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模块一　声、光、热
第5讲
探究凸透镜成像规律
新课标 内容要求 1.探究并知道凸透镜成像的规律。
2.了解凸透镜成像规律的应用。
【教材导航】 人教教材八上P94～106；粤沪教材八上P69～79
考点1　 凸透镜成像规律
物距（u）和 焦距（f）的关系 像的性质 应用
倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 u＞2f 倒立 〔1〕 　缩小　 实像 照相机
u＝2f 倒立 〔2〕 　等大　 实像 /
f＜u＜2f 倒立 〔3〕 　放大　 实像 投影仪
u＝f 不成像 /
u＜f 〔4〕 　正立　 放大 虚像 放大镜
缩小
等大
放大
正立
特别注意 做探究凸透镜成像规律实验时：点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在〔5〕 　同一高度　 上，目的是使烛焰的像成在〔6〕 　光屏中央　 。
若在实验时，在光具座上无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到像，可能的原因有：（1）蜡烛在焦点以内，成虚像。（2）烛焰在焦点上，不成像。（3）烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一直线上。（4）选用的凸透镜焦距太大。
①在成实像的范围内：当物距增大，像距会减小，像变小；当物距减小，像距会增大，像变大。口诀：物远像近像变小，物近像远像变大；
②在成虚像的范围内：结果则相反。
同一高度
光屏中央
考点2　 照相机、投影仪和放大镜
1.照相机：当u＞2f时，成倒立、〔7〕 　缩小　 的实像，照相机利用了这条规律。
2.投影仪：当f＜u＜2f时，成倒立、〔8〕 　放大　 的实像，投影仪利用了这条规律。
3.放大镜：当u＜f时，成正立、〔9〕 　放大　 的虚像，放大镜利用了这条规律。
缩小
放大
放大
考点3　 眼睛和眼镜
4.眼睛中晶状体的作用相当于〔10〕 　凸　 透镜，视网膜相当于〔11〕 　光屏　 。整个眼球好像一架照相机，来自物体的光会聚在视网膜上，形成〔12〕 　倒立　 、〔13〕 　缩小　 的〔14〕 　实　 像。
5.近视眼是来自远处某点的光会聚在视网膜前，如图中的〔15〕 　甲　 图所示，要用〔16〕 　凹透　 镜来矫正。
6.远视眼是来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了，如图中的〔17〕 　乙　 图所示，要用〔18〕 　凸透　 镜来矫正。
凸
光屏
倒立
缩小
实
甲
凹透
乙
凸透
7.正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离，大约是〔19〕 　25　 cm，叫明视距离。
8.眼镜的度数：透镜的焦距（用米作单位）的〔20〕 　倒数　 的100倍称为眼镜的度数。凸透镜（远视眼镜）的度数是正数，凹透镜（近视眼镜）的度数是负数。
25
倒数
考点4　 显微镜和望远镜
9.观察细胞等微小物体要用〔21〕 　显微镜　 ；观察远处的物体和天体的运动要用〔22〕 　望远镜　 。
10.显微镜和望远镜中，物镜的作用是成〔23〕 　实像　 ，目镜的作用是把这个像〔24〕 　放大　 。
显微镜
望远镜
实像
放大
1.（改编自人教教材八上P104　想想做做）小明取来两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，通过两个透镜看前面远处的木棉花，如图所示。调整两个放大镜间的距离，直到看得清楚为止。下列说法正确的是（　D　）
A.小明的两个透镜，一个是凸透镜，另一个是凹透镜
B.靠近眼睛的那个透镜叫做物镜，靠近被观测物体的叫做目镜
C.用望远镜观察远处的木棉花，物镜得到的是放大的像
D.用望远镜观察到远处木棉花的像比直接用眼看显大且清晰
D
2.（改编自人教教材八上　图5.2－1甲）如图所示，用照相机给物体照相时，物体到凸透镜的距离应该 　大于　 凸透镜的2倍焦距；为使所照的像变大，应该 　减小　 （填“增大”或“减小”，下同）物体到镜头间的距离，同时 　增大　 胶卷与镜头间的距离。
大于
减
小
增大
3.（改编自人教教材八上P99　T2）如图所示，某同学把一支铅笔放在一只盛水的烧杯后，透过烧杯观察铅笔的像。他惊奇地发现，手中铅笔的笔尖本是朝左的，可他看到的像却是笔尖朝右。这是因为盛水的烧杯相当于一个 　凸　 透镜，它看到的是铅笔的 　实　 （填“实”或“虚”）像，若将铅笔继续 　靠近　 （填“靠近”或“远离”）烧杯，他所看到的像将会变成笔尖朝左。
凸
实
靠近
4.（改编自人教教材八上　图5.4－3）人眼的成像原理与 　照相机　 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。不少学生视力下降，患上近视眼，图 　甲　 （填“甲”或“乙”）是近视眼的光路示意图，应该配戴由 　凹　 透镜制成的眼镜来矫正。
照相机
甲
凹
实验4　探究凸透镜成像的规律
下面是小明同学探究凸透镜成像规律的步骤，请你帮他完成相关操作：
