八年级物理大单元设计
第五单元 透镜及其应用
2.凸透镜成像的规律
知识点一、实验 探究凸透镜成像的规律
1.预备知识
（1）焦距（f）：透镜的焦点到透镜中心的距离；
（2）物距（u）：物体中心到透镜中心的距离；
（3）像距（υ）：像的中心到透镜中心的距离。
2.实验 探究凸透镜成像的规律
【提出问题】照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像,为什么同样是凸透镜，成像特点却不相同呢？
【猜想与假设】
(1)照相机在拍照时、物体到透境的距离比像到透镜的距离大;投影仪成像时、物体到透镜的距离比像到透镜的距离小。看来像的大小可能跟物体和像到凸透镜的距离远近有关；
(2)比较照相机、投影仪和放大镜的成像情况，我们可以猜想，像的虚实、正倒可能跟像和物体是否在凸透镜的同侧有关；
【设计和进行实验】
(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);
(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u＞2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u＞2f）,重做实验;
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f＜u＜2f,调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(f＜u＜2f),重做实验;
(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝f,移动光屏并观察,看能否成像;
(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＜f,移动光屏,进行观察。
【收集数据并分析】
凸透镜的焦距为12cm
物距与像距的关系 物距u/cm 像距υ/cm 像的性质 像的大小变化规律
u＞2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时,像距变大,像(相对之前的像，下同）变大
48 16
u＝2f 24 24 倒立、等大的实像 ——
f＜u＜2f 18 36 倒立、放大的实像 物距变小时,像距变大，像变大
15 60
u＝f 12 不成像 ——
0＜u＜f 8 正立放大的虚象 物距变小时,像变小
6
【得出结论】
u＞2f,成倒立、缩小的实像；u＝2f,成倒立、等大的实像；f＜u＜2f,成倒立、放大的实像；u＝f,不成像；0＜u＜f,成正立、放大的虚像。
基础自测：
1．（2023·甘肃陇南·统考模拟预测）小丽在探究凸透镜成像规律时，使用的透镜焦距为10cm，它们把蜡烛和凸透镜分别放在如图所示位置，然后调节光屏至合适的位置，则显示一个倒立 （填“放大”或“缩小”）的实像，像的位置在60cm刻度处的 侧（填“左”或“右”）。
【答案】 缩小 左
【解析】[1][2]凸透镜的焦距是10cm，如图，物距为
u=40cm-10cm=30cm
u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，凸透镜成倒立、缩小的实像，2f>v>f，所以，20cm>v> 10cm，所以像在50cm和60c m刻度线之间，所以像成在60cm刻度线左侧。
2．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。
（1）实验中的凸透镜焦距为 cm；
（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上 （选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；
（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立 的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察， （选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。
【答案】 15.0 不能 放大 能
【解析】（1）[1]让平行光正对着凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑即焦点，焦点到透镜的距离就是焦距，由图可知该凸透镜的焦距
f=35.0cm-20.0cm=15.0cm
（2）[2]在图乙中，此时物距为10.0cm，小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，不能用光屏承接。
（3）[3][4]将凸透镜移动到如图丙所示位置，此时物距为20.0cm，位于一倍焦距和二倍焦距之间时， 成倒立、放大的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察，能看到烛焰清晰的像。
3．（2023春·北京昌平·八年级统考期末）某同学利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像规律。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
（1）凸透镜的焦距为 cm；
（2）从第1次实验到第5次实验，蜡烛在光屏上成的像越来越 （选填“大”或“小”）；
（3）当u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成 、 的实像；
（4）第五次实验后，在凸透镜与蜡烛之间某处放一镜片，光屏上原来清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上又呈现烛焰清晰的像，则镜片对光线有 （选填“会聚”或“发散”）作用。
【答案】 10 大 倒立 缩小 发散
【解析】（1）[1]由表格数据可知，当物距u=20cm时，像距v=20cm，则
所以焦距为10cm。
（2）[2]由表格数据可知，从第1次实验到第5次实验，物距始终大于焦距，物距变小，像距变大，像变大。
（3）[3][4]当u=45cm时，此时物距大于两倍焦距，移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像。
（4）[5]第五次实验后，在凸透镜与蜡烛之间某处放一镜片，光屏上原来清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上又呈现烛焰清晰的像，这说明像推迟会聚了，可知放入的镜片为凹透镜，对光线起发散作用。
