2.3 凸透镜成像 学案（含解析）

2.3 凸透镜成像
一、学习目标
1.能从折射的角度去了解透镜的光路图。
2.了解凸透镜和凹透镜。
3.能了解凸透镜成像中的主光轴、光心、焦点、焦距等概念。
4.能从作图的角度理解并记忆凸透镜成像规律。
5.了解凸透镜成像中物体移动对成像的影响，凸透镜厚度变化对成像的影响。
6.知道凸透镜成像在生活中的应用。
7.了解凸透镜的组合，望远镜和显微镜的构造。
二、知识点默写
厚、 薄的叫做凸透镜，对光线有 作用；中间薄、边缘厚的叫做凹透镜，对光线有 作用。
一束平行光通过凸透镜后会聚于一点，这个点叫做 ；该焦点到凸透镜的距离叫做 ；如果在改点放一个小灯泡，经凸透镜折射后变成近似的 平行光，说明光路是 的。
物距u /cm
像的性质
像距v /cm
应用

正倒
大小
实虚


u ＞2f




照相机
2f＞u ＞f
倒

实
v＞2f

u =2f

等大

V=2f
测焦距f
u=f
不成像

u＜f




放大镜
透镜中有个特殊的点，通过它的光线传播方向 ，这个点叫做透镜的 。
能够用光屏接收到的像是 ，能够看到但不能够用屏接收到的像是 。我们能够看到虚像是因为物体发出的光线通过透镜进入眼，经过 作用，引起 。我们感到光好像是从 发出的，但并非真正来自像点。
天文望远镜有 天文望远镜和 天文望远镜。
在折射式天文望远镜中，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成 ，再通过 的放大作用，使我们观察的视角加大。反射式望远镜主要利用 镜来聚光，有利于观测宇宙遥远深处 的天体。
显微镜的目镜和物镜相当于两个不同焦距的凸透镜，显微镜物镜的焦距比较短，成 的、 的 像，目镜成 的、 的 像。
例题解析
考点一 类凸透镜成像问题
[例题1]如图所示，在“用‘凸透镜’观察周围的景物“活动中，小科将印有绿色环保标志“ ”的纸固定在墙上，再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方，然后改变玻璃杯与标志之间的距离。小科站立时透过玻璃杯和水观察。。下列图像中，不可能看到的是（?? ）
A.?????????????????????????????B.????????????????????????????????C.????????????????????????????????D.?
[解析]玻璃杯其实并不是一个完整的凸透镜，其竖直方向上可以当作一条条直线，所以竖直方向成像并不会倒立；而水平方向上是弯曲的线，可以当作凸透镜成像，故而像可以在水平方向上倒立。（希望同学们不要死记硬背“凸透镜成像中心对称”)
[答案]C
考点二 凸透镜成像规律位置数据处理
[例题2]把一物体放在凸透镜的左侧，在凸透镜的右侧6 cm处的光屏上得到一个倒立、缩小的实像，该凸透镜的焦距可能是(?? )
A.?5 cm??????????????????????????????B.?10 cm???????????????????????????????C.?12 cm??????????????????????????????D.?24 cm
[解析]当物体在凸透镜的2倍焦距以外时，此时成倒立、缩小的实像，且成像在1倍焦距和2倍焦距之间，据此可知，f<6cm<2f，解得：3cm[答案]A
考点三 生活相关拍照问题
[例题3]“停课不停学”，小金拍照上传的作业图片总是一头大、一头小，一侧亮、一侧暗，如图。下列说法正确的是（ ???）
A.?成像性质角度：大的一头是虚像，小的一头是实像
B.?成像大小角度：大的一头呈放大的像，小的一头呈缩小的像
C.?物距大小角度：大的一头离镜头近，小的一头离得远
D.?拍摄设备角度：把手机摄像头擦拭干净，拍出来就会一样亮
[解析]A.无论大的一头，还是小的一头，它们通过照相机成的都是实像；
