人教八上物理学案5.3 凸透镜成像的规律（word版附答案）

第3节　凸透镜成像的规律
【自主预探新知】
【新知初探】习
一、凸透镜成像的几个概念
1．物距：物体到凸透镜光心的距离，叫作________，用字母____表示。
2．像距：物体通过凸透镜所成的像到光心的距离叫作________，用字母____表示。
3．焦距：________到凸透镜________的距离叫焦距，用字母____表示。
二、探究凸透镜成像的规律
1．猜想：从照相机、投影仪、放大镜的成像情况可猜想到，像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的________有关。
2．放：观察图，在光具座上依次放置________、________、________。

3．测：使蜡烛由远及近地向凸透镜靠近，再依次调整____________到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成________的实像，观察像的________、________，最后测出________和________。
三、凸透镜成像规律的应用
1．凸透镜成像时像的变化：在凸透镜成实像时，随着物距的减小，所成的像________，像距也跟着________；物体在焦点以内时，随着物距的减小，所成的虚像________，像距也在________。像随物体在主光轴上移动时，其方向具有一致性，即像与物体移动的方向是________的；凸透镜成的像是光的折射形成的，所以在形成像的过程中也遵循折射规律，并且光路是________的。
2．凸透镜的成像与焦距：可以根据像的性质或位置来确定________；还可以根据物体的位置，应用凸透镜成像规律判断像的________或像的________。
【预习自测】
1．一凸透镜焦距为6 cm。若将物体放在此透镜前15 cm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
2．在探究凸透镜成像的实验中，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。应用这一成像原理的是 (　　)

A．潜望镜 B．放大镜 C．照相机 D．投影仪
【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1
　探究凸透镜成像规律
　图为探究凸透镜成像特点的装置，根据探究过程回答下列问题。

1．实验前为什么要调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度？


2．在探究凸透镜成像的实验中，保持烛焰、凸透镜位置不动，无论怎么移动光屏，光屏上也得不到像的原因是什么？

3．把蜡烛放在较远处(2倍焦距以外)，调节光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v；调整蜡烛到透镜的间距，多做几次，将数据和像的性质填在下表。(建议使用焦距f＝10 cm的凸透镜)
物距与焦距的关系
物距
u/cm
像的性质
像距
v/cm
虚实
大小
正倒





































4.实验中为什么要多测几组数据？
【典例】在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

甲 乙
(1)如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由此可知，凸透镜对光线具有________作用，该凸透镜的焦距是________ cm。
(2)调整后，把蜡烛固定在15 cm刻度线位置时(如图乙)，光屏应在________(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动，会在光屏上得到一个清晰的倒立________的实像(填写像的性质)：________(选填“投影仪”“放大镜”或“照相机”)就是利用这一成像规律工作的，如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向________(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动。
想一想：在做凸透镜成像的实验时，当物体在光屏上成像后，用不透明的硬板档住透镜的一半，则此时光屏上的像会如何？


【针对训练】
如图是凸透镜成像的装置，焦距为15 cm的凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处。

(1)蜡烛在10 cm刻度线时，光屏上成清晰的像，则该像是________的实像。(选填“放大”“等大”或“缩小”)
(2)蜡烛在30 cm刻度线处时，光屏上成清晰的像，则该像是________的实像。(选填“放大”“等大”或“缩小”)
(3)蜡烛在40 cm刻度线处时，光屏上成清晰的像，从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰________的像。(选填“倒立”或“正立”)
知识点2
　凸透镜成像规律的应用
　观察图甲、乙、丙、丁、戊所示的凸透镜成像规律的光路图，回答下列问题。

甲　　　　　　乙　　　 　　　丙丁　　　　　　 　　戊
1．根据图中内容自己设计表格概括出凸透镜成像的性质、物距与像距相对应的关系。



2．凸透镜成像中经常提到的“变大”“变小”“放大”“缩小”含义是否相同？



【归纳总结】
(1)凸透镜成像时，物距与像距有一一对应关系，物体在一个确定的位置时，光屏只有在某一确定的位置才可以呈现一个清晰的像。所以根据这一特点可以确定像的特点、焦距的大小、物体(或像)所在的位置。
(2)在凸透镜成像规律中有两个一致性，即像随物体移动方向的一致性，像的大小随像距大小变化的一致性。
(3)在使用照相机(投影仪)时，要使像变大，应将物体(投影片)离镜头近些，将胶片(屏幕)离镜头远一些，反之亦然。
【典例】 小丽和小刚用相同的相机对远处的同一景物进行拍照，洗出的底片分别为图甲和乙所示，则(　　)

