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人教版 初中物理 八年级上
第五章　透镜及其成像规律
第 3 课 凸透镜成像的规律
导入与思考
学习目标
01
02
通过实验探究，知道凸透镜成像的规律，能利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
进一步认识成像“实”与“虚”的概念。
03
会进行凸透镜成像及成像动态分析。
实 验
探究凸透镜成像的规律
理解物距、像距：
物距（u）
像距（v）
物距u：物体到透镜光心的距离。
像距v：像到透镜光心的距离。
实验设计：
我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f 有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
实验器材：
光具座、凸透镜（f=10cm）、蜡烛、光屏等
f = 10cm
发光体—烛焰
光屏
实验步骤：
组装好实验器材，调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
物距（u）
像距（v）
实验步骤：
将凸透镜固定，并记录其坐标位置，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v。并将数据记录在表格中。
同样的方法，把蜡烛向透镜移近，分别在蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距、一倍焦距和二倍焦距之间，一倍焦距(在焦点处)、一倍焦距以内、观察光屏上是否能出现清晰的烛焰的像，像的正倒和大小，测出物距u和像距v，并将数据记录在表格中。
数据记录:
实验次数 物距 u/cm 物距与焦距 的关系 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 1 30 u > 2f 实像 缩小 倒立 15
2 20 u = 2f 实像 等大 倒立 20
3 15 2f >u >f 实像 放大 倒立 30
4 10 u =f 不成像 5 5 u 规律归纳:
1.当物体放在一倍焦距以外时，凸透镜成实像，当物体放在一倍焦距以内时，凸透镜成虚像。
一倍焦距分虚实
2.当物体在二倍焦距外时，凸透镜成的像是缩小的实像，当物体在二倍焦距内一倍焦距外时，凸透镜成的像是放大的实像，在一倍焦距以内时，凸透镜成发大的的虚像。
二倍焦距分大小
规律归纳:
3.凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。
实像异侧倒，虚像同侧正
规律归纳:
4.当凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大；
物近像远像变大，物远像近像变小
同样，物距增大，像距变小，像变小。
探究与思考
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？
可能原因有：
①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；
②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；
③蜡烛的位置在透镜的焦点上。
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？
光屏上的像还是完整的，但亮度会变暗些。
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将光屏向上移动；
②将蜡烛向上移动；
③将透镜和光屏向下调节.
例1　（2022·重庆市育才中学八年级期中）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．该凸透镜的焦距是20cm
B．若固定透镜位置，将蜡烛向右移动，则需要向左移动光屏才能形成清晰的像
C．若固定透镜位置，当蜡烛移动至35cm处，能够在光屏上看到清晰放大的像
D．若固定蜡烛位置，将透镜移动至50cm处，此时成像特点与照相机成像特点相同
典型例题
典型例题
【答案】 D
【详解】A．由图可知，此时物距为 ,像距为 ,所以此时像距等于物距，由凸透镜成像规律可知，当物距等于二倍焦距时，像距也等于二倍焦距，像距等于物距，即此时物距和像距均等于二倍焦距，所以该凸透镜的焦距为 ,故A错误；B．由凸透镜成像规律可知，当物距减小时，像距变大，若固定透镜位置，将蜡烛向右移动，物距减小，则像距变大，需要向右移动光屏才能形成清晰的像，故B错误；C．若固定透镜位置，当蜡烛移动至35cm处，则物距为 ,物距小于一倍焦距，由凸透镜成像规律可知，此时凸透镜成正立、放大的虚像，不能在光屏上看到清晰的像，故C错误；D．若固定蜡烛位置，将透镜移动至50cm处，则物距为 ,物距大于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，此时成像特点与照相机成像特点相同，故D正确。
1　（2022·全国·八年级课时练习）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，将点燃的蜡烛放在距凸透镜24cm处，在透镜另一侧距透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（　　）
A．光屏上所成的是倒立、放大的实像
B．该透镜的焦距f一定满足8cmC．将点燃的蜡烛移至距透镜8cm处，不能观察到烛焰放大的虚像
D．透镜位置不变，蜡烛和光屏位置互换，光屏上不能得到烛焰清晰的像
变 式
【答案】 B
【详解】A．蜡烛距离凸透镜24cm时，在透镜的另一侧16cm处光屏上得到一个清晰的像，物距大于像距，成倒立、缩小实像，故A错误；B．此时物体的位置在二倍焦距以外，像在一倍焦距和二倍焦距之间，即24cm>2f，2f>16cm>f，解得8cm例2　（2022·安徽·肥西实验高中八年级期中）透镜在我们生活中有着广泛的应用，下列说法错误的是（　）
A．阳光通过凸透镜可以点燃纸屑，这利用了凸透镜对光的会聚作用