　　　　　
（1）选择器材：光具座、火柴、蜡烛、凸透镜、 　粗糙　 （填“光滑”或“粗糙”）的光屏。
（2）测焦距：如甲图所示，一束平行于主光轴的光线经凸透镜后，在光具座光屏上形成一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距为 　10.0　 cm。
粗糙
10.0
（3）调高度：在调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心的位置时，有两个操作：①调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心大致在 　同一高度　 上；②点燃蜡烛。正确的操作顺序是 　②①　 。
（4）进行实验：小明不断改变蜡烛与透镜之间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如下表所示。分析数据可以得出：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
物距u/cm 60 30 15 12 10 4 2
像距v/cm 12 15 30 60 无像 / /
像的大小 缩小 缩小 放大 放大 / 放大 放大
像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 / 正立 正立
同一高度
②①
②凸透镜成实像时，物距越小，像距越 　大　 （填“大”或“小”下同），光屏上的像就越 　大　 ；成缩小和放大实像的分界点是 　二倍焦距　 。
大
大
二倍焦距
①当u 　＞f（10 cm）　 时，成的像是倒立的 　实　 （填“实”或“虚”）像；当u 　＜f（10 cm）　 时，成的像是正立的 　虚　 （填“实”或“虚”）像；
＞f（10 cm）
实
＜f（10 cm）
虚
（5）邻组的小红用的凸透镜焦距与小明的相同。她在实验中遇到下面的情况，请根据小明的结论帮助她解决：
①小红在测焦距时，得到的光斑不是最小的，这会导致测得焦距 　大于或小于　 （填“大于”“小于”或“大于或小于”）实际值；
②当蜡烛和光屏在如乙图所示位置时，光屏上得到清晰的像，此时成像原理与 　投影仪　 （填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同；当把蜡烛移动到38 cm刻度线时，像的位置向 　右　 （填“左”或“右”）移动，像的大小变 　大　 （填“大”或“小”）；
大于或小于
投
影仪
右
大
③随着实验的进行，蜡烛逐渐变短，为了重新使像呈在光屏中央，可进行的操作有 　A、D　 （可多选）；
A.向上移动光屏 B.向上移动凸透镜
C.向下移动光屏 D.向下移动凸透镜
④在实验中，小红不小心用手遮挡了部分凸透镜，光屏上像的变化情况是 　C　 。
A.像不完整 B.光屏上出现了手的像 C.像完整，但是变暗了
A、D
C
疑 难 点　 凸透镜成像规律及应用
1.“探究凸透镜成像规律”的实验中，点燃的蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，在光屏上恰好成一清晰的像，下列说法中正确的是（　A　）
A.照相机应用了这一成像规律
B.光屏上所成的是倒立、放大的实像
C.焟烛燃烧变短，屏上烛焰的像位置会下移
D.将蜡烛和光屏位置互换，光屏上无法成清晰的像
【突破指引】分析凸透镜成像规律时，要知道其中物距、像距、像的特点三者之间可以互推，例如：已知像距，就可以推导出物距及像的特点。当需要判断应用的实例时，通过像的特点去对应照相机、幻灯机、放大镜三种应用。
A
2.小强在“探究凸透镜成像规律”的实验中，通过实验记录并绘制了物距u和像距v之间关系的图象，如图所示。下列说法中正确的是（　B　）
A.该凸透镜的焦距为20 cm
B.当u＝15 cm时的成像特点可应用于投影仪
C.当u＝8 cm时，移动光屏，可在光屏上呈现清晰放大的实像
D.当物体从距凸透镜30 cm处移到12 cm处的过程中，像逐渐变小
B
3.如图所示是探究凸透镜成像规律的实验装置，实验中所使用的凸透镜焦距为10 cm，实验中将蜡烛分别放在甲、乙、丙、丁四个位置，观察光屏上成像情况（光屏位置未标出）。下列说法正确的是（　D　）
A.蜡烛在甲位置时，需将光屏移动到70 cm刻度的右侧位置，才能在光屏上成清晰的像
B.蜡烛在乙位置时，凸透镜成像的特点与幻灯机的原理相同
C.蜡烛在丙位置时，光屏上成的清晰的像为倒立、缩小的实像
D.蜡烛在丁位置时，成正立、放大的虚像，与放大镜成像原理相同
D
考向1　 探究凸透镜成像规律
1.（2021·贺州）在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，蜡烛在光屏上恰好成一清晰等大的实像，则下列说法正确的是（　B　）
A.将蜡烛移动到光具座10 cm处，保持凸透镜的位置不变，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向右移动
B.将蜡烛移动到光具座10 cm处，保持凸透镜的位置不变，移动光屏所成清晰的像与照相机成像的原理相同
C.该凸透镜的焦距为20 cm
