初二物理经典 凸透镜成像的规律 知识讲解(提高)

凸透镜成像的规律（提高）

【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

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、当物距小于像距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到一个清晰的像，此时应去掉光屏，让眼睛在光屏另一侧透过凸透镜观察火焰的像的情况。

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2u f >，像距2f v f >>如下图所示：

2、成倒立放大实像时，物距2f u f >>，像距2v f >如下图所示：

3、成正立放大虚像时，物距u f <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s 1，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】（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；A

2.（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．9cm B．12cm C．18cm D． 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．7.5cm 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