初中物理尖子生自主招生培优讲义版块5 透镜 专题5-6 凸透镜成像规律的实验问题 （教师版）

凸透镜成像规律的实验问题

知识·解读

一、解题时要注意把握以下几点：

1.实验器材：蜡烛、火柴、凸透镜（焦距已知）、刻度尺（光具座）、光屏。

2.实验：实验时仪器在光具座上从左向右依次摆放蜡烛、凸透镜、光屏。点燃蜡烛，调

整它们的高度，使凸透镜的光心、光屏的中心和烛焰的中心大致在同一高度，这样做烛焰的

像能成在光屏的中央。

实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，导致光屏上的像向上方移动，要使像重新成在光屏的中心，

有三种调节方法：

①如果只调节蜡烛，应将蜡烛向上调节；

②如果只调节凸透镜，应将凸透镜向下调节；

③如果只调节光屏，应将光屏向上调节。

当用纸片遮住透镜的上半部分，则原来清晰的实像将变暗，但仍然能成完整的像。

3.实验记录：

①要求记录物距和像距；②还要记录像的正倒、放大缩小、实像虚像。

4.对倒立的理解：

①相对于原来的物体而言；②左右颠倒，上下颠倒（旋转180°）。

5.若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有：

①蜡烛放在焦点上或焦点以内；

②蜡烛焰心、凸透镜中心和光屏中心三者不在同一高度上；

③蜡烛和光屏放在了凸透镜的同一侧；（这个属于错误，要看题干中是如何交代的）

④选用的凸透镜的焦距太大（或光具座长度较小，小于4倍焦距），光屏无法承接到像。

二、凸透镜成像规律“顺口溜”

一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像和物异侧倒，虚像和物同侧正；

物近像远实像大，物远像近实像小；物近像近虚像小，物远像远虚像大。

为帮助同学们理解凸透镜成像规律,解释如下：

一倍焦距分虚实，（物距小于一倍焦距时，成虚像；物距大于一倍焦距时，成实像；物距等

于焦距，不成像。也就是说，焦点是凸透镜成虚像或实像的分界点）

二倍焦距分大小。（物距大于1倍焦距而小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像；物距大于

2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像。即2倍焦

距处是像与物相比放大还是缩小的分界点）

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实像和物异侧倒，（成实像时，像、物总是在透镜的两侧，像相对于物是倒立的）

虚像和物同侧正。（成虚像时，像、物总是在透镜的同侧，像相对于物是正立的）

凸透镜成实像时，物近像远像变大；（成实像时，如果物体靠近透镜，像要远离透镜，同时

像要变大）

凸透镜成虚像时，物近像近像变小。（成虚像时，如果物体靠近透镜，像要靠近透镜，同时

像要变小，但和物体相比，像还是放大的，只是放大的倍数变小了）

典例·解读

例1、利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材，可进行“探究凸透镜成像规律”的实验．

（1）实验时，首先在光具座上放置实验器材，若光具座A处放置蜡烛（如图所示），则C

处应放置_____（选填“凸透镜”或“光屏”）．器材正确放置后，还应对其进行调整，使

烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_____上．

（2）实验后，可得出凸透镜成像规律．根据成像规律判断下列说法，说法正确的是_____。

A．若凸透镜的焦距为10cm，则烛焰距离凸透镜30cm时，可在光屏上成放大的像

B．实验过程中，蜡烛因燃烧而变短，则烛焰在光屏上的像会下移

C．若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像

D．若烛馅在光屏上成缩小的像，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离

（3）某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后，得到了如下数据：

实验序号物距u/cm焦距f/cm像的性质像距v/cm

11210倒立放大实像60

21410倒立放大实像35

31510倒立放大实像30

43010倒立缩小实像15

53012倒立缩小实像20

63015倒立等大实像30

下列对表中数据的分析，错误的是_______.

A．当凸透镜的焦距相同，物距不同时，所成的像有可能相同

B．当物距相同，凸透镜的焦距越大时，像距越大

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C．当物距相同，凸透镜的焦距不同时，所成像的性质有可能相同

D．当凸透镜的焦距相同，且成放大实像时，像距与物距之和随物距的增大而减小

（4）将蜡烛置于凸进镜一倍焦距处，结果仍能观察到烛焰放大的像，这是为什么？

【答案】（1）凸透镜；主光轴；（2）D；（3）A；（4）因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，它有一

部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像．

【解析】（1）探究凸透镜成像的实验时，在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏．若图中A处放置蜡烛，

则B位置上应放置凸透镜，C处应放置光屏；探究凸透镜成像规律时，调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于

