3.6 凸透镜成像规律（举一反三讲义）物理沪粤版2024八年级上册

第6节 凸透镜成像规律 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：探究凸透镜成像规律 2 知识点2：凸透镜的应用——放大镜 6 【方法技巧】 7 方法技巧1 探究凸透镜成像规律 7 方法技巧2 凸透镜成像规律的应用于分析 7 方法技巧3 放大镜 8 【巩固训练】 8 【学科素养】 【物理观念】 1．理解凸透镜的成像规律。 2．知道凸透镜成放大、缩小、等大实像和虚像的条件。 3．知道放大镜的原理。 【科学思维】 运用模型建构和逻辑推理，如通过绘制光路图来预测成像位置，培养其抽象思维和解决问题的能力。 【科学探究】 1．能在探究实践中根据观察到的现象初步提出问题、进行合理猜想，并设计实验进行探究。 2．通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的过程与方法。 【科学态度与责任】 1．通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的求知欲。 2．乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。 【教学重点】 对凸透镜成像规律的理解和认识。 【教学难点】 指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：探究凸透镜成像规律 1.提出问题 假设凸透镜的焦距为f，我们把景物到透镜光心的距离叫做物距，用u表示；把像到透镜光心的距离叫做像距，用v表示，如图所示。那么，通过凸透镜能成什么样的像呢？成像情况与哪些因素有关呢？ 2.猜想与假设 由于窗外景物能成像在屏上，可以猜想凸透镜总是成实像，像的大小及像距v可能与物距u、凸透镜的焦距f都有关系。你还有哪些猜想呢？ 3.设计实验与制订方案 为了验证上述猜想，可以选用光具座来探究凸透镜成像规律。如图3-6-3所示，光具座上附有标尺和可自由移动的支架座，支架座上可安装配件，配件包括光屏、凸透镜、光源（如蜡烛）。请写出你的实验探究方案。 4.获取与处理信息 你所用的凸透镜的焦距f= cm。 将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在同一高度上。 将蜡烛移动到某处，然后调节光屏的位置，在光屏上分别找到缩小或放大的清晰的烛焰的像[图 3-6-4(a)(b)]。记下各种成像情况时的物距u。将探究情况记录在表3-6-1中。 当u<f时，在光屏上会出现烛焰的像吗？移去光屏，直接用眼睛透过透镜观察烛焰，找一找像在哪里[图3-6-4(c)]。将探究情况记录在表中。当u=2f时，你将观察到什么样的像？当u=f时，凸透镜还能成像吗？ 归纳结论 （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；当物距等于一倍焦距时，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；当物距等于二倍焦距时，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； 通过上述活动，可以归纳出凸透镜成像的规律： （1）当u>f时，在凸透镜的另一侧形成倒立的实像； 当u>2f时，像的大小比物体小； 当f<u<2f时，像的大小比物体大。 （2）当u<f时，在凸透镜的同侧形成正立的、放大的虚像。 点拨 （1）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； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将蜡烛和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （7）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 5.对凸透镜成像的规律理解 （1）静态规律 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 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 点拨 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，虚像（与物）同侧正立，实像异侧倒立， （2）动态规律 成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体越靠近焦点像越大。 点拨 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。 6.用作图法研究凸透镜成像规律 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一种方法。 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距 f<v<2f 。 （2）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （3）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 （4）物距u=f 时，不成像。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 【典例1】将带有“F”字样的光源放在装有水的鱼缸附近，调整光源和鱼缸的位置，在墙壁上看到一个倒立、放大的“F”，则“F”光源、鱼缸、墙壁三者的位置可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成放大实像时的物距与像距 【详解】鱼缸中间厚，边缘薄，相当于凸透镜；像成在墙壁上，墙壁相对于光屏，要在墙壁上成像，鱼缸需放在中间；要在墙壁上看到一个倒立、放大的“F”像，物距小于像距，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例2】（2025·山东济南·三模）小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距是10cm。 (1)点燃蜡烛并移动光屏，发现光屏上成的像如图甲所示，为了使烛焰的像呈现在光屏的中央，下一步应 调整烛焰； (2)调整后，蜡烛置于如图乙所示的位置，要使光屏上的像清晰，应将光屏向 移动，直到在光屏上得到一个清晰的像，生活中的 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）就是利用该成像原理工作的； (3)如图保持凸透镜的位置不变，将蜡烛从乙图中的位置远离凸透镜一段距离后，所成的像可能是 （选填序号）： ①倒立放大的实像        ②正立放大的实像        ③正立放大的虚像 ④倒立放大的虚像        ⑤倒立缩小的实像        ⑥正立缩小的虚像 (4)某同学用手机拍照上传实验报告，发现上传的报告照片上端宽下端窄，则拍照时报告的上端离手机镜头的距离 （选填“近”或“远”）； (5)小红在实验过程中，认真观察光屏上的像发现只有像的中间部分最清晰，偏左、偏右两侧的像比较模糊。检查器材后发现其它器材均正常放置，凸透镜的安装情况有些随意，要使在光屏上看到整个烛焰清晰的像，应作出的调节是： 【答案】(1)向上 (2) 左 照相机 (3)⑤ (4)近 (5)适当扭转凸透镜，使凸透镜与光屏平行 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、凸透镜成放大实像时的物距与像距、探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）图甲中烛焰的像偏上，说明烛焰位置偏低，为使像呈现在光屏中央，应将烛焰向上调整。 （2）[1]乙图中物距为30cm，大于2倍焦距（20cm），此时像距应在一倍焦距和二倍焦距之间（10cm<v<20cm），而此时像距在二倍焦距处，故应将光屏向左移动。 [2]当物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像，这正是照相机的工作原理。 （3）蜡烛远离凸透镜后物距增大（u>2f），根据凸透镜成像规律，只要物体在二倍焦距之外，凸透镜应成倒立缩小的实像，故选⑤。 （4）手机镜头相当于凸透镜，凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像越大，故当拍摄对象上端离镜头较近时，由于凸透镜成实像时近大远小的成像特点，会导致照片上端宽下端窄。 （5）像的中间清晰而两侧模糊，说明凸透镜与光屏不平行，导致光屏上各点到透镜的距离不等。应适当扭转凸透镜，使其与光屏平行，确保光屏各处到透镜的距离相等。 