凸透镜的成像规律

凸透镜的成像规律

大创答辩ppt-孟琪

2023年3月18日发(作者：幼儿园活动)

凸透镜成像的规律（基础）

【学习目标】

1.理解凸透镜成像规律；

2.知道凸透镜成像倒立、缩小（或放大）实像的条件及应用；

3.知道凸透镜成正立、放大虚像的条件；

4.掌握探究凸透镜成像的过程。能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，通过探究活动，体验科学

探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

【要点梳理】

知识点一、探究凸透镜成像规律

1、实验目的：观察凸透镜成各种像的条件

2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴

3、实验步骤：

（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中

心大致在同一高度。

（2）把蜡烛放在较远处，使2uf，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像

是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。

（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛

焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。

（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2fuf，移动光屏，直到光屏上出现明亮、

清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。

（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像

（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?

（7）表格：透镜焦距f=cm

物距与焦距的关系物距u/cm

像的性质

像距v/cm

实虚大小正倒

2uf

2uf

2fuf

uf

uf

要点诠释：

1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、

10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。

2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出

物距与像距的大小。

3、当物距小于像距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到一个清晰的像，此时应去掉光屏，让眼

睛在光屏另一侧透过凸透镜观察火焰的像的情况。

知识点二、凸透镜成像规律

1、【高清课堂：《凸透镜成像的规律》】凸透镜成像的特点和应用见下表：

物的位置像的位置像的性质应用举例

u＞2f2f＞v＞f

物像

异侧

缩小、倒立、实像照相机，眼睛

u=2fv=2f

等大、倒立、实像特点：实像大小转折点

2f＞u＞fv＞2f放大、倒立、实像幻灯，电影机

u=f

不成像特点：像的虚实转折点

u＜f物像同侧放大、正立、虚像放大镜

2、凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大

镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就

不难记住凸透镜成像的规律了。

要点诠释：

1、总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成

虚像时，物近像近，像变小。”

（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。

（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。

（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。

（4）“成虚像时，物近像近，像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。

【典型例题】

类型一、探究凸透镜成像规律

1.（2012岳阳）在探究凸透镜成像的实验中，

（1）让凸透镜正对着太阳，得到图甲所示的光路图，由图可知，凸透镜对光线有

作用，该凸透镜的焦距为cm；

（2）利用图乙装置进行以下操作：①如果烛焰在光屏上的像偏高，应将光屏向（选填“上”或

“下”）调节；②当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可以在光屏上得到一个清晰的倒立、（选

填“放大”或“缩小”）的实像，在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是；

③将蜡烛移到距凸透镜5cm处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到清晰的像，这时应从

侧透过凸透镜直接观察（选填“左”或“右”）。

【思路点拨】（1）测量凸透镜焦距的方法：平行光聚焦法，亮点为焦点，焦点到光心的距离为就焦距。

（2）做实验时要注意，为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上；

已知凸透镜的焦距和烛焰到凸透镜的距离，根据凸透镜成像规律可以判定成像的性质。

【答案】（1）会聚；10（2）上；缩小；照相机；右

【解析】（1）阳光通过凸透镜后相交于一点，说明凸透镜对光线有会聚作用；在地面上得到的亮点即为

凸透镜的焦点，焦距指的是焦点到光心的距离。由此可知该凸透镜的焦距为10cm；

（2）①为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上。由于烛焰在光

屏上像的位置偏高，要想使像成在光屏中央，应将光屏向上调节；②因为物距u=30cm＞2f，所以物体通

过凸透镜成倒立、缩小的实像；成倒立、缩小、实像这一特点的应用是照相机；③当物距u=5cm＜f时，

物体通过凸透镜成放大的虚像，并且虚像和物体在同一侧。所以应从右侧透过凸透镜直接观察。

【总结升华】题目考查了粗测焦距的方法和凸透镜成像规律。让太阳光经凸透镜会聚成最小最亮的光斑，

用刻度尺测出亮斑到凸透镜的距离即为焦距；当u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，应用是照相机；

