5.3凸透镜成像规律 学案（有答案）
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文档简介
/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1. 掌握凸透镜成像规律
2. 能通过凸透镜成像的规律更加深刻了解照相机、投影仪和放大镜的原理
3. 会画凸透镜成像的光路图
4. 能根据凸透镜成像规律解决一些计算焦距相关的问题
5. 掌握遮住、破损透镜后，出现的现象
6. 掌握改变物距（或像距）后，如何操作才能再次出现清晰的像
【自主学习】
一、实验：探究凸透镜成像的规律
实验思路：
为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近(图5.3-1)，把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中，比较实验数据，看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。
实验过程：
用发光二极管作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度 ，研究发光物体的成像情况(图5.3-2 )。把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。
把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗 当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置
记录凸透镜的焦距 f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。下表是 f =12cm时测出的数据。
表格中的规律（物距变化与像距变化的关系）：
物距大于2倍焦距时：物距变小，像距变大，但是物距的变化程度大一些；
物距小于2倍焦距时：物距变小，像距变大，但是像距的变化程度大一些。
实验结论：
物距（u） 像的性质 应用举例
正立 / 倒立 大 / 小 虚 / 实 异侧 / 同侧 像距v
u > 2f
u = 2f
2f >u > f
u = f
u < f
成像光路图：
u > 2f
2f >u > f
u = 2f
u < f
注意事项：
1. 实验时，应根据光具座长度L选用合适焦距的透镜，具体关系是 L ≥ 4f 。补充公式：
2. 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是：保证烛焰的像成在光屏的中央。
3. 调整光屏位置时不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距改变。
4. 在光屏上找到“清晰的像”的方法:缓慢地多次前后移动光屏，并不断比较光屏上像的“清晰程度”,直到光屏上的像“最清晰”为止。
5. 注意：蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置就越低，所以像的位置就越高。当发现像的位置超过了光屏的顶端时，有三种方法调整：
①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将凸透镜向下移动。
现象补充：
（1）遮住一部分凸透镜（贴着凸透镜）：还能成完整的像，只不过变暗了一些。但是如果慢慢向光源移动，并遮住了光源最上面发出的光线，从那一刻开始，便不能成完整的像了（如图所示）。
（2）在凸透镜前面加一个凸透镜：像靠近原凸透镜一些。
（3）在凸透镜前面加一个凹透镜：像远离原凸透镜一些。
（4）凸透镜破了一点（或者切掉一部分）：只要不影响其结构（光心位置不变），都能正常汇聚成一个像。如果是把中间（光心部分）切掉了，那么就会变成两个凸透镜（出现两个光心），即能成两个像。
【例1】如图所示，发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前，与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（ ）
A． B．
C． D．
【例2】如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，AB 是放在凸透镜前的物体，A′B′是 AB 经凸透镜所成的像。下列四个图中，其中关于 AB 所的成像情况正确图是（ ）
A． B．
C． D．
【例3】如图所示，在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛和凸透镜之间的距离为26cm时，在光屏上得到一个清晰缩小的实像。下列说法正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距大于13cm
B．若保持蜡烛、凸透镜和光屏的位置不动，随着时间的推移，蜡烛在光屏上的像将向下移动
C．若保持蜡烛和光屏位置不动，移动凸透镜，光屏上能成放大清晰的烛焰像
D．若将蜡烛远离凸透镜，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏适当远离凸透镜
【例4】用如图装置探究凸透镜成像规律，凸透镜焦距为10cm，此时在光屏上恰好成清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．保持凸透镜位置不变，只将蜡烛和光屏的位置互换，在光屏上看不到像
B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到45.0cm刻度线处，在右侧通过透镜看不到像
C．保持蜡烛和光屏的位置不变，只将透镜适当向右移动，在光屏上不能再次看到像
D．保持蜡烛位置不变，将光屏移动到70.0cm刻度线处，再将透镜适当向左移动，在光屏上不能再次看到像
【例5】小明做“探究凸透镜成像规律”实验时，如甲图所示可得出该凸透镜对应的焦距为______cm，接着下面的操作，
（1）将蜡烛固定在光具座前，光屏置于凸透镜后，它们的位置如图乙，此时光屏向 （左/右）移动，可以承接清晰的像。如果火焰的形状如图，则光屏上的所成像使 （选“A”“B”“C”“D”）；