【变式1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像。下列说法中（　　） ①图中凸透镜的焦距可能是12cm ②图中成像特点与投影仪成像特点相同 ③把蜡烛适当左移，透镜保持不动，向左适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 ④把蜡烛移至45cm处，透镜保持不动，向右适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成虚像时的物距与像距、照相机、根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 【详解】②图中物距大于像距，凸透镜所成的像 倒立、缩小的实像，成像特点与照相机成像特点相同，故②错误； ①凸透镜此时的物距 像距 则 图中凸透镜的焦距可能是12cm，故①正确； ③把蜡烛适当左移，透镜保持不动，物距变大，像距变小，向左适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像，故③正确； ④把蜡烛移至45cm处，透镜保持不动，物距为 此时凸透镜成的像是正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，则向右适当移动光屏，不会再次在光屏上得到清晰的像，故④错误，故ACD错误，B正确。 故选B。 【变式2】（2025·江西南昌·二模）图甲是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，此时透光光屏上恰能呈现烛焰倒立、 的清晰实像；沿垂直于光具座方向吹动烛焰，使烛焰向纸内晃动，此时若在透光光屏上看到如图乙所示的像，则观察者处于位置 选填“A”或“B”。 【答案】 缩小 A 【难度】0.85 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论 【详解】[1]在如图所示的位置时，光屏上恰好得到烛焰清晰的像，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像。 [2]凸透镜成实像时，像是倒立的，像和物上下、左右均颠倒，所以沿垂直于光具座方向吹动烛焰，使烛焰向纸内晃动，则成的像向纸外晃动，所以此时若在透光光屏上看到如图乙所示的像，则观察者处于位置A。 【变式3】（24-25九年级下·山东济南·期中）某实验小组用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)如图甲，将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方，平行地放上白纸，测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图像，则可判断该透镜的焦距f为 cm； (2)小金在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图丁中①至⑥六种烛焰清晰的像，请按蜡烛到凸透镜距离由近到远所得到的6个像进行排序 ； (3)小亮实验小组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戊的图像，线段为凸透镜的像距倒数和物距的倒数对应关系，根据图像信息可知，该小组所用凸透镜的焦距为 cm。 【答案】(1)12 (2)④⑥⑤③①② (3)10 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距s=12cm时，白纸被烤焦的时间t=4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸距离即为焦距f=12cm。 （2）由题意可知，④⑤⑥这三个像中，④⑥是正立放大的，⑤是倒立放大的，根据凸透镜的成像规律，当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，且物距越小，虚像越小，那么由近到远应该是④⑥，当物距在一倍焦距和两倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，接下来是⑤，根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律可知，接下来像是变小的，顺序是③①②。综上所述，蜡烛到凸透镜距离由近到远所得到的6个像进行排序，正确顺序为④⑥⑤③①②。 （3）如图戊的图像，当时，。像距等于物距，说明物体处于二倍焦距处，即2f=0.2m，所以该小组所用凸透镜的焦距为0.1m，即10cm。 知识点2：凸透镜的应用——放大镜 物距小于焦距时，对着凸透镜观察，就可以看到物体正立、放大的虚像，由此可以选用焦距比较小的凸透镜作为放大镜，如图3-6-5所示。 【典例1】（2025·广东佛山·一模）博物馆在精巧的文物前放置凸透镜，可观察到正立、放大的像，则文物到凸透镜的距离和凸透镜焦距最合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】放大镜的成像原理及特点 【详解】由图可知，需要用凸透镜观察的物体一般较小，物体大小与手掌大小差不多，则文物到凸透镜的距离略大于手掌宽度，约9cm，当凸透镜成正立、放大的像时，则把凸透镜当放大镜使用，由放大镜成像规律可知，物距小于一倍焦距，所以凸透镜焦距大于9cm，约10cm，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式1】在物理课本上放一杯水，出现如图所示现象，形成原因是（　　） A．光的直线传播 B．光的折射 C．光的反射 D．光的色散 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】放大镜的成像原理及特点 【详解】在物理课本上放一杯水，相当于凸透镜，看到的是正立、放大的虚像，即放大镜原理，是由光的折射形成的，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选。 【变式2】（2025·山西大同·二模）用棱长为10cm的正方体透明塑料盒制作一个简易的昆虫标本观察盒，如图所示。在盒底上放标本，盒盖上嵌入一个薄透镜，通过薄透镜能观察到标本正立、放大的像。下列说法正确的是（    ） A．该薄透镜为凸透镜且焦距小于10cm B．标本观察盒的成像原理和照相机的相同 C．通过薄透镜能观察到标本的实像 D．要使观察到的像变大，应适当增大标本与薄透镜间的距离 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】放大镜的成像原理及特点 【详解】A．由题意可知，标本观察盒相当于放大镜，因此薄透镜是凸透镜，标本放在凸透镜的一倍焦距内，图中物距为10cm，则薄透镜的焦距大于10cm，故A错误； B．标本观察盒的成像原理与放大镜的成像原理相同，而不是照相机，故B错误； C．由凸透镜成像规律可知，放大镜成正立、放大的虚像，所以通过薄透镜能观察到标本的虚像，故C错误； D．凸透镜成虚像时，物远像远像变大，因此要使观察到的像变大，应适当增大标本与薄透镜间的距离，故D正确。 故选D。 【变式3】（2025·河南商丘·一模）利用一只凸透镜，看到邮票的情景如图所示。下列说法正确的是（　　） A．是“熊猫”正立放大的实像 B．这与投影仪成像的原理相同 C．此时凸透镜距邮票的距离一定小于其焦距 D．若透镜远离邮票，“熊猫”的像会逐渐变小 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】凸透镜成虚像时的物距与像距、放大镜的成像原理及特点 【详解】A．如图所示，根据凸透镜成像原理，物距在一倍焦距以内，成正立放大的虚像，应用于放大镜，故A错误； B．投影仪的成像原理是物距在一倍与两倍焦距之间，成倒立放大的实像，而图示的情景是放大镜的成像原理，故B错误； C．放大镜的成像原理是物距在一倍焦距以内，成正立放大的虚像，故C正确； D．凸透镜在成虚像时，物距越大，即透镜远离邮票，则“熊猫”的像会逐渐变大，故D错误。 故选C。 【方法技巧】 方法技巧1 探究凸透镜成像规律 【方法点拨】常考考查点 （1）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； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将蜡烛和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 方法技巧2 凸透镜成像规律的应用于分析 【方法点拨】凸透镜成像的规律 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 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 （2）成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 方法技巧3 放大镜 【方法点拨】（1）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；离物体越远，所成的像越大。 （2）生活中的放大镜 （1）鱼缸：若鱼在鱼缸左侧，则右侧部分相当于放大镜，看到的“鱼”比实际的大。 （2）水滴：水滴滴在树叶上，由于张力作用，形成半圆形，相当于放大镜，看到的物体比实际的大。 （3）体温计的外壁：体温计的直管做得很细，而且水银是银白色的，很难看清楚液柱的高度。把玻璃外壁做成三棱柱的样子，从侧面看过去，相当于凸透镜，起到放大的作用。 【巩固训练】 1．（2025·贵州铜仁·三模）光刻技术是现代半导体集成电路的关键一环，其工作原理如图所示。光源发出强紫外光，调整镂空掩膜版和缩图透镜之间的距离，使光通过二者后，恰好能在硅片上成清晰的像，从而实现纳米级集成电路的“雕刻”，下列说法正确的是（　　） A．缩图透镜是一个凸透镜 B．硅片上形成的像是虚像 C．此成像原理与显微镜物镜的成像原理相似 D．将掩膜版靠近缩图透镜，为成清晰像，应将硅片靠近缩图透镜 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成缩小实像时的物距与像距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律、透镜的特点与分类 【详解】A．根据图示可知，缩图透镜对光线具有会聚作用，是凸透镜，故A正确； B．硅片相当于光屏，能承接实像，所以成的是实像，故B错误； C．由题意知要实现纳米级集成电路的“雕刻”，则掩膜上的电路在硅片上的像应变小，所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像，而显微镜的物镜成倒立、放大的实像，二者的成像原理不同，故C错误； D．若将掩膜版靠近缩图透镜，物距变小，像距应变大，为成清晰像，应将硅片远离缩图透镜，故D错误。 故选A。 2．（2025·山东德州·一模）如图，光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫，反射后经凸透镜再进入鼠标的光学感应器（相当于光屏），用以记录移动动作，以此捕捉移动位置的不同画面，从而在电脑显示器上显示鼠标的移动情况。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。当发光二极管的光照射在粗糙鼠标垫上时会发生 反射。若成像透镜距鼠标垫7mm，光学感应器距成像透镜3mm，则在光学感应器上所成像是 （选填“放大”或“缩小”）的实像。 【答案】 漫 缩小 【难度】0.85 【知识点】凸透镜成缩小实像时的物距与像距、漫反射 【详解】[1]当光照射到粗糙表面时，反射光线会射向四面八方，这种反射叫做漫反射。由于鼠标垫表面是粗糙的，所以当发光二极管的光照射在粗糙鼠标垫上时会发生漫反射。 [2]已知成像透镜距鼠标垫7mm，即物距u=7mm；光学感应器距成像透镜3mm，即像距v=3mm。 此时物距u>像距v，根据凸透镜成像规律，当u>2f，f<v<2f时，成倒立、缩小的实像，所以在光学感应器上所成像是缩小的实像。 3．（2025·辽宁本溪·三模）图甲是一幅立在桌面上的课本插图，透过水杯，插图中的女生变“胖”了，还掉头面向右侧，如图乙，此时水杯相当于一个 ，要想使观察到的女孩变“瘦”一点，应适当将水杯 （选填“远离”或“靠近”）插图。 【答案】 凸透镜 远离 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成实像时像距随物距的变化规律、透镜的特点与分类 【详解】[1]水杯在装满水后，其侧面会形成中间厚、边缘薄的结构，这种形状的光学元件具有会聚光线的作用，因此相当于一个凸透镜。 [2]女生一开始面向左，透过水杯，插图中的女生掉头面向右侧，说明所成的像是倒立的。在凸透镜成像的过程中，虚像都是正立的，实像都是倒立的。成实像时，物体位于凸透镜的焦距之外，随着物距增大，所成的实像会逐渐变小。若要使观察到的女孩变“瘦”一点，即成像小一些，需要增大物距，将水杯远离插图。 4．（24-25九年级下·山东济南·期中）如图所示，在一些博物馆里，为了方便游客观察一些比较小巧精密的物品时，往往会配一透镜来观察。此透镜对光线具有 作用，若该透镜的焦距为f，则物品与透镜的距离应 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f且小于2f”）。 【答案】 会聚 小于f 【难度】0.85 【知识点】凸透镜成虚像时的物距与像距、探究凸透镜对光的作用 【详解】[1][2]在一些博物馆里，为了方便游客观察一些比较小巧精密的物品时，配有放大镜来观察，放大镜由凸透镜制成，此透镜对光线具有会聚作用，根据凸透镜成像的规律，若该透镜的焦距为f，要起到放大作用，则物品与透镜的距离应小于f。 5．（2025·广东广州·三模）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 (1)这个透镜能够使光线 （选填“会聚”或“发散”）； (2)透镜与仪表的距离u应满足下列 　 　 条件； A．u＜f B．f＜u＜2f C．u＞2f D．u＝2f E．u＝f (3)工匠师通过透镜观察到的仪表的像是 （选填“正立”或“倒立”）的。 【答案】(1)会聚 (2)A (3)正立 【难度】0.85 【知识点】探究凸透镜对光的作用、放大镜的成像原理及特点 【详解】（1）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴的是放大镜，放大镜是凸透镜，对光线有会聚作用。 （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的一倍焦距范围之内，成正立、放大的虚像，应用是放大镜。故选A。 （3）根据凸透镜成像规律，凸透镜与仪表的距离在凸透镜的一倍焦距范围之内时，成正立、放大的虚像。 6．（2025·江苏盐城·一模）小林在家里拿爷爷的“放大镜”做实验。通过镜片看到书上的字分别如图甲和乙所示。此镜片对光有 作用。两图中像能成在光屏上的是图 ，镜片离字较远的是图 。 【答案】 会聚 乙 乙 【难度】0.85 【知识点】凸透镜成缩小实像时的物距与像距、放大镜的成像原理及特点 【详解】[1]放大镜通常是凸透镜，此镜片对光具有会聚作用。 [2][3]如图甲，当物体在凸透镜焦点以内时，成放大、正立的虚像，不能成在光屏上；如图乙，物体在二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间，实像能成在光屏上，两图中像能成在光屏上的是图乙；镜片离字较远是图乙。 7．（2025·黑龙江牡丹江·一模）小明同学自制了一个昆虫观察罐。盖子是一个光学镜头，通过盖子可以看到罐底的小昆虫成一个正立、放大的像，则盖子相当于 透镜（选填“凸”或“凹”），盖子到罐底的距离 （选填“大于”“等于”或“小于”）1倍焦距。 【答案】 凸 小于 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成虚像时的物距与像距、放大镜的成像原理及特点 【详解】[1]凸透镜可以成正立、放大的虚像，而凹透镜只能成正立、缩小的虚像。题目中说通过盖子能看到罐底小昆虫成正立、放大的像 ，所以盖子相当于凸透镜。 [2]当物体放在凸透镜一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像。所以盖子（凸透镜）到罐底（物体）的距离应小于1倍焦距。 8．（2025·黑龙江·三模）实验小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)小聪利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图甲所示，他注意到让凸透镜正对太阳光，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，凸透镜的实际焦距为________。（填字母） 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 (2)小聪将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次放到光具座上，并调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在 ，其目的是 。 (3)如图乙所示，经过调节后，此时在光屏上得到一清晰的像（像未画出），该像的性质是倒立、 的实像， （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的。 (4)对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报数据中发现，物距均为12.0cm时，有三个小组所测像距分别为23.0cm、24.0cm、26.0cm。