B．照相时，被照者应站在镜头两倍焦距以外
C．投影仪能使物体在屏幕上成正立、放大的实像
D．借助放大镜看地图时，地图到放大镜的距离应小于一倍焦距
典型例题
【答案】 C
【详解】A．凸透镜对光具有会聚的作用，阳光通过凸透镜可以点燃纸屑，这是利用凸透镜对光的会聚作用，故A正确，不符合题意；B．照相机是应用物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像工作的，所以被照者站在凸透镜的2倍焦距以外，故B正确，不符合题意；C．投影仪是应用物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像，故C错误，符合题意；D．借助放大镜看地图时，地图到放大镜的距离应小于一倍焦距，此时成正立、放大的虚像，故D正确，不符合题意。故选C。
2　（2022·河北唐山·八年级期末）如图所示的甲图，一幅漫画立在桌面上。小亮把一个装水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，惊奇的发现：透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙所示，那么下列有关说法中正确的是（ ）
A．这个装水的玻璃杯起到凸透镜的作用
B．我们透过水杯看到的是老鼠放大的虚像
C．此时漫画中的老鼠到玻璃杯的距离应满足u>2f
D．若把玻璃杯远离漫画，则看到的老鼠像变大
变 式
【答案】 A
【详解】A．圆柱形玻璃杯盛满水，圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄，形成水凸透镜，故A正确；B．由题意可知，该凸透镜能使图片横向放大、颠倒，成的是倒立、放大的实像，故B错误；C．由乙图可知，此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大的，左右颠倒的实像，所以此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间，即f例3　（2022·山东·商河县第三实验学校八年级期中）小明用凸透镜（甲、乙）、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。
（1）实验时，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，使像成在光屏___________；
典型例题
（2）使蜡烛、凸透镜、光屏在如图所示的位置时，光屏上出现了等大清晰的像，此凸透镜的焦距为___________cm；
（3）保持凸透镜位置不动，将蜡烛放在光具座 15cm 刻度线处，调节光屏，在光屏上得到一个清晰的、倒立___________（选填“放大”或“缩小”）的实像；
（4）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向 ___________（选填“下”或“上”）移动，可以向___________（选填“下”或“上”）调节凸透镜。
典型例题
【答案】 中央 10.0 缩小 上 下
【详解】（1）根据凸透镜成像特点可知，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，其目的是使烛焰的像呈在光屏的中央。（2）由图可知，在光屏上出现了等大清晰的像，则有 ，因此焦距为f=10.0cm。（3）将蜡烛放在光具座 15cm 刻度线处，凸透镜位置不变，此时物距为 ，
物距大于两倍焦距，根据凸透镜成像特点可知，此时在光屏上得到一个清晰的、倒立缩小的实像。（4）根据经过凸透镜光心的光线不改变传播方向可知，随着蜡烛燃烧变短，像会向上移动，像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，在蜡烛和光屏固定的情况下，应将凸透镜向下移动。
3 （2022·安徽·肥西实验高中八年级期中）在学完凸透镜成像规律后，小明选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究；
（1）如图甲所示，当他将一个发光的小灯泡放在图示位置时，无论怎么移动右侧的光屏，在光屏上始终得到一个与透镜等大的光斑，则该透镜的焦距f=___________cm；
变 式
（2）他又将小灯泡换成点燃的蜡烛，当调整至图乙位置时，恰好在光屏上接收到清晰的倒立、_______的实像；若保持此时蜡烛和光屏的位置不变，当将凸透镜向左平移_______ cm时，光屏上可再次出现清晰的像；
（3）如图乙所示，当光屏上呈现清晰的像时，不改变图乙中蜡烛和透镜位置：①若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，再次实验，光屏上所成的像与原来相比_______（选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了；②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，再次实验，则需将屏________（选填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像，光屏上所成的像与原来的像相比_______（选填“变大”或“变小”）了。
典型例题
【答案】 10.0 缩小 15.0 变暗 向左 变小
【详解】（1）如图甲所示，当发光的小灯泡放在10.0cm刻度线的位置时，距透镜中心距离为10.0cm，即物距为10.0cm，移动光屏发现光屏上始终能看到个面积大小不变的光斑，根据从焦点发出的光线经过凸透镜后变为平行光线可知，该透镜的焦距为f=10.0cm。（2）他又将小灯泡换成点燃的蜡烛，当调整至图乙位置时，此时的物距为30.0cm大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律知，此时在光屏上接收到清晰的倒立、缩小的实像。若保持此时蜡烛和光屏的位置不变，根据光路可逆性可知，当将凸透镜向左平移15.0cm到15.0cm刻度处时，此时的物距为原来的像距，则光屏上可再次出现清晰的像。（3）①用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。②如果将凸透镜A换成镜面直径相同，但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。
