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第三章　三、凸透镜成像的规律
探究凸透镜成像的规律
第1课时
1
学习组装实验器材和利用组装的器材进行凸透镜成像实验。
2
通过探究，了解凸透镜成像的规律。
提出问题
“活动3.5”中用凸透镜观察书上的文字。从贴近书上的文字开始，逐渐增大凸透镜与书的距离，看到的文字的变化情况是： 放大的像、
放大的像、倒立 的像，通过凸透镜观察窗外的景物，看到的是 缩小的 像。
猜想：凸透镜所成的像与物体距离凸透镜的 有关。
正立
缩小
倒立
倒立
远近
实
1.实验器材： 等。
光屏的作用： 。
光具座作用： 。
2.相关概念：(1)物距：物体到透镜的距离，常用u表示。
(2)像距：像到透镜的距离，常用v表示。
凸透镜、光屏、蜡烛、F形LED光源、光具座
实验准备
使蜡烛通过凸透镜所成的像成在光屏上，便于判断像的特点
便于确定物体和像的位置
1.记录所选凸透镜的焦距f。
2.将有关器材放置在水平桌面上，使蜡烛、凸透镜和光屏在 上且 大致在同一高度；
原因： 。
3.点燃蜡烛，并使之远离凸透镜。调整 位置，直至光屏上呈现烛焰
的像。再将蜡烛多次移近凸透镜，体验如何较好的调节成像，了解像的大小、正倒的大致变化情况。
实验步骤
同一直线
烛心、光心和光屏中心
能使烛焰的像成在光屏的中央且便于测量物距和像距
光屏
清晰
5.逐次减小物距，重复上述操作并记录，直至在光屏上 烛焰的像。
无法呈现
实验 序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
4.点燃蜡烛，并使之远离凸透镜。调整光屏位置，直至光屏上呈现烛焰清晰的像。测量物距和像距，并将成像的情况记录在下表中。
光屏上像的特点依次为： → → 。
倒立缩小
倒立放大
无法成像
6.根据测量记录数据，当物距 时，就不能从光屏上观察到像。此时人在 (选填“蜡烛”或“光屏”)一侧通过透镜可以观察到烛焰
。生活实例： 等。
7.在逐次减小物距的过程中，像的变化情况是：
① →② →③ 。
猜想：凸透镜成像时，像由倒立缩小变为倒立放大的过程中，应当存在
的像，此时像距 物距。为验证猜想，需要继续实验，实验中存在的困难是 ，你的操作是 。
倒立缩小实像
将蜡烛换成F形LED光源
烛焰像的界限模糊，像和物的大小很难测量比较
等于
倒立、等大
倒立放大实像
正立放大虚像
放大镜观察物体
正立、放大的虚像
光屏
小于焦距
物距 像的性质 像距 u与v关系
u>2f 倒立、 、实像 fv
u=2f 、等大、 像 _____ u=v
f2f _____
u=f 不成像 u8.换用不同焦距的透镜，重复上面实验。交流、总结得出凸透镜成像规律，填写下表。
缩小
放大
v=2f
倒立
实
实
正立
虚
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u总结提升　
物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。主光轴上有两个位置是成像性质变化的分界点，一个是二倍焦距处，另一个是一倍焦距(或焦点)处，前者是成缩小像与放大像的分界点；后者是成倒立实像与正立虚像的分界点。
点击返回
1.为了探究凸透镜所成的像与物体左右的关系，需要将蜡烛换成
。
2.当蜡烛通过凸透镜在光屏上成实像时，如果用手或其他不透明的物体挡住透镜的一部分，光屏上的像将 。
原因：虽然挡住了透镜的一部分，但光仍然可以从未被遮挡的地方透过透镜， (选填“物距”或“像距”)没有发生改变，所以像的大小、形状没有改变。透过透镜的光较原来要少了许多，所以像的亮度变 。
F形LED光源
大小、形状不变，亮度变暗
物距
暗
深度探究
1
2
3.通过凸透镜在光屏上成清晰像时，凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置互换，发现 (选填“不需要”“靠近透镜”或“远离透镜”)移动光屏可以在光屏上得到清晰的像，像的 (选填“倒立”或“大小”)发生改变。
规律：当u+v>4f时，凸透镜可以在 位置成清晰的像，像的 不同。
4.实验过程中，蜡烛燃烧越来越短，光屏上像将向 (选填“上”或“下”)移动，为了使像重新成在光屏中央，可以___________________
