课时4.5 科学探究：凸透镜成像规律--【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（ 教科版2024）

第四章 光的世界 课时4.5 科学探究：凸透镜成像规律 2022年课程标准 物理素养 1. 了解日常生活常见的光源； 2. 知道光沿直线传播的条件； 3. 知道光在不同介质中的传播速度不同。 科学观念：知道生活中常见的光源；知道光在均匀透明介质中沿直线传播。 科学思维：知道光沿直线传播及在生活中的应用；光速的简单计算。 科学探究：利用小孔成像探究光沿直线传播。 知识点1：认识透镜 1. 透镜的分类 种类 概念 图示 实例 凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜 凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜 2. 透镜的基本概念 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 凸透镜 凹透镜 光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心，用字母O表示，可以认为薄透镜就在透镜的中心 知识点2：透镜的三条特殊光线 三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表： 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 知识点2：凸透镜成像规律及应用 物体到凸透镜的距离u 像的性质 像到凸透 镜的距离v 应用 正倒 大小 虚实 u＞2f 倒立 缩小 实像 2f＞v＞f 照相机 u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f 间接测焦距 2f＞u＞f 倒立 放大 实像 v＞2f 投影仪 u＝f 不成像 u＜f 正立 放大 虚像 v＞u 放大镜 巧记规律 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小 探究题型目录 探究一：透镜对光的作用 2 题型1：透镜的识别 4 题型2：透镜对光线的作用 5 探究二：探究凸透镜的成像规律实验 6 题型3：探究凸透镜成像规律实验 9 题型4：透镜的光路作图 10 探究三：凸透镜成像规律在生活中的应用 13 题型5：照相机 14 题型6：投影仪 16 题型7：放大镜 18 探究一：透镜对光的作用 1. 实验探究：透镜对光的作用 取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜。用手电筒射出一束光，垂直杯底射入烧杯中，观察烧杯中的光束，如下图所示： 归纳总结：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。 【特别提示】透镜的中心称为光心（O）；通过两个球面球心的直线，叫作透镜的主光轴；平行于主光轴的光经凸透镜会聚在焦点（F）上。 2.对“会聚作用”和“发散作用”的理解 （1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。 3. 类比三棱镜理解透镜对光的作用 （1）凸透镜对光的汇聚作用 把凸透镜切成三个小块，如图乙所示，对上下两个小块来说，它们均可以看成是两个三棱镜（如图甲），我们知道，一束光穿过三棱镜时会三角形的底边发生两次偏折，由于上下两次三角形是互为倒置的，所以凸透镜对光有会聚作用。 （2）凹透镜对光的发散作用 凹透镜同样液可以分成两个三棱镜，由于这两个三棱镜放置的位置与凸透镜相反，一束光经三棱镜两次折射后向靠近底边的方向射出，所以凹透镜有发散作用，如图丙。 4. 透镜中的光路是可逆的 由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。 题型1：透镜的识别 【典例1】透镜是指能够 光的镜子，并且镜片的表面至少有一个是球面的一部分。透镜通常用玻璃或树脂材料制成。如下图有六个透镜，你可以把它们分成 和 两大类，你的分类依据是 。 【答案】 透 凸透镜 凹透镜 透镜中央和边沿的厚薄程度 【详解】[1]透镜是指能够透光的镜子，并且镜片的表面至少有一个是球面的一部分。 [2][3][4]透镜分为凸透镜和凹透镜。中间厚，边缘薄的是凸透镜；中间薄，边缘厚的是凹透镜。 【变式1-1】凸透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜头。凹透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜片。下列镜子中，属于凸透镜的有 ；属于凹透镜的有 。 【答案】 厚 薄 照相机 薄 厚 近视镜 ACD BEF 【详解】[1][2][3]中央比边缘厚的叫凸透镜，对光起会聚作用，照相机、投影仪的镜头都是凸透镜。 [4][5][6]中央比边缘薄的叫凹透镜，对光有发散作用，近视镜的镜片是凹透镜。 [7][8] ACD中央比边缘厚，属于凸透镜；BEF中央比边缘薄，属于凹透镜。 【变式1-2】（23-24八年级上·山东枣庄·阶段练习）在图中所示透镜中，属于凸透镜的有 ，属于凹透镜的有 ，凸透镜对光线具有 作用。 【答案】 acd bef 会聚 【详解】[1][3]如图，acd透镜中间比边缘厚是凸透镜，且对光线具有会聚作用。 [2]bef透镜中间比边缘薄是凹透镜，对光线具有发散作用。 题型2：透镜对光线的作用 【典例2】（23-24八年级上·山东潍坊·阶段练习）如图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【详解】ABD．由图知，折射光线相对于入射光线是发散的；凹透镜对光线有发散作用，ABC是凹透镜，故ABD不符合题意； C．入射光线经透镜折射后变得会聚，凸透镜对光线有会聚作用，所以C是凸透镜，故C符合题意； 故选C。 【变式2-1】（23-24八年级上·山东东营·阶段练习）某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示。不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引起火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了 （选填“反射”或“折射”），矿泉水瓶相当于 。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。 【答案】 折射 凸透镜 【详解】[1][2]装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，中间厚边缘薄；由于凸透镜对光线的会聚作用，射入车内的光线经矿泉水瓶折射后集中于它的焦点上，时间一长正好使放置于此处的物品起火。 【变式2-2】（23-24八年级上·山东枣庄·阶段练习）如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，由此说明，能将光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜。 【答案】 发散 不一定 【详解】[1]一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取掉透镜后，光线会聚在B点，则说明该透镜起到发散作用为凹透镜。 [2]根据上述现象可知，能将光线会聚于一点的透镜不一定是凸透镜。 探究二：探究凸透镜的成像规律实验 1.基本概念 （1）物距：物体到凸透镜光心的距离，用字母u表示。 （2）像距：像到凸透镜光心的距离，用字母v表示。 注意：初中阶段，我们研究的凸透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，故一般物距也可说是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离。 2.实验：探究凸透镜成像的规律 【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。 【得出结论】 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 3.实验注意事项 （1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜； （2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距； （3）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央； （4）调整光屏时，不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距的变化； （5）判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置； （6）同一个物距范围内，要换不同的物距进行实验，这是为了排除偶然因素，使实验结论更具普遍性。 （7）实验中移动光屏都找不到像的集中原因 ①若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度，烛焰的像将成在光屏偏上方或偏下方，甚至不能在光屏上成像； ②当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，虽然能成实像，但所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度和光屏的大小有限，光屏不能承接到像； ③当烛焰位于凸透镜焦点处，烛焰发出的光经凸透镜折射后平行射出，光屏上不会出现烛焰的像； ④若烛焰位于凸透镜一倍焦距以内，烛焰与其所成的虚像在凸透镜同侧，此时光屏时接收不到像的。 4.凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。 （1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f<v<2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时v>2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。 （5）当u<f时，成正立、放大的虚像，此时v>u。光路如图所示。 培优拓展：凸透镜成像的动态变化规律 1.动态变化口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑。其意义是，凸透镜成像时，像距变大（小），像就变大（小）；物体向哪个方向移动，像就向哪个方向移动。 2.移动速度：成缩小的像时，物距大于像距，物体移动的速度大于像移动的速度；成放大的像时，物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度。 3.最小距离：物体和实像的最小距离是4f,即当物体位于2f位置成像时。 