4.5　凸透镜成像 第2课时(要点讲解+当堂检测+答案)

沪科版物理八年级上册同步学案
第四章　多彩的光
第五节　科学探究：凸透镜成像
第2课时　凸透镜成像
要 点 讲 解
要点　探究凸透镜成像及规律
1. 探究凸透镜成像的实验
(1)凸透镜成像的理论依据：光的折射规律。
(2)实验注意事项：
①测凸透镜焦距的方法：让一束平行光(太阳光)平行于主光轴射向凸透镜，在另一侧找到一个最小的亮点即为焦点F，测出焦点F到凸透镜光心的距离，即为焦距f。
②选用蜡烛、凸透镜、光屏等做实验时，要调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上，目的是保证烛焰的实像能成在光屏中央。
③物距在不同的范围内的不同位置要进行两次或两次以上的实验。目的是使结论更准确并具有普遍性，排除偶然性。
④随着实验的进行，蜡烛的不断燃烧，会使烛焰的像越来越靠近光屏的上端，这时的调节方法有三种：一是将光屏向上移动；二是将蜡烛向上移动；三是将凸透镜和光屏向下移动。
⑤凸透镜成像的大小取决于物距和像距的大小。在成实像时(即物距大于焦距时)，物距变大，像距变小，像变小；物距变小，像距变大，像变大。成虚像时(即物距小于焦距时)，物体越靠近焦点，像越大。
⑥若将凸透镜的一部分用遮光板遮住，由于烛焰上所有发光点发出的光仍然能被剩下的部分折射到光屏的相应位置，所以成像的性质不变，只是因折射到光屏上的光线减少而使像变暗了。
⑦观察物体在焦点以内成虚像时，眼睛应在所在的一侧透过凸透镜向蜡烛观察，才能看到放大的虚像。
(3)实验数据分析方法——控制变量法和数据归纳法
在探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜成像的特点与焦距、物距和像距的大小都有关系，实验中先后所用的凸透镜不变，也就是保证凸透镜的焦距不变，探究了成像特点与物距和像距的关系，这就是利用了控制变量法；在得到成像情况中的物距、像距、像的性质的各组数据及现象后，对数据和现象进行分析比较，总结归纳出凸透镜成像的一般规律，这就是利用了数据归纳法。
2. 凸透镜的成像规律及应用
物距(u)和
焦距(f)的
关系
像的性质
像的位置
像距(v)和
焦距(f)的
关系
应用
举例
正立或
倒立
缩小或
放大
实像或
虚像
和物体侧
还是异侧
u>2f
倒立
缩小
实像
异侧
f照相机
u＝2f
倒立
等大
实像
异侧
v＝2f
测焦距
f倒立
放大
实像
异侧
v>2f
投影仪
u＝f
不成像
—
—
获得平
行光
u正立
放大
虚像
同侧
—
放大镜
3. 像的变化与物体位置的关系
当物体在1倍焦距以外时，移动物体靠近凸透镜，像会远离凸透镜，这时所成的像是实像，像逐渐变大；当物体在1倍焦距以内时，移动物体靠近凸透镜，像会靠近凸透镜，这时观察到的像是虚像，像逐渐变小。
经典例题1　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26.0cm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13.0cm
B. 只将凸透镜向左移动，可以在光屏上得到清晰放大的像
C. 只将蜡烛和光屏的位置互换，可以在光屏上得到清晰缩小的像
D. 将蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏远离凸透镜
解析：根据凸透镜成像规律，当物距u>2f时，凸透镜成倒立、缩小的实像，已知物距u＝26.0cm，所以焦距f<13.0cm，故A选项错误；将凸透镜向左移动时，物距减小的同时像距在增大，当移动到物距满足f2f时，就可以在光屏上得到倒立、放大的实像，故B选项正确；只将蜡烛和光屏的位置互换，这时物距满足f2f，凸透镜成倒立、放大的实像，故C选项错误；当物距满足u>v时，物距增大，像距减小，才能在光屏上重新得到清晰的像，所以蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜，故D选项错误。
答案：B
易错易混警示　物距变化时对像的性质分析不到位
出错的原因是不能正确判断物距变化后与1倍焦距或2倍焦距的关系。解答时应先明确凸透镜的1倍焦距，再判断变化后的物距在什么范围内，最后根据凸透镜成像的规律进行解答。
经典例题2　在“探究凸透镜成像规律”的实验中，烛焰在光屏上成一个清晰、缩小的像，光屏离凸透镜的距离为20cm，当烛焰离凸透镜的距离为30cm时，烛焰所成的像(　)
A. 是倒立、缩小的实像
B. 是倒立、放大的实像
C. 是正立、放大的像
D. 倒立，放大、缩小、等大的实像都可能
解析：v＝20cm时，得到的像是倒立、缩小的实像，故f<20cm<2f，解得10cm2f，成倒立、缩小的实像；若15cm答案：D
当 堂 检 测
1. 在“探究凸透镜成像规律”时，提出探究的问题应该是(　　)
A. 凸透镜对光是否有会聚作用
B. 凸透镜对光是否有发散作用
C. 像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系
D. 凸透镜是否能成像
2. 关于凸透镜成像，下列说法不符合成像规律的是(　　)
A. 成像时，可能像和物在透镜的同侧
B. 在光屏上成像时，物距大于焦距
C. 成缩小像时，物距大于焦距
D. 成放大像时，像都能呈现在光屏上
3. 一凸透镜的焦距为6cm，若将物体放在凸透镜前15cm处，可得到(　　)
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
4. 把一只点燃的蜡烛放在焦距为10cm的凸透镜前16cm处，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像是图中的(　　)
A B C D
5. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像，调节的方法是(　　)
A. 透镜不动，蜡烛远离透镜，光屏靠近透镜
B. 透镜不动，蜡烛远离透镜，光屏远离透镜
C. 透镜不动，蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜
D. 透镜不动，蜡烛靠近透镜，光屏靠近透镜
6. 在探究凸透镜成像的规律时，凸透镜、点燃的蜡烛、光屏的中心应放在同一直线上，并且
应放在 和 之间；实验开始时应先调凸透镜、点燃的蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在 。
7. 王同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上成一清晰的像，则该像是倒立、 的实像。
8. 在研究凸透镜成像的实验中：
(1)提供的器材有：凸透镜、蜡烛、刻度尺、火柴、光具座，还缺少 。
(2)要使凸透镜的中心、烛焰的中心和 的中心在 上，其目的是 。
(3)当蜡烛火焰的像在光屏上端呈现时，为了使这个像移到光屏的中心，应该将凸透镜向 移动；若保持凸透镜和光屏的位置不动，则应该将蜡烛向 移动。
当堂检测参考答案
1. C 2. D 3. B 4. B 5. A
6. 凸透镜 蜡烛 光屏 同一高度
7. 缩小
8. (1)光屏 (2)光屏 同一高度 使像成在光屏的中央 (3)下 上