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5.3凸透镜成像的规律—八年级物理人教版（2024）上册课前导学
学习目标：
1.通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2.了解凸透镜成像规律在照相机、投影仪、放大镜中的应用。
3.通过探究活动，体验科学探究的过程和基本研究方法，提升对证据的分析和论证能力。
知识集锦：
★※知识点 探究凸透镜成像的规律
1.实验装置
2.实验步骤：
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在①__________________。
（2）把蜡烛放在距离凸透镜②__________________的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，知道光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v，改变物距，重做这一步。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于③____________，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，测出物距u和像距v。
（4）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在④___________________________之间，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，测出物距u和像距v。改变物距，重做这一步。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的⑤_________上，移动光屏，观察是否能够成像。
（6）把蜡烛移动到凸透镜的⑥___________以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到烛焰的像；如果不能，可从⑦_________这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。改变物距，重做这一步。
（7）将实验数据和观察结果填入表中。
3.分析论证
（1）像的虚实：物距⑧_________一倍焦距时，凸透镜成实像；物距⑨_________一倍焦距时，凸透镜成虚像。故⑩_________是成实像与虚像的分界点。
（2）像的大小：物距 _________二倍焦距时，凸透镜成缩小的实像；物距大于一倍焦距且小于二倍焦距时，凸透镜成放大的实像。故 _________焦距处是成放大与缩小实像的分界点。
（3）像的正倒：物距 _________一倍焦距时，凸透镜成倒立的像；物距 _________一倍焦距时，凸透镜成正比的像。故 _________还是成倒立和正立的像的分界点。
4.实验结论
物距（u） 像的性质 像距（v）
正倒 大小 虚实
_________ 缩小 实像 _________
倒立 _________ 实像
_________ 倒立 放大 实像
_________ 不成像，光屏上呈现圆形光斑 ——————
_________ 放大 _________
答案：
①同一直线上 ②大于二倍焦距 ③二倍焦距 ④一倍焦距与二倍焦距 ⑤焦点 ⑥一倍焦距 ⑦光屏 ⑧大于 ⑨小于 ⑩焦点 大于 二倍 大于 小于 焦点 倒立 等大 整理 虚像
自我检测：
1.在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如表所示，根据表中信息判定下列说法正确的是( )
实验次序 1 2 3 4 5
物距 50 40 30 25 20
像距 22 24 30 38 60
A.该凸透镜的焦距是15 cm
B.当时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的
C.当时，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成
D.若把物体从距凸透镜22 cm处向距凸透镜32 cm处滑动，像会逐渐变小
2.在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。利用这一成像原理可以制成( )
A.放大镜 B.照相机 C.潜望镜 D.幻灯机
3.如图甲所示是生物课上小明用放大镜贴着七星瓢虫观察的情况，在将放大镜逐渐远离瓢虫时，小明观察到的成像情况发生了变化，如图乙。像的变化情况排序正确的是( )
A.①②④③ B.②①③④ C.③④①② D.②①④③
4.某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制了如图所示的图像（v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离），用该凸透镜作放大镜使用时，被观察的物体到透镜的距离在_______cm以内；把物体从距该凸透镜3 cm处移动到距该凸透镜20 cm处的过程中，像的大小将_______（选填“变大”“变小”“先变小再变大”或“先变大再变小”）。
5.小华进行“探究凸透镜成像规律”的实验。如图所示，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、两个焦距不同的凸透镜A和凸透镜B、平行光光源（接通电源后可发出平行光）、光具座等器材。
（1）小华首先测量凸透镜A的焦距：将凸透镜A固定在光具座上50cm刻线处，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，如图甲所示，凸透镜A的焦距________cm；
（2）保持凸透镜A位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻线处时，移动光屏，在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，如图乙所示，此成像规律常应用在________（选填“放大镜”、“照相机”或“幻灯机”）上；
（3）保持蜡烛位置不变，小华用焦距为的凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm刻线处。通过移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、缩小的像。由此现象可以判断：凸透镜A和凸透镜B的焦距大小关系为________（选填“>”或“<”）。小华在移动光屏时，是向________（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动光屏的。
答案以及解析
1.答案：ACD
解析：A.由表中的数据可知，实验3中，，此时；B.当时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，凸透镜成倒立、放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的；C.当时，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，则物距大于二倍焦距，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成；D.若把物体从距凸透镜22 cm处向距凸透镜32 cm处滑动，物距变大，像距变小，像变小。
2.答案：D
解析：由图可知，物距小于像距，根据凸透镜的成像规律可知，光屏上的像为倒立、放大的实像。
A.放大镜是根据物距小于焦距时，成正立、放大虚像的原理制成的，故A不符合题意。
B.照相机是根据物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小实像的原理制成的。此时像距小于物距。故B不符合题意。
C.潜望镜是根据平面镜成像的原理制成的。故C不符合题意。
D.幻灯机是根据物体在凸透镜的一倍和二倍焦距之间，在透镜的另一侧二倍焦距之外成倒立放大的实像这个原理制成的。故D符合题意。
故选D。
3.答案：D
解析：小明将放大镜贴着七星瓢虫观察情况，说明物距小于一倍焦距，成的是正立、放大的虚像，如图②；将凸透镜逐渐远离的过程中，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，如图①；当物距等于二倍焦距时，成倒立、等大的实像，如图④；当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，如图③。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4.答案：5；先变大再变小
解析：由图像可知，，所以，用该凸透镜作放大镜使用时，，成正立、放大的虚像，即被观察的物体到透镜的距离在5 cm以内；物距小于焦距时成的是虚像，物距增大，像距增大，像变大；物距大于焦距时成的是实像，物距增大，像距减小，像变小，故把物体从距该凸透镜3 cm处移动到距该凸透镜20 cm处的过程中，像先变大再变小。
5.答案：（1）10.0；（2）幻灯机；（3）>；靠近
解析：（1）由图甲可知，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，则最小的光斑即为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距。
（2）在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，此时物距处于1倍和2倍焦距之间，幻灯机、投影仪都是根据这个原理制成的，放大镜是根据凸透镜成放大正立的虚像的原理制成；照相机是根据凸透镜成缩小倒立的实像制成的。
（3）蜡烛和凸透镜的位置不变，凸透镜A成倒立、放大的实像，说明此时物距处于1倍和2倍焦距之间；凸透镜B成倒立、缩小的实像，说明物距大于2倍焦距，即，所以，故凸透镜A和凸透镜B的焦距大小关系为。因为成的像减小，说明像距减小，光屏应靠近透镜方向移动。

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