4．（2023·广东茂名·校考模拟预测）实验室常用蜡烛完成以下光学实验：
（1）图甲为小孔成像示意图，该现象的原理是： ；
（2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，蜡烛A放到玻璃板前，若用光屏代替蜡B，发现光屏上没有像，说明平面镜成的是 （填“虚”或“实”）像；若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，从蜡烛A一侧观察玻璃板， （填“能”或“不能”）看到蜡烛所成的像；
（3）图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。 当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动到光具座的15cm刻度线处，此时可将光屏向 （填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到清晰的倒立、 的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的 （填“凸”或“凹”）透镜也能在光屏上得到一个清晰的像。
【答案】 光沿直线传播 虚 能 左 缩小 凹
【解析】（1）[1]烛焰的光线通过小孔后成倒立的实像，小孔成像的原理是光的直线传播。
（2）[2]平面镜成像的原理是光的反射，平面镜成的像是来自物体的光经平面镜反射后，反射光线的反向延长线相交而成的；若用光屏代替蜡B，发现光屏上没有像，说明平面镜成的是虚像。
[3]若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，玻璃板仍然能反射光而成像，蜡烛A放到玻璃板前，所以从蜡烛A一侧观察玻璃板能看到蜡烛所成的像。
（3）[4][5]当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，可在光屏上得到清晰的像，此时物距等于像距（均为20.0cm），由凸透镜成像规律可知，此时物距等于二倍焦距，成倒立等大的实像，由此可知，该凸透镜的焦距是10.0cm；保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动到15cm刻度线处（即物距为35cm），此时蜡烛在二倍焦距以外，像应在一倍焦距和二倍焦距之间，因此可将光屏向左移动适当距离，才能再次得到清晰的像，此时像是倒立、缩小的实像。
[6]若不移动光屏，但清晰的像在光屏的左侧，因凹透镜对光线有发散作用（能使光线提前会聚），所以可在烛焰和透镜之间放置一个适当的凹透镜也能在光屏上得到一个清晰的像。
5．（2023·广东汕头·校考三模）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验，所用的器材有：带刻度尺的光座、凸透镜（焦距f=10cm）、光屏、蜡烛和火柴。
（1）实验前，小明要调节 、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
（2）小明将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移到35cm刻度处，移动光屏至如图甲所示位置时，光屏上呈现清晰的像，此像的特点是一个倒立、 的 像。
（3）保持凸透镜和光屏的位置不动，小明将自己的近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，光屏上的像变模糊，需要将蜡烛往 移动，才能使光屏上的像变清晰。
（4）保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至如图乙所示位置，无论怎样移动光屏，在光屏上都看不到烛焰的像，则人在图中 （选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。
（5）小明若只将图甲中的凸透镜换成焦距f=5cm的凸透镜，发现光屏上烛焰的像变模糊了，此时他应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动适当距离，光屏上才会重新出现烛焰清晰的像。
【答案】 烛焰 放大 实 左 B 左
【解析】（1）[1]为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
（2）[2][3]小明将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移到35cm刻度处，移动光屏至如图甲所示位置时，光屏上呈现清晰的像，此时物距为15cm在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像。
（3）[4]近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚在光屏上的像延迟会聚，若保持凸透镜、光屏的位置不变，此时需要减小像距，增大物距，所以要将蜡烛向左移动才能在光屏上成清晰的像。
（4）[5]保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至如图乙所示位置，此时物距
u＝50cm﹣45cm＝5cm根据u（5）[6]小明若只将图甲中的凸透镜换成焦距f＝5cm的凸透镜，此时凸透镜焦距变小，相当于增大物距，缩小像距，故他应将光屏向左移动适当距离，光屏上才会重新出现烛焰清晰的像。
知识点二、凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的光路分析
凸透镜对光有会聚作用,来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像。凸透镜有三条特殊光线,一条是平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线通过焦点；另一条是过光心的光线,经过凸透镜后传播方向不变；最后一条是过焦点的光线,经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴射出。
(1)当物体在二倍焦距以外（即u＞2f，2f＞ v ＞f）时,如图1所示,成倒立、缩小的实像。
(2)当物体在二倍焦距处（即u＝2f，v＝2f）时,如图2所示,成倒立、等大的实像。
(3)当物体在一倍焦距和二倍焦距之间（即2f＞u＞f，v ＞2f）时,如图3所示，成倒立放大的实像。