B.无论大的一头，还是小的一头，它们通过照相机成的都是倒立、缩小的像；
C.根据“物近像远大，物远像近小”的规律可知，离镜头近的物距小，则像距大像也大；离镜头远的物距大，则像距小像也小；
D.如果作业本本身亮度不够，即使将摄像头擦得再干净，拍出来的照片也是暗的。
[答案]C
考点四 凸透镜厚度变化对成像的影响
[例题4]为研究凸透镜成像规律，某同学自制了一个水透镜（用透明胶膜盛水制成的一个水球），水透镜通过注水或抽水可改变水透镜厚度大小，实验装置如图所示。
若要模拟近视眼看东西模糊的情形，应该把图中的光屏远离水透镜或者对水透镜___（选填"注水"或"抽水"）.
[解析]近视眼的晶状体太厚，因比要模拟近视眼应该注水;因为成像在视网膜前，所以近规眼的视网膜到是状体的距离比现在距离大，那么光屏应该远离水透镜
[答案]注水
考点五 凸透镜的组合仪器，望远镜
[例题5]如图所示，物镜和目镜都由凸透镜组成的望远镜，远处物体通过它成像情况是(?? )
A.?经物镜成正立、放大的实像，再经目镜成正立、放大的虚像
B.?经物镜成倒立、缩小的实像，再经目镜成正立、放大的虚像
C.?经物镜成正立、放大的虚像，再经目镜成倒立、放大的实像
D.?经物镜成倒立、放大的实像，再经目镜成倒立、缩小的实像
[解析]根据图片可知，对于望远镜来说，物体到物镜的距离肯定远远大于物镜的2倍焦距，因此经物镜成的像是倒立、缩小的实像，这个实像对于目镜来说，相当于物体，其位于目镜的1倍焦距以内，故成放大、正立的虚像
[答案]B
巩固练习
1.蜡烛放在凸透镜的1.5倍焦距的地方，当它向离凸透镜3倍焦距的地方移动时，它所成的像(?? )
A.?变大????????????????B.?变小??????????????????C.?先变小后变大????????????????????D.?与蜡烛之间的距离变小
2.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断不正确的是(?? )
A.?这个清晰的像是倒立、缩小的实像
B.?此凸透镜的焦距大于20 cm
C.?将蜡烛移动到25 cm刻度处，应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像
D.?将蜡烛移动到40 cm刻度处，无论怎样移动光屏，都不会在光屏上成像
3.小明做“探究凸透镜成像的规律”实验时，在光屏上得到烛焰清晰的缩小的像，然后他把燃烧的蜡烛和光屏互换位置，这时光屏上能看到(?? )
A.?倒立、放大的像????????B.?倒立、缩小的像???????C.?正立、放大的像??????????D.?正立、缩小的像
4.蜡烛放在如图所示位置，通过凸透镜成倒立、缩小的像。小红画了图中的光路。下列说法正确的是(?? )
A.?小红画的光路是正确的???????????????????????????????????????B.?透镜成的是虚像
C.?透镜的焦距小于10 cm????????????????????????????????????????D.?透镜的焦距大于20 cm
5.小明在房间里进行探究凸透镜成像的情景如图所示。保持蜡烛的位置不变，只移动透镜，小明发现透镜在A、B两处时，墙壁上都能得到清晰的像，则两次所成的像(?? )
?透镜在A处时成倒立的像，在B处时成正立的像???
透镜在A处时成虚像，在B处时成实像
C.?透镜在B处时成像原理和投影机原理一样??????????
D.?透镜在A处时墙上成的像较大
6.小露同学在做探究凸透镜成像规律时，出现了如图所示的情形，则凸透镜的焦距可能是(?? )
A.?3 cm????????????????????????????????B.?6 cm????????????????????????????????C.?9 cm???????????????????????????????D.?20 cm
