5.3 凸透镜成像的规律(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版物理八年级上册同步学案
第五章　透镜及其应用
第3节　凸透镜成像的规律
要 点 讲 解
要点　凸透镜成像的规律及应用
1. 探究凸透镜成像规律的实验
(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
和物体同侧还是异侧
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　小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。
甲 乙
(1)测焦距：如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。由此可得出该凸透镜的焦距为________cm。
(2)如图乙所示，把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度。当蜡烛距凸透镜的距离为35cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的实像。若对换蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能得到一个清晰的像，据此原理，人们制成的光学仪器是________。
(3)如图乙所示，把凸透镜换成焦距为30cm的，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，移动光屏，在光屏上________(选填“能或”“不能”)得到一个清晰的像，原因是__________________________。
解析：(1)凸透镜对光有会聚作用，能够将平行于主光轴的光线会聚在焦点上，我们经常用这种方法来测量凸透镜的焦距，由图可知该凸透镜的焦距为10.0cm。(2)图乙中，当u＝35cm时，蜡烛处于该凸透镜的二倍焦距以外，此时蜡烛成的像是倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间(即f答案：(1)10.0　(2)缩小　投影仪　(3)不能　像距大于60cm，在光具座上，光屏到凸透镜的距离无法达到
易错易混警示　将两次放大的像混淆
在探究凸透镜成像的规律时，我们发现凸透镜成放大的像有两种情况：一是成放大的实像，二是成放大的虚像。对这两种成像情况要注意区分，不要混淆，放大的实像是倒立的，且物距要满足f经典例题2　小林在家里拿爷爷的放大镜做实验。第一次小林通过放大镜看到书上的字如图甲所示，此时他看到的是字的________像；第二次小林通过放大镜看到书上的字如图乙所示，这时他看到的是字的________像(以上两空均选填“实”或“虚”)。从图甲到图乙的变化过程中，放大镜是逐渐________(选填“靠近”或“远离”)书本的。与图乙所反映的成像规律相同的光学仪器有________。
甲 乙
解析：由图甲可知，凸透镜成的是正立、放大的虚像，此时物体在凸透镜的一倍焦距之内；由图乙可知，凸透镜成的是倒立、放大的实像，此时物体在凸透镜的一倍焦距与二倍焦距之间。比较图甲和图乙，凸透镜由成正立、放大的虚像到成倒立、放大的实像，凸透镜应该远离书本。图乙所反映的成像规律和投影仪一样。
答案：虚　实　远离　投影仪
当 堂 检 测
1. 如图所示，烛焰在光屏上成清晰的像。当把蜡烛向左移动一段距离，要在光屏上再次成一个清晰的像，应该(　　)
A. 保持凸透镜不动，光屏向左移 B. 保持凸透镜不动，光屏向右移
C. 保持凸透镜和光屏都不动 D. 以上说法都不对
2. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。利用这一成像原理可以制成(　　)
A. 放大镜　　　　　 B. 照相机 C. 幻灯机 D. 潜望镜
3. 将一个凸透镜正对太阳光，在距凸透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在凸透镜前30cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个(　　)
A. 倒立、缩小的实像 B. 倒立、放大的实像
C. 正立、缩小的实像 D. 正立、放大的虚像
4. 物体从距凸透镜12cm移到距凸透镜18cm的过程中，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立、放大的像，由此可知，此凸透镜的焦距可能是(　　)
A. 6cm 　 B. 10cm C. 16cm D. 20cm
5. 凸透镜能成实像，若用硬纸板将凸透镜遮挡住一半，则(　　)
A. 光屏上不能成像
B. 能成像，像是原来的一半
C. 光屏上仍成原来的像，但像比原来暗些
D. 要把光屏向前或向后移动恰当的距离，才能成清晰的像
6. 物体到凸透镜距离为10cm时，成倒立放大的实像，当物体到该透镜的距离为18cm时，成倒立缩小的实像，则该凸透镜的焦距f的范围是(　　)
A. 10cmC. 9cm7. 如图所示，F、F′为凸透镜的焦点，P、P′是距凸透镜两倍焦距处，此时烛焰在光屏上所成清晰的像是倒立、 的实像；当把烛焰移到P、F之间，调整光屏位置后，在光屏上所成清晰的像将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
8. 在探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜焦距为10cm，当蜡烛、透镜、光屏处在如图所示的位置时，烛焰在光屏上成清晰、 (选填“缩小”“等大”或“放大”)的实像，若移动蜡烛，使之与凸透镜间的距离小于10cm，则人应在 (选填“蜡烛”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察成像。
9. 小明同学在“探究凸透镜成像”的实验中使用的是焦距为10cm的透镜。
如图是小明“探究凸透镜成像规律”的实验装置图。如果你是他的合作者，请你帮他指出该装置中的两处错误。
当堂检测参考答案
1. A 2. C 3. A 4. B 5. C 6. B
7. 缩小 变大
8. 缩小 光屏
9. 解：(1)烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；
(2)透镜应该放在蜡烛和光屏中间。