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5.3 凸透镜成像的规律
新知梳理
实验探究——凸透镜成像的规律
1.发现问题、提出问题
照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同。物体离照相机的镜头比较远，成倒立、缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成倒立、放大的实像；物体离放大镜更近，成正立、放大的虚像。凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢
2.设计方案、收集证据
(1)实验器材:凸透镜(焦距为 10 cm)、发光二极管(作为发光物体)、光屏、光具座。
(2)实验装置:如图 5-3-1所示，在光具座上放置发光体、凸透镜、光屏时，发光体和光屏放在透镜两侧。调整凸透镜、发光体和光屏，使它们的中心高度 ，目的是使发光体的像成在光屏的 。
(3)进行实验
①将凸透镜固定在光具座50cm 刻度处，把发光体放在较远处，使发光体到凸透镜的距离大于二倍焦距(u>2f=20cm),移动光屏,直到光屏上出现发光体清晰的像，观察像的大小和正倒，同时测出物距u和像距v，将数据记录在表格中。
②把发光体向透镜移近，使发光体到凸透镜的距离等于二倍焦距(u=2f=20cm)，移动光屏，直到光屏上出现发光体清晰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，将数据记录在表格中。
③把发光体继续向透镜移近，使发光体到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间(10 cm④把发光体继续向透镜移近，使发光体到凸透镜的距离为一倍焦距(u=f=10cm)，移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。
⑤把发光体继续向透镜移近，使发光体到凸透镜的距离在一倍焦距以内(u(4)数据记录表格
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
2
3
4
5
3.得出结论、作出解释
物距u 像的性质 物与像的位置 像距v
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 fu=2f 倒立 等大 实像 异侧 v=2f
f2f
uu
[归纳总结](1) 是成实像和虚像的分界点。物体在一倍焦距以外成 像，在一倍焦距以内成 像，即一倍焦距分虚实。
(2) 是成放大像和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成 的像，在二倍焦距以内成 的像。
(3)实像必异侧 ，虚像必同侧 。(均选填“倒立”或“正立”)
(4) u>v, 像是 的; u(5)成实像时，物体靠近透镜，像距变 ，像变 ；物体远离透镜，像距变 ，像变 。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越 ；物体距离透镜越远，像越 。即物体越靠近焦点像越大。
4.交流合作、评估反思
(1)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发光体的像。发生这一现象的原因可能有哪些
原因有：①发光体、凸透镜、光屏三者的中心不在 ；②发光体的位置在透镜的 以内；③发光体的位置在透镜的 上。
(2)用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到发光体的像的性质是否变化 像是否完整 像的亮度有什么变化
光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变 些。
(3)在实验过程中，向下调节发光体，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 移动。为了使像仍成在光屏的中央，调节的方法有：①将光屏向 移动；②将发光体向 移动；③将透镜和光屏同时向 调节。
应用示例
类型一 探究凸透镜成像的规律
例1 (2023福建)在探究凸透镜成像的规律实验中：
(1)如图5-3-2甲所示，用平行光测出凸透镜的焦距为 cm。
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在水平光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏三者中心在 。
(3)调节蜡烛、凸透镜和光屏至图乙所示的位置，则烛焰在光屏上成倒立、 的像。根据这一成像特点，可制成 。
(4)若要使光屏上的像变小，应使蜡烛与凸透镜的距离变 ，再调节光屏位置。
[规律总结](1)在探究凸透镜成像的规律过程中，无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到像的原因可能是：①凸透镜、光屏、烛焰三者的中心不在同一高度；②蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内或焦点上；③物距稍大于一倍焦距，像距较大，光具座上的光屏无法到达该位置。
(2)运用作图法可得出凸透镜的成像规律，如图5-3-3所示。(P点为二倍焦距处)
类型二 根据物、像位置关系判断成像
例2 (2023 齐齐哈尔)用如图5-3-4 所示的装置做“探究凸透镜成像的规律”实验时，已知凸透镜的焦距为10 cm，下列说法正确的是 ()
A.烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同
B.将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰清晰的像
C.将蜡烛移动到光具座42 cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的
D.将蜡烛移动到光具座 30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
[规律总结]凸透镜成清晰实像时，像距小于物距时，成倒立、缩小的实像，应用为照相机；像距大于物距时，成倒立、放大的实像，应用为投影仪；像距等于物距时，成倒立、等大的实像，常利用 u=v=2f测凸透镜的焦距。
类型三 巧用不等式分析凸透镜焦距的取值范围
例3 如图5-3-5 所示,蜡烛距凸透镜 20cm,能在距凸透镜30cm的光屏上得到一个倒立、放大的实像，则该凸透镜的焦距可能是 ( )
A.8cm B.12 cm
C.15 cm D.25 cm
[方法指导]巧用不等式分析凸透镜焦距的取值范围
课堂小结
第 3节 凸透镜成像的规律
【新知梳理】
2. (2)相同 中央
3.[归纳总结](1)一倍焦距处 实 虚
(2)二倍焦距处 缩小 放大
(3)倒立 正立
(4)缩小 放大
(5)大大 小 小 小 大
4.(1)①同一高度 ②一倍焦距
③焦点
(2)暗
(3)上上 上 下
【应用示例】
例1 (1)12.5(12.3~12.7 均可)
(2)同一高度
(3)缩小 照相机
(4)大
例2 D 例3 B

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