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凸透镜成像学案
一． 下图是物理课本 《凸透镜成像的规律》 中节选的实验内容。
用一支蜡烛作为发光物体， 一块白色硬纸板作为屏， 研究烛焰的成像情况先把点燃的蜡烛放在较远处， 调整光屏到凸透镜的距离。 使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒， 测出物距 u 和像距v（像到凸透镜的距离）。
再把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。继续向凸透镜移动蜡烛并调整光屏的位置，你总能在屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？
实验环境(为了使实验现象更明显，应选择较暗的环境)
焦距 次数 物距u/ cm 像距v/ cm 像的性质
虚实 大小 倒正
f =10cm 1 45 13 实像 a. 倒立
2 30 15
3 20 b. 实像 c. 倒立
4 18 22 实像 放大 d.
5 15 e
6 8 … f 放大 正立
7 5 …
（1）实验前先调节烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在 ，
目的是
(2)把蜡烛放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察________________，测出____________
(3)把蜡烛向凸透镜靠近几厘米，重复上述操作
（4）.表格中有几项内容漏写了， 请你帮助填补： a. ； b. ；c. ； d e f 。
（5）.实验过程中小欣观察到第2次所成的像 （选填 “大于” 、“等于” 或 “小于” ） 第 1.次所成的像。
（6）.当把蜡烛调到距离透镜 8cm 的位置时，小欣发现无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像。如何观察？看到什么现象？
(7)实验结论
a. 当u>2f 时，f当u＝2f 时，v＝2f，成倒立、______的实像，应用 ；
当f2f，成倒立、放大的实像，应用 ；
当u＝f 时不成像；
当ub. 成实像时，物距增大，像距 ，像 ；
成虚像时，物距增大，像距 ，像 ；
凸透镜成像规律记忆口诀
C.①一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小
一倍焦距处是实像 、虚像的分界点 ，物体在一 倍焦距以内，成的是正立的虚像;在一倍焦距以外，成的是倒立的实像.
二倍焦距处是成放大、缩小的实像的分界点，物体在二倍到二倍焦距之间成的是放大的实像;在二倍焦距之外成的是缩小的实像.
②倒立的都是实像，正立的都是虚像
d.当u>v时成
当u=v时成
当u作图
实验操作注意事项
1、 实验中如何粗略测量凸透镜的焦距？你还有哪些测量凸透镜焦距的方法
2、（1）.
在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上得到如图2所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，应怎样调节
（2）.实验一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应将光屏怎样移动
3、光屏上找不到像的原因
（1）.无论怎样移动烛焰、凸透镜、光屏，光屏上没有蜡烛的像
（2）.若点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能是哪些原因造成的？
（3）.无论怎样移动光屏，在光屏上出现一个大小不变的圆形光斑。
4 、实验中怎样判断光屏上的像是否最清晰？
5、实验中，若将凸透镜的一部分用遮光板遮住，光屏上的像发生什么变化？
6、 小明创造性地用发光二极管镶嵌在白色的板上代替蜡烛作光源进行实验，请你分析用二极管代替蜡烛的好处？
白色光屏可用方格光屏代替的优点(便于比较像的大小)
8、小龙想探究凸透镜成像特点时，蜡烛火焰在光屏上成的像左右是否颠倒 请你帮他设计实验。
9、光屏上此时成倒立缩小的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能
原因
变焦问题
Ⅰ. 换焦距不同的凸透镜后像的变化及调节方法(透镜和蜡烛位置不变)
a. 换焦距小的凸透镜，会聚能力变强，光线提前会聚，光屏向靠近凸透镜的方向移动
b. 换焦距大的凸透镜，会聚能力变弱，光线延迟会聚，光屏向远离凸透镜的方向移动
C.同种材料的凸透镜越后，焦距越短会聚能力越强（水透镜）
Ⅱ. 在蜡烛和凸透镜间加近视眼镜（凹透镜）或远视眼镜（凸透镜）时，为了成清晰的像，光屏应如何移动
a. 加近视眼镜(凹透镜)：光屏向_____透镜的方向移动(选填“靠近”或“远离”)
如果光屏不动，蜡烛向_____透镜的方向移动(选填“靠近”或“远离”)
b. 加远视眼镜(凸透镜)：光屏向_____透镜的方向移动(选填“靠近”或“远离”)
如果光屏不动，蜡烛向_____透镜的方向移动(选填“靠近”或“远离”)
一题多设问
某实验小组用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，蜡烛位于光具座上A点，如图甲所示.
(1)实验前老师让同学们将实验室窗帘拉上后进行实验，据此小组同学讨论后认为实验应在光线较_____的环境中进行更便于观察.
(2)首先在光具座上放置实验器材，图甲中光具座A处放置蜡烛，则C处应放置______(选填“凸透镜”或“光屏”).
(3)器材调整完毕后，小明用如下方法测量凸透镜的焦距：将一束平行于主光轴的光射向凸透镜，调整光屏，直到在光屏上形成一个___________的光斑，用刻度尺测量光斑到凸透镜光心的距离即为焦距，如图乙所示，该透镜的焦距为____cm.
