第五章透镜及其应用 实验专题训练-【同步实验课】2024-2025学年初中物理教材实验大盘点（人教版2024）

王牌物理 王牌物理 第五章透镜及其应用实验专题 1、 两种透镜对光的作用 在观察“凸透镜对光的作用”实验中，小明做了如图所示的实验。 （1）对比两图可以得到结论：光从空气射入凸透镜时，　凸透镜对光有会聚作用 　； （2）小明利用此凸透镜、蜡烛、光屏等器材继续探究凸透镜成像规律，记录部分数据如下。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 60.0 12.0 倒立缩小实像 2 35.0 14.0 倒立缩小实像 3 30.0 15.0 倒立缩小实像 4 20.0 20.0 倒立等大实像 5 12.5 50.0 　 小明根据表中数据发现： ①凸透镜成缩小实像时，像距和物距的大小关系是　 像距小于物距 　； ②当像距等于物距时，成像的性质是　倒立等大实像 　； ③小明进一步猜想，当物距为12.5cm时．成像的性质是　倒立放大实像 　； ④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是　像的大小变化 　。 【实验分析】（1）光线向主轴靠拢，则有会聚作用；光线远离主轴，则有发散作用； （2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较，找到凸透镜成缩小实像的条件； ②根据实验4分析解答； ③根据表格数据分析像的大小和物距变化之间的关系； ④根据实验目的增加记录项目。 【解析】【解答】（1）根据右图可知，手电筒发出的光经过凸透镜后向主轴靠拢，因此凸透镜对光线有会聚作用； （2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较得到：当像距小于物距时，凸透镜成缩小的实像； ②根据实验4可知，当像距等于物距时，成倒立等大的实像； ③从实验1→5，物距逐渐减小，像距逐渐增大，则像逐渐变大。而u=20cm时成等大的实像，那u=12.5cm时，就应该成倒立放大的实像； ④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是像的大小变化。 1、 凸透镜对光有会聚作用 凸透镜，因其中间厚边缘薄的特殊形状，具备将通过的光线聚集到一点的特性，即凸透镜对光有会聚作用。这种特性源于光线在透镜的两个曲面上折射，导致光线向透镜的主轴方向偏折。凸透镜的会聚功能在光学领域中扮演着重要角色，例如在放大镜、相机、望远镜和投影仪等设备中。 为了深入研究凸透镜的会聚作用，可以执行以下步骤进行探究： 1. 准备一个凸透镜、光源（如蜡烛或灯泡）、屏幕（白纸）以及光屏支架。 2. 将光源置于透镜一侧，调整光源与透镜的距离，直至在透镜另一侧的屏幕上观察到清晰的光斑。 3. 观察并记录光斑的尺寸和亮度如何随着光源与透镜距离的变化而变化。当光源位于透镜焦点之外时，光斑会在透镜另一侧焦点之后形成实像；而当光源位于焦点之内时，光斑会在透镜另一侧焦点之前形成虚像。 4. 通过改变光源与透镜的距离，可以观察到不同尺寸和亮度的光斑，从而深入理解凸透镜的会聚作用。 5. 进一步实验可以研究不同焦距的凸透镜对光线会聚效果的影响，以及透镜材料的折射率如何影响会聚作用。 通过这些实验，可以更全面地掌握凸透镜对光的会聚作用，并了解其在光学系统中的应用原理。 2、凹透镜对光的发散作用 凹透镜，也称为发散透镜。凹透镜是一种中心比边缘薄的透镜，它具有发散光线的特性。当平行光线通过凹透镜时，光线会向透镜的两侧折射，从而使得光线向外发散。这种发散作用是由于凹透镜的形状导致入射光线在透镜的两个表面发生折射时，折射角大于入射角。 为了探究凹透镜对光的发散作用，可以进行以下实验： 1. 准备一个凹透镜，一个光源（如激光笔），一张白屏或白纸，以及一个可以固定这些物品的支架。 2. 将光源固定在支架上，确保它可以发出平行于透镜主轴的光线。 3. 将白屏或白纸放置在透镜的另一侧，调整其位置直到在屏幕上观察到一个模糊的光斑。 4. 观察并记录光斑的大小和清晰度随着白屏与透镜之间距离的变化情况。 5. 通过改变光源与透镜之间的距离，观察光斑的变化，了解凹透镜对不同入射角光线的发散效果。 6. 通过实验数据，可以绘制出光线通过凹透镜后的发散路径图，进一步分析凹透镜的发散特性。 通过上述实验，可以清楚地看到凹透镜对光线的发散作用，并理解其背后的物理原理。 【练习1】在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想： 猜想1：凹透镜也能点燃火柴； 猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关； 猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关． （1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的．你认为他们判断的依据是　 　． （2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明猜想2是　 　的． （3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案． 简要做法：　 　；如何判断：　 　． 【答案】（1）凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光会聚成一点 （2）错误 （3）用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴需要的时间；判断方法是如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3是错误的；如果点燃火柴所需要的时间不相等，则猜想3是正确的. 【知识点】透镜及其特点与分类；主光轴、光心、焦点和焦距 【解析】【解答】探究“不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同”，应用控制变量法（1）因为凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光会聚成一点（2）因为直径的大小决定了通过凸透镜的光的多少，而焦距的大小只是决定了光汇聚的位置．（3）根据控制变量法用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴需要的时间.如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3是错误的；如果点燃火柴所需要的时间不相等，则猜想3是正确的. 故答案为：（1）凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光会聚成一点（2）错误（3）用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴需要的时间；判断方法是如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3是错误的；如果点燃火柴所需要的时间不相等，则猜想3是正确的. 【练习2】小明和小华在学习了透镜知识后想动手完成测量凸透镜焦距的实验。 （1）小明设计的是利用太阳光测焦距的方案，如图甲所示，在放置凸透镜时，他应让镜面　 　太阳光，同时在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸；再将白纸从透镜处逐渐远离，移到了一个合适的位置，直到白纸上出现　 　的光斑，从而测出了该透镜的焦距； （2）小华采用的是另外一种方案，她将一个小灯泡（可看作点光源）放在凸透镜的主光轴上紧靠透镜的位置，同时在透镜的另一侧平行于镜面放置了一张画有与镜面等大的圆的白纸，如图乙，为了准确测量该透镜焦距，她应使白纸上的圆心位于凸透镜的　 　上，在移动小灯泡的过程中，当她看到　 　现象时，说明此时小灯泡移到了该透镜的焦点处，最终就可以测出焦距了。 【答案】（1）正对；最小最亮 （2）主光轴；光斑和纸上的圆重合 【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距 【解析】【解答】（1）利用太阳光测焦距时，太阳光接近于平行光，凸透镜正对太阳光时，跟主光轴平行的光线，经凸透镜折射后会聚在主光轴上的一点，这点是凸透镜的焦点。凸透镜正对太阳光时，在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸，在将白纸从透镜处逐渐远离到较远位置的过程中，小明发现白纸上的光斑逐渐变小，最后形成一个最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，从而测量凸透镜的焦距。 （2）把光源放在凸透镜的焦点上，光线经凸透镜折射后平行射出。把灯泡放在凸透镜的焦点上，灯光经凸透镜折射后平行射出时，光斑大小和凸透镜的大小相等，即光斑和白纸上的圆重合，所以实验时，要把灯泡放在主光轴上，并且白纸上画出与凸透镜等大的圆的圆心在凸透镜的主光轴上。 【练习3】小伟妹妹过生日时，小伟买了若干大小的水晶球作为送给妹妹的礼物。小伟陪妹妹在阳光下玩水晶球时，发现阳光通过水晶球在地面形成光斑。小伟想探究水晶球的聚光能力和水晶球大小的关系，于是利用两个大小不同的水晶球、白纸和刻度尺进行实验。他将一个水晶球正对太阳光，并将白纸放在水晶球的另一侧，接下来的操作是：　 　通过实验数据分析可得结论：如果　 　，则说明水晶球的聚光能力和水晶球大小有关。 【答案】见解析； 【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距 【解析】【解答】（1）改变水晶球与白纸间的距离，直到白纸上出现最小、最亮的光斑；用刻度尺测量出水晶球与白纸间的距离，记为f1；换用另一个水晶球重复上述步骤，记录水晶球到白纸的距离为f2。 （2）如果f1与f2大小相等，说明水晶球的聚光能力和水晶球大小无关。如果f1与f2大小不相等，说明水晶球的聚光能力和水晶球大小有关。 【练习4】某物理学习小组，选择如图所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）： （1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验？答：　 　（选填字母序号）； 器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越　 　； （2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与　 　的关系”。 【答案】（1）A、C；小 （2）材料 【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距 【解析】【解答】(1)要探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，应选择材料相同而透镜球形表面弯曲程度不同的透镜做实验，所以应选A. C；由图2可知，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短。(2)由图1可知，A. B两个凸透镜球形表面弯曲程度相同，材料不同，因此可以用它们探究：凸透镜的焦距大小与透镜材料的关系。 故 (1). A和C (2). 小 (3). 透镜材料 【练习5】物理与生活息息相关，学习了光学知识后，宏星同学进行了下面的观察与思考。 （1）宏星在湖边看到水中有一条鱼，这是光的　 　现象；他看到的“鱼”是　 　像（选填“实”或“虚”）； （2）湖中有一把水位标尺，他看到鱼恰好在标尺的45cm处，水面在标尺的75cm处，鱼到水面的实际深度应　 　30cm（选填“小于”或“等于”或“大于”）；如果想叉鱼，他应瞄准看到的鱼的　 　（选填“上方”或“下方”）； （3）类比是一种解决问题的方法，图甲是利用S点发出的两条特殊光线理性探究凸透镜成像特点的光路图，请参照图甲的方法，在图乙上通过画图理性探究凹透镜成像特点（只需找到像点（Q'）。　 　 【答案】（1）折射；虚 （2）等于；下方 （3） 【知识点】光的折射规律；透镜的光路图 【解析】【解答】1)宏星在湖边看到水中有一条鱼，这是光的折射， 他看到的“鱼”是虚像 综上第1空、折射；第2空、虚 2） 因为鱼和尺子都是虚像，鱼实际位置就是水面下45厘米处，故应该是等于30厘米；想叉鱼，他应瞄准看到的鱼的 下方 综上第1空、等于；第2空、下方 3）凹透镜成像规律，经过光心的光线不发生偏折，平行光入射凹透镜反向延长线会聚焦在焦点，据此作图 二、探究凸透镜成像的规律 实验小组在"探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为　10.0 cm （2）实验时，把凸透镜固定在光具座50 cm 刻度线处，点燃蜡烛，并调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在　同一高度 ，目的是　使像成在光屏的中央 。 （3）保持凸透镜在光具座上的位置不动，将蜡烛移至光具座20 cm刻度线处，如题17图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、　缩小 的实像，生活中的　照相机 (选填“放大镜”投影仪”或“照相机”)就是利用这种成像规律工作的。 （4）保持凸透镜在光具座上的位置不动，仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像，此时观察到的像比位置互换前的像　大 　 (选填“大”或“小”。 【实验分析】 (1)根据平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距，读数时估读到分度值的下一位； （2）为了使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度； (3) 根据u>2f，成倒立、缩小的实像； (4)、保持凸透镜在光具座上的位置不动，仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像，此时观察到的像比位置互换前的像大。 【解析】【解答】(1)[1]当平行光经过凸透镜时，会发生偏折，汇集于凸透镜焦点，焦点到凸透镜光心的距离，称为焦距，由图可知，该凸透镜的焦距为10.0cm。 (2)[2][3]实验时要将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度，这样可以使使烛焰的像能够成在光屏中央，便于观察。 (3)[4][5]将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，此时物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这种成像规律工作的。 (4) [6]保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是可逆的，此时所成的像是倒立、放大的实像，像比之前的大。 凸透镜成像规律是光学中的一个重要内容，它描述了凸透镜在不同物距条件下所形成的像的性质。以下是凸透镜成像规律的几个关键点： 1. 当物体位于凸透镜的焦点之外时，透镜会在物体的同侧形成一个倒立、缩小的实像。 2. 当物体恰好位于凸透镜的焦点上时，透镜不会形成实像，而是形成平行光线。 3. 当物体位于焦点和凸透镜之间时，透镜会在物体的异侧形成一个放大的、正立的虚像。 4. 当物体位于凸透镜的焦点之内时，透镜会在物体的同侧形成一个放大的、正立的实像。 5. 在所有情况下，成像的位置、大小和性质都与透镜的焦距和物体的位置有关。 6. 通过改变物体与透镜之间的距离，可以观察到像的大小和位置的变化，从而验证上述规律。 为了探究凸透镜成像规律，可以进行以下实验步骤： 1. 实验准备：准备一个凸透镜、光源、光屏、刻度尺、光源支架和光屏支架。 2. 实验装置搭建：将光源、凸透镜和光屏分别固定在各自的支架上，并确保它们可以沿同一直线移动。 3. 测量焦距：将光源和光屏置于透镜两侧，移动光源和光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像。记录此时光源和光屏到透镜的距离，这两个距离的平均值即为透镜的焦距。 4. 观察成像规律：将物体置于透镜前不同位置，观察并记录成像的位置、大小和正倒情况。物体位置应包括在焦点内、焦点上、焦点外和无穷远处。 5. 数据记录：记录每次实验中物体的位置、像的位置、像的大小和像的性质（实像或虚像、正立或倒立）。 6. 分析规律：根据记录的数据，分析物体位置与像的性质、位置和大小之间的关系，总结出凸透镜成像的规律。 7. 实验结论：根据分析结果，得出凸透镜成像规律的结论，并与理论知识进行对比验证。 【典例】【探究名称】探究“凸透镜成像的规律” 【问题】老师上课时拿个水晶球，让同学们透过它看远处倒立的建筑物的像，引起同学对凸透镜的成像的兴趣。为此老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”，给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏各一个，火柴盒。 