（2）实验过程中随着蜡烛的燃烧变短，为使像成在光屏中央，凸透镜向 （选填“上”、“下”）移动；
（3）小明在实验中，用铁皮把凸透镜的上半部分遮住了，则光屏上 （选填“能”或“不能”）成完整的蜡烛火焰的像；
【例6】大冰在做“探究凸透镜成像的规律”实验时发现，保持蜡烛和屏之间的距离为45cm不变，只改变凸透镜的位置可以在屏上得到两个清晰的像，将凸透镜从成第一个像的位置向蜡烛移动15cm得到第二个像。他通过分析得出第一个像与蜡烛相比是 的（选填“缩小”、“等大”或“放大”），凸透镜的焦距的范围是 。
【例7】小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑 cm；
（2）小明将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，应调节 中心、凸透镜中心、光屏中心在同一高度；
（3）如图乙，将凸透镜放在50cm刻度线处不变，把蜡烛放在10cm刻度线处，可在光屏上得到一个倒立、 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的清晰的像；利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是 （选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）；
（4）在第（3）问的基础上，若将蜡烛向左移2cm，则像向左移动的距离 2cm（选填“大于”“小于”或“等于”）；若此时将凸透镜遮住一半，则光屏上 得到完整的像；（选填“能”或“不能”）
（5）将图乙中的蜡烛替换为高4cm的LED光源，并将其向右移动到20cm刻度线处，保持图乙中凸透镜和光屏的位置不变，发现光屏上的像高2cm。现在，若保持LED光源和光屏不动，将凸透镜向左移 cm，光屏上可以再次承接到清晰的像，且像高 cm。
【例8】将凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，完成如图甲所示的成像实验，记录每次成清晰的实像的物距u，像距v，物像间距L（u+v），绘出如图乙所示的图线（f为焦距），经查阅资料发现，在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率。下列说法正确的是（ ）
①当物距u＝1.5f，烛焰成清晰的实像时，放大率n＝2；②移动蜡烛每次成清晰的实像时，蜡烛与光屏的间距的最小值为2f；③经分析，图中a的值为3f；④当烛焰成清晰实像时，在凸透镜前面放一个凹透镜，移动光屏再次得到清晰的像，此时放大率n变小。
A．①② B．①③
C．①②③ D．①③④
【例9】在探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是使像能呈现在光屏 ；从表中可得凸透镜的焦距为_______cm。
（2）通过学习可知： 处是物体通过凸透镜成缩小与放大像的分界点。
（3）对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报的数据值发现，物距均为14.00cm时，有三个小组所测得的像距分别为34.00cm，35.00cm和38.00cm。若他们的数据差别不是长度测量误差导致的，你认为出现这种情况的原因是 。
（4）将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如图（右边）所示，则小夏看到的像应是 （选填字母）。 通过观察数据，老师发现表格中第 次实验数据是编造的，判断的理由是： 。
（5）同组小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法验证小亮的观点是否正确： 。
【课后巩固
1．近年流行的“自拍神器”给旅行者自拍带来方便．如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆自拍时可以
A．增大物距，增大取景范围，拍出的像变小
B．增大物距，增大取景范围，拍出的像变大
C．减小物距，减小取景范围，拍出的像变小
D．减小物距，增大取景范围，拍出的像变大
2．国庆假期，公园里游人如织。有来自外地的四位游客在同一地点，分别用不同型号的甲、乙、丙、丁相机（焦距f甲＞f丙＞f丁＞f乙），对同一景物——“亭子”，各拍了一张照片，如图A、B、C、D所示。我们可以判定：乙相机拍摄的照片是（ ）
A． B． C． D．
3．当物体距凸透镜16cm时，在凸透镜的另一侧的光屏上成一个清晰缩小的像。固定物体和光屏的位置不动，若将凸透镜向远离光屏方向移动4cm，则在光屏上又成一个清晰的像，那么凸透镜的焦距f的范围是（ ）
A． B． C． D．
4．小华用弹性膜充水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，如图是他用其模拟眼睛看物体的实验装置。模拟正常眼睛时，固定透镜，将一个F形光源放在合适的位置后，调节光屏得到清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．此时光源放在透镜2倍焦距以内
B．此时光屏上成倒、放大的实像
C．光源远离透镜时，要行将光屏远离透镜才能再次得到清晰的像
D．模拟近视眼的成因时需要向透镜内注水
5．如图甲所示，把一支铅笔水平地放在空玻璃瓶的后方，透过玻璃瓶观察到的情形如图乙：将玻璃瓶灌满水后，将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，同时透过玻璃瓶观察铅笔的像。关于以上实验，下列说法正确的是（ ）
A．如图乙，人能透过空玻璃观察到铅笔是光的反射成像，此像是虚像
B．人透过装水的玻璃瓶可以观察到如图A所示的像，此像是虚像
C．人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图B所示的像，此像是实像
D．在移动的过程中，看到的“铅笔尖”的长度先变短，再变长
6．人们制作各种“镜子”，利用光的反射或折射原理来控制光路和成像，服务生活或进行科学实验。如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之处。下列能用来说明其成像原理的图是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图是爱动脑筋的小江在实践活动中用手机和透镜自制的简易投影仪，它能将手机上的画面放大投影手机到白墙上。下列说法正确的是（ ）