凸透镜的主光轴上，这样烛焰、光屏和光屏的中心在大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．

（2）A、若凸透镜的焦距为10cm，则烛焰距离凸透镜30cm时，即f=10cm，u=30cm，物距大于二倍焦距，

所以凸透镜成倒立缩小的实像，故A错误．B、因为凸透镜成实像时，不仅上下颠倒，而且左右也颠倒，

所以蜡烛燃烧变短时，所成的像移到了光屏中心的上方，故B错误；C、若烛焰朝着凸透镜方向前后不

断晃动，物距增大或减小，此时像距、像的大小也跟着变化，则光屏上不能观察到清晰的烛焰像，故C

错误；D、若烛馅在光屏上成缩小的像，物距u>2f，像距2f>v>f，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到

凸透镜的距离，故D正确．

（3）A、当凸透镜的焦距相同，物距不同时，像大小都不可能相同，故A错误；B、由4、5、6次实验

可知，凸透镜的焦距由10cm增大到15cm时，像距由15cm增大到30cm，则当物距相同，凸透镜的焦距

越大时，像距越大，故B正确；C、由4、5次实验可知，物距都为30时，都成倒立缩小实像，则当物

距相同，凸透镜的焦距不同时，所成像的性质有可能相同，故C正确；D、由1、2、3次实验可知，凸

透镜的焦距相同，物距由12cm增大到15cm时，像距由60cm减小到30cm，则当凸透镜的焦距相同，且

成放大实像时，像距与物距之和随物距的增大而减小，故D正确．故选A．（4）因为蜡烛有一定的体积，

把它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。

例2、某同学利用图示装置来研究凸透镜成像，

(1)实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在__________________。

(2)如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成

清晰的像，成的是_________(选填“正立”或“倒立”)的像，

蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的_________方。

(3)在保持(2)中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到

B处(图中未标出)。光屏上再次成清晰的像，成的是_________(选

填“放大”“缩小”或“等大”)的像。

(4)在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜

第一次所在位置A间的距离为L，如图2所示。则该透镜焦距f_________L(选填“>”“<”

或“=”)。透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=_________(用L0、L表示)。

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【答案】(1)同一高度；(2)倒立；上；(3)缩小；(4)<；L0-2L.

【解析】本题考查的是凸透镜成像规律的探究。为使像成在光屏的中间，烛焰、凸透镜和光屏三者应

在同一高度；由图1知像距大于物距，故成倒立、放大的实像；由于成的是倒立的像，物体变低，

则像的位置变高，即成在光屏中心的上方；由光的可逆性原理，再次成清晰的像时，物距和像距互

换，像与物体的大小比例也互换，即成倒立、缩小的实像；因为成倒立放大的实像，所以物距L大

于焦距f，由可逆性原理，第一次蜡烛距凸透镜距离为L，第二次光屏距凸透镜距离为L，所以凸透

镜移动的距离为L0-2L。

例3、小明用薄膜充水后制成水透镜模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼

的焦距大小。实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并

分别测量焦距，如图所示。

(1)测得焦距小于10cm的是图_________，模拟近视眼的是图_________。

(2)在同一位置，用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体，移动光屏得到清晰的像，

其中像距较大的是_________图。

(3)目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力。隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄

镜片，可随着眼球运动，其中心厚度只有0.05mm，则此镜片的边缘厚度_________0.05

mm(选填“小于”“等于”或“大于”)，此镜片对光有_________作用(选填“会聚”或

“发散”)。

【答案】(1)乙；乙；(2)丙；(3)大于；发散.

【解析】本题主要考查凸透镜成像的规律以及近视眼和它的矫正的知识。(1)凸透镜的焦距与它的曲度

有关，凸透镜的曲度越大，焦距越短，故乙的焦距小于10cm，丙的焦距大于10cm，近视眼就是

由于晶状体的曲度变大，焦距变小或者眼球的前后径变长使像成在视网膜的前面。故模拟近视眼的

曲度大，故选乙。(2)不同焦距的凸透镜，如果物距相同，焦距越长，则像距也会越大，故丙的像

距最大。(3)矫正近视眼应该佩戴凹透镜，而凹透镜的特点是中间薄边缘厚，对光线有发散作用。

例4、艾力同学在做“研究凸透镜成像规律”的实验，当他把蜡烛移到距离透镜34cm

的地方时，在光屏上观察到如图所示的像，则该凸透镜的焦距可能是()

A.10cmB.20cmC.30cmD.40cm

【答案】A.

【解析】本题考查凸透镜的成像规律。从屏幕上的像可以断定：此时的像是倒立、缩小的实像，物距

应在2倍焦距以外，故只有A适合。

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培优·训练

1、利用如图所示的装置对眼睛的成像原理进行

探究，凸透镜的焦距f＝10cm。

（1）小张按如图所示的顺序安放好蜡烛、凸

透镜和光屏，点燃蜡烛后，发现无论怎样移

动光屏都找不到烛焰的像，以下选项中不足以解释其原因的是_________。

A、蜡烛在透镜的焦点上B、蜡烛在透镜的两倍焦距处

C、物距小于透镜的一倍焦距D、光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度

（2）图中的凸透镜相当于眼睛的晶状体，光屏相当于眼睛的视网膜。应将光屏向________

（选填“左”或“右”）移动，光屏上才可接收到一个清晰的倒立、缩小的实像.

