实验08 探究凸透镜成像的特点-【实验攻略】备战2024年中考物理必考实验精讲练

实验08 探究凸透镜成像的特点（原卷版） 光学实验探究题主要内容有四：光的探究光的反射规律、探究平面镜成像规律、探究光的折射规律和探究凸透镜成像规律。对实验探究的设计、思路和探究过程以及已学光学的规律为主线，通过探究实验加深对知识的理解和掌握并考查考生对此实验认识程度。 《探究凸透镜成像的特点》属于光学常考热点，在中考试卷中出现概率很高，所占分值一般在4-7分之间，题型大都是实验探究题，有时也会出现在填空题中。该实验应着重从实验方法、实验过程和实验现象，得出的结论等方面入手，目的是通过实验探究认识和了解凸透镜成像的特点。 对凸透镜成像规律的考查，各地习惯于把《探究凸透镜成像的特点》实验作为本单元的考查内容，所以《探究凸透镜成像的特点》在本单元考查内容中出现的概率非常高。 对《探究凸透镜成像的特点》的考查主要内容有：凸透镜成像的规律、凸透镜成像过程中动态变化、凸透镜成像在生活中的应用和眼睛和眼镜等内容。 实验探究-凸透镜成像的特点 【提出问题】凸透镜所成的像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？ 【实验设计】先把物体放在距离凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜方向靠近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。由于凸透镜的偏折情况和焦距有关，所以应着重观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体的成像情况。 【实验器材】光具座、蜡烛、凸透镜、光屏等。 【进行实验与收集证据】（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度； （2）把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步； （3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v； （4）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步； （5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像； （6）把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到蜡烛的像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步； （7）将实验数据和观察结果填入表中（该实验所用凸透镜焦距f=12cm） 物距u与焦距f的关系 物距u/cm 像距v/cm 成像的性质 像的变化情况 u>2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时，像距变大，像（相对于之前）变大 48 16 u=2f 24 24 倒立、等大的实像 —— f<u<2f 18 36 倒立、放大的实像 物距变小时，像距变大，像变大 15 60 u=f 12 —— 不成像 —— u<f 8 —— 正立、放大的虚像 物距变小时，像距变小，虚像变小 6 —— 【分析论证】（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成实像；当物距小于一倍焦距时，成虚像；当物距大于一倍焦距时，不成像； （2）二倍焦距是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距大于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像； （3）凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是正立的，且像、物同侧； （4）凸透镜成实像时，随着物距的减小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的减小，像和物都不小。 【实验结论】 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 应用 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 测焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 投影仪 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 放大镜 《探究凸透镜成像的特点》常考问题： （1）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； （2）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； （3）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； （4）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