7.“自拍杆”是部分旅行者的“神器”。如图所示，与直接拿手机自拍相比利用自拍杆可以(?? )
A.?增大像距???????????????B.?减小物距???????????????C.?减小人像的大小???????????????D.?减小取景范围
8.如图所示，小丽和小明相距2 m，通过同一块焦距为15 cm的凸透镜观看对方，小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像，则下列说法中不正确的是(?? )
A.?此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内
B.?若图片中小丽的手将透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像有可能变大
C.?小丽从透镜中看不到小明的像
D.?小丽从透镜中看到小明倒立、缩小的像
9.小希对下列光学成像实例进行了分析，判断正确的是(?? )
实例：①针孔照相机内所成的像；②潜望镜中看到的景物的像；③放大镜看到的物体的像；④幻灯机屏幕上所成的像；⑤照相机中所成的像。
A.?反射成像的有②③⑤???????????????????????????????????????????B.?折射成像的有①③⑤
C.?属于实像的是①④⑤???????????????????????????????????????????D.?属于虚像的是②③④
10.如图是德国设计师设计的一个球形透镜太阳能系统，通过透镜聚光之后再发电，此透镜是一个(?? )
A.?凸透镜，对光线具有会聚作用?????????????????????????????B.?凸透镜，对光线具有发散作用
C.?凹透镜，对光线具有会聚作用?????????????????????????????D.?凹透镜，对光线具有发散作用
11.在“探究凸透镜的成像特点”实验中，所用凸透镜的焦距为10cm，光屏是用表面涂有白漆的铁板制成。小科把“F”发光物置于离凸透镜13cm处，移动光屏，在光屏上找到清晰的像，如图所示。小科看到光屏上像的形状和大小分别是（ ?）
A.?、放大??????????????????????B.?、放大??????????????????????C.?、缩小???????????????????????D.?、缩小
12.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，下列判断不正确的是（??? ）
A.?该凸透镜的焦距是20cm
B.?该凸透镜的焦距是10cm
C.?当u=25cm时成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这一原理制成的
D.?当u=5cm时成正立、放大的虚像，放大镜就是根据这一原理制成的
13.如图所示，用焦距为5 cm的凸透镜进行了如下实验操作：将蜡烛放在A处时，位于P处(图中未画出)的光屏上得到了清晰的缩小像；保持透镜位置不变，向右移动蜡烛至B处，再将光屏从P处移至另一位置得到清晰的放大像，则两次所成的像都是________立的，P位于A的________侧，上述过程中光屏是向________侧移动的，用刻度表示透镜在光具座上的位置：________。
14.一个大烧杯倒扣在桌面上，里面充以烟雾，用手电筒通过杯底自上而下照射，调节手电筒的聚光圈，使通过烟雾的光成粗细均匀的柱形光束(图甲)。
（1）烧杯内充以烟雾，是利用了烟尘微粒对光的________来显示光通过的路径。
（2）烧杯底上放一个凸透镜，观察到的现象如图乙所示，说明凸透镜对光有________作用。
（3）烧杯底上放一个凹透镜，观察到的现象如图丙所示，说明凹透镜对光有________作用。
答案
知识点默写
中间 边缘 会聚 发散
焦点 焦距 平行光 可逆
3、
物距u /cm
像的性质
像距v /cm
应用