甲　　　　　　　乙
A．小丽离被拍景物距离远
B．小刚和小丽离被拍景物距离一样远
C．小刚要使底片上的像与小丽的一样大，小刚移动位置后，镜头要往前伸
D．小刚要使底片上的像与小丽的一样大，小刚移动位置后，镜头要往后缩
【针对训练】
图所示是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u的关系图象，由图得焦距是________cm；当物距为30 cm时的成像特点可应用于________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。

【达标检测】 (10分钟)
1．某同学做“探究凸透镜成像的规律”实验时，所用凸透镜的焦距为f，保持凸透镜位置不变，如图所示，先后使烛焰位于a，b，c，d四点，并分别调整光屏的位置，关于a，b，c，d四点的成像情况，他归纳出下列说法，其中错误的是 (　　)

A．烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小 B．烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大
C．烛焰位于b点时，屏上出现的实像最大 D．烛焰位于d点时，成正立放大的虚像
2．现在一些场所的门禁采用了人脸识别系统，人们进入场所门口0.5～1.2 m处时，安装在门上的人脸识别系统的摄像机就可以对其面部特征进行快速核对。由此判断，人脸识别系统的摄像机的镜头 (　　)
A．相当于凸透镜，焦距可能为0.5 m B．相当于凸透镜，焦距可能为0.1 m
C．相当于凹透镜，焦距可能为0.5 m D．相当于凹透镜，焦距可能为0.1 m
3．小琳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，这时他看到的是字的____像(选填“实”或“虚”)；第二次小林通过放大镜看到书上的字如图乙所示。从图甲到图乙的变化过程中，放大镜是逐渐远离书本的。与图乙所反映的成像规律相同的光学仪器有________。

4．一个物体在凸透镜前20 cm处时，在透镜另一侧上成一个倒立、缩小的实像，算一算该凸透镜的焦距范围是________。
5．小芳同学实验探究凸透镜成像的规律，她首先按下图所示完成仪器装配，图中H点是2倍焦距处。经过调节，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，为了使像能成在光屏的中央，应把蜡烛向____(选填“上”或“下”)调；调节好蜡烛的高度后，她把蜡烛移到A点处，此时光屏上的像很模糊，为了得到清晰的像，应把光屏向____移动(选填“左”或“右”)，这次成的是倒立、________的实像。


【分层演练提素能】
【基础巩固练】
1．在做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，将焦距为10 cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上 (　　)

A．成倒立、放大的实像 B．成倒立、缩小的实像
C．光屏上不会得到像 D．像距大于10 cm小于20 cm
2．一凸透镜的焦距是10 cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50 cm处移到15 cm处的过程中，像和像距的变化情况是 (　　)
A．像变大，像距变小 B．像变小，像距变大
C．像变小，像距变小 D．像变大，像距变大
3．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，当光屏、凸透镜、烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个倒立、缩小、清晰的像，由此判断，所用凸透镜的焦距为 (　　)

A．小于12 cm B．大于24 cm
C．等于12 cm D．大于12 cm，小于24 cm
4．小夏用如图中的凸透镜探究成像规律，在如图的四个实验情景中，能够在光屏上得到清晰像的是(　　)

A. B.
C. D.
5．物体置于焦距为10 cm的凸透镜前，得到了一个放大的像，则 (　　)
A．若像是正立的，那么物体到凸透镜的距离大于20 cm
B．若像是正立的，那么物体到凸透镜的距离大于10 cm，而小于20 cm
C．若像是倒立的，那么物体到凸透镜的距离大于10 cm，而小于20 cm
D．若像是倒立的，那么物体到凸透镜的距离大于20 cm
6．(2015·湖南株洲)(多选)探究凸透镜成像的规律时，将焦距为10 cm的凸透镜放置在光具座上50 cm处，如图，在蜡烛从10 cm处逐渐移至45 cm处的过程中，烛焰成像的变化情况是 (　　)

