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第五章 透镜及其应用
第3节 凸透镜成像的规律
1.通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2.知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。
3.会运用凸透镜成像规律解决一些生活中的实际问题。
倒立、放大的实像
倒立、缩小的实像
正立、放大的虚像
生活中的凸透镜能成什么样的像？
1.物距和像距
（1）物距：物体到透镜光心的距离，用u表示。
（2）像距：像到透镜光心的距离，用v表示。
2.探究凸透镜成像规律
【提出问题】照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像，为什么同样是凸透镜，成像特点却不相同呢？
知识点一：探究凸透镜成像规律
【猜想与假设】
①可能与物距有关；
②可能与焦距有关（由于凸透镜的偏折情况和焦距有关）。
【进行实验】
（1）在阳光或相距很远（物距远大于凸透镜焦距,）的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
（2）将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上（如图所示）;
确保所成像在光屏中央
（3）把蜡烛移到离凸透镜尽量远的位置（u＞2f），调整光屏到透镜的距离，直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒，记录物距和像距,改变物距u（u>2f），重做实验;
（4）把蜡烛向凸透镜靠近，使u=2f，调整光屏到透镜的距离，直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒，记录物距和像距;
（5）继续把蜡烛向凸透镜靠近，使f（6）继续把蜡烛向凸透镜靠近，使u=f，移动光屏并观察，看能否成像;
（7）继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＜f，移动光屏，进行观察。
　　
凸透镜焦距f＝ cm
物距与焦距的关系 物距u/cm 像的性质
虚实 大小 正倒
【收集数据并分析】
u＞2f，f＜v＜2f，成倒立、缩小的实像；
u=2f，v=2f，成倒立、等大的实像；
f＜u＜2f，v＞2f，成倒立、放大的实像；
u=f，不成像；
0＜u＜f，成正立、放大的虚像。
【得出结论】
1. 光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距为10cm左右的凸透镜，焦距过大（光具座总长不够4倍焦距长），有些实验无法完成。
2. 凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距。
3. 调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央。
4. 调整光屏时不可再调整凸透镜的位置，否则会使物距改变。
5.判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置。
6. 同一个物距范围内要取两个以上的物距进行实验，这样做是为了排除偶然因素，寻找普遍规律。
【注意事项】
你知道实验中无论如何移动光屏都找不到像的原因有哪些？
(1) 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。
(2)当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度有限，光屏不能承接到像。
若把凸透镜遮挡一部分，像会发生什么变化？
若把凸透镜遮掉一部分，成像性质不变，只是成的像暗一些。
凸透镜的三条特殊光路：通过光心的光、平行于主光轴的光、通过焦点的光经凸透镜折射后的情况。
F
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我们如何运用通过凸透镜的三条特殊光路来解释凸透镜成像的规律呢？
知识点二：凸透镜成像的光路分析
2f
f
f
2f
1. u>2f fu>v
应用：照相机
2f
f
f
2f
2. u=2f v=2f 倒立、等大的实像
u=v
应用：测焦距
f
f
2f
2f
3. f 2f 倒立、放大的实像
u应用：投影仪
f
2f
2f
f
4. u=f 不成像
应用：产生平行光
f
f
5. u应用：投影仪
f
f
f
f
物体左移像左移，物体右移像右移，像跟着物体跑。
规律：物近像远像变大,物远像近像变小。
f
f
知识点三：凸透镜成像规律
f
f
f
f
物体左移像左移，物体右移像右移，像跟着物体跑。
规律：物近像近像变小,物远像远像变大。
当物体在2倍焦距以外移动时，物体移动的距离大，像移动的距离小。
f
f
f
f
f
f
f
f
当物体在一倍焦距到2倍焦距之间移动时，物体移动距离小，像移动的距离大。
u>2f ：倒立、缩小的实像，fu=2f ：倒立、等大的实像，v=2f
照相机原理
u=f ：平行光束，不成像
投影仪原理
f2f
放大镜原理
u凸透镜的成像规律
1. 在探究凸透镜成像规律的实验中，将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置，在凸透镜后20cm的光屏上出现一个等大倒立的像，如果将蜡烛移动到凸透镜前25cm处，则 （　　）
A．光屏上会出现倒立放大的实像
B．将光屏靠近凸透镜一段距离，光屏上会出现倒立缩小的实像
C．将光屏远离凸透镜一段距离，光屏上会出现倒立放大的实像
D．无论怎样移动光屏，光屏上均找不到像
2．用圆形的鱼缸或透明的罐头瓶养鱼，从侧面观赏缸内的鱼，你看到的那条鱼是（ ）
A．缩小的实物 　　 B．等大的实像
C．放大的实像　 D．放大的虚像
B
D
3.物体经凸透镜所成的像，无法显示在光屏上的是( )
A.倒立的像 B.放大的像
C .缩小的像 D.正立的像
D
4. 现有甲、乙、丙三个凸透镜，三个实验小组分别用这三个凸透镜探究凸透镜成像规律。实验时，当蜡烛到透镜的距离都为 15 cm 时，甲、乙、丙三透镜分别成倒立放大的像、倒立缩小的像、正立放大的像，则这三个透镜的焦距 f甲 、 f乙 、 f丙 的大小关系是（　　）
A. f甲 ＜ f乙 ＜ f丙 B. f乙 ＜ f甲 ＜ f丙
C. f丙 ＜ f乙 ＜ f甲 D. f甲 ＜ f丙 ＜ f乙
B

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