A．白墙到透镜的距离应大于透镜的二倍焦距
B．通过透镜所成的像是正立、放大的实像
C．要使墙上清晰的像变大，只减小手机与透镜间的距离就可实现
D．制作简易投影仪的镜头是凹透镜
8．把带双箭头的图片放在装有水的圆柱形玻璃杯后不同位置，看到的情景如图甲和乙所示。此时的玻璃杯相当于 镜，箭头离玻璃杯较远的是 （选填“甲”或“乙”）图，其成像原理与 （选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）类似。
9．图甲是一幅立在桌面上的课本插图，透过水杯，插图中的女生变“胖”了，还掉头面向右侧，如图乙，此现象的成因与 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）工作原理相同，要想使观察到的女孩变“瘦”一点，应适当将水杯 （选填“远离”或“靠近”）插图。
10．在第一次天宫授课中，王亚平制作了一个悬在空中的水球，透过水球看到了她倒立、缩小的像，如图甲所示。老师告诉小海这个水球相当于一个凸透镜，小海利用图乙所示器材进行探究，将焦距为10cm的凸透镜固定在50cm刻度线处。
(1)当小海将蜡烛和光屏移至图乙所示位置时，烛焰恰好在光屏的中心成清晰的倒立、缩小的像，这个像是 （选填“实”或“虚”）像；
(2)当小海将蜡烛从图乙中的位置移至35cm刻度线处时，应再向 移动光屏，才能在光屏上成清晰的倒立、放大的像；
(3)经查阅资料后可知，透过水球看到王亚平倒立、缩小的成像情况，与 的成像情况类似（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
11．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验：
（1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm；
（2）实验时，首先调节烛焰、光屏的高度，使它们的中心位于凸透镜的 ；
（3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实像，生活中的 （填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理；
（4）始终保持图乙中凸透镜的位置不变，适当向左移动蜡烛时，应该向 （填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；
（5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会 （填“完整”或“不完整”），且变 （填“亮”或“暗”）；
（6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向 （填“下”或“上”）移动，可以向 （填“下”或“上”）调节凸透镜，使像再次成在光屏中央；
（7）如图丙所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛 。
A．不能成像 B．能成一个像
C．能成两个像 D．能成三个像
12．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验:
（1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm．
（2）实验时，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在 ，使像成在光屏中央．
（3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如上图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实像，生活中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理．若撤去光屏，小勇也可以在图中凸透镜的 （选填“左边”或“右边”）适当位置去观察该像．
（4）始终保持上图乙中凸透镜的位置不变；适当向左移动蜡烛时，应该向 （选填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处，移动光屏，发现屏上 （选填“能”或“不能"）得到蜡烛清晰的像．
（5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会 （选填“完整”或“不完整”），且变 （选填“亮”或“暗”）.
（6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向 移动（选填“下”或“上”），可以向 （选填“下”或“上”）调节凸透镜，再次使像成在光屏中央．
13．小斌同学制作了如图所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”，通过对水透镜注水或抽水来改变水透镜的厚薄。
(1)先将烛焰、水透镜、光屏三者的中心调至 ，目的是 ；
(2)移动光屏，在光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），如图所示，该像为倒立 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，生活中的 （选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）就是根据这一原理制成；
(3)用不透明的硬纸板挡住水透镜的下半部分后，发现光屏上呈现的像是 （填“完整”或“不完整”）的；
(4)将图中的蜡烛移动到光具座上20cm处，水透镜和光屏都不动，此时应对水透镜 （选填“注水”或“抽水”），使其焦距变 （选填“长”或“短”），才能在光屏上重新呈现清晰的像；
(5)蜡烛燃烧变短后，光屏上的像会向 （选填“上”或“下”）移动。
1．如图所示，平面镜和凸透镜的主光轴垂直并处在凸透镜两倍焦距处，在凸透镜另一侧两倍焦距处有一个点光源S。现将平面镜向凸透镜靠近的过程中，关于点光源所成的像，下述结论中错误的是（ ）