(4)当物体在焦点处（即u＝f）时,如图4所示,不成像。
(5)当物体在一倍焦距以内（即u＜f，v＞u）时,如图5所示,折射光线不能会聚成实像,但折射光线的反向延长线相交于一点,人眼透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。
2.凸透镜成像的理解
(1)实像异侧，虚像同侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。
(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点：当物距大于一倍焦距时成实像，当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于一倍焦距时成虚像。
(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点：当物距大于二倍焦距时成缩小的实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。
(4)动态规律：
①凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像越大；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越近，像越小；概括为“物近像远像变大，物远像近像变小”。
②凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越近，像越小；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越远，像越大；概括为“物近像近像变小，物远像远像变大”。
③凸透镜成像时，物体和像的移动方向相同。
3.简记口诀：
一倍焦距分虚实，
二倍焦距分大小，
实像物在焦点外，
物近像远像变大。
虚像物在焦点内，
物远像远像变大。
实像总在异侧倒，
虚像总在同侧正。
像的大小像距判，
像距大像远像大。
基础自测
6．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在探究凸透镜成像规律时，光屏上正好呈现烛焰清晰的像，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．此时成像原理和投影仪相同
B．如果将蜡烛和光屏位置互换，光屏上仍能成清晰的像，且像的性质不变
C．用黑布将凸透镜遮住一半，烛焰不能在光屏上成完整的像
D．保持蜡烛和光屏位置不变，向左移动凸透镜至某位置时，光屏上可以成清晰的像
【答案】D
【解析】A．由图可知，物距大于像距，光屏上成实像，此时成倒立、缩小的实像，应用为照相机、摄像机，故A错误；
B．光路具有可逆性，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏位置互换，物距小于像距，成倒立、放大的实像，故B错误；
C．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，烛焰能在光屏上成完整的像，故C错误；
D．光在发生折射时，具有可逆性，蜡烛和光屏的位置不变，向左移动凸透镜至某位置时，可能再次在光屏成清晰的像，故D正确。
故选D。
7．（2023·河南·统考模拟预测）某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离与物到凸透镜的距离的关系图像，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该同学所用凸透镜的焦距f=10cm
B．当u=8cm时，在凸透镜的另一侧移动光屏，在光屏上看不到清晰的像
C．当u=15cm时凸透镜成放大的实像，投影仪就是根据这一原理制成的
D．物体从距凸透镜10cm处移动到20cm处的过程中，像距变小像也变小
【答案】D
【解析】A．当
u=v=2f
时，凸透镜成倒立、等大的实像，由图可知
u=v=2f=10cm
所以f=5cm，故A错误；
B．当u=8cm时，此时物距
2f>u>f
在凸透镜的另一侧移动光屏，光屏上成倒立、放大的实像，故B错误；
C．当u=15cm时，此时物距
u>2f
成倒立缩小的实像，照相机应用此原理制成的，故C错误；
D．物体从距凸透镜10cm处移动到20cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，物距增大，像距减小，像变小，故D正确。
故选D。
8．（2023春·山东烟台·九年级统考期中）在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜的焦距可能是5cm
B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线45cm处，适当移动光屏能得到一个清晰的像
C．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线10cm处，适当移动光屏能得到一个放大的清晰的像
D．若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变小
【答案】D
【解析】A．由图可知，物距为，像距为，物距小于像距，光屏上成倒立放大实像，此时的成像原理与投影仪的成像原理相同，则
则
故A错误；
B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线45cm处，此时物距
成正立放大的虚像，不能用光屏承接，故B错误；
C．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线10cm处，此时物距
成倒立缩小的实像，故C错误；
D．凸透镜成实像时，物远像近像变小，若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变小，故D正确。
故选D。
9．（2023·湖北黄冈·统考模拟预测）平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是（ ）
A．两个实像，两个虚像 B．两个实像，一个虚像
C．一个实像，两个虚像 D．一个实像，三个虚像
【答案】A
【解析】由题知，凸透镜主光轴上两倍焦距处有一点光源S；首先可以确定点光源S在凸透镜右侧两倍焦距处可以成一个等大的实像S1，这个实像又可以通过平面镜成一个虚像S2（平面镜成像），点光源S通过平面镜可以成一个虚像S3，形成的这个虚像S3（相当于一个发光点）又可以通过凸透镜再成一个等大的实像S4（因S3在两倍焦距处的正下方，且过光心的光线传播方向不变）。由于通过S4的光线不能被平面镜反射（或不能再射向平面镜），所以S4不能在平面镜中再成一个虚像；所以，会出现两个实像，两个虚像，即S能成四个像。如下图所示