若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，则出现这种情况的操作原因可能是 。 (5)小聪通过上面的实验知道，凸透镜成实像时，像与物上下是颠倒的，他猜想像与物左右也是相反的。请你利用本实验中的器材设计一种简单的方法验证小聪的猜想： 。 【答案】(1)D (2) 同一高度 使像呈现在光屏中央 (3) 缩小 照相机 (4)光屏上还没有出现清晰的像就测像距 (5)见详解 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）只有在焦点的位置才能得到的光斑最小、最亮，在焦点之前和焦点之后，光斑都不是最小的，当测量距离为L时，光斑并不是最小时，所以焦距可能大于L，也可能小于L，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （2）[1][2]将蜡烛，凸透镜、光屏依次放在光具座上，调节蜡烛，凸透镜、光屏三者的中心使它们在同一高度处，这样做的目的是使烛焰的像成在光屏的中央，关于观察像的特点。 （3）[1][2]图乙中物距大于像距，在光屏上得到一清晰的像，由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一成像规律工作的。 （4）同一凸透镜成像，物距一定时，像距也一定不变，小组实验的像距不同，可能是因为光屏上还没有出现清晰的像就测像距。 （5）为了证明凸透镜所成的像不仅上下相反，而且左右相反，可以沿垂直于光具座方向水平轻轻吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反。 9．小海在做了“探究凸透镜成像规律”实验后，又选用了焦距未知的凸透镜进行拓展探究。 (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行光作为光源，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜焦距为 cm；（要求估读） (2)如图乙，当物距为15.0cm时所成像与生活中的 所成像的规律相同；（写出一种即可） (3)蜡烛随着燃烧而变短，小海发现光屏上所成的像向上移动，从而影响了实验的进行。为了解决这一问题，你认为他最合理的调整方法是______； A．只需将光屏适当下移 B．只需将凸透镜适当下移 C．将光屏和凸透镜都适当下移 D．以上操作均可行 (4)小海认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如 （写出合理的一条即可）。 【答案】(1)10.0 (2)投影仪 (3)C (4)见解析 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析、用平行光测定凸透镜焦距、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是 （2）当物距为15.0cm时，大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的实像，与投影仪成像原理相同。 （3）蜡烛在燃烧中不断变短，烛焰向下移动，根据过光心的光线传播方向不变可知，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可将凸透镜向下移动一些，或者将光屏向上移动一些，或者将凸透镜和光屏都向下移动一些（即烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度）；由于该实验还需要进一步研究凸透镜成像的规律，所以最合理的调整是将凸透镜和光屏都向下移动一些，使三者的中心在同一高度上，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）用烛焰作为发光物体存在不足之处：烛焰不稳定，火焰在有风的时候会晃动，且对环境有污染等。 10．（2025·广东东莞·三模）在“天宫课堂”的水球实验中，小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像，如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。 (1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜，用一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现最小最亮的光斑，如图乙所示，则凸透镜的焦距是 cm。 (2)如图丙所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛，调整烛焰的中心、透镜的中心、光屏的中心大致在 。 (3)如图丙将凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛移动到20cm刻度线处，向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，直到出现烛焰倒立、 的实像。 (4)在（3）的基础上，更换成另一个焦距为9cm的凸透镜，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上的像恢复清晰，可向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动蜡烛。 (5)在实验过程中，原来光屏中央的像“跑”到上方，为了使像回到中央，接下来的操作是 （选填“①”、“②”或“③”）。 ①向下调光屏　　②向上调凸透镜　　③向上调蜡烛 (6)小明又把蜡烛移至44.0cm刻度线处，凸透镜不动，然后取下光屏，透过凸透镜直接观察蜡烛那么他将看到烛焰成像的情形是下列的（　　）（填图中的字母）。 A． B． C． D． 【答案】(1)10.0 (2)同一高度 (3) 远离 缩小 (4)靠近 (5)③ (6)C 【难度】0.65 【知识点】凸透镜成虚像时的物距与像距、探究凸透镜成像规律的实验结论、探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）如图，让一束平行与主光轴的光正对凸透镜照射，在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，焦点跟光心之间的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距为 （2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 （3）[1][2]凸透镜的焦距为10.0cm，将凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛移动到20cm刻度线处，物距 则，成倒立、缩小的实像，则像距范围是 所以光屏向右移动，移动到60cm到70cm刻度线之间，所以光屏远离凸透镜。 （4）更换成另一个焦距为9cm的凸透镜，凸透镜的焦距变小，对光的会聚能力强，使光线提前会聚成像，像距变小，为了使光屏上的像恢复清晰，所以要向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。 （5）①原来光屏中央的像“跑”到光屏上方，向下调光屏，则屏会“跑”到光屏之外，故①不符合题意； ②根据通过光心的光线传播方向不变可知，向上调凸透镜，像会继续向上移动，故②不符合题意； ③根据通过光心的光线传播方向不变可知，向上调蜡烛，像会向下移动，可能回到中央，故③符合题意。 故选③。 （6）小明又把蜡烛移至44.0cm刻度线处，凸透镜不动，此时物距 则，成正立放大的虚像，像和物体在凸透镜同侧，眼睛在透镜右侧透过透镜往左侧看，正立放大虚像在蜡烛后方，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 11．（2025·辽宁朝阳·二模）小滨同学“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)小滨组装并调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上；当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲所示时，光屏上出现烛焰等大的像，则凸透镜的焦距为 cm。 (2)如图乙所示，光屏上会出现烛焰清晰 、倒立的实像；透镜位置保持不变，将蜡烛移动到光具座35cm刻度处，光屏向 （选填“左”或“右”）移动到适当位置，光屏上又重新出现烛焰清晰的像；将蜡烛移动到光具座42cm刻度处，小滨在凸透镜的右侧，通过凸透镜观察到烛焰正立的像，蜡烛继续靠近凸透镜，烛焰的像 （选填“变大”或“变小”）。 (3)当光屏上呈现实像时，将一个眼镜片放在上图中蜡烛和凸透镜间的某一位置，光屏上的像变模糊了，凸透镜和光屏的位置保持不变，向左移动蜡烛，又能在光屏上看到烛焰清晰的像，说明该镜片是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 【答案】(1) 主光轴 10.0 (2) 缩小 右 变小 (3)凹透镜 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、探究凹透镜对光的作用、探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）[1]实验前，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，即烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，目的是为了使烛焰的像成在光屏中央。 [2]如图甲所示，光屏上出现烛焰等大的像，此时 则凸透镜的焦距为 （2）[1]由图乙可知物距大于像距，光屏上会出现烛焰清晰的像，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像。 [2]透镜位置保持不变，将蜡烛移动到光具座35cm刻度处，此时物体靠近透镜，根据凸透镜成实像时物近像远像变大的规律，可知光屏应向右移动。 [3]将蜡烛移动到光具座 42cm处，物体在凸透镜的一倍焦距以内，成正立放大的虚像。凸透镜成虚像的特点是物近像近像变小，所以当蜡烛继续靠近凸透镜时，虚像逐渐变小。 （3）将一个眼镜片放在上图中蜡烛和凸透镜间的某一位置，光屏上的像变模糊了。向左移动蜡烛，又能在光屏上看到烛焰清晰的像，根据凸透镜成实像的规律：物远像近像变小，说明放入眼镜片后像变远了，则该透镜对光有发散作用，通过向左移动蜡烛，使得像变近重新在光屏上呈现，故该镜片为凹透镜。 12．在“探究凸透镜成像规律”实验中， (1)如图甲所示，凸透镜位置固定不动，当将发光的小灯泡放在“40cm”刻度线位置时，发现无论怎样移动光屏，光屏上始终呈现一个面积大小不变的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm； (2)将小灯泡放在“35cm”刻度线处，移动光屏直至在光屏上出现清晰的像，则观察到的像是图乙中的 ；生活中的 就是利用这一成像规律工作的； (3)保持（2）中小灯泡和光屏不动，只需适当向 （选填“左”或“右”）移动凸透镜，光屏上可以再次呈现清晰的像； (4)如图丙所示，将某同学的眼镜靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像变模糊，向右移动光屏又出现清晰的像，则该同学佩戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 【答案】(1)10.0 (2) 3 投影仪 (3)右 (4)近视 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【详解】（1）当发光的小灯泡放在40cm刻度线位置时，光屏发现光屏上始终能呈现一个大小不变的光斑，从焦点发出的光经凸透镜折射后变为平行光，则该透镜的焦距约为 （2）[1][2]由图乙知道，蜡烛与凸透镜的距离为 凸透镜的焦距为，故 凸透镜成倒立、放大的实像，观察到的像是图乙中的，投影仪就是利用这个原理。 （3）若保持图（2）中蜡烛和光屏不动，只向右移动凸透镜，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上可以再次呈现清晰的像。 （4）将某同学的眼镜靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像变模糊，向右移动光屏又出现清晰的像，说明像距变大，则某同学的眼镜具有发散光的作用，由于凹透镜具有发散光的作用，所以某同学的眼镜是凹透镜，由于近视眼镜是凹透镜，所以该同学佩戴的是近视眼镜。 13．在探究“凸透镜成像规律”实验中。 (1)平行光通过凸透镜，在光屏上出现最小最亮的光斑（图1），则凸透镜的焦距f= cm。 (2)图2中点燃蜡烛，在光屏上能成倒立、 的实像，根据此成像特点可制成 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (3)将蜡烛向左移动一段距离，为使光屏上能成清晰的像，解决方案可以是： ①仅向 （选填“左”或“右”）移动光屏适当的距离； ②仅换用焦距较 （选填“大”或“小”）的凸透镜。 【答案】(1)10.0 (2) 放大 投影仪 (3) 左 大 【难度】0.85 【知识点】凸透镜成放大实像时的物距与像距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律、用平行光测定凸透镜焦距 【详解】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是 （2）[1][2]如图所示，将蜡烛置于10.0cm刻度线处，此时物距 大于一倍焦距小于二倍焦距，根据凸透镜成像的特点可知，此时成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的，照相机在工作时成倒立缩小的实像，放大镜在使用时成正立放大的虚像。 （3）[1][2]将蜡烛向左移动一段距离，此时物距变大，为使光屏上能成清晰的像，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，应将像距小一些，所以可将光屏向左移动适当距离；因为像距变小了，成在光屏的前方，因此也可以换用焦距较大的凸透镜，因为凸透镜焦距越大，折光能力越弱，使成像远离凸透镜。 14．（2025·广东江门·一模）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像。 凸透镜编号 焦距 直径 ① 5 ② 5 ③ 10 ④ 15 (1)光屏上的像是实像还是虚像？ ； (2)一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向 调节可以使烛焰的像移到光屏中央； (3)小明选的凸透镜焦距为 cm； (4)小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，用LED灯代替蜡烛做实验的优点是 ，如题图所示，则小明看到的像应是 （选填字母）； (5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关：若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为 两个凸透镜进行实验验证。 【答案】(1)实像 (2)上 (3)10 (4) 成像稳定 D (5)①② 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、凸透镜成放大实像时的物距与像距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 【详解】（1）实像是实际光线会聚形成的像，具有光线实际通过像点的特点。由于光屏只能承接实际光线会聚形成的像，因此光屏上呈现的必定是实像。这是区分实像和虚像的重要依据。 （2）一段时间后，烛焰的像成在光屏的上方，根据过光心的光线传播方向不变，可知，保持透镜和光屏位置不变，缓慢向上移动蜡烛，烛焰的像会向下移动，直到呈现在光屏中央。这一过程体现了物像移动方向相反的规律。 （3）如图可知物距小于像距，即，根据凸透镜成像规律，此时在光屏上成倒立放大的实像， 满足，，即，由表中数据可知，小明选的凸透镜焦距为10cm （4）[1]跟燃烧蜡烛相比，LED发光体更安全、环保，成像更稳定等。 [2]小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如图，此时物距大于像距，成倒立缩小的实像，故小明看到的像应是D （5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关，根据控制变量法可知，小明选取的凸透镜焦距应相同，凸透镜的直径不同，由表中数据可知，若要验证其猜想，可在表中选取编号为①②两个凸透镜进行实验验证。 15．（2025·山东菏泽·二模）某兴趣小组做了“探究凸透镜成像的规律”实验，实验如下： (1)他们找来A、B两个透镜探究“凸透镜成像规律”的实验，如图甲所示将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑，则应选择 （选填“A”或“B”）完成实验；依据是 ； (2)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、 的实像，该实验现象和 的成像原理相同； (3)如图乙所示，当光屏上呈现清晰的像时，不改变图乙中蜡烛和透镜位置：若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，再次实验，光屏上所成的像与原来相比 （选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了。 (4)把图丙中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜。给“眼睛”戴上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，如图丙所示。若取下近视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏 （选求该填“远离”或“靠近”）透镜。 (5)一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向 （选填“下”或“上”）移动； 【答案】(1) B 图中的A对光起发散作用，是凹透镜，B对光起会聚作用，是凸透镜 (2) 缩小 照相机 (3)变暗 (4)靠近 (5)上 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、凸透镜成缩小实像时的物距与像距 【详解】（1）[1]B透镜能使太阳光会聚成较小光斑，说明其对光有会聚作用，是凸透镜。 [2]A透镜使太阳光形成较大光斑，说明其对光有发散作用，是凹透镜，不能用于凸透镜成像实验。凸透镜成像实验应该用对光有会聚作用的凸透镜B。 （2）[1]在凸透镜成像的规律中，只要物距大于像距，物体的大小一定大于像的大小，图中物距30cm大于像距15cm，此时成倒立缩小的实像。 [2]这与照相机成像原理相同，都是利用物距大于2倍焦距时成缩小实像的特点。 （3）更换直径较小的凸透镜后，通过透镜的光线减少，导致像的亮度变暗，但像的大小和完整性不变。 （4）近视眼镜是凹透镜，取下后对光线的发散作用就没有了，相当于晶状体折光能力变强，成像会提前成在光屏的前面，需将光屏靠近透镜才能再次得到清晰像。 （5）蜡烛变短后，相当于蜡烛向下移动，凸透镜成实像时，像是倒立的，故像会向上移动，为使像回到光屏中心，需将光屏向上调节。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第6节 凸透镜成像规律 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：探究凸透镜成像规律 2 知识点2：凸透镜的应用——放大镜 6 【方法技巧】 7 方法技巧1 探究凸透镜成像规律 7 方法技巧2 凸透镜成像规律的应用于分析 7 方法技巧3 放大镜 8 【巩固训练】 8 【学科素养】 【物理观念】 1．理解凸透镜的成像规律。 2．知道凸透镜成放大、缩小、等大实像和虚像的条件。 3．知道放大镜的原理。 【科学思维】 运用模型建构和逻辑推理，如通过绘制光路图来预测成像位置，培养其抽象思维和解决问题的能力。 【科学探究】 1．能在探究实践中根据观察到的现象初步提出问题、进行合理猜想，并设计实验进行探究。 2．通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的过程与方法。 【科学态度与责任】 1．通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的求知欲。 2．乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。 【教学重点】 对凸透镜成像规律的理解和认识。 【教学难点】 指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：探究凸透镜成像规律 1.提出问题 假设凸透镜的焦距为f，我们把景物到透镜光心的距离叫做物距，用u表示；把像到透镜光心的距离叫做像距，用v表示，如图所示。那么，通过凸透镜能成什么样的像呢？成像情况与哪些因素有关呢？ 2.猜想与假设 由于窗外景物能成像在屏上，可以猜想凸透镜总是成实像，像的大小及像距v可能与物距u、凸透镜的焦距f都有关系。你还有哪些猜想呢？ 3.设计实验与制订方案 为了验证上述猜想，可以选用光具座来探究凸透镜成像规律。如图3-6-3所示，光具座上附有标尺和可自由移动的支架座，支架座上可安装配件，配件包括光屏、凸透镜、光源（如蜡烛）。请写出你的实验探究方案。 4.获取与处理信息 你所用的凸透镜的焦距f= cm。 将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在同一高度上。 将蜡烛移动到某处，然后调节光屏的位置，在光屏上分别找到缩小或放大的清晰的烛焰的像[图 3-6-4(a)(b)]。记下各种成像情况时的物距u。将探究情况记录在表3-6-1中。 当u<f时，在光屏上会出现烛焰的像吗？移去光屏，直接用眼睛透过透镜观察烛焰，找一找像在哪里[图3-6-4(c)]。将探究情况记录在表中。当u=2f时，你将观察到什么样的像？当u=f时，凸透镜还能成像吗？ 归纳结论 （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；当物距等于一倍焦距时，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；当物距等于二倍焦距时，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； 通过上述活动，可以归纳出凸透镜成像的规律： （1）当u>f时，在凸透镜的另一侧形成倒立的实像； 当u>2f时，像的大小比物体小； 当f<u<2f时，像的大小比物体大。 （2）当u<f时，在凸透镜的同侧形成正立的、放大的虚像。 点拨 （1）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； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将蜡烛和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （7）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 5.对凸透镜成像的规律理解 （1）静态规律 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 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 点拨 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，虚像（与物）同侧正立，实像异侧倒立， （2）动态规律 成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体越靠近焦点像越大。 点拨 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。 6.用作图法研究凸透镜成像规律 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一种方法。 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距 f<v<2f 。 （2）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （3）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 （4）物距u=f 时，不成像。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 【典例1】将带有“F”字样的光源放在装有水的鱼缸附近，调整光源和鱼缸的位置，在墙壁上看到一个倒立、放大的“F”，则“F”光源、鱼缸、墙壁三者的位置可能是（　　） A． B． C． D． 【典例2】（2025·山东济南·三模）小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距是10cm。 (1)点燃蜡烛并移动光屏，发现光屏上成的像如图甲所示，为了使烛焰的像呈现在光屏的中央，下一步应 调整烛焰； (2)调整后，蜡烛置于如图乙所示的位置，要使光屏上的像清晰，应将光屏向 移动，直到在光屏上得到一个清晰的像，生活中的 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）就是利用该成像原理工作的； (3)如图保持凸透镜的位置不变，将蜡烛从乙图中的位置远离凸透镜一段距离后，所成的像可能是 （选填序号）： ①倒立放大的实像        ②正立放大的实像        ③正立放大的虚像 ④倒立放大的虚像        ⑤倒立缩小的实像        ⑥正立缩小的虚像 (4)某同学用手机拍照上传实验报告，发现上传的报告照片上端宽下端窄，则拍照时报告的上端离手机镜头的距离 （选填“近”或“远”）； (5)小红在实验过程中，认真观察光屏上的像发现只有像的中间部分最清晰，偏左、偏右两侧的像比较模糊。