人教版2024-2025学年八年级物理上册举一反三系列5.3凸透镜成像的规律(原卷版+解析)

5.3凸透镜成像的规律（原卷版）本节学习目标1.理解凸透镜成像规律；2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；3.会进行凸透镜成像分析；4.会进行凸透镜成像的动态分析；5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。要点一凸透镜成像的规律知识点一、凸透镜成像规律1.凸透镜成像的规律和应用见下表：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、实像幻灯机，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。【例】一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm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【变式1】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【变式2】在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。蜡烛位置如图所示，这时的物距是cm，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、的实像；投影仪把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像；若取下远视眼镜，为了使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏（选填“远离”或“靠近”）透镜。【变式3】某人照相，拍了一张后，他向照相机移近了几步，再拍一张，如果照相机的位置不变，拍照的人应该（）。A．把镜头向外拉一些，人像变大；B．把镜头向里缩一些，人像变大；C．把镜头向外拉一些，人像变小；D．把镜头向里缩一些，人像变小要点二探究凸透镜成像规律知识点二、探究凸透镜成像规律实验目的：观察凸透镜成各种像的条件实验器材：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，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，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，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.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。4.探究实验考查内容考查方向解答思路如何测量焦距一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距保障实验成功蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像如何判断成虚像物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像无法成像的原因蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上成像位置如何移动可调节蜡烛或凸透镜蜡烛变短成像上移像的明暗变化用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗【例】小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范。在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。（1）这个像的成像原理与成像原理相同。若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要。（2）再在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜（图中未画出），这时需要将光屏向移动才能在光屏上成清晰的像。（3）为了粗测凸透镜的焦距，小明上午第二节课下后，走出教室，将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至太阳光通过凸透镜地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置，旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是。【变式1】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。【变式2】小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示，又用这种同样大小有方格的白纸板做光屏，然后将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好。(1)当发光物体在a点时，如图乙所示，在光屏上成的像如图丙所示，则光屏上的像是倒立、的实像。将发光物体由a点移到b点，要想找到像的位置，应移动光屏，直到为止。(2)用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是：。(3)如图乙所示，当发光物体在a点时，物与像之间的距离为s1，当发光物体在b点时，物与像之间的距离为s2，则s1s2(填“＞”“＝”或“＜”)(4)小明探究完凸透镜成像规律后，接着又做了一个观察实验。他把光屏取下来，把发光物体放在凸透镜左侧，从凸透镜右侧沿主光轴向凸透镜方向观察，如图所示，当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体倒立的像，离凸透镜较近时就看不到这个像了，请分析并说明其中原因。【变式3】安安和康康在老师指导下完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为。他们把凸透镜固定在光具座上处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。(1)如图甲所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在______（选填“”、“”或“”）范围内移动；(2)他们保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会在光屏上看到烛焰______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）倒立的像；(3)他们想模拟投影仪的成像原理，康康应在步骤(2)的基础上将蜡烛向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成清晰的像；(4)他们保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。康康移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时安安从透镜的右侧透过透镜现察烛焰的像，图乙是安安整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断地最先看到的像的编号是______（选填代表像编号的数字）；(5)请在图丙中完成从烛焰发出一束光通过透镜的光路______。5.3凸透镜成像的规律（解析版）本节学习目标1.理解凸透镜成像规律；2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；3.会进行凸透镜成像分析；4.会进行凸透镜成像的动态分析；5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。要点一凸透镜成像的规律知识点一、凸透镜成像规律1.凸透镜成像的规律和应用见下表：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、实像幻灯机，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。【例】一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm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【答案】D。【解析】凸透镜的焦距是10cm，把点燃的蜡烛放在距凸透镜50cm处时，此时u＞2f，成倒立缩小的实像，2f＞v＞f，当移到15cm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。【点睛】掌握凸透镜成像的三种情况：u＞2f，成倒立、缩小的实像；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；u＜f，成正立、放大的虚像；凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像也越大。【考点分析】此题考查了学生对凸透镜成像规律的应用，首先要熟练掌握凸透镜成像的规律，搞清物距和像距；然后才能准确判断像的性质。【变式1】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。【考点分析】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。【变式2】在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。