【证据】 （1）小明在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，你认为他应该选择　 乙 　（选填“甲”或“乙”）透镜来进行实验。 （2）为了使烛焰的像出现在光屏的中英，应调整烛焰、凸透镜和光屏，使烛焰的中心、凸透镜中心、光屏的中心在　同一（水平）高度 　。 （3）实验中将凸透镜固定在光具座上，改变蜡烛的位置以改变物距；再移动光屏找像，记录成像性质与像距。小明向学通过对比像的高度与烛焰的高度总结了像的性质，实验表格如下。 序号 物距/cm 像距/cm 像的性质（正倒、大小、虚实） 像的大小 1 42 13 倒立、缩小、实像 ↓ 逐渐变大 ↓ 2 32 14.5 3 22 18.5 4 20 20 倒立，等大、实像 5 19 21 倒立、放大、实像 6 17 24.5 7 15 30 （4）【解释】由上表数据可知凸透镜的焦距是　10 　cm。 （5）当烛焰距凸透镜35cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的实像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是　照相机 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （6）【交流】做完以上7组数据后，阿喜同学准备整理器材结束实验。你认为实验数据是否收集全?　否 　（选填“是”或“否”）。你的理由是　一倍焦距以内的成像特点还未记录 　。 （7）当烛焰通过凸透镜成像时，如图丙，能直观地看出像上下颠倒，想要验证“倒立的像”左右也颠倒，你能想到的方法是　 换“F”字光源 　。 【实验分析】（1）凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线具有发散作用。 （2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏，使烛焰的中心、凸透镜中心、光屏的中心在同一高度。 （4）根据u=v=2f成倒立、等大的实像确定凸透镜的焦距 。 （5）当物距u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。 （6）表格记录了物距大于2倍焦距，物距在1倍焦距和2倍焦距之间的情况，没有物距小于1倍焦距的情况，研究不全面。 （7）使物体左右不对称可以验证倒立的像左右是否也颠倒。 【解析】【解答】 （1）、图甲光斑的中间比较暗，因此甲对光线具有发散作用，是凹透镜；图乙中间出现亮斑，因此乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，故要选择乙透镜进行实验。 （2）、为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏，使烛焰的中心、凸透镜中心、光屏的中心在同一高度。 （4）、由表数据和成像特点可知，当u=v=20cm时，成倒立、等大的实像，根据u=v=2f成倒立、等大的实像，即2f=20cm，故该凸透镜的焦距f=10cm； （5）、当烛焰距凸透镜35cm，此时物距u=35cm>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。 （6）、【交流】做完以上7组数据后，阿喜同学准备整理器材结束实验。实验数据没有集全。理由是一倍焦距以内的成像特点还未记录 。 （7）当烛焰通过凸透镜成像时，如图丙，能直观地看出像上下颠倒，想要验证“倒立的像”左右也颠倒，可以换“F”字光源。 【练习1】如图甲为拍摄荷叶上的青蛙时的情景。拍摄时人需要保持静止不动，通过“变焦镜头”使青蛙的像变大或变小。在学习了凸透镜成像规律后，小明要探究这一情景中“像的大小与焦距的关系”，所用的器材有焦距不同的凸透镜，光具座、“F”形光源、光屏、刻度尺等。 （1）如图乙，实验时应使“F”形光源、透镜和光屏三者的中心在同一高度，其目的是　 　； （2）为了完成探究，第一次选用焦距为4cm的凸透镜进行实验，他将凸透镜固定在光具座50cm刻度处，将“F”形光源固定在光具座的20cm刻度处，此时移动光屏至合适位置，可以看到一个倒立、　 　的像，用刻度尺测量像的高度，并记录数据。更换不同焦距的透镜后，他接下来的操作应该是　 　（填序号），直到光屏上呈现清晰的像并测高度； ①保持光源和透镜位置不动，只移动光屏 ②保持透镜和光屏位置不动，适当改变光源位置 ③只保持透镜位置不动，适当移动光源和光屏 多次实验后，他记录的实验数据如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 6 焦距/cm 4 6 8 10 12 14 像高/cm 1.5 2.5 3.6 4.8 6.3 8.0 （3）根据数据可以得出结论：上述情景中，用相机拍照时，　 　一定，照相机的镜头焦距越大，像越　 　； （4）实验结束后，小明回到家里发现桌面上有一幅如图丙所示的漫画，他用一根透明的圆柱形玻璃棒（横切面中间厚，边缘薄）放在漫画上，水平向右滚过该漫画，可能会看到图丁中的　 　（填序号）情景。 【答案】使像成在光屏中心；缩小；①；物距；大；① 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用 【解析】【解答】（1）实验时应使“F”形光源、透镜和光屏三者的中心在同一高度，其目的是使像成在光屏的中央。 （2）将凸透镜固定在光具座50cm刻度处，物距u=50cm−20cm=30cm，此时物距大于二倍焦距，移动光屏至合适位置，可以看到一个倒立、缩小的实像。 更换不同焦距的透镜后，为了保持物距不变，适当移动光屏，直到光屏上呈现清晰的像并测高度。故①符合题意，②③不符合题意， 故选①。 （3）根据数据可以得出结论：物距一定时，照相机的镜头焦距越大，像越大。 （4）用一根透明的圆柱形玻璃棒（横切面中间厚，边缘薄）放在漫画上，此时圆柱形玻璃棒相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，故可能会看到图丁中的①情景。 故答案为：使像成在光屏中心；缩小；①；物距；大；①。 【练习2】在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 （1）为了粗测凸透镜的焦距，小红上午上课前，将凸透镜与水平地面平行放置，让太阳光照射到凸透镜上，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小红认为此点到光心的距离，就是凸透镜的焦距，小强却说，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是 　 　。 （2）小红改变方案将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为 　 　cm。 （3）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、　 　的实像。若将蜡烛和光屏的位置对调，光屏上 　 　（有/没有）烛焰清晰的像，原因是 　 　。 （4）小明做实验时将自己的远视眼镜放在凸透镜前模拟远视眼的矫正，移动光屏直至光屏上出现了蜡烛清晰的像，此时取下眼镜，小明应将蜡烛向 　 　（远离/靠近）凸透镜方向移动，才能再次在光屏上找到蜡烛清晰的像，所成像会 　 　（变大/不变/变小）。 （5）小光将点燃的蜡烛放在某处，发现无论怎样移动光屏，在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑，你认为可能出现的原因应该是 　 　。 （6）如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，则人眼应该在图中 　 　（A/B/C）处且朝着相应方向，才能观察到烛焰的像。 （7）小华更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数（1/v）和物距倒数（1/u）的对应关系。根据图像信息可得该小组所用凸透镜的焦距为 　 　cm。实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 　 　（上/下）方移动。 