题型3：探究凸透镜成像规律实验 【典例3】如图所示，用焦距为10cm的凸透镜、高度为6cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律，通过测量像的高度反映像的大小； (1)选择了“F”形光源进行实验，与“T”形光源相比，“F”形光源的好处是： ； (2)如图，把光具座上凸透镜所在位置设为零刻度，数值向左、右依次增大，这样做的优点是可以直接读出 和 ；用标有均匀格子的面板制作特定字母状LED灯替代蜡烛，光屏上标有同样的格子，这样做的优点是光屏上成像更清晰、更 并且从光屏上可以准确得出像与物的 关系。 【答案】(1)“F”形光源不对称，便于比较像相对于物是否左右相反 (2) 物距 像距 稳定 大小 【详解】（1）“F”形光源上下、左右都不对称，便于比较像相对于物是否左右相反，所以与“T”形光源相比，“F”形光源更好。 （2）[1][2]凸透镜所在位置为零刻度，数值向左、右依次增大，则向左、向右可以直接读出物距以及像距大小。 [3]由于蜡烛的火苗大小不稳定，左右摇动不稳定，LED灯保持不变，所以用LED灯替代蜡烛的优点是光屏上成像更清晰、更稳定。 [4]由于标有均匀格子的面板能准确显示像和物的大小，所以用标有均匀格子的面板显示像，可以比较像与物的大小关系。 【变式3-1】（2024·新疆乌鲁木齐·一模）以下是“探究凸透镜成像规律”的实验： (1)如图A所示，由甲图中可知，凸透镜的焦距是 ；当蜡烛的烛焰、凸透镜的中心和光屏中心在同一高度，位置如乙图所示时，光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、 的实像。 (2)小明同学想利用LED发光字研究凸透镜所成实像与发光物体在上下左右的位置关系，如图B所示的汉字中，适合做本次研究的LED光源的是 字。 【答案】(1) 15.0 缩小 (2)上 【详解】（1）[1]由图甲可知，凸透镜的焦距为 [2]由图乙可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律，凸透镜成倒立、缩小的实像。 （2）研究凸透镜成像的上下、左右位置关系，应该选用上下部分和左右部分都不对称的字，如图B所示，适合做LED光源的汉字是“上”字。 题型4：透镜的光路作图 【典例4】（2024·黑龙江大庆·一模）三束光线射向凸透镜，请补充完整这三束光线通过凸透镜的光路图。 【答案】 【详解】经过凸透镜光心的光传播方向不变；经过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后，平行于凸透镜主光轴射出；物距等于二倍焦距时，像距也为二倍焦距，成倒立、等大的实像。所以，过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处。如图所示： 【变式4-1】（24-25八年级上·北京朝阳·阶段练习）在图甲中画出适当的透镜，根据图乙中通过凸透镜后折射光线的方向，画出入射光线。 【答案】 【详解】甲图中光线通过透镜后偏离了主光轴分散了故为凹透镜，乙图中平行于主光轴的光线，经过凸透镜折射后过焦点，如图： 【变式4-2】（24-25八年级上·江西宜春·阶段练习）请按要求完成下列光路。 (1)已知黑箱内有一只凹透镜和一只平面镜，请在黑箱内画出完整的光路，填上光学仪器，并标明凹透镜焦点F的位置。 (2)根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜。 (3)完成光路图，根据图中的入射光线或折射光线作出相应折射光线或入射光线。 (4)如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线。 【答案】(1)    (2) (3) (4) 【详解】（1）图中已给出了凹透镜的主光轴，且射出黑箱的光线平行于主光轴，则射向凹透镜的光线延长后过其焦点，所以，可以先利用平面镜反射光，光线再射向凹透镜，且这条光线延长后与凹透镜的主光轴相交（交点即为凹透镜的焦点F）。画出射入黑箱的光线，在黑箱左侧适当位置垂直于主光轴画出平面镜，入射光线与平面镜的交点为入射点，垂直于平面镜作出法线，根据反射角等于入射角作出反射光线；反射光线与射出黑箱的折射光线的延长线的交点为射向凹透镜的入射点，由此画出凹透镜，延长射向凹透镜的光线与主光轴的交点即为焦点F，如图所示： （2）图中入射光线是平行的，而折射光线远离主光轴，即透镜有发散作用，所以是凹透镜，如图所示： （3）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变，过二倍焦距处的折射光线的入射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处，如图所示： （4）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线，如图所示： 探究三：凸透镜成像规律在生活中的应用 一、照相机 1.照相机的成像原理 如图甲所示，是照相机模型，纸筒A的一端盖上了一层半透明纸，相对于照相机胶片，纸筒B的一端嵌上了一个凸透镜。在较暗的室内，将B端朝向明亮的室外，眼睛观察版透明纸，适当调节B筒在A筒中的深度，就可以正在版透明纸上得到室外景物清晰、倒立的像。 甲 乙 照相机的镜头相对于一个凸透镜，胶片相对于光屏，来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的像，如图乙所示。 2.照相机成像的特点 （1）物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。 （2）物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（或胶片）的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。 （3）照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。 特别提醒： 1.平时我们看到照相机成的像是正立的，这是为了取景方便，经过技术处理将倒立的像转变成了正立的。照相机在胶片上所成的像是倒立、缩小的。 2.像的“倒立”与“正立”：正立和倒立都是指像与物的关系。像的倒立指像的上下位置与物体的上下位置颠倒，还要注意凸透镜成倒立的像时，像与物体的左右位置也是颠倒的。 3.“缩小的像”与“像变小”两种说法含义不同：“缩小的像”是指物体所成的像的大小与物体比较，像比物体小了；“像变小”是指物体后一次所成的像比前一次所成的像变小了，反映的是前后两次成像大小的变化。 3.照相机的使用 为了使远近不同的景物在胶片上都能成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。 （1）拍摄近处景物时，镜头应向前伸，即增大胶片与镜头之间的距离； （2）拍摄远处景物时，镜头应往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离； （3）若想使拍摄景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想使拍摄景物的像小一些，可以增大景物与镜头之间的距离。 题型5：照相机 【典例5】（多选）（23-24八年级上·河南郑州·期末）某中学的科技节上，有位学生自制模型照相机如图所示，引起同学们的围观。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和半透明纸的距离，就可以在半透明纸上看到室外景物清晰的像。 关于它的构造和成像，下列说法正确的是（　　） A．半透明纸相当于被成像的物体 B．先拉长室外景物与照相机的距离，再拉动纸筒，缩短半透明纸与凸透镜的距离，可以使像变小 C．半透明纸上可能得到正立的像 D．如果模型照相机镜头的焦距是10cm，那么镜头与半透明纸之间的距离应大于10cm而小于20cm 【答案】BD 【详解】A．半透明纸相当于光屏，用来承接像，故A错误； B．先拉长室外景物与照相机的距离，再拉动纸筒，缩短半透明纸与凸透镜的距离，根据凸透镜成像可知，此时物远像近，像变小，故B正确； C．正立的像为虚像，不能在半透明纸上承接，故C错误； D．如果模型照相机镜头的焦距是10cm，根据凸透镜成像特点，可知，物距大于二倍焦距，即大于20cm，像距大于一倍焦距，小于二倍焦距，即大于10cm，小于20cm，故D正确。 故选BD。 【变式5-1】（24-25八年级上·全国·课前预习）照相机镜头的作用相当于一个 镜，来自物体的光经过照相机镜头后，会在胶卷上形成一个 （选填“放大”或“缩小”）、 （选填“倒立”或“正立”）的 像（选填“实”或“虚”）。 【答案】 凸透 缩小 倒立 实 【详解】[1][2][3][4]照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，照相机的镜头相当于凸透镜。 【变式5-2】（2024·山西晋中·模拟预测）驿站出库扫描仪是一种物流设备。如题图所示，货物出库时，扫描仪的镜头对货物条码进行扫描，使像成到传感器上，经过数据传输完成出库登记。货物通过镜头所成的像是（　　） A．倒立的实像 B．放大的虚像 C．正立的实像 D．缩小的虚像 【答案】A 【详解】扫描仪的镜头相当于照相机，成的像是倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 二、投影仪（放映机） 照相机是利用凸透镜来成像的，利用照相机可以得到倒立、缩小的像。投影仪也是利用凸透镜来成像的，利用投影仪能得到倒立、放大的像，如图所示。 1.投影仪的成像特点 （1）投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离； （2）图案（文字）通过投影仪在屏幕上成的像比投影片上的图案（文字）大； （3）像和投影片在凸透镜的两侧； （4）图案（文字）在屏幕上所成的像是倒立、放大的像； （5）投影片离镜头越近，像到镜头间的距离越大，屏幕上所成的像越大。 2.投影仪的调节 （1）使屏幕上的像变大的方法：减小投影片与镜头之间的距离，同时增大屏幕与镜头间的距离； （2）使屏幕上的像变小的方法：增大投影片与镜头间的距离，同时减小屏幕与镜头间的距离。 特别提醒： 1.幻灯机、放映机的成像特点与投影仪相同。使用时都要注意将幻灯片或投影片倒立放置，这样才能在屏幕上得到一个正立、放大的像。 2.现在会议室、教室用的投影仪，通常与电脑相连，电脑上的字或图片可通过投影仪放大后投影至屏幕上。 题型6：投影仪 【典例6】（23-24八年级上·吉林长春·阶段练习）电影放映机能将电影胶片成像在银幕上。图中能用来说明其成像原理的图是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】电影放映机的工作原理是凸透镜成像，当物距在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像。 A．小孔成像是由光的直线传播形成的，故A不符合题意； B．平面镜成像是由光的反射形成的，故B不符合题意； C．