A．平面镜在移动过程中，最多只能成两个实像
B．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个实像
C．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个虚像
D．平面镜移动到一定位置时，正好既成一个实像，又成一个虚像
2．小明同学在做凸透镜成像实验时，移动光屏，在光屏上呈现清晰放大的像，同时他也看到透镜表面有两个像，其中一个是正立的，一个是倒立的，对于透镜表面的两个像，下列说法正确的是（ ）
A．透镜表面的两个像，正立的是光的反射形成的，倒立的是光的折射形成的
B．透镜表面的两个像，都是光照到透镜表面反射形成的虚像
C．透镜表面的两个像，都是光照到透镜表面折射形成的实像
D．透镜表面的两个像，倒立的是实像，正立的是虚像
3．城市的很多街口都安装了高清摄像头，其镜头是一个可变焦镜头，相当于一个凸透镜，其成像原理如图所示，已知其成像板到镜头的距离保持不变．如果该人远离镜头，则镜头的焦点变成了 （选填“a”或“b”）点；不管该人走近还是走远，所成的像都是 的实像；如果保持人与镜头的位置不变，撤去成像板， （选填“能”或“不能”）成像．
4．阅读短文，回答问题：
数码相机
数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品，它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等功能。
图甲是通过伸缩镜头来调节像距实现完美成像的某型号数码相机，光通过单镜头或者镜头组进入相机，再通过成像元件转化为数字信号，数字信号通过影像运算芯片储存在存储设备中。快门是照相机用来控制感光部分有效曝光时间的构件，相机上所标快门数据“100”，表示快门打开的时间是秒，秒数低时可轻松抓拍急速移动的目标。
图乙的光圈是相机内用来控制光通过镜头进入机身内感光面光量的装置，它的大小决定着感光元件受光的多少，光圈大小的计算公式为：光圈=。
(1)数码相机镜头的主要元件是 （选填“凸”或“凹”）透镜，若要抓拍运动员苏炳添百米冲刺时的瞬间照片，快门数据要调 （选填“大”或“小”）。
(2)关于数码相机，下列说法中正确的是 ___________。
A．制作相机镜头的玻璃是晶体 B．为扩大拍摄范围，应将镜头远离景物，此时成像变小
C．在相机镜头前加一片红色的滤色镜，拍摄出来的绿叶呈黄色
D．拍摄近、远景时的“调焦”采用了模仿眼睛的功能，即调节镜头的焦距
(3)小明参观南通博物苑时，用简单的单镜片数码相机拍摄远处张骞的塑像，不需要调节镜头就可直接拍摄，是因为镜头的焦距非常 （选填“大”或“小”）；如果有一只小虫子停留在镜头上，此时小虫子在感光元件上成像情况为 （选填“倒立缩小实像”、“不成像”或“正立放大虚像”）。
(4)某数码相机镜头的焦距为50mm，若此时镜头通光孔直径为25mm，那么光圈数据为 ；如果此时需要拍摄远处物体时，像距约为 cm。
(5)单位时间内，太阳光射入单位面积的光能是恒定的。小明在实验室模拟实验发现：通过选择不同的“光圈”和“快门”，可以控制进光面积和进光时间，从而能拍出亮度稳定的照片。如表列出了某时光圈与快门的正确组合，请根据表中数据在图丙作出图像 ，对应的“快门”数据大约是 。
光圈 20 15 12 10 6 5 4 3 2
快门 9 16 25 36 ___________ 144 225 400 900
5．宏帆某小组在实验室进行探究凸透镜成像规律的实验，如图所示：
（1）实验中将蜡烛放在如图丙所示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛能成 （选填0、1、2、3）个像；如不切除凸透镜中间的阴影部分并把阴影部分用黑纸遮挡起来，则光屏上看到蜡烛的像是 。（选填序号）
A．完整的 B．没有成像
C．下半部 D．上半部有手指的像
（2）小明做“探究凸透镜成像规律”实验。他用同一凸透镜做了两次实验，如图丁、戊所示，光屏上均有清晰的像（未画出），其中成缩小像的是图 ；小明所用凸透镜的焦距可能是 （填字母）。
A．5cm B．8cm C．10cm D．15cm
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【自主学习】
一、实验：探究凸透镜成像的规律：相同、
物距（u） 像的性质 应用举例
正立 / 倒立 大 / 小 虚 / 实 异侧 / 同侧 像距v
u > 2f 倒立 缩小 实像 异侧 2 f >v > f 照相机
u = 2f 倒立 等大 实像 异侧 v = 2f 求焦距
2f >u > f 倒立 放大 实像 异侧 v >2f 投影仪
u = f 不成像 获得平行光源、也可以求焦距
u < f 正立 放大 虚像 同侧 0~无限大 放大镜
【例1】B 【例2】D 【例3】C 【例4】B 【例5】11.0；（1）左；、C；（2）下；（3）能
【例6】缩小、7.5cm < f <15cm 【例7】（1）10.0；（2）蜡烛；（3）缩小、照相机；（4）大于、能；
（5）15、8 【例8】B 【例9】（1）需要、中央、10.00（注意保留两位小数，这是是对应表格里面的精度）；（2）2倍焦距（或者写2f 也行）；（3）有的小组光屏上的像不是最清晰的时候测量的；（4）D、5、物距等于一倍焦距时光屏上不成像，没有像距；（5）①直接用F光源替换掉蜡烛，观察光屏上的像的形状、②对蜡烛吹气，观察其像的晃动方向与本身的晃动方向（写出一中即可）
【课后巩固】
基础练习：1．A、2．B、3．A、4．D、5．C、6．C、7．A；8. 凸透、乙、照相机；9．投影仪、远离；
10．（1）实；（2）右；（3）照相机；
11．（1）10.0；（2）主光轴上；（3）缩小、照相机；（4）左；（5）完整、暗；（6）上、下；（7） C
12．（1）10.0；（2）同一高度；（3）缩小、照相机、右边；（4）左、不能；（5）完整、暗；（6）上、下
13．（1）同一高度、使像成在光屏中央；（2）缩小、照相机；（3）完整；（4）注水、 短；（5）上
能力提升：1．C、2．B、
3．B、倒立、缩小、能 4．（1）凸、大；（2）B；（3）小、不成像；（4）2、5；
(5) 、 100（80~120 均可）