故选A。
10．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。
（1）实验中的凸透镜焦距为 cm；
（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上 （选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；
（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立 的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察， （选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。
【答案】 15.0 不能 放大 能
【解析】（1）[1]让平行光正对着凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑即焦点，焦点到透镜的距离就是焦距，由图可知该凸透镜的焦距
f=35.0cm-20.0cm=15.0cm
（2）[2]在图乙中，此时物距为10.0cm，小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，不能用光屏承接。
（3）[3][4]将凸透镜移动到如图丙所示位置，此时物距为20.0cm，位于一倍焦距和二倍焦距之间时， 成倒立、放大的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察，能看到烛焰清晰的像。
11．（2023·上海·统考模拟预测）当物体放在凸透镜前，在透镜的另一侧离透镜20厘米的光屏上成倒立缩小的像。该凸透镜的焦距可能为（ ）
A．5厘米 B．7.5厘米 C．10厘米 D．15厘米
【答案】D
【解析】根据凸透镜成像的特点，成倒立缩小的像时。物距大于二倍焦距，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，因此
f<20cm<2f
解得
10cm故选D。
12．（2023秋·四川绵阳·八年级校考期末）某同学在研究凸透镜成象规律时作了如下的记录：当物距u1=30厘米时，在光屏上出现倒立、缩小的像；当物距u2=20厘米时，在光屏上出现倒立、放大的像；当物距u3=10厘米时，在光屏上始终得不到像。由此可判断凸透镜的焦距f是（ ）
A．20cm < f B．15cm < f < 20cm C．f < 10cm D．10cm 【答案】D
【解析】光屏上出现倒立、缩小的像，根据凸透镜成像特点此时物距
u1=30cm>2f
光屏上出现倒立、放大的像，根据凸透镜成像特点此时物距
f在光屏上始终得不到像，根据凸透镜成像特点此时物距
u3=10cm解得
10cm故选D。
13．（2023秋·云南昆明·九年级云南省昆明市第五中学校考开学考试）小华同学在教室里用一个焦距约为10cm的凸透镜在一张白纸板上得到了窗外一棵树清晰的 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实像”或“虚像”）。
【答案】 缩小 实像
【解析】[1][2]凸透镜焦距10cm，窗外的树到凸透镜的距离一定大于20cm，物距在二倍焦距以外成倒立缩小实像。
14．（2023·广西·九年级校联考专题练习）在探究凸透镜成像规律的过程中，小红看到如图所示清晰的像，若在像的位置放一个光屏，光屏 （选填“能”或“不能”）承接到该像，该像是 像。
【答案】 不能 虚
【解析】[1][2]蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，物像在凸透镜的同侧。
15．（2023·云南曲靖·校考二模）某凸透镜的直径是15cm，一束平行于其主光轴的平行光源通过它后，在距离它10cm的光屏上得到一个直径为5cm的光斑，这个凸透镜的焦距是 cm，当物体距离凸透镜20cm，光屏上 （填“能”或“不能”）承接到所成的像。
【答案】 7.5cm或15cm 能
【解析】[1]根据题意可知，光斑可能在焦点前，也可能在焦点后，情况如下图所示：
若光斑在焦点前时，根据几何知识，△ABF∽△CDF，则
又
OF=10cm+EF
把AB=15cm，CD=5cm代入解得
OF=15cm
若光斑在焦点后时，根据几何知识，△FAB∽△FGH，则
把AB=15cm,且CD=5cm代入解得
OF=7.5cm
[2] 当物体距离凸透镜20cm，物距为20cm，要么满足u＞2f，要么满足f＜u＜2f，所以光屏上能承接到所成的像。八年级物理大单元设计
第五单元 透镜及其应用
2.凸透镜成像的规律
知识点一、实验 探究凸透镜成像的规律
1.预备知识
（1）焦距（f）：透镜的焦点到透镜中心的距离；
（2）物距（u）：物体中心到透镜中心的距离；
（3）像距（υ）：像的中心到透镜中心的距离。
2.实验 探究凸透镜成像的规律
【提出问题】照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像,为什么同样是凸透镜，成像特点却不相同呢？
【猜想与假设】
(1)照相机在拍照时、物体到透境的距离比像到透镜的距离大;投影仪成像时、物体到透镜的距离比像到透镜的距离小。看来像的大小可能跟物体和像到凸透镜的距离远近有关；
(2)比较照相机、投影仪和放大镜的成像情况，我们可以猜想，像的虚实、正倒可能跟像和物体是否在凸透镜的同侧有关；
【设计和进行实验】
(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);
(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u＞2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u＞2f）,重做实验;
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f＜u＜2f,调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(f＜u＜2f),重做实验;
(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝f,移动光屏并观察,看能否成像;
