发布者：曾晓萍 发布时间：2019-06-28 浏览数( -) 【举报】
凸透镜成像的规律（提高）
责编：冯保国
【学习目标】
1.理解凸透镜成像规律；
2.知道凸透镜成像倒立、缩小（或放大）实像的条件及应用；
3.知道凸透镜成正立、放大虚像的条件；
4.掌握探究凸透镜成像的过程。能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
【重点难点】
1.理解凸透镜成像规律；
2.知道凸透镜成像倒立、缩小（或放大）实像的条件及应用；
3.知道凸透镜成正立、放大虚像的条件；
4.掌握探究凸透镜成像的过程。能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
【要点梳理】
要点一、凸透镜成像规律
1、凸透镜成像的特点和应用见下表：
物的位置 | 像的位置 | 像的性质 | 应用举例 | |
u＞2f | 2f＞v＞f | 物像 | 缩小、倒立、实像 | 照相机，眼睛 |
u=2f | v=2f | 等大、倒立、实像 | 特点：实像大小转折点 | |
2f＞u＞f | v＞2f | 放大、倒立、实像 | 幻灯机，投影仪 | |
u=f | 不成像 | 特点：像的虚实转折点 | ||
u＜f | 物像同侧 | 放大、正立、虚像 | 放大镜 | |
2、凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）
2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4、总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近，像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
要点二、凸透镜成像光路图
1、 成倒立缩小实像时，物距，像距如下图所示：
2、成倒立放大实像时，物距，像距如下图所示：
3、成正立放大虚像时，物距如下图所示：
要点诠释：
1、凸透镜成像规律口决记忆法（一）：
物远实像小而近，物近实像大而远， 如果物放焦点内，正立放大虚像现；
幻灯放像像好大，物处一焦二焦间， 相机缩你小不点，物处二倍焦距外。
2、凸透镜成像规律口决记忆法（二）：
凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大；
若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。
【典型例题】
类型一、探究凸透镜成像
1. 小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示，又用这种同样大小有方格的白纸板做光屏，然后将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好。
(1)当发光物体在a点时，如图乙所示，在光屏上成的像如图丙所示，则光屏上的像是倒立、 的实像。将发光物体由a点移到b点，要想找到像的位置，应移动光屏，直到 为止。
(2)用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是： 。
(3)如图乙所示，当发光物体在a点时，物与像之间的距离为s1，当发光物体在b点时，物与像之间的距离为s2，则s1 s2(填“＞”“＝”或“＜”)
(4)小明探究完凸透镜成像规律后，接着又做了一个观察实验。他把光屏取下来，把发光物体放在凸透镜左侧，从凸透镜右侧沿主光轴向凸透镜方向观察，如图所示，当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体倒立的像，离凸透镜较近时就看不到这个像了，请分析并说明其中原因。
【思路点拨】（1）根据像在方格纸上所占格的大小来比较像与物体的大小关系，要得到像的位置，必须调节光屏使像最清晰为止。（2）将发光二极管与烛焰比较，找出其优点。发光二极管的亮度更大，更容易观察其像，同时其形状规则，利用方格纸，更容易比较像与物的大小。（3）根据凸透镜成像的规律。知道物体成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距，而像距在一倍焦距和二倍焦距之间；且物距增大时，像距无限靠近一倍焦距．（4）根据实像的概念，实像是实际光线会聚成的，要知道在像点之前光线还未会聚成像。
【答案】(1)缩小；光屏上的像清晰 (2)便于比较像与物的大小 (3)＜ (4)因为看到的像是倒立的，所以说是实像，成像点在凸透镜的右侧；发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像
【解析】凸透镜成的实像是倒立的实像，从光屏上可以看出，此像比物体小，因此是缩小的实像；由凸透镜成像规律可知，当物体远离凸透镜成实像时，物距增大，此时像距变小，所以应将光屏向凸透镜靠近，直到在光屏上得到清晰的像为止；用这种发光物体和光屏做实验，能使成在光屏上的像变得更清晰，且便于比较物、像的大小关系，使实验现象更加明显。
【总结升华】这是一个有一定创新性的装置，利用这一装置更容易比较像与物体的大小、倒正的关系。在物距和像距同时变化的过程中，当物距变远时，像距会变近，而且像会变小，即“物远、像近、像变小”根据这一规律可轻松判断像的变化情况。
举一反三：
【变式】如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点．物体放在a点时，成 、 的实像， 就是根据这一原理制成的；当物体由a点运动到c点，所成的像 （选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”）。
【答案】倒立；缩小；照相机；逐渐变大
2. 在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上．蜡烛位置如图所示，这时的物距是 cm，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、 的实像；投影仪把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像；若取下远视眼镜，为了使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏 （选填“远离”或“靠近”）透镜。
【答案】12.0；放大； 远离
【解析】（1）由图知，物距u=12.0cm，处于一倍、二倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像；主要应用是投影仪、幻灯机；（2）把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像．若取下远视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏远离透镜．这是因为：凸透镜是会聚透镜，去掉凸透镜的时候，光线会聚的弱，所以应该使光屏远离透镜；
故答案为：12.0；放大； 远离。
【总结升华】本题考查学生对凸透镜成像规律的掌握程度，对凸透镜的成像规律必须牢固掌握；并且考查了凸透镜成像规律的应用。
举一反三：
【变式】把高2cm的发光棒立于焦距为5cm凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是（ ）
A．7.5cm B．12.5cm C．4.5cm D．10cm
【答案】A
类型二、凸透镜成像规律的应用
3. 某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距是20cm
B．当u=15cm时，在光屏上能得到一个缩小的像
C．当u=25cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的
D．把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像逐渐变小
【思路点拨】由凸透镜成像规律，物距等于像距时，成等大、倒立、实像，物距在2倍焦距处，根据图像可得凸透镜的焦距是10cm，再根据凸透镜成像规律找出正确的选项。
【答案】D
【解析】由图可知，随着物距增大，像距减小。当u=20cm，v=20cm，说明此时像物等大，物距像距都等于2f，得f＝10cm。所以A、B、C不符合题意。物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，D符合题意。
【总结升华】题目考查了凸透镜成像的四种情况和应用，以及凸透镜成实像时，物距、像距、之间的关系，这是凸透镜成像习题的重要依据，一定要熟练掌握。
类型三、综合应用
4. 【高清课堂：《凸透镜成像的规律》例1】下列光学仪器的应用，哪个得到的实像比物体大（ ）
A. 放大镜 B. 幻灯机 C. 照相机 D. 潜望镜
【答案】B
【解析】放大镜、潜望镜成的像是虚像，所以A、D选项错误；照相机成的像是倒立缩小的实像，C选项错误；幻灯机成的是倒立、放大的实像，所以B选项正确。
【总结升华】题目主要考察了凸透镜和平面镜的成像特点，属于简单题目。
举一反三：
【变式】（多选）下列说法中正确的是（ ）
A．照相机、幻灯机的镜头都相当于一个凸透镜
B．使用幻灯机时，为了在屏幕上得到正立的像，幻灯片应倒立放置
C．只要是放大镜，无论什么情况下都能成放大的像
D．平面镜能成等大的实像
【答案】AB