初中八年级物理上册凸透镜成像的规律知识讲解基础

凸透镜成像的规律（基础）【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】知识点一、探究凸透镜成像规律1、实验目的：观察凸透镜成各种像的条件2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴3、实验步骤：（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。（2）把蜡烛放在较远处，使2uf，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2fuf，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?（7）表格：透镜焦距f=cm物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm实虚大小正倒2uf2uf2fufufuf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。知识点二、凸透镜成像规律1、【高清课堂：《凸透镜成像的规律》】凸透镜成像的规律和应用见下表：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，电影机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、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。【典型例题】类型一、探究凸透镜成像规律1.（2016•潮南区一模）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范。在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。（1）这个像的成像原理与成像原理相同。若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要。（2）再在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜（图中未画出），这时需要将光屏向移动才能在光屏上成清晰的像。（3）为了粗测凸透镜的焦距，小明上午第二节课下后，走出教室，将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至太阳光通过凸透镜地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置，旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是。【思路点拨】（1）凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像；应用是照相机。成实像时：物像异侧，物距变大，像距变小，像变小；物距变小，像距变大，像变大，简记为“物远像近像变小，物近像远像变大”。（2）当凹透镜靠近凸透镜时，会聚能力减弱，使像呈在光屏的后方。（3）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可。【答案】（1）照相机；右；大；（2）右；（3）凸透镜没有正对太阳光放置（或太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）。【解析】（1）由图可知，物距大于像距（即u＞2f），根据凸透镜成像规律可知，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个原理制成的；当凸透镜的位置不变时，只向右移动蜡烛，要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像，根据成实像时“物近像远像变大”可知，应向右移动光屏，才能再一次成像，并且此时的像比刚才的像大。（2）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用；在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜时，光线变得发散一些，像将会聚在光屏的后方，应增大像距，才能在光屏上要得到清晰的像，即光屏要向右移动。（3）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜折射后将会聚在焦点；所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点，测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距。而小明上午第二节下课后，将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光（或太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置，故答案为：（1）照相机；右；大；（2）右；（3）凸透镜没有正对太阳光放置（或太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）。【总结升华】此题考查了凸透镜成像的规律及应用，还涉及到了凹透镜对光线的发散作用，考查得很广，但只要掌握基础知识，做出合理的推理，都比较容易解答。2.小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材，探究凸透镜成像的规律。（1）如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个的光斑，测得凸透镜的焦距是cm。（2）小明将蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像的原因。（3）实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向移动。【答案】（1）最小、最亮；10（2）物距小于焦距，像是虚像（3）上【解析】（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑。这个光斑便为焦点。测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距。由图知，凸透镜的焦距是10cm。（2）蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，仍不能得到清晰的像，这说明此时成的是虚像或者物距小于焦距。（3）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将靠近光屏的上方。所以应向上移动光屏。【总结升华】此题主要考查了粗略测量凸透镜焦距的方法，关键是掌握焦点和焦距的概念。同时考查了实验过程中经常出现的两个问题，在平时遇到问题要善于分析原因。举一反三：【变式】如图所示，小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。（1）凸透镜的焦距是10cm，当烛焰在图示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、的实像。在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是。（2）实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像（选填“向上”、“向下”或“不”）移动。【答案】（1）放大；投影仪（2）向上类型二、凸透镜成像规律的应用3.（2015•邵阳县模拟）一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm处的过程中，像和像距的变化情况是（）A．像变大，像距变小B．像变小，像距变大C．像变小，像距变小D．像变大，像距变大【思路点拨】掌握凸透镜成像的三种情况：u＞2f，成倒立、缩小的实像；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；u＜f，成正立、放大的虚像；凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像也越大。【答案】D【解析】凸透镜的焦距是10cm，把点燃的蜡烛放在距凸透镜50cm处时，此时u＞2f，成倒立缩小的实像，2f＞v＞f，当移到15cm处时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f；综上分析可得，像和像距的变化情况是像变大，像距变大；故选D。【总结升华】此题考查了学生对凸透镜成像规律的应用，首先要熟练掌握凸透镜成像的规律，搞清物距和像距；然后才能准确判断像的性质。举一反三：【变式】点燃的蜡烛放置在离凸透镜15cm处，在凸透镜的另一侧得到一个倒立、放大的烛焰像，则该凸透镜的焦距可能为（）A．5cmB．10cmC．15cmD．20cm【答案】B4.在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清晰的像。则（）A．所成的像是正立缩小的实像B．所成的像是倒立缩小的实像C．把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小D．把蜡烛向右移动少许，调整光屏的位置，得到的像变小【答案】C【解析】由图知：f＜u＜2f，v＞2f，此时光屏上成倒立放大的实像，所以A、B说法错误；当把蜡烛向左移动时，物距变大，像距变小，光屏上得到的像变小，所以C说法正确；当把蜡烛向右移动时，物距变小，像距变大，光屏上得到的像变大，所以D说法错误。【总结升华】要求学生能从图中获取信息，然后利用所学规律分析解答问题，这是考试中常见的题型，考查学生的分析能力。此题的关键是掌握凸透镜成像的规律。搞清像距、像的大小与物距之间的关系。举一反三：【变式1】（2015•达州二模）张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像；由此判断，他所用凸透镜的焦距为（）A．一定大于20cmB．一定在10cm到16cm之间C．一定小于8cmD．一定在8cm到10cm之间【答案】D【变式2】【高清课堂：《凸透镜成像的规律》例3】有时透过盛满水的玻璃杯能看见握着杯子的手指比实际的手指要粗些，这是什么原因？【答案】答：因为盛满水的玻璃杯相当于一个放大镜。