5. （1）2、A； （2）丁、C
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【学习目标】
1. 掌握凸透镜成像规律
2. 能通过凸透镜成像的规律更加深刻了解照相机、投影仪和放大镜的原理
3. 会画凸透镜成像的光路图
4. 能根据凸透镜成像规律解决一些计算焦距相关的问题
5. 掌握遮住、破损透镜后，出现的现象
6. 掌握改变物距（或像距）后，如何操作才能再次出现清晰的像
【自主学习】
一、实验：探究凸透镜成像的规律
实验思路：
为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近(图5.3-1)，把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中，比较实验数据，看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。
实验过程：
用发光二极管作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度 ，研究发光物体的成像情况(图5.3-2 )。把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。
把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗 当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置
记录凸透镜的焦距 f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。下表是 f =12cm时测出的数据。
表格中的规律（物距变化与像距变化的关系）：
物距大于2倍焦距时：物距变小，像距变大，但是物距的变化程度大一些；
物距小于2倍焦距时：物距变小，像距变大，但是像距的变化程度大一些。
实验结论：
物距（u） 像的性质 应用举例
正立 / 倒立 大 / 小 虚 / 实 异侧 / 同侧 像距v
u > 2f
u = 2f
2f >u > f
u = f
u < f
成像光路图：
u > 2f
2f >u > f
u = 2f
u < f
注意事项：
1. 实验时，应根据光具座长度L选用合适焦距的透镜，具体关系是 L ≥ 4f 。补充公式：
2. 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是：保证烛焰的像成在光屏的中央。
3. 调整光屏位置时不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距改变。
4. 在光屏上找到“清晰的像”的方法:缓慢地多次前后移动光屏，并不断比较光屏上像的“清晰程度”,直到光屏上的像“最清晰”为止。
5. 注意：蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置就越低，所以像的位置就越高。当发现像的位置超过了光屏的顶端时，有三种方法调整：
①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将凸透镜向下移动。
现象补充：
（1）遮住一部分凸透镜（贴着凸透镜）：还能成完整的像，只不过变暗了一些。但是如果慢慢向光源移动，并遮住了光源最上面发出的光线，从那一刻开始，便不能成完整的像了（如图所示）。
（2）在凸透镜前面加一个凸透镜：像靠近原凸透镜一些。
（3）在凸透镜前面加一个凹透镜：像远离原凸透镜一些。
（4）凸透镜破了一点（或者切掉一部分）：只要不影响其结构（光心位置不变），都能正常汇聚成一个像。如果是把中间（光心部分）切掉了，那么就会变成两个凸透镜（出现两个光心），即能成两个像。
【例1】如图所示，发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前，与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（ ）
A． B．
C． D．
【例2】如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，AB 是放在凸透镜前的物体，A′B′是 AB 经凸透镜所成的像。下列四个图中，其中关于 AB 所的成像情况正确图是（ ）
A． B．
C． D．
【例3】如图所示，在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛和凸透镜之间的距离为26cm时，在光屏上得到一个清晰缩小的实像。下列说法正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距大于13cm
B．若保持蜡烛、凸透镜和光屏的位置不动，随着时间的推移，蜡烛在光屏上的像将向下移动
C．若保持蜡烛和光屏位置不动，移动凸透镜，光屏上能成放大清晰的烛焰像
D．若将蜡烛远离凸透镜，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏适当远离凸透镜
【例4】用如图装置探究凸透镜成像规律，凸透镜焦距为10cm，此时在光屏上恰好成清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．保持凸透镜位置不变，只将蜡烛和光屏的位置互换，在光屏上看不到像
B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到45.0cm刻度线处，在右侧通过透镜看不到像
C．保持蜡烛和光屏的位置不变，只将透镜适当向右移动，在光屏上不能再次看到像
D．保持蜡烛位置不变，将光屏移动到70.0cm刻度线处，再将透镜适当向左移动，在光屏上不能再次看到像
【例5】小明做“探究凸透镜成像规律”实验时，如甲图所示可得出该凸透镜对应的焦距为______cm，接着下面的操作，
（1）将蜡烛固定在光具座前，光屏置于凸透镜后，它们的位置如图乙，此时光屏向 （左/右）移动，可以承接清晰的像。如果火焰的形状如图，则光屏上的所成像使 （选“A”“B”“C”“D”）；
（2）实验过程中随着蜡烛的燃烧变短，为使像成在光屏中央，凸透镜向 （选填“上”、“下”）移动；