图中为投影仪原理图，当物距在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，故C符合题意； D．图中物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，应用是放大镜，故D不符合题意。 故选C。 【变式6-1】现在，很多家庭购买了投影电视机。如图所示，某型号投影电视机将传输过来的图像通过投影仪的镜头成像，并将所成的像投射到特制屏幕或者白墙上；屏幕画面的大小可通过移动投影仪的前后位置来调节。关于投影电视机，下列说法正确的是（　　） A．投影仪的镜头相当于一个凸面镜 B．传输过来的图像通过投影仪的镜头成正立、放大的实像 C．使用时，屏幕离投影仪的距离应小于二倍镜头焦距 D．要想使屏幕画面更大一些，可将投影仪向远离屏幕的方向移动 【答案】D 【详解】A．投影仪的镜头相当于一个凸透镜，故A错误； BC．根据投影仪的成像原理可知，物距大于焦距、小于二倍焦距，像距大于二倍焦距，即屏幕离投影仪的距离应大于二倍镜头焦距，成倒立、放大的实像，故BC错误； D．要使墙上的像（实像）变大，需要增大像距、减小物距，所以应将投影仪向远离屏幕的方向移动，故D正确。 故选D。 【变式6-2】（2024·湖北十堰·一模）如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（    ） A．投影仪的镜头对光有会聚作用 B．物体在屏幕上所成的像是一个放大的实像 C．镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距 D．若使屏幕上的像变大，应使镜头远离投影片 【答案】D 【详解】A．投影仪的镜头是凸透镜，对光有会聚作用，故A正确，不符合题意； BC．投影仪的原理是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的实像，镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距，故BC正确，不符合题意； D．若使屏幕上的像变大，应减小物距，增大像距，所以应使镜头靠近投影片的同时投影机适当远离屏幕，故D错误，符合题意。 故选D。 三、放大镜 1.放大镜成像 放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜能将小物体放大，如图所示。将放大镜镜头放在物体上方与眼睛之间适当位置，透过放大镜可以看到正立、放大的像。 2.放大镜成像特点 （1）物体通过放大镜所成的像是一个正立、放大的像； （2）像和物体在凸透镜的同侧； （3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大； （4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。 3.放大镜的使用 （1）使像变大的方法：让放大镜与物体之间的距离适当增大一些； （2）使像显小的方法：让放大镜与物体之间的距离适当减小一些。 辨析比较： 照相机 投影仪 放大镜 物镜距离 远 近 最近 像镜距离 近 远 — 像的性质 倒立、缩小 倒立、放大 正立、放大 物像位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧 物像变化 物体靠近透镜，像远离透镜；物体远离透镜，像靠近透镜 要使像变大，应使文字或图案离尽头近一些，屏幕应离镜头远一些 放大镜适当远离物体，像变大；放大镜适当靠近物体，像变小 题型7：放大镜 【典例7】（24-25八年级上·北京朝阳·阶段练习）小明用凸透镜先后观察手指和窗外远处的景物，看到如图所示的两种情景。以下说法中正确的是（　　） A．甲中看到的是虚像；乙中看到的是实像 B．甲中成的是缩小的像；乙中所成的放大的像 C．甲中成像规律可应用于放大镜；乙中成像规律可应用于投影仪 D．甲中手指在凸透镜1倍焦距以外；乙中窗外的景物在凸透镜2倍焦距内 【答案】A 【详解】当用放大镜观察自己的手指时，此时手指在凸透镜的1倍焦距之内，成放大、正立的虚像，应用于放大镜；若看远处的物体，此时物体在凸透镜的2倍焦距之外，所以成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式7-1】（2024·山西长治·模拟预测）如图所示是博物馆内“刘充国印”的展台，上方是凸透镜，透过它能看到放大的印章；下方是平面镜，通过它能看到印章底部的字。下列说法正确的是（    ） A．透过凸透镜可观察到倒立放大的印章 B．观察到的像与印章在凸透镜的同侧 C．若想看到更大的印章，可以将凸透镜靠近印章 D．下方平面镜成像原理与凸透镜成像原理相同 【答案】B 【详解】AB．凸透镜用于观察放大的印章，由凸透镜成像规律可知，凸透镜相当于放大镜，故印章位于凸透镜的焦点和透镜之间，此时凸透镜应该产生的是正立放大的虚像，且像与凸透镜同侧，故A错误，B正确； C．根据放大镜成像规律可知，若想看到更大的印章，可以将凸透镜远离印章，故C错误； D．平面镜成像原理是光的反射，凸透镜成像原理是光的折射，所以平面镜成像原理和凸透镜成像原理不同，故D错误。 故选B。 【变式7-2】（24-25八年级上·全国·）某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透镜调整到如图所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成 （选填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。 【答案】倒立放大 【详解】由题意可知，凸透镜的焦距为20cm，指纹到眼睛的距离为40cm，即等于2倍焦距，手指到凸透镜的距离小于一倍焦距，则眼睛到凸透镜的距离在1倍焦距与2倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，成倒立放大的实像，因此此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成倒立放大的实像。 【基础强化】 一、单选题 1．（23-24八年级上·山西晋中·期末）如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 【答案】A 【详解】水晶球中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，凸透镜可以会聚光线，若水晶球放在向阳的窗台上，容易引起火灾。 故选A。 2．（23-24八年级上·福建泉州·阶段练习）下列现象中，所成的像是实像的是（　　） A．湖面小桥的倒影 B．透过窗户玻璃看外面的大楼 C．放大镜观察书上的字 D．放映电影时银幕上的画面 【答案】D 【详解】A．平静的水面相当于平面镜，平面镜成正立、等大的虚像，故A不符合题意； B．透过窗户玻璃看外面的大楼是由于光从玻璃中通过空气进入人的眼睛时，属于光的折射现象，光的折射成的是虚像，故B不符合题意； C．放大镜成的是一个正立、放大的虚像，故C不符合题意； D．放映电影时是利用幻灯机使像成在银幕上，幻灯机是利用物体在凸透镜的一倍和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故D符合题意。 故选D。 3．（24-25八年级上·全国·）如图所示，该凸透镜的焦距是（　　） A．10.0 cm B．20.0 cm C．30.0 cm D．50.0 cm 【答案】A 【详解】平行光经凸透镜后会聚于一点，这一点即为凸透镜的焦点。凸透镜所对刻度值为20.0cm，光屏所对刻度值为30.0cm，所以焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，即该凸透镜的焦距为10.0cm，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．（23-24八年级上·上海宝山·阶段练习）当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为（　　） A．f<2cm B．2cm<f<4cm C．4cm<f<5cm D．5cm<f<8cm 【答案】C 【详解】物体离凸透镜8cm时，在透镜的另一侧得到一个的清晰放大的实像，2f＞u＞f，所以2f＞8cm＞f，即8cm＞f＞4cm 保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，在光屏上又成一清晰的缩小的像，可知 u=10cm＞2f 即f<5cm 综上所述4cm＜f＜5cm 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．（24-25八年级上·江苏盐城·阶段练习）如图所示，智能快递车正在运送包裹，用户通过人脸识别取货。下列分析正确的是（　　） A．用户看见快递车，是因为光在它表面发生了折射 B．地面出现快递车的影子，是因为没有光照向快递车形成的 C．智能快递车上的摄像头利用了光的反射原理工作 D．人脸识别时，人通过摄像头成倒立、缩小的实像 【答案】D 【详解】A．用户看见快递车是由于阳光在它表面发生了漫反射，故A错误； B．地面上出现快递 车的影子，是由光的直线传播形成的，故B正确； C．摄像头的镜头相当于凸透镜，识别时利用凸透镜对光折射发生会聚的原理工作，故C错误； D．人脸识别时，摄像头的镜头相当于凸透镜，识别时物距大于二倍焦距，所成的像是倒立、缩小的实像，故D正确。 故选D。 6．（24-25八年级上·全国·）如图所示是小明手拿放大镜观察蚂蚁爬行时的情景，下列说法正确的是（    ）． A．放大镜相当于凹透镜，对光有会聚作用 B．蚂蚁像的位置与蚂蚁的位置在凸透镜的异侧 C．蚂蚁位于放大镜的二倍焦距之外，成的像是放大的虚像 D．要想看到蚂蚁的像更大些，应该将放大镜离蚂蚁稍微远些 【答案】D 【详解】A．放大镜相当于凸透镜，对光有会聚作用，不是凹透镜，故A错误； B．放大镜成正立放大的虚像，像与物在透镜的同一侧，故蚂蚁像的位置与蚂蚁的位置在凸透镜的同侧，故B错误； C．蚂蚁位于放大镜的一倍焦距以内，成的像是正立放大的虚像，故C错误； D．要想看到蚂蚁的像更大些，即像变大，像距变大，物距变大，所以应该将放大镜离蚂蚁稍微远些，但最远不可超过一倍焦距，故D正确。 故选D。 7．（24-25八年级上·全国·）小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（    ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L，也可能大于L 【答案】D 【详解】凸透镜正对阳光，光线平行于凸透镜的主光轴，经凸透镜会聚在主光轴上最小、最亮的点是凸透镜的焦点，在焦点左右的光点都不是最小最亮的，测量的焦距偏大或偏小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 8．