凸透镜成像的规律知识讲解提高

凸透镜成像的规律（提高）撰稿：史会娜审稿：蒙阿妮【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。【要点梳理】要点一、凸透镜成像规律1、【高清课堂：《凸透镜成像的规律》】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＞2f2f＞v＞f物像异侧缩小、倒立、实像照相机，眼睛u=2fv=2f等大、倒立、实像特点：实像大小转折点2f＞u＞fv＞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2uf，像距2fvf如下图所示：2、成倒立放大实像时，物距2fuf，像距2vf如下图所示：3、成正立放大虚像时，物距uf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s1s2(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】（2012威海）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm。用米尺在水平桌面上画一直线并标明刻度，将透镜固定在50cm处，实验装置如图1所示。（1）当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时，为了能使像清晰的成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在。（2）重新调整后，保持蜡烛、凸透镜的位置不变，为了找到清晰的像，应将光屏在光具座上移到的刻度范围内，才能在光屏上得到一个倒立缩小的实像。（3）当把蜡烛移到35cm刻度处时，移动光屏可得到一个倒立放大的实像。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像规律相同的是。小明做完实验后，想进一步研究透镜成像的情况。他又在透明的玻璃板上用黑色笔画了个表盘及指针的位置，然后把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图2所示。移动光屏直到成清晰像为止。此时表盘在光屏上所成的像应是图3中的。【答案】（1）同一高度（2）60cm～70（3）投影仪；A2.（2012泉州）下面是小明探究凸透镜成像规律的实验过程，请你和他一起完成这项探究：（1）小明将透镜正对太阳光，在透镜的另一侧得到一个最小的亮点F（如图所示）；该凸透镜的焦距f=cm；将一支高1.5cm发光棒放在凸透镜前30cm处，移动光屏可以得到一个、的实像。（2）把该发光棒立于凸透镜前，在光屏上成了3cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是A．9cmB．12cmC．18cmD．27cm【答案】（1）12；倒立；缩小（2）C【解析】（1）如图，凸透镜正对太阳光，平行光线平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是12cm。凸透镜的焦距是12cm，将一支高1.5cm发光棒放在凸透镜前30cm处时，u＞2f，所以在透镜的右侧用光屏可以得到一个倒立、缩小的实像。（2）因为该发光棒高1.5cm，当把它立于凸透镜前，在光屏上成了3cm高的像，说明此时的像是倒立放大的实像，由凸透镜成像规律可知，此时2f＞u＞f，C选项符合条件。【总结升华】此题主要考查了凸透镜成像的规律及特点，在学习过程中要善于总结，寻找规律，要求学生对凸透镜成像的规律做到深刻理解，并能灵活应用。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．7.5cmB．12.5cmC．4.5cmD．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20cmB．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