（3）小明在实验中，用铁皮把凸透镜的上半部分遮住了，则光屏上 （选填“能”或“不能”）成完整的蜡烛火焰的像；
【例6】大冰在做“探究凸透镜成像的规律”实验时发现，保持蜡烛和屏之间的距离为45cm不变，只改变凸透镜的位置可以在屏上得到两个清晰的像，将凸透镜从成第一个像的位置向蜡烛移动15cm得到第二个像。他通过分析得出第一个像与蜡烛相比是 的（选填“缩小”、“等大”或“放大”），凸透镜的焦距的范围是 。
【例7】小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑 cm；
（2）小明将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，应调节 中心、凸透镜中心、光屏中心在同一高度；
（3）如图乙，将凸透镜放在50cm刻度线处不变，把蜡烛放在10cm刻度线处，可在光屏上得到一个倒立、 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的清晰的像；利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是 （选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）；
（4）在第（3）问的基础上，若将蜡烛向左移2cm，则像向左移动的距离 2cm（选填“大于”“小于”或“等于”）；若此时将凸透镜遮住一半，则光屏上 得到完整的像；（选填“能”或“不能”）
（5）将图乙中的蜡烛替换为高4cm的LED光源，并将其向右移动到20cm刻度线处，保持图乙中凸透镜和光屏的位置不变，发现光屏上的像高2cm。现在，若保持LED光源和光屏不动，将凸透镜向左移 cm，光屏上可以再次承接到清晰的像，且像高 cm。
【例8】将凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，完成如图甲所示的成像实验，记录每次成清晰的实像的物距u，像距v，物像间距L（u+v），绘出如图乙所示的图线（f为焦距），经查阅资料发现，在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率。下列说法正确的是（ ）
①当物距u＝1.5f，烛焰成清晰的实像时，放大率n＝2；②移动蜡烛每次成清晰的实像时，蜡烛与光屏的间距的最小值为2f；③经分析，图中a的值为3f；④当烛焰成清晰实像时，在凸透镜前面放一个凹透镜，移动光屏再次得到清晰的像，此时放大率n变小。
A．①② B．①③
C．①②③ D．①③④
【例9】在探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是使像能呈现在光屏 ；从表中可得凸透镜的焦距为_______cm。
（2）通过学习可知： 处是物体通过凸透镜成缩小与放大像的分界点。
（3）对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报的数据值发现，物距均为14.00cm时，有三个小组所测得的像距分别为34.00cm，35.00cm和38.00cm。若他们的数据差别不是长度测量误差导致的，你认为出现这种情况的原因是 。
（4）将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如图（右边）所示，则小夏看到的像应是 （选填字母）。 通过观察数据，老师发现表格中第 次实验数据是编造的，判断的理由是： 。
（5）同组小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法验证小亮的观点是否正确： 。
【课后巩固
1．近年流行的“自拍神器”给旅行者自拍带来方便．如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆自拍时可以
A．增大物距，增大取景范围，拍出的像变小
B．增大物距，增大取景范围，拍出的像变大
C．减小物距，减小取景范围，拍出的像变小
D．减小物距，增大取景范围，拍出的像变大
2．国庆假期，公园里游人如织。有来自外地的四位游客在同一地点，分别用不同型号的甲、乙、丙、丁相机（焦距f甲＞f丙＞f丁＞f乙），对同一景物——“亭子”，各拍了一张照片，如图A、B、C、D所示。我们可以判定：乙相机拍摄的照片是（ ）
A． B． C． D．
3．当物体距凸透镜16cm时，在凸透镜的另一侧的光屏上成一个清晰缩小的像。固定物体和光屏的位置不动，若将凸透镜向远离光屏方向移动4cm，则在光屏上又成一个清晰的像，那么凸透镜的焦距f的范围是（ ）
A． B． C． D．
4．小华用弹性膜充水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，如图是他用其模拟眼睛看物体的实验装置。模拟正常眼睛时，固定透镜，将一个F形光源放在合适的位置后，调节光屏得到清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．此时光源放在透镜2倍焦距以内
B．此时光屏上成倒、放大的实像
C．光源远离透镜时，要行将光屏远离透镜才能再次得到清晰的像
D．模拟近视眼的成因时需要向透镜内注水
5．如图甲所示，把一支铅笔水平地放在空玻璃瓶的后方，透过玻璃瓶观察到的情形如图乙：将玻璃瓶灌满水后，将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，同时透过玻璃瓶观察铅笔的像。关于以上实验，下列说法正确的是（ ）
A．如图乙，人能透过空玻璃观察到铅笔是光的反射成像，此像是虚像
B．人透过装水的玻璃瓶可以观察到如图A所示的像，此像是虚像
C．人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图B所示的像，此像是实像
D．在移动的过程中，看到的“铅笔尖”的长度先变短，再变长
6．人们制作各种“镜子”，利用光的反射或折射原理来控制光路和成像，服务生活或进行科学实验。如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之处。下列能用来说明其成像原理的图是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图是爱动脑筋的小江在实践活动中用手机和透镜自制的简易投影仪，它能将手机上的画面放大投影手机到白墙上。下列说法正确的是（ ）