（23-24九年级上·山东淄博·阶段练习）如图a，蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子 B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大 C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低 D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像 【答案】A 【详解】A．一只小飞虫恰好落在透镜上的P点上，位于透镜的一倍焦距内，不会成像在光屏上，故A正确； B．原来蜡烛在二倍焦距以外，靠近透镜过程中会经过焦点，而物体在凸透镜焦点上时不成像，当物距小于一倍焦距时，光屏上也看不到像。故B错误； CD．沿直径对称切除透镜很小一部分，相当于把凸透镜分成了上下两个小凸透镜，这两个小凸透镜的焦点及焦距和光心与原来的凸透镜是一样的，不移动时主光轴、焦点都是重合的，仍然可以成像；当把上面的小凸透镜下移后，该小凸透镜的主光轴也下移，成的像也下移，且去掉一小段透镜，物体发出的光线仍能成像，只是亮度变低；下面的与之相反，像向上移，即A、B合拢后，光屏上会成两个变暗的像，故CD错误。 故选A。 9．（23-24八年级上·宁夏石嘴山·期末）如图是小明完成实践性作业自制的照相机模型，纸筒A的一端蒙了一层半透明纸，纸筒B的一端嵌了一个凸透镜，两纸筒套在一起组成了一个模型照相机，为了在A端得到清晰的像，要调整A、B间的距离。下列关于此自制相机说法正确的是（　　） A．使用时，把A端对着室外，眼睛应对着B端向筒内观察，看像是否清晰 B．使用时，应把A端朝着明亮的室外，B筒朝着较暗的室内 C．如果看远处景物时像很清晰，再看近处景物时应该把B向外拉，增加A、B间的距离 D．当在此相机上看到远处楼房完整的像时，此时像距大于物距 【答案】C 【详解】AB．凸透镜成的实像，像和物体在透镜的两侧，使用时，把B端对着室外，眼睛应对着A端观察，通过调节A、B间的距离，使像成在半透明纸上，不用向筒内观察，故AB错误； C．如果看远处景物时像很清晰，再看近处景物时，物距变小，像距变大，应该把B向外拉，增加A、B间的距离，故C正确； D．当在此相机上看到远处楼房完整的像时，此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，像距小于物距，故D错误。 故选C。 二、多选题 10．（23-24八年级上·山东日照·阶段练习）如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜焦距为10cm B．物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像 C．物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成投影仪 D．物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的像一直是变大的 【答案】AC 【详解】A．当u＝v＝2f时，成等大的实像，读图像有u＝v＝2f＝20cm，解得f＝10cm，故A正确； B．f＝10cm，当u＝5cm时，小于一倍焦距10cm，此时凸透镜成虚像，在光屏上得不到像。故B错误； C．f＝10cm，当u＝15cm时，大于一倍焦距小于二倍焦距，所以成倒立放大的实像，应用事例为投影仪。故C正确； D．f＝10cm，此过程中物距大于一倍焦距，成实像。物距由15cm增大到30cm的过程中，物距变大，像距变小，则像变小。故D错误。 故选AC。 11．（2024·河南南阳·一模）一位同学利用如图所示的装置探究凸透镜成像规律，他先用焦距为20cm的凸透镜进行实验，在光屏上得到了清晰的缩小实像，接下来他改用焦距为10cm的凸透镜继续进行实验，下列分析正确的（    ） A．要使光屏再次成清晰的像，可只将光屏向右移 B．要使光屏再次成清晰的像，可只将蜡烛向右移 C．若只移动光屏重新得到清晰的像，像将变大 D．若只移动蜡烛重新得到清晰的像，像将变大 【答案】BD 【详解】AB．先用焦距为20cm的凸透镜进行实验，在屏上得到清晰的像，接下来改用焦距为10cm的凸透镜继续进行实验，在蜡烛和凸透镜位置不变的情况下，相当于增大了物距，则像距应该减小，所以应该将光屏向左移动，才能在光屏上呈现清晰的像；若不移动光屏，此时应该减小物距来增大像距，即将蜡烛向右移动，故A错误，B正确； C．若只移动光屏重新得到清晰的像，像距变小了，则像会变小，故C错误； D．若只移动蜡烛重新得到清晰的像，物距变小，像距变大，像将变大，故D正确。 故选BD。 12．（2024·河北沧州·一模）如图是小明在综合实践活动中用带抽屉的纸盒和透镜自制的简易投影仪，将手机放入抽屉中，通过推拉抽屉，能将手机上的画面放大投影到白墙上、下列说法正确的是（　　） A．手机到凸透镜的距离应大于透镜的二倍焦距 B．若要在墙上正常阅读手机内容，手机应如图所示正立放置 C．要使墙上的像变大，应减小手机与透镜间的距离且同时增大像距 D．物距不变，在凸透镜前放置一个合适的凸透镜，调整像距，墙上的像逐渐变小 【答案】CD 【详解】A．投影仪成像规律是物距处于一倍焦距和二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，所以手机到透镜的距离为一倍焦距和二倍焦距之间，故A错误； B．由于投影仪成倒立、放大的实像，所以若要在墙上正常阅读手机内容，手机应倒立放置，故B错误； C．要使墙上的像变大，根据凸透镜成实像时的规律“物近像远，像变大”，所以需要减小手机到透镜间的距离，同时增大像距，故C正确； D．在物距一定时，在凸透镜前放置一个合适的凸透镜，由于凸透镜对光线具有会聚作用，像距变小，墙上的像逐渐变小，故D正确。 故选CD。 三、填空题 13．（24-25八年级上·全国·课前预习）透镜是用透明物质制成的光学器件，它利用的是光的 （选填“直线传播”“折射”或“反射”）。中间比边缘 的透镜是凸透镜，如图中的 （填字母）；中间比边缘 的透镜是凹透镜，如图中的 。（填字母） 【答案】 折射 厚 B、C 薄 A、D 【详解】[1]光从一只介质斜射入另一种介质中时，会发生光的折射；透镜是用透明物质制成的光学器件，它运用到光的折射原理。 [2][3][4][5]中间厚边缘薄的是凸透镜；中间薄边缘厚的是凹透镜；由图可知，B、C中间厚边缘薄是凸透镜；A、D中间薄边缘厚是凹透镜。 14．（23-24八年级上·广东深圳·期末）世界杯足球比赛是人们喜闻乐道的体育项目，世界杯上使用了VAR（视频助理裁判技术），利用摄像机镜头跟踪运动员和足球。摄像机镜头是凸透镜，足球通过摄像机镜头成一个倒立、 的像（选填“放大”或“缩小”），运动员射门时，足球向球门框上的镜头靠近的过程中，摄像机中足球的像将 （选填“变大”、“不变”或者“变小”）。 【答案】 缩小 变大 【详解】[1]摄像机镜头相当于一个凸透镜，足球通过摄像机镜头成倒立、缩小的实像。 [2]足球向门框上镜头靠近的过程中，物距变小，像距变大，像变大。 15．（24-25八年级上·江苏盐城·阶段练习）当无人机在高空拍摄地面场景时，所成的像最靠近图中凸透镜主光轴上的 （选填“a”“b”“c”或“d”）点。 【答案】b 【详解】无人机所成的像是倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距大于二倍焦距，像距处于一倍焦距和二倍焦距之间，因此所成的像应该在b点。 16．（24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内；通过凸透镜看到的像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。 【答案】 一倍 同 【详解】[1]当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，成正立、放大的虚像，故凸透镜与仪表的距离应在一倍焦距范围之内。 [2]当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，通过凸透镜看到的是仪表正立的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的同侧。 17．（2024·四川达州·一模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、焦距为10cm的凸透镜、光屏位置如图所示时，光屏上恰好呈现烛焰清晰的像。此时凸透镜的成像特点与 （选填“放大镜”、“投影仪”、“照相机”）相同；若保持蜡烛、凸透镜、光屏位置不动，用焦距8cm凸透镜替换该透镜，光屏上 （选填“能”或“不能”）成清晰的像，此时成像的情况与 （选填“近视眼”或“远视眼”）成像情况相同。 【答案】 照相机 不能 近视眼 【详解】[1]根据题目描述，焦距为10cm的凸透镜在图示位置时，光屏上恰好呈现烛焰清晰的像。由于此时像距大于二倍焦距（因为光屏在凸透镜的右侧且距离较远），所以根据凸透镜成像的规律，我们可以判断此时成的是倒立、缩小的实像。这种成像特点与照相机是相同的，因为照相机就是利用凸透镜成倒立、缩小的实像来拍摄照片的。 [2]蜡烛、凸透镜位置不动，用焦距8cm凸透镜替换该透镜，相当于增大了物距，要想在光屏上成清晰的像，要减小像距，即光屏向左移动，所以光屏若不移动，就不再成清晰的像， [3]由于此时像成在了光屏的前方，所以这与近视眼的成像情况是相同的。近视眼就是因为晶状体的曲度过大或眼球的前后径过长，导致远处的物体成像在视网膜的前方，从而看不清远处的物体。 四、作图题 18．（24-25八年级上·全国·课前预习）请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A′。 【答案】 【详解】平行于凸透镜主光轴的光线折射后过焦点，通过光心的光线传播方向不变，两条折射光线交点即是A的像A′。如图所示： 19．（2024·广东茂名·模拟预测）如图所示，一凹透镜立在光滑的玻璃板上，S'为玻璃板上一光源的像，经玻璃板反射射向凹透镜。请在图中作出光源S；把经玻璃板反射射向凹透镜光路补充完整 【答案】 【详解】画出像S′关于镜面的对称点S，即为光源S的位置；连接SA可得AB的入射光线，然后根据延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴画出其反射光线经凹透镜后的折射光线，如图所示 20．（24-25八年级上·全国·单元测试）作图题： (1)如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，其中光线①平行于主光轴，光线②经过光心，画出它们经过凹透镜的折射光线；（须保留必要的作图痕迹） (2)如图甲所示是我国首创的“吸毒人员瞳孔检测鉴定仪”，它主要对眼球经凸透镜成的像进行分析，从而为辨别吸毒人员提供了依据。如图乙所示是两束来自眼球表面的光，请画出此光线经凸透镜后折射光线的位置。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）过光心的光线经凹透镜后传播方向不改变。入射光线平行于主光轴，则经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，如图所示： （2）凸透镜对光有会聚作用，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，根据光路可逆，过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。