【答案】（1）太阳光没有正对凸透镜 （2）10.0 （3）放大；有；光路是可逆的 （4）远离；变小 （5）蜡烛放在焦点处 （6）B （7）12.5；上 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】（1）凸透镜与水平地面平行，太阳光斜射到凸透镜上，光线会聚 最小的亮点不在主光轴上，不是焦点，测量的距离不是凸透镜的焦距，是太阳光没有正对凸透镜； （2）根据图甲，光线平行于凸透镜主光轴，会聚于焦点，测量凸透镜与光屏间的距离为焦距，该凸透镜的焦距为20.0cm-10.0cm=10.0cm； （3）根据图乙，物距为u=25.0cm-10.0cm=15.0cm，则f<u<2f，像距v=55.0cm-25.0cm=30.0cm>2f，所成的像为倒立、放大的实像；将蜡烛和光屏的位置对调，根据折射时光路可逆，物距为原来的像距，像距为原来的物距，光屏上有清晰的缩小的实像； （4）远视眼镜是凸透镜，对光有会聚的作用，取下眼镜后，成像延迟会聚，将光屏远离凸透镜，光屏上看到蜡烛清晰的像，或增加物距，将蜡烛远离凸透镜方向移动，在光屏上找到蜡烛清晰的像，所成像会变小； （5）当蜡烛放在凸透镜的焦点上，光线经过折射，折射光线和主光轴平行，移动光屏，光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑； （6）在图丙中，物距小于1倍焦距，成正立、放大的虚像，且与蜡烛在同侧，人眼应该在图中B处，透过凸透镜，才能观察到烛焰的像； （7）发现如图所示规律，像距倒数和物距倒数相等时，物距和像距相等，根据图像，物距的倒数为4m时，则，物距u=0.25m=25cm，由于物距等于像距，是2倍焦距，焦距f=12.5cm；实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，经过凸透镜中心的光沿直线传播，则光屏上的像向上移动； 故答案为：（1）太阳光没有正对凸透镜；（2）10.0；（3）放大；有；光路是可逆的；（4）远离；变小；（5）蜡烛放在焦点处；（6）B；（7）12.5；上。 【练习3】小丽同学用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验： （1）实验前需调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上，比较规范的操作是 ____（填选项前的字母） A．将三者分散排列，然后用目测的方法调节 B．将三者靠拢，然后用目测的方法调节 C．将三者分散排列，用刻度尺分别测量高度进行调节 （2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、　 　的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 　 　。 （3）实验过程中，小丽发现当蜡烛成实像时，物距减小，像距与像都 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）实验过程中，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向 　 　（选填“上”或“下”）移动。 （5）通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是 　 　。（填符号） （6）当固定透镜位置如图甲，蜡烛由图示位置逐渐向右移动到标尺“25cm”处，通过移动光屏，光屏上始终出现清晰的像，在此次移动过程中，蜡烛和光屏之间的距离变化是 A．始终增大 B．始终变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小 E．保持不变。 【答案】（1）B （2）缩小；照相机 （3）变大 （4）上 （5）B （6）C 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】探究凸透镜成像的规律时， （1）实验时，调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，将三者靠拢，便于调节，故B正确； （2）图中u=50cm>2f时，光屏上可得到一个倒立、缩小的实像，可以制成照相机； （3）实验时，当蜡烛成实像时，物距减小，像距变大，像变大。 （4）实验过程中，蜡烛燃烧变短，过光心的光线传播方向不变，像会向光屏的上方移动。 （5）根据凸透镜成像规律，物体在凸透镜的二倍焦距外，成倒立、缩小的实像，在一倍焦距和二倍焦距间，成倒立、放大的实像，物体在焦点内，成正立、放大的虚像；不能成正立、缩小的实像，故B符合题意。 （6）凸透镜成实像时，物像之间的距离在u=v=2f时，物像距离是4f，距离最小； 当物体在凸透镜的二倍焦距外和二倍焦距内时，物像总距离大于4f，由图示位置向25cm移动时，蜡烛和光屏之间的距离先变小再变大。故C正确。 故答案为：（1）B；（2）缩小；照相机；（3）变大；（4）上；（5）B；（6）C。 【练习4】在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在　 　； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变　 　，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的　 　； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴　 　透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施。　 　 【答案】同一高度；强；前方；凹；读书姿势要正确，眼与书的距离要在33cm左右 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】 ①将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中心； ③根据近视眼的成因，向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的折射能力变强，若将光屏向左移动适当距离，再次得到清晰的像，像将成在光屏之前，即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前； ④ 如图丙所示， 需要配戴具有发散作用的凹透镜来矫正； ⑥预防近视要做到：三要、五不看，有效地预防近视眼的发生。 三要：读书写字的姿势要正确，读书写字时眼与书的距离保持在33cm左右；看书写字40分钟后要到室外活动或向远处眺望一会儿；要认真做眼保健操，所按穴位要准确。 五不看：不要在暗弱光线下和直射的阳光下看书写字；不要躺在床上、在公共汽车上或走路时看书；不要看字体过小、字行过密、字迹印刷不清的读物；做作业不要用淡色铅笔；看电视时间不要太久。 【练习5】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）若要测量光源在光屏上所成像的高度，还需要的测量工具是　 　； （2）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏、三次成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距变小，像距变　 　，像变大； 物高6cm 实验次数 1 2 3 物距/cm 30 20 15 像距/cm 15 20 30 像高/cm 3 6 12 （3）继续移动光源至物距为6cm时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，入眼应从　 　（选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源的像，此时能否用（1）问中的测量工具直接测出观察到的像高？　 　（选填“能”或“不能”）； （4）若保持光源到光屏的距离为45cm不变，仅移动凸透镜改变物距，则上表中第2次实验的成像情况不能探究，理由是：　 　。 【答案】（1）刻度尺 （2）大 （3）光屏；不能 （4） 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】（1）根据题意可知，若要测量光源在光屏上所成像的高度，还需要的测量工具是刻度尺。 （2）由表中数据知道，当凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大； （3）①继续移动光源至物距为6cm，此时u＜f，成正立、放大的虚像，虚像与物同侧，因此人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察光源的像。 ②因虚像不能用光屏承接，故不能用（1）问中的测量工具直接测出观察到的像高。 （4）若保持光源到光屏的距离为45cm不变，仅移动凸透镜改变物距，由表中数据可知，第1次实验的物距等于第3次实验的像距，第1次实验的像距等于第3次实验的物距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上能成清晰的实像，而第2次实验，因此仅移动凸透镜不能探究第2次实验。 【练习6】“—双好眼睛，能更好地探索未来”，小丽了解到人眼的晶状体相当于凸透镜： （1）首先用平行光正对凸透镜A照射，如图甲所示，光屏上出现一个最小最亮的光斑　 　cm； （2）如图乙所示，光屏上接收到清晰的　 　（放大/等大/缩小）的像：若将蜡烛移至25cm的刻度处，凸透镜和光屏的位置不变，在凸透镜的前面放置一个合适的　 　透镜，光屏上也能接收到清晰的像，此时模拟的是　 　（近视眼/远视眼）矫正； （3）实验中光屏上已成清晰的像，固定蜡烛，将凸透镜A换成一个焦距稍大的凸透镜　 　（选填“左”或“右”）移动才能承接到清晰的像。此时的像与换凸透镜前相比　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）10.0 （2）缩小；凹；近视眼 （3）右；变大 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】探究凸透镜成像规律时， （1）如图甲，光线平行凸透镜主光轴，会聚在焦点，焦点到凸透镜光心的距离为凸透镜的焦距，焦距为， （2）如图乙，物距u=80cm-50cm=30cm>2f，光屏上成倒立、缩小的实像。 蜡烛移至25cm的刻度处，物距变大，像距变小，像成在光屏的左侧；要使像成在光屏上，需要使像向后移动，在凸透镜的前面放置对光线具有发散作用的凹透镜，凹透镜可以矫正近视眼。 （3）换焦距稍大的透镜，会聚光的能力变弱，像将远离凸透镜，像距变大，像变大，光屏需向右移动才能承接到清晰的像。 【练习6】在探究凸透镜成像规律的实验中： 如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距　 　cm：实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在　 　高度上． 实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、　 　的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是　 　． 实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向方移动　 　选填“上”或“下”． 如图丙，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是　 　眼镜选填“近视”或“远视”． 【答案】；同一；放大；投影仪；上；远视 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】解：（1）由图甲知，焦点到凸透镜的距离为20.0cm-10.0cm=10.0cm，所以凸透镜的焦距为f=10.0cm； 为了使像成在光屏中心，实验开始前，应将发光体、凸透镜和光屏中心调节在同一高度上； （2）由图乙知，当蜡烛在刻度尺的10cm处，u=25cm-10cm=15cm，2f＞u＞f，凸透镜成倒立放大的实像，利用这个规律制成的光学仪器是投影仪； （3）凸透镜成倒立的实像，蜡烛由于燃烧逐渐变短，相对于凸透镜向下移动，所以像逐渐向上移动； （4）将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，结果，光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明提前成像了，故放置的是使光线会聚的凸透镜，这种眼镜是用来矫正远视眼的。 故答案为：（1）10.0；同一；（2）放大；投影仪；（3）上；（4）远视。 【练习7】小明所在的实验小组用焦距为10.0cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律。 （1）蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，适当调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使光屏与烛焰的中心位于凸透镜的　 　； （2）当蜡烛距离凸透镜30.0cm时，适当移动光屏，光屏能承接到烛焰　 　（选填“放大”“缩小”或“等大”）、清晰的像。生活中的　 　就是根据该成像规律制成的； （3）把蜡烛适当靠近凸透镜，应将光屏　 　 选填“靠近”或“远离”）凸透镜，光屏才能再次承接到烛焰清晰的像。 （4）小明探究凸透镜所成实像的高度跟物距、焦距的关系时，用高度相同的发光体以及焦距不同的凸透镜等器材进行了实验，部分实验数据如下表所示： f=5.0cm f=10.0cm f=15.0cm 物距 u/cm 像高h/cm 物距 u/cm 像高 h/cm 物距u/cm 像高 h/cm 25.0 0.9 24.0 2.4 25.0 5.8 28.0 0.8 36.0 1.3 32.0 3.5 40.0 0.5 40.0 1.2 40.0 2.4 ①当发光体的高度和凸透镜的焦距一定时，物距变大，所成实像的高度　 　；当发光体的高度和物距一定时，凸透镜的焦距变大，所成实像的高度　 　； ②同学们利用凸透镜和光屏观察发光体通过凸透镜呈现在光屏上的清晰的像，小明所用的凸透镜距离发光体较近，小华所用的凸透镜距离发光体较远，但发光体通过两人所用的凸透镜呈现在光屏上的清晰的像的高度相等，则小明所用的凸透镜的焦距　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）小华所用的凸透镜的焦距。 【答案】主光轴上；缩小；照相机；远离；变小；变大；小于 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】（1）在实验中，适当调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使光屏与烛焰的中心位于凸透镜的主光轴上，目的是为使像成在光屏中心； （2）当蜡烛距离凸透镜30.0cm时，而凸透镜的焦距为10.0cm，那么此时物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，应用是照相机。 （3）把蜡烛适当靠近凸透镜时物距减小，根据凸透镜成像“物近像远像变大”可知，应将光屏远离凸透镜。 （4）①由表中同一列数据可知，当发光体的高度和凸透镜的焦距一定时，物距变大，所成实像的高度变小。 由表中最后一行数据可知，当发光体的高度和物距一定时，凸透镜的焦距变大，所成实像的高度变大。 ②根据题意可知，实像的高度与物距成反比，与焦距成正比。小明所用的凸透镜距离发光体较近，小华所用的凸透镜距离发光体较远，但发光体通过两人所用的凸透镜呈现在光屏上的清晰的像的高度相等，说明小明所用的凸透镜的焦距小于小华所用的凸透镜的焦距。 【练习8】在“探究凸透镜成像规律”的活动中，利用了如图所示装置. （1）调节器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　 　. （2）改变蜡烛和光屏的位置，多次实验，并将数据记录在表格中，分析数据可知凸透镜焦距为　 　，第3次实验中，光屏上成倒立、　 　的实像； 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 光屏上看到的像 1 60 15 倒立、缩小、实像 2 24 24 倒立、等大、实像 3 20 20 倒立、　 　、实像 4 8 　 未找到像 （3）智能汽车通过车载摄像头，识别行人、路标和其他车辆，实现自动导航和驾驶，车载摄像头根据的是第　 　次实验的原理； （4）物距不变，要想在光屏上看到像，应更换焦距较　 　的凸透镜. 【答案】（1）凸透镜的主光轴上 （2）12；放大；放大 （3）1 （4）小 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验 【解析】【解答】 （1）根据探究凸透镜成像实验中的注意事项解答； （2）由表中数据可知，u=v=24cm，根据u=v=2f，成倒立、等大的实像，即2f=24cm，故该凸透镜的焦距为f=12cm； 第3次实验中，物距2f＞u=20cm＞f，成倒立、放大的实像； （3）车载摄像头是根据u＞2f，成倒立、缩小的实像的原理制成的，与表中第1次成像原理相同； （4）凸透镜成实像时，物距大于焦距，因此物距u=8cm不变，要想在光屏上看到像，应更换焦距较小的凸透镜。 