(4)焦距测量后，小明开始进行探究，当各元件位置如上图所示时，光屏上成清晰的像.
①
此时物距是_____cm，像距是_____cm，可在光屏上得到一个清晰倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像，生活中_______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理制成的.
②若将蜡烛与光屏的位置互换，光屏上____(选填“能”或“不能”)看到清晰
的像，原因是______________，此时成像情况符合________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的原理.
(5)小明继续实验，将蜡烛移至30 cm处时，要想得到清晰的像，光屏应移至____cm处，此时成倒立、______的实像．保持透镜位置不动，小明又将蜡烛移动到25 cm刻度线处，应向____(选填“左”或“右”)适当移动光屏，光屏上能承接到一个倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像.
(6)保持凸透镜不动，小明将蜡烛移动至45 cm处时，无论怎么移动光屏都无法成清晰的像，原因是________________________．此时烛焰发出的光经过凸透镜折射后成___________(填成像的正倒、 大小特点)的____(选填“虚”或“实”)像.
(7)实验中小明发现，由于实验时间较长，蜡烛会变短，烛焰的像在光屏上的位置会向____(选填“上”或“下”)方移动，为了能让所成清晰的像回到光屏中央，可将凸透镜向____(选填“上”或“下”)调节.
(8)小明根据自己的测量结果及观察到的现象，得到如下数据：
实验序号 物距/cm 像距/cm 像的特点
正倒 大小 虚实
1 40 13.3 倒立 缩小 实像
2 30 15 倒立 缩小 实像
3 20 20 倒立 等大 实像
4 15 30 倒立 放大 实像
5 12 60 倒立 放大 实像
6 10 40 不成像
7 8 / 正立 放大 虚像
8 4 / 正立 放大 虚像
①分析数据可知，成放大实像时，像距与物距之和随物距的增大而_____.
②通过1、2、3次实验数据可以得出：当凸透镜成实像时，物距减小，像距_____.
③分析数据可知，____倍焦距处是放大与缩小实像的分界点，____倍焦距是实
像与虚像的分界点.
④观察数据，老师发现表格中第____次实验数据是错误的，判断的理由是_________________________________
(9)得出结论后，该小组与其他小组进行交流．他们发现其他小组选取了不同焦距的凸透镜进行实验，也得到了与自己相同的结论．这样使该探究的结论更_____________．
(10)若光屏上已经得到烛焰清晰完整的像，小明不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜，则光屏上会出现___________________(选填“变暗的烛焰完整的像”或“变亮的烛焰不完整的像”)．
（11）小明将眼镜片放在上图中透镜和烛焰之间，光屏上的清晰的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是______(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片．
(加近视镜片后成像变化)小明在探究凸透镜成像规律的实验时，在蜡烛与透镜之间放置了一副近视眼镜后，光屏上得到烛焰清晰的像(如图所示)，此时光在光屏上发生的是____(选填“镜面”或“漫”)反射．取走近视眼镜，保持凸透镜和光屏位置不变，为使光屏上再次得到清晰的像，应将蜡烛_____(选填“远离”或“靠近”)凸透镜 .
变式2　 (辨别镜片)在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，器材放置位置如图所示时光屏上恰好成清晰的像．此时将一镜片B放在凸透镜A与光屏之间某处(图中未画出)．光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏向远离凸透镜A的方向移动，光屏上又呈现烛焰清晰的像，这说明镜片B对光线有______(选填“会聚”或“发散”) 作用，镜片B能用来矫正________(选填“近视眼”或“远视眼”)．
(12)当光屏上呈现清晰的像时，不改变上图中蜡烛和透镜位置：
①若将凸透镜换成焦距相同镜面较小的凸透镜，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若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距稍小的凸透镜，再次实验，则需将光屏向_____(选填“左”或“右”)移动能成清晰的像，光屏上所成的像与原来的像比_____(选填“变大”或“变小”)了．
(13)(实际应用)完成实验后，小明想起用照相机照毕业合影时，如果最边缘的两位同学未进入取景框，摄像师会将相机的镜头向______(选填“靠近”或“远离”)同学的方向调一些.
(14)(创新装置)(2019广东省卷)如图丁所示，在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯替代蜡烛，光屏上标有同样的均匀格子，此装置的优点是______________________________________________________.(写出一点即可)
（15）沈仔细同学相探究凸透镜成像规律．实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．请你帮助他完成下列内容：
（1）他选将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图甲所示时，恰观察图乙所示的凸透镜形状，可以确定他选择的凸透镜是图　　（选填“甲”或“乙”）．
（2）他接着将蜡烛移动到20cm刻度处时，保持凸透镜位置不动，调整光屏的位置，光屏上得到一个清晰倒立　　的实像（选填“放大”或“缩小”）；
设计实验
小明生日的时候爷爷送给他一个礼物盲盒，拆开后发现里面装有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成．小明想要探究“凸透镜的焦距与制作材料是否有关”．除了这三个凸透镜，可供选择的器材还有激光灯若干、点燃的蜡烛、光屏等，请你帮他设计这次探究的实验方案：

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