屏、光具座。
f = 10cm
发光体—烛焰
光屏
【获取与处理信息】
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏安装在光具座上，调节它们的高度，使烛焰中心、透镜中心和光屏中心在一条与光具座平行的直线上。
(2)将点燃的蜡烛放在距离透镜2倍焦距以外的位置，移动光屏，直到光屏上呈现出烛焰清晰的像，测量物距、像距，观察像的正倒、大小、虚实。依次减小物距，测量出每一次的物距、像距，并观察像的情况。
f
F
O
凸透镜
光屏
物体
2f
像距v
物距u
(3)在成虚像和成实像两种情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，使它垂直于光具座沿水平方向偏斜，观察烛焰的像与烛焰的偏斜方向是否相同。
将你观察到的成像情况画在图中，并将实验现象和数据记录在表中。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 1
凸透镜焦距
f=10 cm
u＞2f
30
实像 缩小 倒立
15
实验 次数 物距与焦 距的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 2
u=2f
20
实像 等大 倒立
20
凸透镜焦距
f=10 cm
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 3
f＜u＜2f
15
实像 放大 倒立
30
凸透镜焦距
f=10 cm
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 4 u=f 10
凸透镜焦距
f=10 cm
不成像
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 5
u＜f
7
虚像 放大 正立
凸透镜焦距
f=10 cm
【分析与论证】
(1) 是成实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成　　像，焦点以内成　　像。即一倍焦距分虚实。
(2) 　　　　　是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成______的像，在二倍焦距以内成　　　的像。没有缩小的虚像。
(3)实像必异侧　　　，虚像必同侧　　　。(均选填“倒立”或“正立”)
(4)u>v，像是　　的；u实
虚
二倍焦距
缩小
放大
倒立
正立
缩小
放大
焦点
(5)成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越　　，像越　　；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远且大，物远像近且小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越　　，物体距离透镜越远，像越　　。即物体越靠近焦点像越大。
远
大
小
大
【评估与交流】
(1)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？
①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在 　　　　　上；
②蜡烛的位置在透镜的　　　　　以内；
③蜡烛的位置在透镜的　　　上。
(2)用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？
光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变 　　些。
同一高度
一倍焦距
焦点
暗
(3)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　　移动；②将蜡烛向　　移动；③将透镜和光屏向　　调节。
上
上
下
规律总结
物距u 像的性质 物与像的位置 像距v 光屏能否承接
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能
u=2f 倒立 等大 实像 异侧 v=2f 能
f2f 能
u=f 不成像 u在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10 cm，当光屏距凸透镜
16 cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2 cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是 (　　)
A.蜡烛不动，像变小
B.蜡烛靠近凸透镜，像变小
C.蜡烛远离凸透镜，像变大
D.蜡烛远离凸透镜，像变小
D
二、用作图法描述凸透镜成像的规律
1.与主光轴平行的光线经凸透镜折射后通过　　　。根据光路可逆可知，经过焦点的光线经凸透镜折射后会　　　　　　　。通过光心的光线传播方向　　　。
焦点
平行于主光轴
不变
2.凸透镜成像的规律既可以通过实验探究，也可以通过凸透镜的成像光路图得出结论。如：当u>2f时，光路图如图所示。
由图可得出规律：当u>2f时，在凸透镜的　　　成　　　、 的_____像。
异侧
倒立
缩小
实
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
3.如图所示为u=2f、f(1)当物距u=2f时，在凸透镜的　　　成______、　　　的　　像。
异侧
倒立
等大
实
f
F
2F
F
2F
f
2f
2f
(2)当物距f异侧
倒立
放大
实
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
(3)当物距u=f时，　　　像。
不成
f
F
2F
F
2F
2f
(4)当物距u正立
放大
虚
同
f
2f
F
2F
F
2F
1.某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15 cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9 cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是(　　)
A.10 cm B.8 cm
C.6 cm D.4 cm
C
2.在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列说法正确的是(　　)
A.凸透镜的焦距是20 cm
B.此时光屏上的像是放大的
C.用f=15 cm的凸透镜替换图中透镜，需向
　右移动光屏，可在光屏上成清晰的像
D.用f=15 cm的凸透镜替换图中透镜，需向左移动光屏，可在光屏上成清
　晰的像
C
3.小萌在做“探究凸透镜成像规律”实验时，测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图像。根据图像可知(　　)
A.该凸透镜的焦距是20 cm
B.当物距大于20 cm时，成倒立、缩小的虚像
C.当物距等于15 cm时，成倒立、放大的实像
D.当物距等于30 cm时，成正立、缩小的实像
C
4.做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15 cm时，在光屏上成放大的像，则下列说法错误的是(　　)
A.蜡烛距透镜45 cm时，一定成缩小的实像
B.蜡烛距透镜20 cm时，一定成放大的实像
C.蜡烛距透镜18 cm时，可能成放大的实像
D.蜡烛距透镜6 cm时，一定成放大的虚像
B
5.一个物体到凸透镜的距离是30 cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主光轴移到距凸透镜65 cm处，则成像的情况(写出像的性质)：　　　　　　　　　　　。
倒立、缩小、实像
6.如图所示为“验证凸透镜成像规律”实验的情景，所用透镜焦距为
10厘米。
(1)图中，A是　　　　，B是　　　。
(2)调试实验装置时，应使烛焰的中心和凸透镜、光屏的中心大致在
　　　　　上，目的是为了　 　　　　。
光具座
光屏
同一高度
使像成在光屏中央
(3)图示情景验证的是凸透镜成　 　　　 　(填写像的性质)像的特点。
(4)如果还要验证凸透镜成倒立放大实像的特点，在不移动凸透镜的情况下，应把蜡烛移到________(选填“小于30”“30~40”或“40~50”)厘米处，光屏移到　　　 　(选填“大于70”“60~70”或“50~60”)厘米处。
倒立、缩小、实
30~40
大于70

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