A．先变大后变小 B．先变小后变大
C．先成实像后成虚像 D．先成虚像后成实像
7．投影仪能将文字和图象等信息投射到屏上，其镜头相当于一个________，屏上出现的文字相对于投影仪内部发光元件产生的“文字”是一个____立放大的像。若需让屏上的文字变大，应将镜头适当________(选填“靠近”或“远离”)发光元件。
【提能综合练】
8．小豪用焦距12 cm的凸透镜做成像实验，他把蜡烛和光屏分别置于凸透镜两侧，移动蜡烛与光屏，在光屏上得到清晰的像，记下蜡烛和光屏到凸透镜的距离，数据如下表。
实验
序号
蜡烛到凸透镜
的距离/cm
光屏到凸透
镜的距离/cm
像、物大小之比
1
30
20
0.7
2
24
24
1
3
18
36
2
4
15
60
4
从上表中的数据可以看出：
(1)当物体向焦点移动时，物距变小，像距逐渐________，像的大小逐渐________；(均选填“变小”“变大”或“不变”)
(2)四次实验中，像与物之间的最短距离是_____cm。
9．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，某同学进行了如下两个探究：
(1)为探究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录如下表。
物距
u/cm
实验
序号
焦距
f/cm
像距
v/cm
10



1
2
2.5

2
5
10

3
8
40

分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越________(选填“大”或“小”)。
(2)该同学用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图5－3－10甲所示，将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，且物距调节为6 cm时，在光屏上成的像如图乙所示，则他选用的是三个透镜中焦距为________cm的凸透镜；如果只将“E”换成“R”，并在同一位置观察，光屏上成的像应是图丙中的______(填数字序号)。

10．某小组探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图乙所示：

甲　　　　　　　　　 　乙
(1)如图5－3－9甲所示，让太阳光正对着凸透镜照射，把光屏置于另一侧。改变光屏与凸透镜间的距离。直到光屏上出现一个最小最亮的光斑，测得凸透镜的焦距是________cm。
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________上。
(3)实验中，燃烧的蜡烛逐渐变短，光屏上的像逐渐向________(选填“上”或“下”)移动。为了使像成在光屏的中心，应将凸透镜向________调整(选填“上”或“下”)。
(4)当蜡烛距凸透镜17 cm时，移动光屏直到光屏上成清晰的像，像是________、________的实像。该成像规律在实际生活中应用是________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(5)当蜡烛从距凸透镜55 cm处以4 cm/s的速度匀速移到同侧的2倍焦点时，则像移动的速度________4 cm/s(选填“>”“<”或“＝”)。
【拓展创新练】

11．小华在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距为10 cm的薄凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上20 cm刻度线处，移动光屏至65 cm刻度线处，蜡烛在光屏上成清晰的像。如图所示。