正倒
大小
实虚


u ＞2f
倒
缩小
实
2f＞v＞f
照相机
2f＞u ＞f
倒
放大
实
v＞2f
投影仪
u =2f
倒
等大
实
V=2f
测焦距f
u=f
不成像
获取平行光
u＜f
正
放大
虚
V>u
放大镜
4、不变 光心
5、实像 虚像 大脑 视觉 像点
6、折射式 反射式
7、实像 目镜 凹面 暗弱
8、倒立 放大 实 放大 正立 虚
巩固练习
1. B 2. B 3. A 4. C 5. D
6. C 7. C 8. D 9. C 10. A
11. A 12. A
13. 倒；右；右；55～60 cm(不包括两端)
14. （1）漫反射
（2）会聚
（3）发散
巩固练习解析
1. B
【解析】蜡烛从1.5倍焦距到3倍焦距时，始终成实像，此时物距增大，根据“物远像近小”的规律可知，所成的像变小，像距变小，但是像与蜡烛之间的距离变大，故B正确，而A、C、D错误。
2. B
【解析】A.根据图片可知，此时物距大于像距，即u>2f，肯定成倒立、缩小的实像，故A正确不合题意；
B.此时的物距u=50cm-15cm=35cm，像距v=70cm-50cm=20cm。因为成倒立缩小的实像，所以35cm>2f，而f<20cm<2f，解得：10cm C.根据“物远像近小”的规律可知，将蜡烛移动到25 cm刻度处，物距减小，那么像距增大，即应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像，故C正确不合题意；
D.当蜡烛在40cm刻度处时，此时物距u=50cm-40cm=10cm3. A
【解析】物体已经在光屏上成了清晰的缩小的实像，此时将蜡烛在二倍焦距以外，而光屏在一倍焦距和二倍焦距之间。此时将蜡烛和光屏互换位置，即蜡烛在一倍和二倍焦距之间，像在二倍焦距以外，此时成倒立、放大的实像，故A正确，而B、C、D错误。
4. C
【解析】根据凸透镜成像规律可知，当u>2f时，成倒立缩小的实像，即20cm>2f，即焦距f<10cm，故C正确，D错误；平行与主轴的光线经过凸透镜后，折射光线经过焦点，也就是通过右侧10cm的刻度处，故A错误；缩小的像肯定是实像，不是虚像，故B错误。
5. D
【解析】透镜在A、B两处时，像都成在墙壁上，那么肯定是倒立的实像，故A、B错误；
当透镜在B处时，像距小于物距，应该成倒立缩小的实像，与照相机的原理相同，故C错误；
当透镜在A处时，物距减小，根据“物近像远大”可知，此时成像较大，故D正确。
6. C
【解析】根据图像可知，此时物距u=50cm-14cm=36cm，像距v=62cm-50cm=12cm。由于像距小于物距，此时成倒立、缩小的实像，即u=36cm>2f，而f<12cm<2f，解得：6cm7. C
【解析】与手直接拿手机相比，利用自拍杆可以增大人与透镜的距离，即增大物距，根据“物远像近小”的规律可知，此时成像变小，而取景范围增大，故C正确，而A、B、D错误。
8. D
【解析】A.凸透镜成像时，如果成u＜f，那么成正立、放大的虚像。小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的虚像，此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内，故A正确不合题意；
B.凸透镜成虚像时，物像同侧，若物距越大，像距越大，像越大，因此若图片中小丽的手将透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像有可能变大，故B正确不合题意；
CD.小丽和小明的距离和为2m，小丽到凸透镜的距离小于15cm，那么小明到凸透镜的距离肯定大于185cm，即小明到凸透镜的距离u＞2f，成倒立、缩小的实像，此时像距2f＞v＞f。而此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内，所以小丽从透镜中看不到小明的像，故C错误，D正确。
9. C
【解析】①针孔照相机内所成的像，是光沿直线传播形成的实像；
②潜望镜中看到的景物的像，是光的反射现象形成的虚像；
③放大镜看到的物体的像，是光的折射现象形成的虚像；
④幻灯机屏幕上所成的像，是光的折射现象形成的实像；
⑤照相机中所成的像，是光的折射现象形成的实像。
A.反射成像的有②，故A错误；
B.折射成像的有③④⑤，故B错误；
C.属于实像的是①④⑤ ，故C正确；
D.属于虚像的是②③，故D错误。
10. A
【解析】对于一个球形透镜而言，将某个方向上的直径看作主光轴，它的中间比边缘后，相当于凸透镜，因此对光线有会聚作用，故A正确，而B、C、D错误。
11. A
【解析】因为10cm<13cm<20cm，即f12. A
【解析】根据表格可知，当物距为20cm时，像距也是20cm，所以u=v=2f=20cm，那么该凸透镜的焦距是10cm，故A正确不合题意，B错误符合题意；
当u=25cm时，此时物体在凸透镜二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这一原理制成的，故C正确不合题意；
当u=5cm，物体在一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，放大镜就是根据这一原理制成的，故D正确不合题意。
13. 倒；右；右；55～60 cm(不包括两端)
【解析】（1）用焦距为5 cm的凸透镜进行实验操作，将蜡烛放在A处时，位于P处的光屏上得到了清晰的缩小像，此时物距u＞2f；保持透镜位置不变，向右移动蜡烛至B处，再将光屏从P处移至另一位置得到清晰的放大像，此时物距f＜u＜2f，成倒立、放大的实像。由此可知，两次所成的像都是倒立的实像；
（2）凸透镜位于B点右侧；凸透镜成实像时，物像异侧，所以P位于A的右侧，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，上述过程中物距减小，像距变大，即光屏是向右侧移动的。
（3）蜡烛放在A处时，根据u＞2f，成倒立、缩小的实像可知，此时透镜应在50 cm右边。保持透镜位置不变，向右移动蜡烛至B处，再将光屏从P处移至另一位置得到清晰的放大像，则物距f＜u＜2f，此时透镜应在55～60 cm的刻度范围内。综上分析可知，用刻度表示透镜在光具座上的位置为55～60 cm(不包括两端)。
14. （1）漫反射
（2）会聚
（3）发散
【解析】（1）烧杯内充以烟雾，是利用了烟尘微粒对光的漫反射来显示光通过的路径。
（2）烧杯底上放一个凸透镜，观察到的现象如图乙所示，说明凸透镜对光有会聚作用。
（3）烧杯底上放一个凹透镜，观察到的现象如图丙所示，说明凹透镜对光有发散作用。