凸透镜成像有哪些规律？

第7问.凸透镜成像有哪些规律？◇学生提问在物理实践活动中，某活动小组的同学通过实验探究凸透镜成像的规律，他们用了A、B两个焦距不同的透镜分别进行了若干次操作，并把实验数据及部分现象准确地记录在下表中。请你完成下表并帮助他们分析从表中获得的信息，把能得出的探究结论填在横线上。（示例）结论一：在成实像的情况下，物体到凸透镜的距离相同时，凸透镜的焦距越长，像到凸透镜的距离越长。结论二：在成实像的情况下，。老师，怎么解答这种凸透镜成像规律的题目呀？◇问题探究凸透镜成像的规律（重要性：★★★★）老师：解答此类问题的关键是弄清凸透镜成像时物距、像距、像的特点三者之间的规律性关系。你知道确定物距和像距的尺度是什么吗？学生：物距和像距的大小并不是单一的以“cm”或“m”为单位来衡量的。因为不同凸透镜的焦距不同，所以物距、像距的大小我们是以焦距和二倍焦距为标准来判断的。老师：对呀。当物距大于二倍焦距时，凸透镜成像成像有什么特点呢？学生：当物距大于二倍焦距时，像距在一倍焦距和二倍焦距之间。凸透镜所成的像是倒立的、缩小的实像。如下图所示。老师：当物距等于二倍焦距时，凸透镜成像成像有什么特点呢？学生：当物距等于二倍焦距时，像距也等于二倍焦距。凸透镜能成倒立、等大的实像。老师：嗯，看来物距等于二倍焦距的情况很特殊呀。那么当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，凸透镜成像有什么特点呢？学生：当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，像距大于二倍焦距。凸透镜所成的像是倒立的、放大的实像。如下图所示。凸透镜焦距（cm）物到凸透镜距离（cm）像到透镜距离（cm）像的情况正、倒大、小虚、实凸透镜A142047倒立实像3026缩小4022缩小6018缩小凸透镜B162080倒立放大实像30344027缩小6022缩小老师：哦，我感觉到“当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时”的成像情况跟“当物距大于二倍焦距时”的成像情况正好相反呀。学生：是的。您给我们讲过“折射时光路是可逆的”，这就是这种规律的具体体现吧。老师：你灵活应用的能力很强呀！当物距正好等于焦距时，也就是物体正好在焦点上时会是什么情况呢？学生：焦点上发出的光经过凸透镜折射后会平行射出，不会相交，所以物体在焦点上时不能成像．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，也就不存在像距之类的说法了。老师：对。看来物距等于焦距又是一种特殊情况，焦点又是个特殊点。那么当物距小于焦距时，凸透镜成像又有什么特点呢？学生：当物距小于焦距时，凸透镜能成正立的、放大的虚像。如下图所示。凸透镜成像的几个特殊点（重要性：★★）老师：哦，此时成虚像了。凸透镜什么情况下成虚像？什么情况下成实像呀？学生：虚像和实像是以一倍焦距为标准的。当物距大于一倍焦距时成实像，当物距小于焦距时成虚像。老师：那凸透镜什么情况下成放大的像？什么情况下成缩小的像呀？学生：放大的像和缩小的像是以二倍焦距为标志的。当物距大于二倍焦距时成缩小的像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。老师：还有哪些方法来区分凸透镜所成的实像和虚像？学生：凸透镜所成的实像是倒立的，虚像是正立的。老师：提示你一下，从像和物体的位置关系来看，还能找到区分凸透镜所成实像和虚像的标准吗？学生：我知道了！凸透镜成实像时，像和物体在凸透镜的两侧；成虚像时，像和物体在凸透镜的同侧。老师：真棒！这样你能解答上面的问题了吗？学生：我能！由表格中的实验数据可以看出“结论二：在成实像的情况下，物距越大像距越小或物距越大像越小。”老师：表格中应该填什么呀？学生：从上到下依次填“放大”、“放大”。老师，我填的对吗？老师：对！看来你已经完全掌握了！◇学生笔记1.凸透镜成像规律汇总：2.凸透镜成像时的几个小规律：1）实像都是倒立的，即物、像的左右相反，上下颠倒；像和物在透镜两侧。虚像都是正立的，即物、像的左右一致，上下一致；像和物在透镜同侧。2）焦点是实像、虚像的分界点；二倍焦距点是放大、缩小像的分界点。3）实像可用光屏直接观察，也可用眼睛直接观察；虚像用光屏观察不到，但可用眼睛直接观察。4）物体从二倍焦距以外逐渐移向凸透镜焦点，像在增大，像距也在增大。5）像与物运动快慢不同6）当凸透镜一部分被遮蔽时，像形状不会缺失，而是亮度变暗。◇要点训练1.