请结合此实验完成下列问题：
(1)如图所示的实验现象能够说明________的成像特点。(填选项前的字母)
A．照相机 B．幻灯机 C．放大镜
(2)保持透镜在50 cm刻度线处不动，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应该进行的操作是________。(填选项前的字母)
A．将蜡烛左移，光屏左移B．将蜡烛左移，光屏右移
C．将蜡烛右移，光屏左移D．将蜡烛右移，光屏右移
(3)保持透镜在50 cm刻度线处不动，若将点燃的蜡烛放在光具座上80 cm刻度线处，将光屏放在光具座上透镜的左侧，通过移动光屏，在光屏上可呈现烛焰清晰的________的像。(填选项前的字母)
A．倒立放大 B．倒立缩小 C．正立放大
参考答案及解析
第3节　凸透镜成像的规律
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.物距　u　2.像距　v　
3．焦点　光心　f
二、1.距离　
2．蜡烛　凸透镜　光屏
3．光屏　清晰　大小　正倒　物距　像距
三、1.变大　变大　变小　变小　相同　可逆
2．焦点　位置　性质
[预习自测]
1．B　2.D
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．使烛焰的像成在光屏的中心。
2．原因一：三者的中心不在同一高度；
原因二：蜡烛放在了凸透镜的焦距以内。
3.
物距与
焦距的
关系
物距
u/cm
像的性质
像距
v/cm
虚实
大小
正倒
u＞2f
50
实像
缩小
倒立
12.5
u＞2f
30
实像
缩小
倒立
15
u＝2f
20
实像
等大
倒立
20
f＜u＜2f
15
实像
放大
倒立
30
f＜u＜2f
12.5
实像
放大
倒立
50
u＝f
不成像
u＜f
8
虚像
放大
正立
40
u＜f
4
虚像
放大
正立
6.7
4.为了使实验结论更具有说服力，避免偶然性。
[典例](1)会聚；15.0；(2)Ⅱ；缩小；照相机；靠近　解析：(1)由图知，平行光线经凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用；该凸透镜的焦距是65 cm－50 cm＝15 cm。(2)由图知，若蜡烛在15 cm刻度处，则物距u＝50 cm－15 cm＝35 cm＞2f，此时成倒立缩小的实像，像距处于f和2f之间，光屏离凸透镜的距离应在15 cm到30 cm之间，光屏应该在区域Ⅱ，照相机是根据这个原理制成的；若蜡烛远离透镜，物距变大，则像距会变小，应将光屏靠近透镜。
[想一想]
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，因此，像与原来相同，仍然完整；由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故亮度会减弱，变暗了。
[针对训练]
(1)缩小；(2)倒立；(3)正立　解析：由题意知：f＝15 cm，所以2f＝30 cm。(1)当物体在光具座上10 cm刻度线处时，物距等于40 cm，大于2倍焦距，成倒立缩小的实像；(2)当物体在光具座上30 cm刻度线处时，物距等于20 cm，处于1倍和2倍焦距之间，成倒立放大的实像；(3)当物体在光具座上40 cm刻度线处时，物距等于10 cm，小于焦距，成放大正立的虚像。
知识点2
1.
物距(u)
像的性质
像距(v)
u＞2f
倒立、缩小的实像
f＜v＜2f
u＝2f
倒立、等大的实像
v＝2f
f＜u＜2f
倒立、放大的实像
v＞2f
u＝f
不成像
0＜u＜f
正立、放大的虚像
v＞u
2.“变大”与“变小”是本次成像与前一次成像的比较；“放大”与“缩小”是指跟物体大小的比较。故它们的含义不同。
[典例]C　解析：由图知，小刚拍的像比小丽拍的像小，根据凸透镜成像的规律，成的像越小，此时的物距越大，像距越小．所以小刚拍摄时，相机与物体的距离较大．即小丽离被拍同学的距离近，小刚离被拍同学的距离远；所以选项AB错误；由凸透镜成像规律知，小刚要使底片上的像与小丽的一样大，小刚移动位置后，镜头要往前伸；所以选项C正确，D错误。故选C。
[针对训练]
10；照相机　解析：由图知，当物距为20 cm时，像距也为20 cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等。所以2f＝20 cm，则f＝10 cm。当物距为30 cm时，即u＞2f，则由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据此原理制成的。
[达标检测]
1．C　解析：烛焰位于a点时，物距大于二倍焦距，成倒立缩小实像，屏上出现的实像最小，故A正确；烛焰位于b、c两点时，物距大于焦距小于二倍焦距，都成倒立放大实像，但b点位置距离透镜大于c点位置，因此在c点屏上出现的实像比在b点出现的实像大，即最大，烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大，故B正确、C错误；烛焰位于d点时，物距小于焦距，成正立放大虚像，故D正确。故选C。
2．B　解析：镜头应是凸透镜，而且所成的像应是缩小、倒立的实像，人到镜头的距离应远远大于二倍焦距，即0.5 m＞2f，解得f＜0.25 m，所以B选项正确。
3．虚；投影仪　解析：由图知，甲成的是正立、放大的虚像，此时物距小于焦距。乙成的是放大、倒立的实像，此时物距处于1倍和2倍焦距之间，应用于投影仪。