(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＜f,移动光屏,进行观察。
【收集数据并分析】
凸透镜的焦距为12cm
物距与像距的关系 物距u/cm 像距υ/cm 像的性质 像的大小变化规律
u＞2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时,像距变大,像(相对之前的像，下同）变大
48 16
u＝2f 24 24 倒立、等大的实像 ——
f＜u＜2f 18 36 倒立、放大的实像 物距变小时,像距变大，像变大
15 60
u＝f 12 不成像 ——
0＜u＜f 8 正立放大的虚象 物距变小时,像变小
6
【得出结论】
u＞2f,成倒立、缩小的实像；u＝2f,成倒立、等大的实像；f＜u＜2f,成倒立、放大的实像；u＝f,不成像；0＜u＜f,成正立、放大的虚像。
基础自测：
1．（2023·甘肃陇南·统考模拟预测）小丽在探究凸透镜成像规律时，使用的透镜焦距为10cm，它们把蜡烛和凸透镜分别放在如图所示位置，然后调节光屏至合适的位置，则显示一个倒立 （填“放大”或“缩小”）的实像，像的位置在60cm刻度处的 侧（填“左”或“右”）。
2．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。
（1）实验中的凸透镜焦距为 cm；
（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上 （选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；
（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立 的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察， （选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。
3．（2023春·北京昌平·八年级统考期末）某同学利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像规律。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
（1）凸透镜的焦距为 cm；
（2）从第1次实验到第5次实验，蜡烛在光屏上成的像越来越 （选填“大”或“小”）；
（3）当u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成 、 的实像；
（4）第五次实验后，在凸透镜与蜡烛之间某处放一镜片，光屏上原来清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上又呈现烛焰清晰的像，则镜片对光线有 （选填“会聚”或“发散”）作用。
4．（2023·广东茂名·校考模拟预测）实验室常用蜡烛完成以下光学实验：
（1）图甲为小孔成像示意图，该现象的原理是： ；
（2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，蜡烛A放到玻璃板前，若用光屏代替蜡B，发现光屏上没有像，说明平面镜成的是 （填“虚”或“实”）像；若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，从蜡烛A一侧观察玻璃板， （填“能”或“不能”）看到蜡烛所成的像；
（3）图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。 当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动到光具座的15cm刻度线处，此时可将光屏向 （填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到清晰的倒立、 的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的 （填“凸”或“凹”）透镜也能在光屏上得到一个清晰的像。
5．（2023·广东汕头·校考三模）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验，所用的器材有：带刻度尺的光座、凸透镜（焦距f=10cm）、光屏、蜡烛和火柴。
（1）实验前，小明要调节 、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
（2）小明将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移到35cm刻度处，移动光屏至如图甲所示位置时，光屏上呈现清晰的像，此像的特点是一个倒立、 的 像。
（3）保持凸透镜和光屏的位置不动，小明将自己的近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，光屏上的像变模糊，需要将蜡烛往 移动，才能使光屏上的像变清晰。
（4）保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至如图乙所示位置，无论怎样移动光屏，在光屏上都看不到烛焰的像，则人在图中 （选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。
（5）小明若只将图甲中的凸透镜换成焦距f=5cm的凸透镜，发现光屏上烛焰的像变模糊了，此时他应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动适当距离，光屏上才会重新出现烛焰清晰的像。
知识点二、凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的光路分析
凸透镜对光有会聚作用,来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像。凸透镜有三条特殊光线,一条是平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线通过焦点；另一条是过光心的光线,经过凸透镜后传播方向不变；最后一条是过焦点的光线,经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴射出。
(1)当物体在二倍焦距以外（即u＞2f，2f＞ v ＞f）时,如图1所示,成倒立、缩小的实像。
(2)当物体在二倍焦距处（即u＝2f，v＝2f）时,如图2所示,成倒立、等大的实像。