当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，应用是测焦距；当f＜u＜2f时，凸透镜成倒立放大的实像，应

用是投影仪；当u=f时，不成像；当u＜f时，成正立放大的虚像，应用是放大镜。

2.（2011淮安）小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材，探究凸透镜成像的规律。

（1）如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏

上出现一个的光斑，测得凸透镜的焦距是cm。

（2）小明将蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像的原

因。

（3）实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向移动。

【答案】（1）最小、最亮；10（2）物距小于焦距，像是虚像（3）上

【解析】（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦

点。所以把光屏置于另一侧，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。这

个光斑便为焦点。测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距。由图知，凸透镜的焦距是10cm。

（2）蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，仍不能得到清晰的像，这说明此时成的是虚像或者物

距小于焦距。

（3）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将靠近光屏的上方。所以应

向上移动光屏。

【总结升华】此题主要考查了粗略测量凸透镜焦距的方法，关键是掌握焦点和焦距的概念。同时考查了

实验过程中经常出现的两个问题，在平时遇到问题要善于分析原因。

举一反三：

【变式】如图所示，小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）凸透镜的焦距是10cm，当烛焰在图示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、的实

像。在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是。（2）实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰

的像（选填“向上”、“向下”或“不”）移动。

【答案】（1）放大；投影仪（2）向上

类型二、凸透镜成像规律的应用

3.（2011包头）一物体放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上出现了一个清

晰的像。那么该透镜的焦距可能是（）

A．3cmB．5cmC．7cmD．9cm

【思路点拨】根据凸透镜成像规律，物距大于像距，成倒立缩小实像，这时的物距大于2倍焦距，像距

小于2倍焦距大于1倍焦距，根据数学知识求焦距的范围。

【答案】B

【解析】由题意知，物体经凸透镜后成的是实像，物距为20cm，像距为6cm，物距大于像距。

根据凸透镜成像的规律：20cm＞2f，所以f＜10cm——①

f＜6cm＜2f，所以3cm＜f＜6cm——②

综合①②得：3cm＜f＜6cm。所以B选项正确。

【总结升华】此题主要考查了凸透镜成像规律的应用。要熟记凸透镜成像的规律，特别是物距与像距之

间的关系。

举一反三：

【变式】（2012三明）点燃的蜡烛放置在离凸透镜15cm处，在凸透镜的另一侧得到一个倒立、放大的

烛焰像，则该凸透镜的焦距可能为（）

A．5cmB．10cmC．15cmD．20cm

【答案】B

4.在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清

晰的像。则（）

A．所成的像是正立缩小的实像

B．所成的像是倒立缩小的实像

C．把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小

D．把蜡烛向右移动少许，调整光屏的位置，得到的像变小

【答案】C

【解析】由图知：f＜u＜2f，v＞2f，此时光屏上成倒立放大的实像，所以A、B说法错误；当把蜡烛向

左移动时，物距变大，像距变小，光屏上得到的像变小，所以C说法正确；当把蜡烛向右移动时，物距

变小，像距变大，光屏上得到的像变大，所以D说法错误。

【总结升华】要求学生能从图中获取信息，然后利用所学规律分析解答问题，这是考试中常见的题型，

考查学生的分析能力。此题的关键是掌握凸透镜成像的规律。搞清像距、像的大小与物距之间的关系。

举一反三：

【变式1】（2011山西）如图所示，小梦同学在“探究凸透镜成像规律”的实验时，烛焰在光屏上成了

一个清晰的像，下列说法正确的是（）

A．利用这一成像规律可制成幻灯机

B．实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向上移动

C．为了便于从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较光滑的玻璃板

D．要使光屏上烛焰的像变小，只须将蜡烛靠近凸透镜

【答案】B

【变式2】【高清课堂：《凸透镜成像的规律》例3】有时透过盛满水的玻璃杯能看见握着杯子的手指比

实际的手指要粗些，这是什么原因？

【答案】答：因为盛满水的玻璃杯相当于一个放大镜。