如图所示： 【能力培优】 五、实验题 21．（23-24八年级上·河南郑州·期末）在探究“凸透镜成像规律”的实验中： (1)发现用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像；用该凸透镜看自己的指纹时，能看见正立、放大的像；由此提出问题：凸透镜成像时，像的大小、正倒、虚实跟 有什么关系呢？ (2)凸透镜对光的偏折程度跟透镜的 有关系，所以它应该是个注意的参照距离； (3)在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛； (4)下图是某一次的获得清晰像的实验情景，此时在光屏上得到的是：倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； （填光学仪器名称）就是利用这一成像规律来工作的；如果此图中的凸透镜是自制的水凸透镜，继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动，像的大小与原来的相比 （选填“变大”、“不变”或“变小”）； (5)小冰用几个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，光具座上的刻度尺也换成下图的，下面是对小冰的实验装置进行的评价，其中错误的是______ 。 A．所成的像比较稳定 B．便于比较像与物的大小 C．可直接测出物距和像距 D．利用此装置不能测量凸透镜的焦距 【答案】(1)物距 (2)焦距 (3)需要 (4) 放大 投影仪 左 变小 (5)D 【详解】（1）凸透镜看远处物体和用该凸透镜看自己的指纹，物体与凸透镜的距离不同，成的像也不同，所以可以提出问题：凸透镜成像时，像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系呢？ （2）由于不同的凸透镜的焦距不同，聚光能力也不同，所以凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距有关系。 （3）安装蜡烛、光屏和凸透镜时，应将蜡烛的烛焰的中心、光屏的中心、凸透镜的光心大致调到同一高度处，为了观察到烛焰的中心，需要点燃蜡烛。 （4）[1][2]由图可知，物距小于像距，此时在光屏上得到清晰的像，由凸透镜成像规律可知，物距大于一倍焦距，小于二倍焦距，像距大于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，所以此时在光屏上得到的是：倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一成像规律来工作的。 [3][4]继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，不改变蜡烛和凸透镜的位置，由于凸透镜的焦距变小，所以相当于蜡烛远离凸透镜，由物远像近像变小可知，像靠近凸透镜，所以要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向左移动，像的大小与原来的相比变小。 （5）A．使用烛焰进行实验，烛焰在风力等因素影响下会发生晃动，与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定，故A正确，不符合题意； B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，通过比较像与光屏的大小，可以直接得出像与物的大小，故B正确，不符合题意； C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可以直接读出像距与物距的大小，可直接测出物距和像距，故C正确，不符合题意； D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置可以通过等大的实像的物距、像距的大小关系，得出凸透镜的焦距，故D错误，符合题意。 故选D。 22．（23-24八年级上·广西百色·期末）如图所示，小明和同学们在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)在凸透镜不动的情况下，不断改变物距u，测出对应的像距v，得到物距与像距的关系图像，如图甲，则凸透镜的焦距为 cm； (2)为了使像能呈现在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜和光屏的中心位于同一 上； (3)如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到 （选填“C”、“D”或“E”）点，光屏上才能成清晰的像； (4)小明同学把蜡烛移动到A处，移动光屏，找到清晰的像，此时光屏上的像应该是倒立 （选填“缩小”、“放大”或“等大”）的实像，利用这个成像原理人们制成了 （选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）。若蜡烛燃烧变短了，其在光屏上的像的位置将 （选填“升高”或“降低”）； (5)同组的小丽同学在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上将___________。 A．得不到像 B．仅成上半部分的像 C．仅成下半部分的像 D．像是完整的，亮度变暗 【答案】(1)10 (2)高度 (3)D (4) 缩小 照相机 升高 (5)D 【详解】（1）由图甲可知，当u=v=20cm 时，根据u=v=2f 成倒立、等大的实像，即2f=20cm 故该凸透镜的焦距为f=10cm。 （2）实验中应调节使烛焰、光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样使像成在光屏中央。 （3）如乙图所示，当蜡烛位于图中B处，此时u=50.0cm-30.0cm=20.0cm=2f 成倒立、等大的实像，像距为20.0cm，故移动光屏到D点，光屏上才能成清晰的像。 （4）[1][2]把蜡烛移动到A处，此时物距50.0cm-8.0cm=42.0cm>2f 成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的。 [3]若蜡烛燃烧变短了，根据过光线的光线传播方向不变可知，其在光屏上的像的位置将升高。 （5）如果不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，下半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗。 故选D。 六、科普阅读题 23．图1是照相机的成像原理。通常把使用图2中35毫米有孔胶卷的照相机称为135照相机。“快门”是使胶片获得必要曝光量的时间控制机构。“幕帘快门”是135照相机常用的一种快门，它由前后两个幕帘组成；位于胶片前约3毫米处。图3是“幕帘快门”的工作原理图。拍摄照片时，先将快门上弦，此时前、后幕帘的首尾部分重叠在一起，从胶片的左端运动到右端（如图3-（a）），与幕帘连接的弹簧同时被卷紧，为快门的开启提供动力；然后按下快门按钮，快门开启，前帘先向左运动，而后帘依据摄影者设定的曝光时间滞后一段时间和前帘形成合适的缝隙宽度L后再开始运动（如图3-（b））。这样，缝隙从胶片的右端运动到左端，使整个胶片依次获得曝光（如图3-（c））。运动结束，胶片又全部被遮住，与幕帘连接的弹簧恢复原状，即松弦（如图3-（d））。 下表是国产DF-1相机（135型）曝光时间与快门缝隙的对应关系 T（秒） …… L（毫米） 2.5 5 10 20 41.5 55 83 …… 请根据以上资料，回答以下问题。 (1)从DF-1相机曝光时间与快门缝隙的对应关系表可以得出，各档曝光时间对应的幕帘运动速度有何特点？ (2)不同型号照相机的“幕帘快门”的缝隙运动方向是不同的。以摄影者为参照物，有的自左向右，有的自右向左，有的自上而下，有的自下而上，用这些相机拍摄运动物体时都会造成像的畸变。图4中（a）、（b）分别表示的是：拍摄时相机与汽车位置的示意图和不发生畸变的图像的示意图；图4（c）、（d）所示的是：使用不同型号相机拍摄高速运动的汽车时形成的像。请根据像的畸变情况，写出快门缝隙的运动方向。（a） （b） （在横线上填上：“自上而下”或“自下而上”或“自左向右”或“自右向左”） (3)如图是用135相机拍摄的某学生（身高1.7米）在试用新标准乒乓球（直径40毫米）的照片。拍摄时选用的快门速度为秒。请估算照片中乒乓球运动的平均速度。 (4)在光照不足的环境下拍摄照片时需要用闪光灯来照明。闪光灯是一种发光时间短（约几毫秒），发光强度高的光源。由于幕帘快门是通过两个幕帘间形成的缝隙使整个摄影画面曝光的，所以要使闪光灯瞬间发出的光全部进入画面，必须在快门全开（前帘已复位，而后帘尚未释放）的瞬间闪亮。DF-1型照相机的闪光灯联动装置是在前帘复位到终点附近时接通闪光灯的电路，使闪光灯工作。从DF-1相机快门缝隙与曝光时间的对应关系表可知，为达到与闪光灯的同步，曝光时间应如何选择？ (5)如图是用某台旧的DF-1照相机的，秒快门速度拍摄的，并用闪光灯照明的画面。试根据画面上留下的闪光影像（较深的区域），计算该相机“幕帘快门”的缝隙运动速度。 (6)某摄影爱好者为了在胶片上获得直径约为2毫米的太阳的清晰的像，他应选用多大焦距的摄影物镜来进行拍摄？ 已知太阳发出的光经8.31分钟射到地球，太阳的直径为米。 【答案】(1)恒为2.5m/s (2) 自右向左 自下而上 (3)4.8m/s (4)大于 (5)2.125m/s (6)215mm 【详解】（1）通过对表中数据进行分析可知，各挡曝光时间对应的幕帘运动速度恒为 可见“幕帘快门”的幕帘运动速度是恒定的。 （2）①如图a所示，以摄影者为参照物，当车向左运动时，它在底片上的像是向右运动的。当“幕帘快门”的缝隙运动方向是自右向左时，先是曝光车头位置；当幕帘缝隙运动到最左侧时由于汽车的像已经向右前移了。所以，汽车的像发生变短的畸变。故快门缝隙的运动方向是自右向左的。 ②如图b所示，同样以摄影者为参照物，当车向左运动时，它在底片上的像是向右运动的。当“幕帘快门”的缝隙运动方向是自下而上时，先是曝光车顶位置；当幕帘缝隙运动到最上面时，由于汽车底盘的像已经向右前移了。所以，汽车的像发生向尾部方向倾斜的畸变。故快门缝隙的运动方向是自下而上的。 （3）根据像与物的相似关系来估算照片中乒乓球运动的平均速度。测得乒乓球在照片上留下的轨迹宽，轨迹长，已知新标准乒乓球的直径。设在快门开启胶片曝光过程中，乒乓球实际运动的路程为L，根据像与物的相似关系，有 将数据代入上式，得 （4）要使闪光灯瞬间发出的光全部进入画面，必须在快门全开的瞬间闪亮。从图中可以看到每张照片的画面长度为35毫米，而从DF-1相机曝光时间与快门缝隙的对应关系的表中可以看到，要达到与闪光灯的同步，应选择缝隙宽度大于35毫米所对应的曝光时间才行。 （5）由“幕帘快门”闪光同步原理可知，当前帘到达左端时，带动闪光灯发光，此时后帘开始运动，闪光结束，前后帘的距离即为较深的区域。