A．白墙到透镜的距离应大于透镜的二倍焦距
B．通过透镜所成的像是正立、放大的实像
C．要使墙上清晰的像变大，只减小手机与透镜间的距离就可实现
D．制作简易投影仪的镜头是凹透镜
8．把带双箭头的图片放在装有水的圆柱形玻璃杯后不同位置，看到的情景如图甲和乙所示。此时的玻璃杯相当于 镜，箭头离玻璃杯较远的是 （选填“甲”或“乙”）图，其成像原理与 （选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）类似。
9．图甲是一幅立在桌面上的课本插图，透过水杯，插图中的女生变“胖”了，还掉头面向右侧，如图乙，此现象的成因与 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）工作原理相同，要想使观察到的女孩变“瘦”一点，应适当将水杯 （选填“远离”或“靠近”）插图。
10．在第一次天宫授课中，王亚平制作了一个悬在空中的水球，透过水球看到了她倒立、缩小的像，如图甲所示。老师告诉小海这个水球相当于一个凸透镜，小海利用图乙所示器材进行探究，将焦距为10cm的凸透镜固定在50cm刻度线处。
(1)当小海将蜡烛和光屏移至图乙所示位置时，烛焰恰好在光屏的中心成清晰的倒立、缩小的像，这个像是 （选填“实”或“虚”）像；
(2)当小海将蜡烛从图乙中的位置移至35cm刻度线处时，应再向 移动光屏，才能在光屏上成清晰的倒立、放大的像；
(3)经查阅资料后可知，透过水球看到王亚平倒立、缩小的成像情况，与 的成像情况类似（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
11．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验：
（1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm；
（2）实验时，首先调节烛焰、光屏的高度，使它们的中心位于凸透镜的 ；
（3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实像，生活中的 （填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理；
（4）始终保持图乙中凸透镜的位置不变，适当向左移动蜡烛时，应该向 （填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；
（5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会 （填“完整”或“不完整”），且变 （填“亮”或“暗”）；
（6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向 （填“下”或“上”）移动，可以向 （填“下”或“上”）调节凸透镜，使像再次成在光屏中央；
（7）如图丙所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛 。
A．不能成像 B．能成一个像
C．能成两个像 D．能成三个像
12．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验:
（1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm．
（2）实验时，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在 ，使像成在光屏中央．
（3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如上图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实像，生活中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理．若撤去光屏，小勇也可以在图中凸透镜的 （选填“左边”或“右边”）适当位置去观察该像．
（4）始终保持上图乙中凸透镜的位置不变；适当向左移动蜡烛时，应该向 （选填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处，移动光屏，发现屏上 （选填“能”或“不能"）得到蜡烛清晰的像．
（5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会 （选填“完整”或“不完整”），且变 （选填“亮”或“暗”）.
（6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向 移动（选填“下”或“上”），可以向 （选填“下”或“上”）调节凸透镜，再次使像成在光屏中央．
13．小斌同学制作了如图所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”，通过对水透镜注水或抽水来改变水透镜的厚薄。
(1)先将烛焰、水透镜、光屏三者的中心调至 ，目的是 ；
(2)移动光屏，在光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），如图所示，该像为倒立 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，生活中的 （选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）就是根据这一原理制成；
(3)用不透明的硬纸板挡住水透镜的下半部分后，发现光屏上呈现的像是 （填“完整”或“不完整”）的；
(4)将图中的蜡烛移动到光具座上20cm处，水透镜和光屏都不动，此时应对水透镜 （选填“注水”或“抽水”），使其焦距变 （选填“长”或“短”），才能在光屏上重新呈现清晰的像；
(5)蜡烛燃烧变短后，光屏上的像会向 （选填“上”或“下”）移动。
1．如图所示，平面镜和凸透镜的主光轴垂直并处在凸透镜两倍焦距处，在凸透镜另一侧两倍焦距处有一个点光源S。现将平面镜向凸透镜靠近的过程中，关于点光源所成的像，下述结论中错误的是（ ）
A．平面镜在移动过程中，最多只能成两个实像