王牌物理 河南中考风向标 王牌物理 河南中考风向标 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$王牌物理 王牌物理 第五章透镜及其应用实验专题 1、 两种透镜对光的作用 在观察“凸透镜对光的作用”实验中，小明做了如图所示的实验。 （1）对比两图可以得到结论：光从空气射入凸透镜时，　凸透镜对光有会聚作用 　； （2）小明利用此凸透镜、蜡烛、光屏等器材继续探究凸透镜成像规律，记录部分数据如下。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 60.0 12.0 倒立缩小实像 2 35.0 14.0 倒立缩小实像 3 30.0 15.0 倒立缩小实像 4 20.0 20.0 倒立等大实像 5 12.5 50.0 　 小明根据表中数据发现： ①凸透镜成缩小实像时，像距和物距的大小关系是　 像距小于物距 　； ②当像距等于物距时，成像的性质是　倒立等大实像 　； ③小明进一步猜想，当物距为12.5cm时．成像的性质是　倒立放大实像 　； ④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是　像的大小变化 　。 【实验分析】（1）光线向主轴靠拢，则有会聚作用；光线远离主轴，则有发散作用； （2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较，找到凸透镜成缩小实像的条件； ②根据实验4分析解答； ③根据表格数据分析像的大小和物距变化之间的关系； ④根据实验目的增加记录项目。 【解析】【解答】（1）根据右图可知，手电筒发出的光经过凸透镜后向主轴靠拢，因此凸透镜对光线有会聚作用； （2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较得到：当像距小于物距时，凸透镜成缩小的实像； ②根据实验4可知，当像距等于物距时，成倒立等大的实像； ③从实验1→5，物距逐渐减小，像距逐渐增大，则像逐渐变大。而u=20cm时成等大的实像，那u=12.5cm时，就应该成倒立放大的实像； ④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是像的大小变化。 1、 凸透镜对光有会聚作用 凸透镜，因其中间厚边缘薄的特殊形状，具备将通过的光线聚集到一点的特性，即凸透镜对光有会聚作用。这种特性源于光线在透镜的两个曲面上折射，导致光线向透镜的主轴方向偏折。凸透镜的会聚功能在光学领域中扮演着重要角色，例如在放大镜、相机、望远镜和投影仪等设备中。 为了深入研究凸透镜的会聚作用，可以执行以下步骤进行探究： 1. 准备一个凸透镜、光源（如蜡烛或灯泡）、屏幕（白纸）以及光屏支架。 2. 将光源置于透镜一侧，调整光源与透镜的距离，直至在透镜另一侧的屏幕上观察到清晰的光斑。 3. 观察并记录光斑的尺寸和亮度如何随着光源与透镜距离的变化而变化。当光源位于透镜焦点之外时，光斑会在透镜另一侧焦点之后形成实像；而当光源位于焦点之内时，光斑会在透镜另一侧焦点之前形成虚像。 4. 通过改变光源与透镜的距离，可以观察到不同尺寸和亮度的光斑，从而深入理解凸透镜的会聚作用。 5. 进一步实验可以研究不同焦距的凸透镜对光线会聚效果的影响，以及透镜材料的折射率如何影响会聚作用。 通过这些实验，可以更全面地掌握凸透镜对光的会聚作用，并了解其在光学系统中的应用原理。 2、凹透镜对光的发散作用 凹透镜，也称为发散透镜。凹透镜是一种中心比边缘薄的透镜，它具有发散光线的特性。当平行光线通过凹透镜时，光线会向透镜的两侧折射，从而使得光线向外发散。这种发散作用是由于凹透镜的形状导致入射光线在透镜的两个表面发生折射时，折射角大于入射角。 为了探究凹透镜对光的发散作用，可以进行以下实验： 1. 准备一个凹透镜，一个光源（如激光笔），一张白屏或白纸，以及一个可以固定这些物品的支架。 2. 将光源固定在支架上，确保它可以发出平行于透镜主轴的光线。 3. 将白屏或白纸放置在透镜的另一侧，调整其位置直到在屏幕上观察到一个模糊的光斑。 4. 观察并记录光斑的大小和清晰度随着白屏与透镜之间距离的变化情况。 5. 通过改变光源与透镜之间的距离，观察光斑的变化，了解凹透镜对不同入射角光线的发散效果。 6. 通过实验数据，可以绘制出光线通过凹透镜后的发散路径图，进一步分析凹透镜的发散特性。 通过上述实验，可以清楚地看到凹透镜对光线的发散作用，并理解其背后的物理原理。 【练习1】在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想： 猜想1：凹透镜也能点燃火柴； 猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关； 猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关． （1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的．你认为他们判断的依据是　 　． （2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明猜想2是　 　的． （3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案． 简要做法：　 　；如何判断：　 　． 【练习2】小明和小华在学习了透镜知识后想动手完成测量凸透镜焦距的实验。 （1）小明设计的是利用太阳光测焦距的方案，如图甲所示，在放置凸透镜时，他应让镜面　 　太阳光，同时在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸；再将白纸从透镜处逐渐远离，移到了一个合适的位置，直到白纸上出现　 　的光斑，从而测出了该透镜的焦距； （2）小华采用的是另外一种方案，她将一个小灯泡（可看作点光源）放在凸透镜的主光轴上紧靠透镜的位置，同时在透镜的另一侧平行于镜面放置了一张画有与镜面等大的圆的白纸，如图乙，为了准确测量该透镜焦距，她应使白纸上的圆心位于凸透镜的　 　上，在移动小灯泡的过程中，当她看到　 　现象时，说明此时小灯泡移到了该透镜的焦点处，最终就可以测出焦距了。 【练习3】小伟妹妹过生日时，小伟买了若干大小的水晶球作为送给妹妹的礼物。小伟陪妹妹在阳光下玩水晶球时，发现阳光通过水晶球在地面形成光斑。小伟想探究水晶球的聚光能力和水晶球大小的关系，于是利用两个大小不同的水晶球、白纸和刻度尺进行实验。他将一个水晶球正对太阳光，并将白纸放在水晶球的另一侧，接下来的操作是：　 　通过实验数据分析可得结论：如果　 　，则说明水晶球的聚光能力和水晶球大小有关。 【练习4】某物理学习小组，选择如图所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）： （1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验？答：　 　（选填字母序号）； 器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越　 　； （2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与　 　的关系”。 【练习5】物理与生活息息相关，学习了光学知识后，宏星同学进行了下面的观察与思考。 （1）宏星在湖边看到水中有一条鱼，这是光的　 　现象；他看到的“鱼”是　 　像（选填“实”或“虚”）； （2）湖中有一把水位标尺，他看到鱼恰好在标尺的45cm处，水面在标尺的75cm处，鱼到水面的实际深度应　 　30cm（选填“小于”或“等于”或“大于”）；如果想叉鱼，他应瞄准看到的鱼的　 　（选填“上方”或“下方”）； （3）类比是一种解决问题的方法，图甲是利用S点发出的两条特殊光线理性探究凸透镜成像特点的光路图，请参照图甲的方法，在图乙上通过画图理性探究凹透镜成像特点（只需找到像点（Q'）。　 　 二、探究凸透镜成像的规律 实验小组在"探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为　10.0 cm （2）实验时，把凸透镜固定在光具座50 cm 刻度线处，点燃蜡烛，并调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在　同一高度 ，目的是　使像成在光屏的中央 。 （3）保持凸透镜在光具座上的位置不动，将蜡烛移至光具座20 cm刻度线处，如题17图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、　缩小 的实像，生活中的　照相机 (选填“放大镜”投影仪”或“照相机”)就是利用这种成像规律工作的。 （4）保持凸透镜在光具座上的位置不动，仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像，此时观察到的像比位置互换前的像　大 　 (选填“大”或“小”。 【实验分析】 (1)根据平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距，读数时估读到分度值的下一位； （2）为了使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度； (3) 根据u>2f，成倒立、缩小的实像； (4)、保持凸透镜在光具座上的位置不动，仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像，此时观察到的像比位置互换前的像大。 【解析】【解答】(1)[1]当平行光经过凸透镜时，会发生偏折，汇集于凸透镜焦点，焦点到凸透镜光心的距离，称为焦距，由图可知，该凸透镜的焦距为10.0cm。 (2)[2][3]实验时要将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度，这样可以使使烛焰的像能够成在光屏中央，便于观察。 (3)[4][5]将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，此时物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这种成像规律工作的。 (4) [6]保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是可逆的，此时所成的像是倒立、放大的实像，像比之前的大。 凸透镜成像规律是光学中的一个重要内容，它描述了凸透镜在不同物距条件下所形成的像的性质。以下是凸透镜成像规律的几个关键点： 1. 当物体位于凸透镜的焦点之外时，透镜会在物体的同侧形成一个倒立、缩小的实像。 2. 当物体恰好位于凸透镜的焦点上时，透镜不会形成实像，而是形成平行光线。 3. 当物体位于焦点和凸透镜之间时，透镜会在物体的异侧形成一个放大的、正立的虚像。 4. 当物体位于凸透镜的焦点之内时，透镜会在物体的同侧形成一个放大的、正立的实像。 5. 在所有情况下，成像的位置、大小和性质都与透镜的焦距和物体的位置有关。 6. 通过改变物体与透镜之间的距离，可以观察到像的大小和位置的变化，从而验证上述规律。 为了探究凸透镜成像规律，可以进行以下实验步骤： 1. 实验准备：准备一个凸透镜、光源、光屏、刻度尺、光源支架和光屏支架。 2. 实验装置搭建：将光源、凸透镜和光屏分别固定在各自的支架上，并确保它们可以沿同一直线移动。 3. 测量焦距：将光源和光屏置于透镜两侧，移动光源和光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像。记录此时光源和光屏到透镜的距离，这两个距离的平均值即为透镜的焦距。 4. 观察成像规律：将物体置于透镜前不同位置，观察并记录成像的位置、大小和正倒情况。物体位置应包括在焦点内、焦点上、焦点外和无穷远处。 5. 数据记录：记录每次实验中物体的位置、像的位置、像的大小和像的性质（实像或虚像、正立或倒立）。 6. 分析规律：根据记录的数据，分析物体位置与像的性质、位置和大小之间的关系，总结出凸透镜成像的规律。 7. 实验结论：根据分析结果，得出凸透镜成像规律的结论，并与理论知识进行对比验证。 【典例】【探究名称】探究“凸透镜成像的规律” 【问题】老师上课时拿个水晶球，让同学们透过它看远处倒立的建筑物的像，引起同学对凸透镜的成像的兴趣。为此老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”，给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏各一个，火柴盒。 【证据】 （1）小明在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，你认为他应该选择　 　（选填“甲”或“乙”）透镜来进行实验。 （2）为了使烛焰的像出现在光屏的中英，应调整烛焰、凸透镜和光屏，使烛焰的中心、凸透镜中心、光屏的中心在 　。 （3）实验中将凸透镜固定在光具座上，改变蜡烛的位置以改变物距；再移动光屏找像，记录成像性质与像距。小明向学通过对比像的高度与烛焰的高度总结了像的性质，实验表格如下。 序号 物距/cm 像距/cm 像的性质（正倒、大小、虚实） 像的大小 1 42 13 倒立、缩小、实像 ↓ 逐渐变大 ↓ 2 32 14.5 3 22 18.5 4 20 20 倒立，等大、实像 5 19 21 倒立、放大、实像 6 17 24.5 7 15 30 （4）【解释】由上表数据可知凸透镜的焦距是 　cm。 （5）当烛焰距凸透镜35cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的实像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （6）【交流】做完以上7组数据后，阿喜同学准备整理器材结束实验。你认为实验数据是否收集全?　 　（选填“是”或“否”）。你的理由是 　。 （7）当烛焰通过凸透镜成像时，如图丙，能直观地看出像上下颠倒，想要验证“倒立的像”左右也颠倒，你能想到的方法是 　。 【练习1】如图甲为拍摄荷叶上的青蛙时的情景。拍摄时人需要保持静止不动，通过“变焦镜头”使青蛙的像变大或变小。在学习了凸透镜成像规律后，小明要探究这一情景中“像的大小与焦距的关系”，所用的器材有焦距不同的凸透镜，光具座、“F”形光源、光屏、刻度尺等。 （1）如图乙，实验时应使“F”形光源、透镜和光屏三者的中心在同一高度，其目的是　 　； （2）为了完成探究，第一次选用焦距为4cm的凸透镜进行实验，他将凸透镜固定在光具座50cm刻度处，将“F”形光源固定在光具座的20cm刻度处，此时移动光屏至合适位置，可以看到一个倒立、　 　的像，用刻度尺测量像的高度，并记录数据。更换不同焦距的透镜后，他接下来的操作应该是　 　（填序号），直到光屏上呈现清晰的像并测高度； ①保持光源和透镜位置不动，只移动光屏 ②保持透镜和光屏位置不动，适当改变光源位置 ③只保持透镜位置不动，适当移动光源和光屏 多次实验后，他记录的实验数据如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 6 焦距/cm 4 6 8 10 12 14 像高/cm 1.5 2.5 3.6 4.8 6.3 8.0 （3）根据数据可以得出结论：上述情景中，用相机拍照时，　 　一定，照相机的镜头焦距越大，像越　 　； （4）实验结束后，小明回到家里发现桌面上有一幅如图丙所示的漫画，他用一根透明的圆柱形玻璃棒（横切面中间厚，边缘薄）放在漫画上，水平向右滚过该漫画，可能会看到图丁中的　 　（填序号）情景。 【练习2】在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 （1）为了粗测凸透镜的焦距，小红上午上课前，将凸透镜与水平地面平行放置，让太阳光照射到凸透镜上，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小红认为此点到光心的距离，就是凸透镜的焦距，小强却说，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是 　 　。 （2）小红改变方案将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为 　 　cm。 （3）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、　 　的实像。若将蜡烛和光屏的位置对调，光屏上 　 　（有/没有）烛焰清晰的像，原因是 　 　。 （4）小明做实验时将自己的远视眼镜放在凸透镜前模拟远视眼的矫正，移动光屏直至光屏上出现了蜡烛清晰的像，此时取下眼镜，小明应将蜡烛向 　 　（远离/靠近）凸透镜方向移动，才能再次在光屏上找到蜡烛清晰的像，所成像会 　 　（变大/不变/变小）。 （5）小光将点燃的蜡烛放在某处，发现无论怎样移动光屏，在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑，你认为可能出现的原因应该是 　 　。 （6）如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，则人眼应该在图中 　 　（A/B/C）处且朝着相应方向，才能观察到烛焰的像。 （7）小华更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数（1/v）和物距倒数（1/u）的对应关系。根据图像信息可得该小组所用凸透镜的焦距为 　 　cm。实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 　 　（上/下）方移动。 【练习3】小丽同学用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验： （1）实验前需调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上，比较规范的操作是 ____（填选项前的字母） A．将三者分散排列，然后用目测的方法调节 B．将三者靠拢，然后用目测的方法调节 C．将三者分散排列，用刻度尺分别测量高度进行调节 （2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、　 　的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 　 　。 （3）实验过程中，小丽发现当蜡烛成实像时，物距减小，像距与像都 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）实验过程中，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向 　 　（选填“上”或“下”）移动。 （5）通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是 　 　。（填符号） （6）当固定透镜位置如图甲，蜡烛由图示位置逐渐向右移动到标尺“25cm”处，通过移动光屏，光屏上始终出现清晰的像，在此次移动过程中，蜡烛和光屏之间的距离变化是 A．始终增大 B．始终变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小 E．保持不变。 【练习4】在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在　 　； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变　 　，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的　 　； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴　 　透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施。　 　 【练习5】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）若要测量光源在光屏上所成像的高度，还需要的测量工具是　 　； （2）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏、三次成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距变小，像距变　 　，像变大； 物高6cm 实验次数 1 2 3 物距/cm 30 20 15 像距/cm 15 20 30 像高/cm 3 6 12 （3）继续移动光源至物距为6cm时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，入眼应从　 　（选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源的像，此时能否用（1）问中的测量工具直接测出观察到的像高？　 　（选填“能”或“不能”）； （4）若保持光源到光屏的距离为45cm不变，仅移动凸透镜改变物距，则上表中第2次实验的成像情况不能探究，理由是：　 　。 【练习6】“—双好眼睛，能更好地探索未来”，小丽了解到人眼的晶状体相当于凸透镜： （1）首先用平行光正对凸透镜A照射，如图甲所示，光屏上出现一个最小最亮的光斑　 　cm； （2）如图乙所示，光屏上接收到清晰的　 　（放大/等大/缩小）的像：若将蜡烛移至25cm的刻度处，凸透镜和光屏的位置不变，在凸透镜的前面放置一个合适的　 　透镜，光屏上也能接收到清晰的像，此时模拟的是　 　（近视眼/远视眼）矫正； （3）实验中光屏上已成清晰的像，固定蜡烛，将凸透镜A换成一个焦距稍大的凸透镜　 　（选填“左”或“右”）移动才能承接到清晰的像。此时的像与换凸透镜前相比　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【练习6】在探究凸透镜成像规律的实验中： 如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距　 　cm：实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在　 　高度上． 实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、　 　的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是　 　． 实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向方移动　 　选填“上”或“下”． 如图丙，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是　 　眼镜选填“近视”或“远视”． 【练习7】小明所在的实验小组用焦距为10.0cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律。 （1）蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，适当调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使光屏与烛焰的中心位于凸透镜的　 　； （2）当蜡烛距离凸透镜30.0cm时，适当移动光屏，光屏能承接到烛焰　 　（选填“放大”“缩小”或“等大”）、清晰的像。生活中的　 　就是根据该成像规律制成的； （3）把蜡烛适当靠近凸透镜，应将光屏　 　 选填“靠近”或“远离”）凸透镜，光屏才能再次承接到烛焰清晰的像。 （4）小明探究凸透镜所成实像的高度跟物距、焦距的关系时，用高度相同的发光体以及焦距不同的凸透镜等器材进行了实验，部分实验数据如下表所示： f=5.0cm f=10.0cm f=15.0cm 物距 u/cm 像高h/cm 物距 u/cm 像高 h/cm 物距u/cm 像高 h/cm 25.0 0.9 24.0 2.4 25.0 5.8 28.0 0.8 36.0 1.3 32.0 3.5 40.0 0.5 40.0 1.2 40.0 2.4 ①当发光体的高度和凸透镜的焦距一定时，物距变大，所成实像的高度　 　；当发光体的高度和物距一定时，凸透镜的焦距变大，所成实像的高度　 　； ②同学们利用凸透镜和光屏观察发光体通过凸透镜呈现在光屏上的清晰的像，小明所用的凸透镜距离发光体较近，小华所用的凸透镜距离发光体较远，但发光体通过两人所用的凸透镜呈现在光屏上的清晰的像的高度相等，则小明所用的凸透镜的焦距　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）小华所用的凸透镜的焦距。 【练习8】在“探究凸透镜成像规律”的活动中，利用了如图所示装置. （1）调节器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　 　. （2）改变蜡烛和光屏的位置，多次实验，并将数据记录在表格中，分析数据可知凸透镜焦距为　 　，第3次实验中，光屏上成倒立、　 　的实像； 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 光屏上看到的像 1 60 15 倒立、缩小、实像 2 24 24 倒立、等大、实像 3 20 20 倒立、　 　、实像 4 8 　 未找到像 （3）智能汽车通过车载摄像头，识别行人、路标和其他车辆，实现自动导航和驾驶，车载摄像头根据的是第　 　次实验的原理； （4）物距不变，要想在光屏上看到像，应更换焦距较　 　的凸透镜. 王牌物理 河南中考风向标 王牌物理 河南中考风向标 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$