所以对应不同的设定曝光时间，触发闪光灯点亮的位置相同，两张照片上闪光灯闪亮留下的影像宽度差等于两种曝光时间对应的缝隙宽度差。据此列出等式即可计算出该相机“幕帘快门”的缝隙运动速度。影像宽度差 曝光时间对应的缝隙宽度差为 因为它们相等，所以。 （6）因为太阳距离地球很远，所以太阳所成像到透镜的距离近似等于焦距，而且像长与物长之比等于像距与物距之比。则有 式中d表示太阳像的直径，D表示太阳的直径，s为太阳到地球的距离，f为物镜的焦距。所以 即他应选用焦距为215毫米的摄影物镜来进行拍摄。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 光的世界 课时4.5 科学探究：凸透镜成像规律 2022年课程标准 物理素养 1. 了解日常生活常见的光源； 2. 知道光沿直线传播的条件； 3. 知道光在不同介质中的传播速度不同。 科学观念：知道生活中常见的光源；知道光在均匀透明介质中沿直线传播。 科学思维：知道光沿直线传播及在生活中的应用；光速的简单计算。 科学探究：利用小孔成像探究光沿直线传播。 知识点1：认识透镜 1. 透镜的分类 种类 概念 图示 实例 凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜 凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜 2. 透镜的基本概念 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 凸透镜 凹透镜 光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心，用字母O表示，可以认为薄透镜就在透镜的中心 知识点2：透镜的三条特殊光线 三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表： 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 知识点2：凸透镜成像规律及应用 物体到凸透镜的距离u 像的性质 像到凸透 镜的距离v 应用 正倒 大小 虚实 u＞2f 倒立 缩小 实像 2f＞v＞f 照相机 u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f 间接测焦距 2f＞u＞f 倒立 放大 实像 v＞2f 投影仪 u＝f 不成像 u＜f 正立 放大 虚像 v＞u 放大镜 巧记规律 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小 探究题型目录 探究一：透镜对光的作用 2 题型1：透镜的识别 4 题型2：透镜对光线的作用 4 探究二：探究凸透镜的成像规律实验 5 题型3：探究凸透镜成像规律实验 8 题型4：透镜的光路作图 9 探究三：凸透镜成像规律在生活中的应用 10 题型5：照相机 11 题型6：投影仪 13 题型7：放大镜 15 探究一：透镜对光的作用 1. 实验探究：透镜对光的作用 取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜。用手电筒射出一束光，垂直杯底射入烧杯中，观察烧杯中的光束，如下图所示： 归纳总结：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。 【特别提示】透镜的中心称为光心（O）；通过两个球面球心的直线，叫作透镜的主光轴；平行于主光轴的光经凸透镜会聚在焦点（F）上。 2.对“会聚作用”和“发散作用”的理解 （1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。 3. 类比三棱镜理解透镜对光的作用 （1）凸透镜对光的汇聚作用 把凸透镜切成三个小块，如图乙所示，对上下两个小块来说，它们均可以看成是两个三棱镜（如图甲），我们知道，一束光穿过三棱镜时会三角形的底边发生两次偏折，由于上下两次三角形是互为倒置的，所以凸透镜对光有会聚作用。 （2）凹透镜对光的发散作用 凹透镜同样液可以分成两个三棱镜，由于这两个三棱镜放置的位置与凸透镜相反，一束光经三棱镜两次折射后向靠近底边的方向射出，所以凹透镜有发散作用，如图丙。 4. 透镜中的光路是可逆的 由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。 题型1：透镜的识别 【典例1】透镜是指能够 光的镜子，并且镜片的表面至少有一个是球面的一部分。透镜通常用玻璃或树脂材料制成。如下图有六个透镜，你可以把它们分成 和 两大类，你的分类依据是 。 【变式1-1】凸透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜头。凹透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜片。下列镜子中，属于凸透镜的有 ；属于凹透镜的有 。 【变式1-2】（23-24八年级上·山东枣庄·阶段练习）在图中所示透镜中，属于凸透镜的有 ，属于凹透镜的有 ，凸透镜对光线具有 作用。 题型2：透镜对光线的作用 【典例2】（23-24八年级上·山东潍坊·阶段练习）如图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是（　　） A．B．C．D． 【变式2-1】（23-24八年级上·山东东营·阶段练习）某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示。不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引起火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了 （选填“反射”或“折射”），矿泉水瓶相当于 。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。 【变式2-2】（23-24八年级上·山东枣庄·阶段练习）如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，由此说明，能将光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜。 探究二：探究凸透镜的成像规律实验 1.基本概念 （1）物距：物体到凸透镜光心的距离，用字母u表示。 （2）像距：像到凸透镜光心的距离，用字母v表示。 注意：初中阶段，我们研究的凸透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，故一般物距也可说是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离。 2.实验：探究凸透镜成像的规律 【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。 【得出结论】 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 3.实验注意事项 （1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜； （2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距； （3）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央； （4）调整光屏时，不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距的变化； （5）判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置； （6）同一个物距范围内，要换不同的物距进行实验，这是为了排除偶然因素，使实验结论更具普遍性。 （7）实验中移动光屏都找不到像的集中原因 ①若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度，烛焰的像将成在光屏偏上方或偏下方，甚至不能在光屏上成像； ②当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，虽然能成实像，但所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度和光屏的大小有限，光屏不能承接到像； ③当烛焰位于凸透镜焦点处，烛焰发出的光经凸透镜折射后平行射出，光屏上不会出现烛焰的像； ④若烛焰位于凸透镜一倍焦距以内，烛焰与其所成的虚像在凸透镜同侧，此时光屏时接收不到像的。 4.凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。 （1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f<v<2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时v>2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。 （5）当u<f时，成正立、放大的虚像，此时v>u。光路如图所示。 培优拓展：凸透镜成像的动态变化规律 1.动态变化口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑。其意义是，凸透镜成像时，像距变大（小），像就变大（小）；物体向哪个方向移动，像就向哪个方向移动。 2.移动速度：成缩小的像时，物距大于像距，物体移动的速度大于像移动的速度；成放大的像时，物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度。 3.最小距离：物体和实像的最小距离是4f,即当物体位于2f位置成像时。 题型3：探究凸透镜成像规律实验 【典例3】如图所示，用焦距为10cm的凸透镜、高度为6cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律，通过测量像的高度反映像的大小； (1)选择了“F”形光源进行实验，与“T”形光源相比，“F”形光源的好处是： ； (2)如图，把光具座上凸透镜所在位置设为零刻度，数值向左、右依次增大，这样做的优点是可以直接读出 和 ；用标有均匀格子的面板制作特定字母状LED灯替代蜡烛，光屏上标有同样的格子，这样做的优点是光屏上成像更清晰、更 并且从光屏上可以准确得出像与物的 关系。 【变式3-1】（2024·新疆乌鲁木齐·一模）以下是“探究凸透镜成像规律”的实验： (1)如图A所示，由甲图中可知，凸透镜的焦距是 ；当蜡烛的烛焰、凸透镜的中心和光屏中心在同一高度，位置如乙图所示时，光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、 的实像。 (2)小明同学想利用LED发光字研究凸透镜所成实像与发光物体在上下左右的位置关系，如图B所示的汉字中，适合做本次研究的LED光源的是 字。 