B．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个实像
C．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个虚像
D．平面镜移动到一定位置时，正好既成一个实像，又成一个虚像
2．小明同学在做凸透镜成像实验时，移动光屏，在光屏上呈现清晰放大的像，同时他也看到透镜表面有两个像，其中一个是正立的，一个是倒立的，对于透镜表面的两个像，下列说法正确的是（ ）
A．透镜表面的两个像，正立的是光的反射形成的，倒立的是光的折射形成的
B．透镜表面的两个像，都是光照到透镜表面反射形成的虚像
C．透镜表面的两个像，都是光照到透镜表面折射形成的实像
D．透镜表面的两个像，倒立的是实像，正立的是虚像
3．城市的很多街口都安装了高清摄像头，其镜头是一个可变焦镜头，相当于一个凸透镜，其成像原理如图所示，已知其成像板到镜头的距离保持不变．如果该人远离镜头，则镜头的焦点变成了 （选填“a”或“b”）点；不管该人走近还是走远，所成的像都是 的实像；如果保持人与镜头的位置不变，撤去成像板， （选填“能”或“不能”）成像．
4．阅读短文，回答问题：
数码相机
数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品，它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等功能。
图甲是通过伸缩镜头来调节像距实现完美成像的某型号数码相机，光通过单镜头或者镜头组进入相机，再通过成像元件转化为数字信号，数字信号通过影像运算芯片储存在存储设备中。快门是照相机用来控制感光部分有效曝光时间的构件，相机上所标快门数据“100”，表示快门打开的时间是秒，秒数低时可轻松抓拍急速移动的目标。
图乙的光圈是相机内用来控制光通过镜头进入机身内感光面光量的装置，它的大小决定着感光元件受光的多少，光圈大小的计算公式为：光圈=。
(1)数码相机镜头的主要元件是 （选填“凸”或“凹”）透镜，若要抓拍运动员苏炳添百米冲刺时的瞬间照片，快门数据要调 （选填“大”或“小”）。
(2)关于数码相机，下列说法中正确的是 ___________。
A．制作相机镜头的玻璃是晶体 B．为扩大拍摄范围，应将镜头远离景物，此时成像变小
C．在相机镜头前加一片红色的滤色镜，拍摄出来的绿叶呈黄色
D．拍摄近、远景时的“调焦”采用了模仿眼睛的功能，即调节镜头的焦距
(3)小明参观南通博物苑时，用简单的单镜片数码相机拍摄远处张骞的塑像，不需要调节镜头就可直接拍摄，是因为镜头的焦距非常 （选填“大”或“小”）；如果有一只小虫子停留在镜头上，此时小虫子在感光元件上成像情况为 （选填“倒立缩小实像”、“不成像”或“正立放大虚像”）。
(4)某数码相机镜头的焦距为50mm，若此时镜头通光孔直径为25mm，那么光圈数据为 ；如果此时需要拍摄远处物体时，像距约为 cm。
(5)单位时间内，太阳光射入单位面积的光能是恒定的。小明在实验室模拟实验发现：通过选择不同的“光圈”和“快门”，可以控制进光面积和进光时间，从而能拍出亮度稳定的照片。如表列出了某时光圈与快门的正确组合，请根据表中数据在图丙作出图像 ，对应的“快门”数据大约是 。
光圈 20 15 12 10 6 5 4 3 2
快门 9 16 25 36 ___________ 144 225 400 900
5．宏帆某小组在实验室进行探究凸透镜成像规律的实验，如图所示：
（1）实验中将蜡烛放在如图丙所示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛能成 （选填0、1、2、3）个像；如不切除凸透镜中间的阴影部分并把阴影部分用黑纸遮挡起来，则光屏上看到蜡烛的像是 。（选填序号）
A．完整的 B．没有成像
C．下半部 D．上半部有手指的像
（2）小明做“探究凸透镜成像规律”实验。他用同一凸透镜做了两次实验，如图丁、戊所示，光屏上均有清晰的像（未画出），其中成缩小像的是图 ；小明所用凸透镜的焦距可能是 （填字母）。
A．5cm B．8cm C．10cm D．15cm
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【自主学习】
一、实验：探究凸透镜成像的规律：相同、
物距（u） 像的性质 应用举例
正立 / 倒立 大 / 小 虚 / 实 异侧 / 同侧 像距v
u > 2f 倒立 缩小 实像 异侧 2 f >v > f 照相机
u = 2f 倒立 等大 实像 异侧 v = 2f 求焦距
2f >u > f 倒立 放大 实像 异侧 v >2f 投影仪
u = f 不成像 获得平行光源、也可以求焦距
u < f 正立 放大 虚像 同侧 0~无限大 放大镜
【例1】B 【例2】D 【例3】C 【例4】B 【例5】11.0；（1）左；、C；（2）下；（3）能
【例6】缩小、7.5cm < f <15cm 【例7】（1）10.0；（2）蜡烛；（3）缩小、照相机；（4）大于、能；
（5）15、8 【例8】B 【例9】（1）需要、中央、10.00（注意保留两位小数，这是是对应表格里面的精度）；（2）2倍焦距（或者写2f 也行）；（3）有的小组光屏上的像不是最清晰的时候测量的；（4）D、5、物距等于一倍焦距时光屏上不成像，没有像距；（5）①直接用F光源替换掉蜡烛，观察光屏上的像的形状、②对蜡烛吹气，观察其像的晃动方向与本身的晃动方向（写出一中即可）
【课后巩固】
基础练习：1．A、2．B、3．A、4．D、5．C、6．C、7．A；8. 凸透、乙、照相机；9．投影仪、远离；
10．（1）实；（2）右；（3）照相机；
11．（1）10.0；（2）主光轴上；（3）缩小、照相机；（4）左；（5）完整、暗；（6）上、下；（7） C
12．（1）10.0；（2）同一高度；（3）缩小、照相机、右边；（4）左、不能；（5）完整、暗；（6）上、下
13．（1）同一高度、使像成在光屏中央；（2）缩小、照相机；（3）完整；（4）注水、 短；（5）上
能力提升：1．C、2．B、
3．B、倒立、缩小、能 4．（1）凸、大；（2）B；（3）小、不成像；（4）2、5；
(5) 、 100（80~120 均可）
5. （1）2、A； （2）丁、C
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