操作。
不需要
大小
两个
大小
上
将光屏上移、将蜡烛
上移、将凸透镜下移
3
4
深度探究
5.当把凸透镜换成焦距较小的透镜时，保持蜡烛的位置不变，应将光屏
(选填“靠近”或“远离”)透镜移动，可以再次得到清晰的像。
6.凸透镜成实像时，若将光屏移走，则烛焰通过透镜所成实像，将_____
(选填“依然存在”或“不会成像”)。
7.实验时，无论怎样移动光屏，光屏上都得不到像，你认为导致这一现象的原因可能有哪些？
_______________________________________________________________
。
靠近
依然
存在
可能是物体在一倍焦距内或在焦点处，也可能烛焰、透镜、光屏三者中
不在同一高度
5
6
7
深度探究
学以致用　
(2023·泰州)小华用如图所示的器材探究凸透镜成像规律，已知凸透镜的焦距为10.0 cm。
实验 序号 物距/cm 像的大小 像的正倒 光屏到透镜
的距离/cm
① 50.0 缩小 倒立 12.5
② 30.0 缩小 倒立 15.0
③ 20.0 等大 倒立 20.0
④ 15.0 放大 倒立 30.0
⑤ 12.5 放大 倒立 50.0
⑥ 9.0 光屏上没有像 ⑦ 7.0 光屏上没有像 (1)组装并调整器材，使烛焰、光屏的中心位于凸透镜的　　　 上；
(2)小华按照实验方案完成各操作步骤，将观测到的现象和数据记录在表格中，分析表中信息可得：
①当物距　　　　 焦距时，成倒立、缩小的实像；
②成实像时，随着物距的减小，像的大小逐渐　　 。
(3)在第⑥、⑦两次实验中小华无论怎样移动蜡烛、凸透镜和光屏，都不能在光屏上观察到烛焰的像，于是她认为：“物距小于一倍焦距时，物体通过凸透镜不能成像。”这个结论并不严谨，为得出正确的结论，她应该增加的一步操作是：________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
。
取下光屏，从光屏一侧通过透镜看能否观察
到烛焰的像
主光轴
大于两倍
变大
解析　(1)探究凸透镜成像规律时，调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰、光屏和透镜的中心在同一直线且同一高度上，像成在光屏的中央便于测量物距和像距；
(2)①分析表中信息，可得到的结论是：当物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像；
②由实验数据，可得出物距、像距、成像大小变化规律是：凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大(即物近像远像变大)；
(3)光屏上不能成像，即可能物体通过透镜没有成像，也有可能成的是虚像，所以，她应该：取下光屏，从光屏一侧通过透镜观察是否有烛焰的像，如果观察不到像，说明凸透镜没有成像，如果可以观察到物体的像，说明凸透镜成的是虚像。
1.如图所示，记录了三次改变物距的成像情况，请用A'、B'、C'分别对应标出物体在位置A、B、C时所成的像。
B′
A′
C′
解析　根据凸透镜的成像规律可知，成实像时，物体靠近透镜，像逐渐远离透镜，所以位置标注如图所示。A在2倍焦距以外，像A'在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立缩小实像，B在2倍焦距位置，像B'在2倍焦距处，成倒立等大实像，C在1倍焦距和2倍焦距之间，像C'在2倍焦距外，成倒立放大实像。
2.如图所示，将一个凸透镜正对着太阳，可在距凸透镜20 cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前30 cm处，则像的性质(　　)
A.倒立缩小的实像 B.倒立放大的实像
C.正立放大的实像 D.正立放大的虚像
B
解析　根据题意，太阳光在光屏上的会聚点是凸透镜的焦点，这时凸透镜与光屏的距离就是凸透镜的焦距，为20 cm。物体放在透镜前30 cm处，根据凸透镜成像规律，物距大于1倍焦距(20 cm)小于2倍焦距(40 cm)，因此像的性质是倒立放大的实像。

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