D.随着实验的进行蜡烛逐渐变短，在光屏上所成的像会向下移动
B
2.（2022·无锡）用焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰的倒立、 　放大　 的实像，若此时将光屏移走，烛焰通过凸透镜 　能　 （填“能”或“不能”）成实像，将蜡烛移至光具座上40 cm处，人站在光屏一侧，通过凸透镜可以看到一个 　正立　 、放大的“烛焰”。
放大
能
正立
3.（2022·营口）小明用蜡烛、凸透镜（焦距10 cm）、光屏在光具座上进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
（1）实验在 　较暗　 （填“较亮”或“较暗”）的环境下进行，现象更明显。
（2）蜡烛、透镜和光屏位置如图甲所示，光屏上会出现烛焰清晰 　缩小　 （填“放大”“缩小”或“等大”）的像，此现象和生活中 　照相机　 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的原理相同；保持凸透镜位置不变，增大物距后，将光屏移动到适当位置，光屏上会重新出现烛焰清晰的像，该像与移动前的像相比会 　变小　 （填“变大”“变小”或“不变”）。
较暗
缩小
照相机
变小
（3）保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至图乙所示位置，在透镜右侧通过透镜可以观察到烛焰 　正立　 （填“正立”或“倒立”）的像。
（4）将图甲中的透镜换成焦距f＝5 cm的凸透镜，光屏上烛焰的像变模糊。将蜡烛向 　右　 （填“左”或“右”）移动适当距离，光屏上重新出现烛焰清晰的像；若不移动蜡烛，在蜡烛和透镜之间放置一个度数适当的 　近视　 （填“近视”或“远视”）镜片，光屏上也会重新出现烛焰清晰的像。
正立
右
近视
考向2　 凸透镜成像规律的应用
4.（2022·广元）生活中随处可见摄像头，摄像头的镜头相当于一个凸透镜。摄像头拍摄实景所成的像是 　实像　 （填“实像”或“虚像”），人在靠近摄像头的过程中，人所成的像逐渐 　变大　 （填“变大”“变小”或“不变”）。
5.（2022·山西）如图所示是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内，让凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像，若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像，下列做法正确的是（　A　）
A.相机向前移，纸筒向前伸 B.相机向后移，纸筒向后缩
C.相机不移动，纸筒向后缩 D.相机和纸筒的位置均不变
实像
变大
A
6.小明自制了一个简易投影仪（如图所示），在暗室中将印有奥运五环标志的透明胶片贴在手电筒上，并让灯光正对着焦距为10 cm的凸透镜，然后调整手电筒、凸透镜与白色墙壁之间的位置，在墙上得到了一个清晰、正立、放大的像。则下列说法中正确的是（　D　）
A.胶片应正立放置，且与凸透镜的距离小于10 cm
B.胶片应倒立放置，且与凸透镜的距离大于20 cm
C.胶片应正立放置，且与凸透镜的距离大于10 cm小于20 cm
D.胶片应倒立放置，且与凸透镜的距离大于10 cm小于20 cm
7.（2021·枣庄）关于放大镜，下列说法不．正．确．的是（　B　）
A.放大镜的镜片就是一个凸透镜 B.放大镜所成的像都可以用光屏承接
C.用放大镜可以得到物体正立的虚像 D.用放大镜可以得到物体倒立的实像
D
B
8.如图所示是显微镜和望远镜的示意图，下面是关于它们的二次成像的说法：①显微镜先成放大的实像，再成放大的虚像；②显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像；③望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像；④望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像。上述说法中正确的是（　C　）
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
C
考向3　 眼睛和眼镜
9.改编青少年近视的发病率很高，我们要保护好自己的眼睛，根据以下材料回答相应的问题。
（1）正常人的眼睛观察物体时，晶状体相当于 　凸透　 镜，通过睫状肌的调节，使像刚好落在视网膜上。视网膜得到的是怎样的像？ 　B　 （填序号）。
A.正立、缩小、实像 B.倒立、缩小、实像 C.倒立、放大、虚像
（2）与照相机不同，人眼是真正的变焦系统，人眼看近处物体时，焦距较 　小　 （填“大”或“小”）。
凸透
B
小
（3）如图的四幅图，表示近视眼成像情况是 　A　 ，表示矫正做法的是 　C　 。（填序号）
（4）给凸透镜“戴”上近视眼镜后，此时光屏上能成一清晰的像。若“取”下近视眼镜，在保持光屏和透镜不动时、为使光屏上的像变清晰，可行的是将蜡烛 　靠近　 （填“远离”或“靠近”） 透镜。
A
C
靠
近

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