蜡烛位置如图所示，这时的物距是cm，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、的实像；投影仪把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像；若取下远视眼镜，为了使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏（选填“远离”或“靠近”）透镜。【答案】12.0；放大；远离。【解析】（1）由图知，物距u=12.0cm，处于一倍、二倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像；主要应用是投影仪、幻灯机；（2）把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜；给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像。若取下远视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏远离透镜．这是因为：凸透镜是会聚透镜，去掉凸透镜的时候，光线会聚的弱，所以应该使光屏远离透镜；故答案为：12.0；放大；远离。【考点分析】本题考查学生对凸透镜成像规律的掌握程度，对凸透镜的成像规律必须牢固掌握；并且考查了凸透镜成像规律的应用。【变式3】某人照相，拍了一张后，他向照相机移近了几步，再拍一张，如果照相机的位置不变，拍照的人应该（）。A．把镜头向外拉一些，人像变大；B．把镜头向里缩一些，人像变大；C．把镜头向外拉一些，人像变小；D．把镜头向里缩一些，人像变小【答案】A。【解析】照某人照相，拍了一张后，他向照相机移近了几步，再拍一张，如果照相机的位置不变，因为物距减小，所以像距变大，像变大，即把镜头向外拉一些，人像变大,故选A。【点睛】凸透镜成实像时，物距减小、像距变大、像变大；根据这个规律进行判断。【考点分析】本题考查了凸透镜的成像规律。照相机是利用了凸透镜能成倒立缩小的实像的原理。要点二探究凸透镜成像规律知识点二、探究凸透镜成像规律实验目的：观察凸透镜成各种像的条件实验器材：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，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，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，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.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。4.探究实验考查内容考查方向解答思路如何测量焦距一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距保障实验成功蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像如何判断成虚像物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像无法成像的原因蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上成像位置如何移动可调节蜡烛或凸透镜蜡烛变短成像上移像的明暗变化用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗【例】小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范。在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。（1）这个像的成像原理与成像原理相同。若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要。（2）再在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜（图中未画出），这时需要将光屏向移动才能在光屏上成清晰的像。（3）为了粗测凸透镜的焦距，小明上午第二节课下后，走出教室，将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至太阳光通过凸透镜地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置，旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是。【答案】（1）照相机；右；大；（2）右；（3）凸透镜没有正对太阳光放置（或太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）。【解析】（1）由图可知，物距大于像距（即u＞2f），根据凸透镜成像规律可知，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个原理制成的；当凸透镜的位置不变时，只向右移动蜡烛，要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像，根据成实像时“物近像远像变大”可知，应向右移动光屏，才能再一次成像，并且此时的像比刚才的像大。（2）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用；在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜时，光线变得发散一些，像将会聚在光屏的后方，应增大像距，才能在光屏上要得到清晰的像，即光屏要向右移动。（3）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜折射后将会聚在焦点；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。而小明上午第二节下课后，将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光（或太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置。故答案为：（1）照相机；右；大；（2）右；（3）凸透镜没有正对太阳光放置（或太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）。【点睛】（1）凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像；应用是照相机。成实像时：物像异侧，物距变大，像距变小，像变小；物距变小，像距变大，像变大，简记为“物远像近像变小，物近像远像变大”。（2）当凹透镜靠近凸透镜时，会聚能力减弱，使像呈在光屏的后方。（3）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可。【考点分析】此题考查了凸透镜成像的规律及应用，还涉及到了凹透镜对光线的发散作用，考查得很广，但只要掌握基础知识，做出合理的推理，都比较容易解答。【变式1】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。【考点分析】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。【变式2】小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示，又用这种同样大小有方格的白纸板做光屏，然后将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好。(1)当发光物体在a点时，如图乙所示，在光屏上成的像如图丙所示，则光屏上的像是倒立、的实像。将发光物体由a点移到b点，要想找到像的位置，应移动光屏，直到为止。(2)用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是：。(3)如图乙所示，当发光物体在a点时，物与像之间的距离为s1，当发光物体在b点时，物与像之间的距离为s2，则s1s2(填“＞”“＝”或“＜”)(4)小明探究完凸透镜成像规律后，接着又做了一个观察实验。他把光屏取下来，把发光物体放在凸透镜左侧，从凸透镜右侧沿主光轴向凸透镜方向观察，如图所示，当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体倒立的像，离凸透镜较近时就看不到这个像了，请分析并说明其中原因。【答案】(1)缩小；光屏上的像清晰；(2)便于比较像与物的大小；(3)＜；(4)因为看到的像是倒立的，所以说是实像，成像点在凸透镜的右侧；发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像。【解析】凸透镜成的实像是倒立的实像，从光屏上可以看出，此像比物体小，因此是缩小的实像；由凸透镜成像规律可知，当物体远离凸透镜成实像时，物距增大，此时像距变小，所以应将光屏向凸透镜靠近，直到在光屏上得到清晰的像为止；用这种发光物体和光屏做实验，能使成在光屏上的像变得更清晰，且便于比较物、像的大小关系，使实验现象更加明显。【点睛】（1）根据像在方格纸上所占格的大小来比较像与物体的大小关系，要得到像的位置，必须调节光屏使像最清晰为止。（2）将发光二极管与烛焰比较，找出其优点。发光二极管的亮度更大，更容易观察其像，同时其形状规则，利用方格纸，更容易比较像与物的大小。（3）根据凸透镜成像的规律。知道物体成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距，而像距在一倍焦距和二倍焦