如图所示，凸透镜的焦距为8cm，当物体AB放在该凸透镜主轴上距离凸透镜12cm的位置处时，调整光屏的位置使光屏上出现该物体清晰的像，则在光屏上得到一个（）A、倒立放大的实像B、倒立缩小的实像C、正立放大的实像D、正立放大的虚像答案：A解析：已知该凸透镜的焦距为8cm,当物体位于12cm处时，它位于1倍焦距和2倍焦距之间。根据凸透镜成像规律：当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间时，在2倍焦距之外，成倒立放大的实像。因此，答案为A。该题要求我们要牢记凸透镜成像规律。即使记不住成像规律也不要紧，我们可以用三条特殊光线，在草纸上画画，凸透镜成像的规律很快就出来了。2.某同学在做研究凸透镜成像的实验时，保持凸透镜位置不变，如图所示，先后使烛焰位于a、b、c、d四点，并分别调整光屏的位置，实验后，他归纳出下列说法，其中错误的是（）A．使烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小B．使烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大C．使烛焰位于a点时，成缩小的实像D．使烛焰位于d点时，成放大的实像答案：D解析：我们先对烛焰在每一个位置的成像进行分析：（1）当烛焰位于a点时，也就是说在2倍焦距以外时，根据凸透镜成像规律，在1倍焦距和2倍焦距之间成倒立缩小的实像，而题中只有a点位于2倍焦距以外，因此，对应答案选项可得，A,C正确。（2）当烛焰位于b、c点时，也就是说物体在1倍焦距和2倍焦距之间时，根据凸透镜成像规律，在2物距像距像的性质（u）（v）实像或虚像倒立或正立放大或缩小像、物同侧或异侧u＞2ff＜v＜2f实像倒立缩小异侧u＝2fv＝2f实像倒立等大异侧2f＞u＞fv＞2f实像倒立放大异侧u＝fv→不能成像U＜fv＜0虚像正立放大虚像和物在同侧倍焦距以外成倒立放大的实像。用作图法中的三条特殊光线作图，可以发现c点所成的像比在b点所成的像大。因此，对应答案选项可得，B正确。（3）当烛焰位于d点时，也就是说物体们于1倍焦距以内时，根据凸透镜成像规律，成放大正立虚像、与物同侧。因此，答案选项D错。从此题中我们仍可以发现另一个规律，如物体在1倍焦距之外由远而近的向凸透镜移动，像的大小由小变大。3.小明做“探究凸透镜成像规律”的实验，所用凸透镜焦距为10cm。实验过程中，如图所示，光屏上可得一个清晰的像，这个像是(选填“倒立”或“正立”)，(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像。生活中就是利用这个原理制成的。图中若固定凸透镜，将蜡烛移到30cm刻线处，再向(选填“左”或“右”)移动光屏到适当位置，又可在屏上得到一个清晰的像。答案：倒立放大投影仪（或幻灯机）左解析：凸透镜焦距为10cm，由图可知物距是15cm，既然物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以会在光屏上得到一个倒立、放大的实像。图中若固定凸透镜，将蜡烛移到30cm刻线处，增大了物距，为了得到清晰地像，应该适当减小像距，所以应该把光屏向左移动。4.在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中。(1)如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度。其目的是使像成在。(2)当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、_________(选填“放大”或“缩小”)的实像。(3)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___________(选填“远离”或“靠近”)透镜。答案：（1）光屏上；（2）放大；（3）远离。解析：在探究凸透镜成像规律的实验中，要注意“三点一线”，即：烛焰、凸透镜的光心、光屏的中心要在同一条直线上，还要在统一高度。用焦距为10cm的凸透镜来做实验，物距是15cm，也就是物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以像距在二倍焦距之外。所成的像是倒立、放大的实像。若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（也就是凸透镜），把两个凸透镜看做一个凸透镜会使焦距变短，相当于物距变长。使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，若取下远视眼镜，相当于使焦距变长，物距变短，所以像距应该变大，应把光屏远离透镜。