题型4：透镜的光路作图 【典例4】（2024·黑龙江大庆·一模）三束光线射向凸透镜，请补充完整这三束光线通过凸透镜的光路图。 【变式4-1】（24-25八年级上·北京朝阳·阶段练习）在图甲中画出适当的透镜，根据图乙中通过凸透镜后折射光线的方向，画出入射光线。 【变式4-2】（24-25八年级上·江西宜春·阶段练习）请按要求完成下列光路。 (1)已知黑箱内有一只凹透镜和一只平面镜，请在黑箱内画出完整的光路，填上光学仪器，并标明凹透镜焦点F的位置。 (2)根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜。 (3)完成光路图，根据图中的入射光线或折射光线作出相应折射光线或入射光线。 (4)如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线。 探究三：凸透镜成像规律在生活中的应用 一、照相机 1.照相机的成像原理 如图甲所示，是照相机模型，纸筒A的一端盖上了一层半透明纸，相对于照相机胶片，纸筒B的一端嵌上了一个凸透镜。在较暗的室内，将B端朝向明亮的室外，眼睛观察版透明纸，适当调节B筒在A筒中的深度，就可以正在版透明纸上得到室外景物清晰、倒立的像。 甲 乙 照相机的镜头相对于一个凸透镜，胶片相对于光屏，来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的像，如图乙所示。 2.照相机成像的特点 （1）物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。 （2）物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（或胶片）的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。 （3）照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。 特别提醒： 1.平时我们看到照相机成的像是正立的，这是为了取景方便，经过技术处理将倒立的像转变成了正立的。照相机在胶片上所成的像是倒立、缩小的。 2.像的“倒立”与“正立”：正立和倒立都是指像与物的关系。像的倒立指像的上下位置与物体的上下位置颠倒，还要注意凸透镜成倒立的像时，像与物体的左右位置也是颠倒的。 3.“缩小的像”与“像变小”两种说法含义不同：“缩小的像”是指物体所成的像的大小与物体比较，像比物体小了；“像变小”是指物体后一次所成的像比前一次所成的像变小了，反映的是前后两次成像大小的变化。 3.照相机的使用 为了使远近不同的景物在胶片上都能成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。 （1）拍摄近处景物时，镜头应向前伸，即增大胶片与镜头之间的距离； （2）拍摄远处景物时，镜头应往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离； （3）若想使拍摄景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想使拍摄景物的像小一些，可以增大景物与镜头之间的距离。 题型5：照相机 【典例5】（多选）（23-24八年级上·河南郑州·期末）某中学的科技节上，有位学生自制模型照相机如图所示，引起同学们的围观。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和半透明纸的距离，就可以在半透明纸上看到室外景物清晰的像。 关于它的构造和成像，下列说法正确的是（　　） A．半透明纸相当于被成像的物体 B．先拉长室外景物与照相机的距离，再拉动纸筒，缩短半透明纸与凸透镜的距离，可以使像变小 C．半透明纸上可能得到正立的像 D．如果模型照相机镜头的焦距是10cm，那么镜头与半透明纸之间的距离应大于10cm而小于20cm 【变式5-1】（24-25八年级上·全国·课前预习）照相机镜头的作用相当于一个 镜，来自物体的光经过照相机镜头后，会在胶卷上形成一个 （选填“放大”或“缩小”）、 （选填“倒立”或“正立”）的 像（选填“实”或“虚”）。 【变式5-2】（2024·山西晋中·模拟预测）驿站出库扫描仪是一种物流设备。如题图所示，货物出库时，扫描仪的镜头对货物条码进行扫描，使像成到传感器上，经过数据传输完成出库登记。货物通过镜头所成的像是（　　） A．倒立的实像 B．放大的虚像 C．正立的实像 D．缩小的虚像 二、投影仪（放映机） 照相机是利用凸透镜来成像的，利用照相机可以得到倒立、缩小的像。投影仪也是利用凸透镜来成像的，利用投影仪能得到倒立、放大的像，如图所示。 1.投影仪的成像特点 （1）投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离； （2）图案（文字）通过投影仪在屏幕上成的像比投影片上的图案（文字）大； （3）像和投影片在凸透镜的两侧； （4）图案（文字）在屏幕上所成的像是倒立、放大的像； （5）投影片离镜头越近，像到镜头间的距离越大，屏幕上所成的像越大。 2.投影仪的调节 （1）使屏幕上的像变大的方法：减小投影片与镜头之间的距离，同时增大屏幕与镜头间的距离； （2）使屏幕上的像变小的方法：增大投影片与镜头间的距离，同时减小屏幕与镜头间的距离。 特别提醒： 1.幻灯机、放映机的成像特点与投影仪相同。使用时都要注意将幻灯片或投影片倒立放置，这样才能在屏幕上得到一个正立、放大的像。 2.现在会议室、教室用的投影仪，通常与电脑相连，电脑上的字或图片可通过投影仪放大后投影至屏幕上。 题型6：投影仪 【典例6】（23-24八年级上·吉林长春·阶段练习）电影放映机能将电影胶片成像在银幕上。图中能用来说明其成像原理的图是（　　） A． B． C． D． 【变式6-1】现在，很多家庭购买了投影电视机。如图所示，某型号投影电视机将传输过来的图像通过投影仪的镜头成像，并将所成的像投射到特制屏幕或者白墙上；屏幕画面的大小可通过移动投影仪的前后位置来调节。关于投影电视机，下列说法正确的是（　　） A．投影仪的镜头相当于一个凸面镜 B．传输过来的图像通过投影仪的镜头成正立、放大的实像 C．使用时，屏幕离投影仪的距离应小于二倍镜头焦距 D．要想使屏幕画面更大一些，可将投影仪向远离屏幕的方向移动 【变式6-2】（2024·湖北十堰·一模）如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（    ） A．投影仪的镜头对光有会聚作用 B．物体在屏幕上所成的像是一个放大的实像 C．镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距 D．若使屏幕上的像变大，应使镜头远离投影片 三、放大镜 1.放大镜成像 放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜能将小物体放大，如图所示。将放大镜镜头放在物体上方与眼睛之间适当位置，透过放大镜可以看到正立、放大的像。 2.放大镜成像特点 （1）物体通过放大镜所成的像是一个正立、放大的像； （2）像和物体在凸透镜的同侧； （3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大； （4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。 3.放大镜的使用 （1）使像变大的方法：让放大镜与物体之间的距离适当增大一些； （2）使像显小的方法：让放大镜与物体之间的距离适当减小一些。 辨析比较： 照相机 投影仪 放大镜 物镜距离 远 近 最近 像镜距离 近 远 — 像的性质 倒立、缩小 倒立、放大 正立、放大 物像位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧 物像变化 物体靠近透镜，像远离透镜；物体远离透镜，像靠近透镜 要使像变大，应使文字或图案离尽头近一些，屏幕应离镜头远一些 放大镜适当远离物体，像变大；放大镜适当靠近物体，像变小 题型7：放大镜 【典例7】（24-25八年级上·北京朝阳·阶段练习）小明用凸透镜先后观察手指和窗外远处的景物，看到如图所示的两种情景。以下说法中正确的是（　　） A．甲中看到的是虚像；乙中看到的是实像 B．甲中成的是缩小的像；乙中所成的放大的像 C．甲中成像规律可应用于放大镜；乙中成像规律可应用于投影仪 D．甲中手指在凸透镜1倍焦距以外；乙中窗外的景物在凸透镜2倍焦距内 【变式7-1】（2024·山西长治·模拟预测）如图所示是博物馆内“刘充国印”的展台，上方是凸透镜，透过它能看到放大的印章；下方是平面镜，通过它能看到印章底部的字。下列说法正确的是（    ） A．透过凸透镜可观察到倒立放大的印章 B．观察到的像与印章在凸透镜的同侧 C．若想看到更大的印章，可以将凸透镜靠近印章 D．下方平面镜成像原理与凸透镜成像原理相同 【变式7-2】（24-25八年级上·全国·）某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透镜调整到如图所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成 （选填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。 【基础强化】 一、单选题 1．（23-24八年级上·山西晋中·期末）如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 2．（23-24八年级上·福建泉州·阶段练习）下列现象中，所成的像是实像的是（　　） A．湖面小桥的倒影 B．透过窗户玻璃看外面的大楼 C．放大镜观察书上的字 D．放映电影时银幕上的画面 3．（24-25八年级上·全国·）如图所示，该凸透镜的焦距是（　　） A．10.0 cm B．20.0 cm C．30.0 cm D．50.0 cm 4．（23-24八年级上·上海宝山·阶段练习）当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为（　　） A．f<2cm B．2cm<f<4cm C．4cm<f<5cm D．5cm<f<8cm 5．（24-25八年级上·江苏盐城·阶段练习）如图所示，智能快递车正在运送包裹，用户通过人脸识别取货。下列分析正确的是（　　） A．用户看见快递车，是因为光在它表面发生了折射 B．地面出现快递车的影子，是因为没有光照向快递车形成的 C．智能快递车上的摄像头利用了光的反射原理工作 D．人脸识别时，人通过摄像头成倒立、缩小的实像 6．（24-25八年级上·全国·）如图所示是小明手拿放大镜观察蚂蚁爬行时的情景，下列说法正确的是（    ）． A．放大镜相当于凹透镜，对光有会聚作用 B．蚂蚁像的位置与蚂蚁的位置在凸透镜的异侧 C．蚂蚁位于放大镜的二倍焦距之外，成的像是放大的虚像 D．要想看到蚂蚁的像更大些，应该将放大镜离蚂蚁稍微远些 7．（24-25八年级上·全国·）小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（    ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L，也可能大于L 8．