（3）实验过程中，如果用硬纸板将凸透镜上半部分遮挡住，看到光屏上的像将变________

（填“亮”或“暗”）；

（4）若进一步探究远视眼的成因，小张应更换一个焦距________（选填“更大”或“更

小”）的凸透镜进行对比实验分析。

2、如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验．

（1）如图甲所示，凸透镜位置固定．当发光的小灯泡放在40cm刻度线位置时，移动光屏

发现光屏上始终能呈现一个面积大小不变的光斑，则该透镜的焦距为_____cm．

（2）小明用蜡烛代替小灯泡继续做实验，调节烛焰、___中心和光屏中心，使之在_____

上．

烛焰在图乙所示位置能在光屏上成一清晰的像，则该像是_______、_______的实像（选填

“正立”“倒立”“放大”“等大”或“缩小”）．实验时，蜡烛随着燃烧而变短，光屏

上的像将向_____（选填“上”或“下”）移动．

（3）若想使光屏上烛焰的像变得再大一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应将蜡烛向

_____（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，再调整光屏的位置．

（4）在图乙中，小明借来地理老师的眼镜，并将其靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像由

清晰变模糊，向右移动光屏又发现清晰的像，说明老师所戴眼镜的镜片是______透镜，老

师的视力缺陷是_______（选填“近视眼”或“远视眼”）．

3、在做“探究凸透镜成像的规律”实验中，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上

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一点，如图甲所示。

（1）当把蜡烛放在乙图位置时，移动光屏，在光屏上能成_____、缩小的实像。

（2）凸透镜的位置因定不动，当蜡烛向右《靠近透镜）移动一段距离后，要在光屏上再

次成清晰的像，需将光屏向______（选填“左“或“右“）移动。

（3）在上一步骤光屏上成清晰的像后，取一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间。要使光屏

上还能成清晰的像，保持凸透镜和光屏的位置不动，可将蜡烛适当向______（选填“左

“或“右”）移动。

4、在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示，将A凸透镜固定在光具座上35cm刻线处，将点

燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，由A凸

透镜成像中物距和像距的变化关系画出图像如图乙所示；接着他保持蜡烛的位置不变，

将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，如

图丙所示.

（1）请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断：凸透镜A的焦距是_____cm，凸透镜A

的焦距凸透镜B的焦距_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）.

（2）在甲图中，保持凸透镜不动，把蜡烛向右移动5cm，要想在光屏上再次得到清晰的

像，应该把光屏向_______（选填“左”、“右”）移动一段距离，像将_______（选填

“变大”、“变小”或“不变”）.

（3）图丙所示的实验现象可以说明的成像特点________（选填“照相机”、“幻灯机”

或“放大镜”）；若将远视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，

若保持凸透镜和光屏的位置不动，应使蜡烛________（选填“靠近”、“远离”）凸透

镜，则又能在光屏上看到蜡烛清晰的像.

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凸透镜成像规律的实验问题

例1、【答案】（1）凸透镜；主光轴；（2）D；（3）A；（4）因为蜡烛有一定的体积，把

它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像．

【解析】（1）探究凸透镜成像的实验时，在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏．若图中

A处放置蜡烛，则B位置上应放置凸透镜，C处应放置光屏；探究凸透镜成像规律时，调整

蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰、光屏和光屏的中心在大致在同一

高度，像才能呈在光屏的中心．

（2）A、若凸透镜的焦距为10cm，则烛焰距离凸透镜30cm时，即f=10cm，u=30cm，物距大

于二倍焦距，所以凸透镜成倒立缩小的实像，故A错误．B、因为凸透镜成实像时，不仅上

下颠倒，而且左右也颠倒，所以蜡烛燃烧变短时，所成的像移到了光屏中心的上方，故B

错误；C、若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，物距增大或减小，此时像距、像的大小也

跟着变化，则光屏上不能观察到清晰的烛焰像，故C错误；D、若烛馅在光屏上成缩小的像，

物距u>2f，像距2f>v>f，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离，故D正确．

（3）A、当凸透镜的焦距相同，物距不同时，像大小都不可能相同，故A错误；B、由4、

5、6次实验可知，凸透镜的焦距由10cm增大到15cm时，像距由15cm增大到30cm，则当物

距相同，凸透镜的焦距越大时，像距越大，故B正确；C、由4、5次实验可知，物距都为

30时，都成倒立缩小实像，则当物距相同，凸透镜的焦距不同时，所成像的性质有可能相

同，故C正确；D、由1、2、3次实验可知，凸透镜的焦距相同，物距由12cm增大到15cm

时，像距由60cm减小到30cm，则当凸透镜的焦距相同，且成放大实像时，像距与物距之和

随物距的增大而减小，故D正确．故选A．（4）因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，

它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。

例2、【答案】(1)同一高度；(2)倒立；上；(3)缩小；(4)<；L0-2L。

【解析】本题考