1.（2022·河北省吴桥县教师进修学校八年级期末）小军做凸透镜成像规律的实验时，将焦距为10cm凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛在凸透镜的两侧，蜡烛放置在35cm刻度线处，如图所示，移动光屏，直到在光屏上呈现烛焰清晰的像下列说法中正确的是（　　）
A．光屏上呈现的是烛焰的虚像
B．光屏上呈现的是烛焰正立的像
C．该实验现象能说明照相机的成像特点
D．如果把蜡烛和光屏互换位置，光屏上的像是缩小的
【答案】D
【详解】ABC．由图可知，物距u=15cm，焦距f=10cm，此时物距的范围为f课堂练习
2.（2022·全国·八年级单元测试）用智能手机拍摄远近不同的物体时，物距发生了变化，但成像也基本清晰，下列分析正确的是（　　）
A．智能手机的成像原理是光的反射
B．智能手机的相机镜头不是凸透镜
C．智能手机的相机镜头所成的像是虚像
D．智能手机的相机镜头的焦距很小，拍摄时物距都远大于2倍焦距，所成像的像距都接近焦距
【答案】D
【详解】ABC．智能手机的像机镜头是一个凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，利用的是光的折射；景物通过镜头后成的是倒立、缩小的实像；故ABC错误；D．智能手机拍摄时，物距远远的大于镜头的焦距，景物所成的像在焦点附近，即成像的像距都接近焦距，即使物距发生了变化，但成像也基本清晰，故D正确。
3.（2022·河北邢台·八年级期末）如图所示，在光屏上有清晰的放大的像，现将蜡烛和光屏的位置互换，那么在光屏上将看到（　　）
A．缩小的，倒立的实像 B．等大的，倒立的实像
C．放大的，倒立的实像 D．放大的，正立的虚像
【答案】 A
【详解】原来凸透镜成放大的实像，此时物距处于f和2f之间，像距大于2f，像距大于物距，根据光路可逆，对调光屏和蜡烛的位置，光屏上仍得到清晰的像，此时物距大于2f，像距处于f和2f之间，会得到倒立、缩小的实像。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4.（2022·江西赣州·八年级期末）（多选）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，将点燃的蜡烛放在距凸透镜24cm处，在透镜另一侧距透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（　　）
A．光屏上所成的是倒立、放大的实像
B．该透镜的焦距f一定满足8cmC．将点燃的蜡烛移至距透镜8cm处，不能观察到烛焰放大的虚像
D．透镜位置不变，蜡烛和光屏位置互换，光屏上也得到烛焰清晰的像
【答案】BD
【详解】AB．蜡烛距离凸透镜24cm时，在透镜的另一侧16cm处光屏上得到一个清晰的像，物距大于像距，成倒立、缩小实像；此时物体的位置在二倍焦距以外，像在一倍焦距和二倍焦距之间，即
24cm>2f，2f>16cm>f，解得8cm5.（2022·全国·九年级专题练习）在探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=______cm；实验前应调节烛焰和光屏中心位于 ______上；
（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ______。如果此时保持蜡烛和光屏的位置不变，把凸透镜移到它们的中间位置，移动光屏可以在光屏上成 ______（放大/等大/缩小）的像；
（3）在实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，小明只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是 ______。
典型例题
【答案】 10.0 凸透镜的主光轴 投影仪 缩小 见详解
【详解】（1）平行光经凸透镜折射后会聚于焦点，焦点到凸透镜光心的距离即为焦距，由题可知，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该光斑的位置即为焦点，所以该凸透镜的焦距为
，为了使像呈现在光屏的中央，实验前应调节烛焰和光屏中心位于凸透镜的主光轴上。
（2）由图乙可知，此时物距小于像距，根据凸透镜成像的规律可知，此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，成倒立、放大的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是投影仪。此时蜡烛与光屏之间的距离为 ，如果此时保持蜡烛和光屏的位置不变，把凸透镜移到它们的中间位置，则移动后的物距为 ，所以移动后的物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，移动光屏可以在光屏上成缩小的实像。（3）光屏上出现的像只有中间清晰，两侧较模糊，说明中间部分的物距此时正好在光屏上成清晰的像，两侧部分的物距大于或小于中间部分的物距，故应适当扭转凸透镜，使凸透镜与光屏平行，在光屏上得到清晰的像，所以小明的调整是适当扭转凸透镜，使凸透镜与光屏平行。
物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距
f2f 能 投影仪
u＝f 不成像 获得平行光
uu 不能 放大镜
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像异侧倒，虚像同侧正；物近像远像变大，物远像近像变小（如物近物远参考对象都是焦点，改口诀成实像与虚像都适用）。
记忆口诀:
课堂总结
凸透镜成像的规律

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