检查器材后发现其它器材均正常放置，凸透镜的安装情况有些随意，要使在光屏上看到整个烛焰清晰的像，应作出的调节是： 【变式1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像。下列说法中（　　） ①图中凸透镜的焦距可能是12cm ②图中成像特点与投影仪成像特点相同 ③把蜡烛适当左移，透镜保持不动，向左适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 ④把蜡烛移至45cm处，透镜保持不动，向右适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【变式2】（2025·江西南昌·二模）图甲是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，此时透光光屏上恰能呈现烛焰倒立、 的清晰实像；沿垂直于光具座方向吹动烛焰，使烛焰向纸内晃动，此时若在透光光屏上看到如图乙所示的像，则观察者处于位置 选填“A”或“B”。 【变式3】（24-25九年级下·山东济南·期中）某实验小组用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)如图甲，将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方，平行地放上白纸，测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图像，则可判断该透镜的焦距f为 cm； (2)小金在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图丁中①至⑥六种烛焰清晰的像，请按蜡烛到凸透镜距离由近到远所得到的6个像进行排序 ； (3)小亮实验小组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戊的图像，线段为凸透镜的像距倒数和物距的倒数对应关系，根据图像信息可知，该小组所用凸透镜的焦距为 cm。 知识点2：凸透镜的应用——放大镜 物距小于焦距时，对着凸透镜观察，就可以看到物体正立、放大的虚像，由此可以选用焦距比较小的凸透镜作为放大镜，如图3-6-5所示。 【典例1】（2025·广东佛山·一模）博物馆在精巧的文物前放置凸透镜，可观察到正立、放大的像，则文物到凸透镜的距离和凸透镜焦距最合理的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】在物理课本上放一杯水，出现如图所示现象，形成原因是（　　） A．光的直线传播 B．光的折射 C．光的反射 D．光的色散 【变式2】（2025·山西大同·二模）用棱长为10cm的正方体透明塑料盒制作一个简易的昆虫标本观察盒，如图所示。在盒底上放标本，盒盖上嵌入一个薄透镜，通过薄透镜能观察到标本正立、放大的像。下列说法正确的是（    ） A．该薄透镜为凸透镜且焦距小于10cm B．标本观察盒的成像原理和照相机的相同 C．通过薄透镜能观察到标本的实像 D．要使观察到的像变大，应适当增大标本与薄透镜间的距离 【变式3】（2025·河南商丘·一模）利用一只凸透镜，看到邮票的情景如图所示。下列说法正确的是（　　） A．是“熊猫”正立放大的实像 B．这与投影仪成像的原理相同 C．此时凸透镜距邮票的距离一定小于其焦距 D．若透镜远离邮票，“熊猫”的像会逐渐变小 【方法技巧】 方法技巧1 探究凸透镜成像规律 【方法点拨】常考考查点 （1）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； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将蜡烛和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 方法技巧2 凸透镜成像规律的应用于分析 【方法点拨】凸透镜成像的规律 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 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 （2）成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 方法技巧3 放大镜 【方法点拨】（1）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；离物体越远，所成的像越大。 （2）生活中的放大镜 （1）鱼缸：若鱼在鱼缸左侧，则右侧部分相当于放大镜，看到的“鱼”比实际的大。 （2）水滴：水滴滴在树叶上，由于张力作用，形成半圆形，相当于放大镜，看到的物体比实际的大。 （3）体温计的外壁：体温计的直管做得很细，而且水银是银白色的，很难看清楚液柱的高度。把玻璃外壁做成三棱柱的样子，从侧面看过去，相当于凸透镜，起到放大的作用。 【巩固训练】 1．（2025·贵州铜仁·三模）光刻技术是现代半导体集成电路的关键一环，其工作原理如图所示。光源发出强紫外光，调整镂空掩膜版和缩图透镜之间的距离，使光通过二者后，恰好能在硅片上成清晰的像，从而实现纳米级集成电路的“雕刻”，下列说法正确的是（　　） A．缩图透镜是一个凸透镜 B．硅片上形成的像是虚像 C．此成像原理与显微镜物镜的成像原理相似 D．将掩膜版靠近缩图透镜，为成清晰像，应将硅片靠近缩图透镜 2．（2025·山东德州·一模）如图，光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫，反射后经凸透镜再进入鼠标的光学感应器（相当于光屏），用以记录移动动作，以此捕捉移动位置的不同画面，从而在电脑显示器上显示鼠标的移动情况。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。当发光二极管的光照射在粗糙鼠标垫上时会发生 反射。若成像透镜距鼠标垫7mm，光学感应器距成像透镜3mm，则在光学感应器上所成像是 （选填“放大”或“缩小”）的实像。 3．（2025·辽宁本溪·三模）图甲是一幅立在桌面上的课本插图，透过水杯，插图中的女生变“胖”了，还掉头面向右侧，如图乙，此时水杯相当于一个 ，要想使观察到的女孩变“瘦”一点，应适当将水杯 （选填“远离”或“靠近”）插图。 4．（24-25九年级下·山东济南·期中）如图所示，在一些博物馆里，为了方便游客观察一些比较小巧精密的物品时，往往会配一透镜来观察。此透镜对光线具有 作用，若该透镜的焦距为f，则物品与透镜的距离应 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f且小于2f”）。 5．（2025·广东广州·三模）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 (1)这个透镜能够使光线 （选填“会聚”或“发散”）； (2)透镜与仪表的距离u应满足下列 　 　 条件； A．u＜f B．f＜u＜2f C．u＞2f D．u＝2f E．u＝f (3)工匠师通过透镜观察到的仪表的像是 （选填“正立”或“倒立”）的。 6．（2025·江苏盐城·一模）小林在家里拿爷爷的“放大镜”做实验。通过镜片看到书上的字分别如图甲和乙所示。此镜片对光有 作用。两图中像能成在光屏上的是图 ，镜片离字较远的是图 。 7．（2025·黑龙江牡丹江·一模）小明同学自制了一个昆虫观察罐。盖子是一个光学镜头，通过盖子可以看到罐底的小昆虫成一个正立、放大的像，则盖子相当于 透镜（选填“凸”或“凹”），盖子到罐底的距离 （选填“大于”“等于”或“小于”）1倍焦距。 8．（2025·黑龙江·三模）实验小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)小聪利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图甲所示，他注意到让凸透镜正对太阳光，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，凸透镜的实际焦距为________。（填字母） 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 (2)小聪将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次放到光具座上，并调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在 ，其目的是 。 (3)如图乙所示，经过调节后，此时在光屏上得到一清晰的像（像未画出），该像的性质是倒立、 的实像， （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的。 (4)对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报数据中发现，物距均为12.0cm时，有三个小组所测像距分别为23.0cm、24.0cm、26.0cm。若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，则出现这种情况的操作原因可能是 。 (5)小聪通过上面的实验知道，凸透镜成实像时，像与物上下是颠倒的，他猜想像与物左右也是相反的。请你利用本实验中的器材设计一种简单的方法验证小聪的猜想： 。 9．小海在做了“探究凸透镜成像规律”实验后，又选用了焦距未知的凸透镜进行拓展探究。 (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行光作为光源，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜焦距为 cm；（要求估读） (2)如图乙，当物距为15.0cm时所成像与生活中的 所成像的规律相同；（写出一种即可） (3)蜡烛随着燃烧而变短，小海发现光屏上所成的像向上移动，从而影响了实验的进行。为了解决这一问题，你认为他最合理的调整方法是______； A．只需将光屏适当下移 B．只需将凸透镜适当下移 C．将光屏和凸透镜都适当下移 D．以上操作均可行 (4)小海认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如 （写出合理的一条即可）。 10．（2025·广东东莞·三模）在“天宫课堂”的水球实验中，小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像，如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。 (1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜，用一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现最小最亮的光斑，如图乙所示，则凸透镜的焦距是 cm。 (2)如图丙所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛，调整烛焰的中心、透镜的中心、光屏的中心大致在 。 (3)如图丙将凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛移动到20cm刻度线处，向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，直到出现烛焰倒立、 的实像。 (4)在（3）的基础上，更换成另一个焦距为9cm的凸透镜，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上的像恢复清晰，可向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动蜡烛。 (5)在实验过程中，原来光屏中央的像“跑”到上方，为了使像回到中央，接下来的操作是 （选填“①”、“②”或“③”）。 ①向下调光屏　　②向上调凸透镜　　③向上调蜡烛 (6)小明又把蜡烛移至44.0cm刻度线处，凸透镜不动，然后取下光屏，透过凸透镜直接观察蜡烛那么他将看到烛焰成像的情形是下列的（　　）（填图中的字母）。 A． B． C． D． 11．（2025·辽宁朝阳·二模）小滨同学“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)小滨组装并调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上；当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲所示时，光屏上出现烛焰等大的像，则凸透镜的焦距为 cm。 (2)如图乙所示，光屏上会出现烛焰清晰 、倒立的实像；透镜位置保持不变，将蜡烛移动到光具座35cm刻度处，光屏向 （选填“左”或“右”）移动到适当位置，光屏上又重新出现烛焰清晰的像；将蜡烛移动到光具座42cm刻度处，小滨在凸透镜的右侧，通过凸透镜观察到烛焰正立的像，蜡烛继续靠近凸透镜，烛焰的像 （选填“变大”或“变小”）。 (3)当光屏上呈现实像时，将一个眼镜片放在上图中蜡烛和凸透镜间的某一位置，光屏上的像变模糊了，凸透镜和光屏的位置保持不变，向左移动蜡烛，又能在光屏上看到烛焰清晰的像，说明该镜片是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 12．在“探究凸透镜成像规律”实验中， (1)如图甲所示，凸透镜位置固定不动，当将发光的小灯泡放在“40cm”刻度线位置时，发现无论怎样移动光屏，光屏上始终呈现一个面积大小不变的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm； (2)将小灯泡放在“35cm”刻度线处，移动光屏直至在光屏上出现清晰的像，则观察到的像是图乙中的 ；生活中的 就是利用这一成像规律工作的； (3)保持（2）中小灯泡和光屏不动，只需适当向 （选填“左”或“右”）移动凸透镜，光屏上可以再次呈现清晰的像； (4)如图丙所示，将某同学的眼镜靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像变模糊，向右移动光屏又出现清晰的像，则该同学佩戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 13．在探究“凸透镜成像规律”实验中。 (1)平行光通过凸透镜，在光屏上出现最小最亮的光斑（图1），则凸透镜的焦距f= cm。 (2)图2中点燃蜡烛，在光屏上能成倒立、 的实像，根据此成像特点可制成 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (3)将蜡烛向左移动一段距离，为使光屏上能成清晰的像，解决方案可以是： ①仅向 （选填“左”或“右”）移动光屏适当的距离； ②仅换用焦距较 （选填“大”或“小”）的凸透镜。 14．（2025·广东江门·一模）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像。 凸透镜编号 焦距 直径 ① 5 ② 5 ③ 10 ④ 15 (1)光屏上的像是实像还是虚像？ ； (2)一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向 调节可以使烛焰的像移到光屏中央； (3)小明选的凸透镜焦距为 cm； (4)小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，用LED灯代替蜡烛做实验的优点是 ，如题图所示，则小明看到的像应是 （选填字母）； (5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关：若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为 两个凸透镜进行实验验证。 15．（2025·山东菏泽·二模）某兴趣小组做了“探究凸透镜成像的规律”实验，实验如下： (1)他们找来A、B两个透镜探究“凸透镜成像规律”的实验，如图甲所示将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑，则应选择 （选填“A”或“B”）完成实验；依据是 ； (2)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、 的实像，该实验现象和 的成像原理相同； (3)如图乙所示，当光屏上呈现清晰的像时，不改变图乙中蜡烛和透镜位置：若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，再次实验，光屏上所成的像与原来相比 （选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了。 (4)把图丙中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜。给“眼睛”戴上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，如图丙所示。若取下近视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏 （选求该填“远离”或“靠近”）透镜。 (5)一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向 （选填“下”或“上”）移动； 学科网（北京）股份有限公司 $$