（23-24九年级上·山东淄博·阶段练习）如图a，蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子 B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大 C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低 D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像 9．（23-24八年级上·宁夏石嘴山·期末）如图是小明完成实践性作业自制的照相机模型，纸筒A的一端蒙了一层半透明纸，纸筒B的一端嵌了一个凸透镜，两纸筒套在一起组成了一个模型照相机，为了在A端得到清晰的像，要调整A、B间的距离。下列关于此自制相机说法正确的是（　　） A．使用时，把A端对着室外，眼睛应对着B端向筒内观察，看像是否清晰 B．使用时，应把A端朝着明亮的室外，B筒朝着较暗的室内 C．如果看远处景物时像很清晰，再看近处景物时应该把B向外拉，增加A、B间的距离 D．当在此相机上看到远处楼房完整的像时，此时像距大于物距 二、多选题 10．（23-24八年级上·山东日照·阶段练习）如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜焦距为10cm B．物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像 C．物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成投影仪 D．物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的像一直是变大的 11．（2024·河南南阳·一模）一位同学利用如图所示的装置探究凸透镜成像规律，他先用焦距为20cm的凸透镜进行实验，在光屏上得到了清晰的缩小实像，接下来他改用焦距为10cm的凸透镜继续进行实验，下列分析正确的（    ） A．要使光屏再次成清晰的像，可只将光屏向右移 B．要使光屏再次成清晰的像，可只将蜡烛向右移 C．若只移动光屏重新得到清晰的像，像将变大 D．若只移动蜡烛重新得到清晰的像，像将变大 12．（2024·河北沧州·一模）如图是小明在综合实践活动中用带抽屉的纸盒和透镜自制的简易投影仪，将手机放入抽屉中，通过推拉抽屉，能将手机上的画面放大投影到白墙上、下列说法正确的是（　　） A．手机到凸透镜的距离应大于透镜的二倍焦距 B．若要在墙上正常阅读手机内容，手机应如图所示正立放置 C．要使墙上的像变大，应减小手机与透镜间的距离且同时增大像距 D．物距不变，在凸透镜前放置一个合适的凸透镜，调整像距，墙上的像逐渐变小 三、填空题 13．（24-25八年级上·全国·课前预习）透镜是用透明物质制成的光学器件，它利用的是光的 （选填“直线传播”“折射”或“反射”）。中间比边缘 的透镜是凸透镜，如图中的 （填字母）；中间比边缘 的透镜是凹透镜，如图中的 。（填字母） 14．（23-24八年级上·广东深圳·期末）世界杯足球比赛是人们喜闻乐道的体育项目，世界杯上使用了VAR（视频助理裁判技术），利用摄像机镜头跟踪运动员和足球。摄像机镜头是凸透镜，足球通过摄像机镜头成一个倒立、 的像（选填“放大”或“缩小”），运动员射门时，足球向球门框上的镜头靠近的过程中，摄像机中足球的像将 （选填“变大”、“不变”或者“变小”）。 15．（24-25八年级上·江苏盐城·阶段练习）当无人机在高空拍摄地面场景时，所成的像最靠近图中凸透镜主光轴上的 （选填“a”“b”“c”或“d”）点。 16．（24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内；通过凸透镜看到的像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。 17．（2024·四川达州·一模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、焦距为10cm的凸透镜、光屏位置如图所示时，光屏上恰好呈现烛焰清晰的像。此时凸透镜的成像特点与 （选填“放大镜”、“投影仪”、“照相机”）相同；若保持蜡烛、凸透镜、光屏位置不动，用焦距8cm凸透镜替换该透镜，光屏上 （选填“能”或“不能”）成清晰的像，此时成像的情况与 （选填“近视眼”或“远视眼”）成像情况相同。 四、作图题 18．（24-25八年级上·全国·课前预习）请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A′。 19．（2024·广东茂名·模拟预测）如图所示，一凹透镜立在光滑的玻璃板上，S'为玻璃板上一光源的像，经玻璃板反射射向凹透镜。请在图中作出光源S；把经玻璃板反射射向凹透镜光路补充完整 20．（24-25八年级上·全国·单元测试）作图题： (1)如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，其中光线①平行于主光轴，光线②经过光心，画出它们经过凹透镜的折射光线；（须保留必要的作图痕迹） (2)如图甲所示是我国首创的“吸毒人员瞳孔检测鉴定仪”，它主要对眼球经凸透镜成的像进行分析，从而为辨别吸毒人员提供了依据。如图乙所示是两束来自眼球表面的光，请画出此光线经凸透镜后折射光线的位置。 【能力培优】 五、实验题 21．（23-24八年级上·河南郑州·期末）在探究“凸透镜成像规律”的实验中： (1)发现用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像；用该凸透镜看自己的指纹时，能看见正立、放大的像；由此提出问题：凸透镜成像时，像的大小、正倒、虚实跟 有什么关系呢？ (2)凸透镜对光的偏折程度跟透镜的 有关系，所以它应该是个注意的参照距离； (3)在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛； (4)下图是某一次的获得清晰像的实验情景，此时在光屏上得到的是：倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； （填光学仪器名称）就是利用这一成像规律来工作的；如果此图中的凸透镜是自制的水凸透镜，继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动，像的大小与原来的相比 （选填“变大”、“不变”或“变小”）； (5)小冰用几个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，光具座上的刻度尺也换成下图的，下面是对小冰的实验装置进行的评价，其中错误的是______ 。 A．所成的像比较稳定 B．便于比较像与物的大小 C．可直接测出物距和像距 D．利用此装置不能测量凸透镜的焦距 22．（23-24八年级上·广西百色·期末）如图所示，小明和同学们在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)在凸透镜不动的情况下，不断改变物距u，测出对应的像距v，得到物距与像距的关系图像，如图甲，则凸透镜的焦距为 cm； (2)为了使像能呈现在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜和光屏的中心位于同一 上； (3)如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到 （选填“C”、“D”或“E”）点，光屏上才能成清晰的像； (4)小明同学把蜡烛移动到A处，移动光屏，找到清晰的像，此时光屏上的像应该是倒立 （选填“缩小”、“放大”或“等大”）的实像，利用这个成像原理人们制成了 （选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）。若蜡烛燃烧变短了，其在光屏上的像的位置将 （选填“升高”或“降低”）； (5)同组的小丽同学在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上将___________。 A．得不到像 B．仅成上半部分的像 C．仅成下半部分的像 D．像是完整的，亮度变暗 六、科普阅读题 23．图1是照相机的成像原理。通常把使用图2中35毫米有孔胶卷的照相机称为135照相机。“快门”是使胶片获得必要曝光量的时间控制机构。“幕帘快门”是135照相机常用的一种快门，它由前后两个幕帘组成；位于胶片前约3毫米处。图3是“幕帘快门”的工作原理图。拍摄照片时，先将快门上弦，此时前、后幕帘的首尾部分重叠在一起，从胶片的左端运动到右端（如图3-（a）），与幕帘连接的弹簧同时被卷紧，为快门的开启提供动力；然后按下快门按钮，快门开启，前帘先向左运动，而后帘依据摄影者设定的曝光时间滞后一段时间和前帘形成合适的缝隙宽度L后再开始运动（如图3-（b））。这样，缝隙从胶片的右端运动到左端，使整个胶片依次获得曝光（如图3-（c））。运动结束，胶片又全部被遮住，与幕帘连接的弹簧恢复原状，即松弦（如图3-（d））。 下表是国产DF-1相机（135型）曝光时间与快门缝隙的对应关系 T（秒） …… L（毫米） 2.5 5 10 20 41.5 55 83 …… 请根据以上资料，回答以下问题。 (1)从DF-1相机曝光时间与快门缝隙的对应关系表可以得出，各档曝光时间对应的幕帘运动速度有何特点？ (2)不同型号照相机的“幕帘快门”的缝隙运动方向是不同的。以摄影者为参照物，有的自左向右，有的自右向左，有的自上而下，有的自下而上，用这些相机拍摄运动物体时都会造成像的畸变。图4中（a）、（b）分别表示的是：拍摄时相机与汽车位置的示意图和不发生畸变的图像的示意图；图4（c）、（d）所示的是：使用不同型号相机拍摄高速运动的汽车时形成的像。请根据像的畸变情况，写出快门缝隙的运动方向。（a） （b） （在横线上填上：“自上而下”或“自下而上”或“自左向右”或“自右向左”） (3)如图是用135相机拍摄的某学生（身高1.7米）在试用新标准乒乓球（直径40毫米）的照片。拍摄时选用的快门速度为秒。请估算照片中乒乓球运动的平均速度。 (4)在光照不足的环境下拍摄照片时需要用闪光灯来照明。闪光灯是一种发光时间短（约几毫秒），发光强度高的光源。由于幕帘快门是通过两个幕帘间形成的缝隙使整个摄影画面曝光的，所以要使闪光灯瞬间发出的光全部进入画面，必须在快门全开（前帘已复位，而后帘尚未释放）的瞬间闪亮。DF-1型照相机的闪光灯联动装置是在前帘复位到终点附近时接通闪光灯的电路，使闪光灯工作。从DF-1相机快门缝隙与曝光时间的对应关系表可知，为达到与闪光灯的同步，曝光时间应如何选择？ (5)如图是用某台旧的DF-1照相机的，秒快门速度拍摄的，并用闪光灯照明的画面。试根据画面上留下的闪光影像（较深的区域），计算该相机“幕帘快门”的缝隙运动速度。 (6)某摄影爱好者为了在胶片上获得直径约为2毫米的太阳的清晰的像，他应选用多大焦距的摄影物镜来进行拍摄？ 已知太阳发出的光经8.31分钟射到地球，太阳的直径为米。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$