4．f＜10 cm　解析：物体放在离凸透镜20 cm处，成一个缩小、倒立的实像，所以u＝20 cm＞2f，解得f＜10 cm。
5．上；右；放大　解析：现在蜡烛的像呈在光屏的上方，根据光线过凸透镜的光心不改变方向，为了使像呈在光屏的中央位置，蜡烛向上移动或光屏向上移动。把蜡烛移到A点处，2f＞U＞f，V＞2f，所以光屏向右移动，光屏上能得到倒立、放大的实像。
【分层演练·提素能】
1．A　解析：由凸透镜成像的规律知，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f，所以实验1正确，A选项符合题意；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，v＞2f，所以实验2错误，B、D选项不符合题意；当u＜f时，成正立、放大的虚像，v＞u，所以实验3错误，C选项不符合题意。
2．D　解析：凸透镜的焦距是10 cm，把点燃的蜡烛放在距凸透镜50 cm处时，此时u＞2f，成倒立缩小的实像，2f＞v＞f，当移到15 cm处时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f。综上分析可得，像和像距的变化情况是像变大，像距变大。故选D。
3．A　解析：由题图知，当物距为24 cm时，成倒立、缩小的实像，所以24 cm＞2f，则f＜12 cm。
4．A　解析：由题图可知，凸透镜的焦距为10 cm，由A图可知，u＝15 cm，当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，v＝30 cm＞2f，可以在光屏上得到清晰像，故A正确；由B图可知，u＝15 cm，当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，v＞2f，而图中v＝15＜2f，因此不能在光屏上得到清晰像，故B错误；由C图可知，u＝27 cm，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f，而图中v＞2f，因此不能在光屏上得到清晰像，故C错误；由D图可知u＝7 cm，当u＜f时，成正立、放大的虚像．实像不可以在光屏上承接，故D错误。故选A。
5．C　解析：物体置于焦距为10 cm的凸透镜前，得到了一个放大的像。若成的是正立、放大的虚像，则物距应小于10 cm，所以A、B选项错误。若成的是倒立、放大的实像，则物距应大于f且小于2f，所以物距应大于10 cm，小于20 cm，所以C选项正确，D选项错误。
6．AC　解析：由题意知，f＝10 cm，蜡烛在10 cm到40 cm之间，物距大于f，成实像，由10 cm处逐渐移至40 cm处的过程，物距变小，成的像逐渐变大；由40 cm到45 cm处的过程，凸透镜成虚像，虚像是逐渐变小的；由上分析知，蜡烛从10 cm处逐渐移至45 cm处的过程中，像先变大后变小，先成实像后成虚像。故选AC。
7．凸透镜；倒；靠近　解析：投影仪中其镜头相当于一个凸透镜．投影仪能使物体成倒立放大的实像。若要让屏幕上的文字一些，根据凸透镜成实像时，物距越小，成的像越大。可知将投影仪镜头靠近发光元件。
8．(1)变大　变大　(2)48
解析：(1)由题表格中数据知，物距大于焦距，当物体向焦点移动时，物距变小，像距变大，成的像也在变大；(2)第一次物和像间距为50 cm，第二次物和像间距为48 cm，第三次物和像间距为54 cm，第四次物和像间距为75 cm，可见像与物之间的最短距离为48 cm。
9．(1)大　(2)5　②　　解析：(1)由题表格中数据知，物距不变，凸透镜的焦距逐渐增大，成的像的像距也在增大。(2)从题图中可知，凸透镜成的是倒立、放大的实像，所以f＜6 cm ＜ 2f，即3 cm ＜f ＜6 cm。该同学选择的是焦距为5 cm的凸透镜。凸透镜成的实像与物体左右相反、上下也相反，所以R的像应为②。
10．(1)10.0　(2)同一高度　(3)上　下　(4)倒立　放大　投影仪　(5)<
解析：(1)光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点到凸透镜的距离为60.0 cm－50.0 cm＝10.0 cm，则凸透镜的焦距是10.0 cm；(2)实验中，应调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，这样烛焰的像才能成在光屏的中央；(3)实验中，燃烧的蜡烛逐渐变短，向下运动，所以光屏上的像逐渐向上移动；为了使像成在光屏的中心，应向上移动蜡烛或向下移动凸透镜；(4)当蜡烛距凸透镜17 cm时，物距处于f和2f之间，成倒立、放大的实像，应用是投影仪或幻灯机；(5)55 cm大于2f，此时成倒立缩小的实像，所以当蜡烛从距凸透镜55 cm处以4 cm/s的速度匀速移到同侧的2倍焦点时，则像移动的速度小于4 cm/s。
11．(1)A；(2)D；(3)B　解析：(1)如图所示，物距大于像距，此时成倒立缩小的实像，能够说明照相机的成像原理，故A符合题意；(2)保持透镜在50 cm刻度线处不动，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应使物距缩小，则像距变大，所以应将蜡烛右移，同时光屏也向右移，故D符合题意；(3)保持透镜在50 cm刻度线处不动，若将点燃的蜡烛放在光具座上80 cm刻度线处，则此时物距大于2f，将光屏放在光具座上透镜的左侧，通过移动光屏，在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的实像，故B符合题意。