(3)当物体在一倍焦距和二倍焦距之间（即2f＞u＞f，v ＞2f）时,如图3所示，成倒立放大的实像。
(4)当物体在焦点处（即u＝f）时,如图4所示,不成像。
(5)当物体在一倍焦距以内（即u＜f，v＞u）时,如图5所示,折射光线不能会聚成实像,但折射光线的反向延长线相交于一点,人眼透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。
2.凸透镜成像的理解
(1)实像异侧，虚像同侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。
(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点：当物距大于一倍焦距时成实像，当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于一倍焦距时成虚像。
(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点：当物距大于二倍焦距时成缩小的实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。
(4)动态规律：
①凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像越大；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越近，像越小；概括为“物近像远像变大，物远像近像变小”。
②凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越近，像越小；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越远，像越大；概括为“物近像近像变小，物远像远像变大”。
③凸透镜成像时，物体和像的移动方向相同。
3.简记口诀：
一倍焦距分虚实，
二倍焦距分大小，
实像物在焦点外，
物近像远像变大。
虚像物在焦点内，
物远像远像变大。
实像总在异侧倒，
虚像总在同侧正。
像的大小像距判，
像距大像远像大。
基础自测
6．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在探究凸透镜成像规律时，光屏上正好呈现烛焰清晰的像，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．此时成像原理和投影仪相同
B．如果将蜡烛和光屏位置互换，光屏上仍能成清晰的像，且像的性质不变
C．用黑布将凸透镜遮住一半，烛焰不能在光屏上成完整的像
D．保持蜡烛和光屏位置不变，向左移动凸透镜至某位置时，光屏上可以成清晰的像
7．（2023·河南·统考模拟预测）某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离与物到凸透镜的距离的关系图像，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该同学所用凸透镜的焦距f=10cm
B．当u=8cm时，在凸透镜的另一侧移动光屏，在光屏上看不到清晰的像
C．当u=15cm时凸透镜成放大的实像，投影仪就是根据这一原理制成的
D．物体从距凸透镜10cm处移动到20cm处的过程中，像距变小像也变小
8．（2023春·山东烟台·九年级统考期中）在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜的焦距可能是5cm
B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线45cm处，适当移动光屏能得到一个清晰的像
C．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线10cm处，适当移动光屏能得到一个放大的清晰的像
D．若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变小
9．（2023·湖北黄冈·统考模拟预测）平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是（ ）
A．两个实像，两个虚像 B．两个实像，一个虚像
C．一个实像，两个虚像 D．一个实像，三个虚像
10．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。
（1）实验中的凸透镜焦距为 cm；
（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上 （选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；
（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立 的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察， （选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。
11．（2023·上海·统考模拟预测）当物体放在凸透镜前，在透镜的另一侧离透镜20厘米的光屏上成倒立缩小的像。该凸透镜的焦距可能为（ ）
A．5厘米 B．7.5厘米 C．10厘米 D．15厘米
12．（2023秋·四川绵阳·八年级校考期末）某同学在研究凸透镜成象规律时作了如下的记录：当物距u1=30厘米时，在光屏上出现倒立、缩小的像；当物距u2=20厘米时，在光屏上出现倒立、放大的像；当物距u3=10厘米时，在光屏上始终得不到像。由此可判断凸透镜的焦距f是（ ）
A．20cm < f B．15cm < f < 20cm C．f < 10cm D．10cm 13．（2023秋·云南昆明·九年级云南省昆明市第五中学校考开学考试）小华同学在教室里用一个焦距约为10cm的凸透镜在一张白纸板上得到了窗外一棵树清晰的 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实像”或“虚像”）。
14．（2023·广西·九年级校联考专题练习）在探究凸透镜成像规律的过程中，小红看到如图所示清晰的像，若在像的位置放一个光屏，光屏 （选填“能”或“不能”）承接到该像，该像是 像。
15．（2023·云南曲靖·校考二模）某凸透镜的直径是15cm，一束平行于其主光轴的平行光源通过它后，在距离它10cm的光屏上得到一个直径为5cm的光斑，这个凸透镜的焦距是 cm，当物体距离凸透镜20cm，光屏上 （填“能”或“不能”）承接到所成的像。
