第4节 凸透镜成像（（导学案）物理沪科版（五四学制）2024八年级上册

第4节 凸透镜成像 （导学案） 【学习目标】 1. 知道凸透镜和凹透镜的形状特点,会进行区分。 2. 知道凸透镜和凹透镜对光线的不同作用。 会画凸透镜、凹透镜的特殊光线。 3. 探究并知道凸透镜成像的规律 4. 学习分析实验数据，归纳出结论。体验探究的全过程和方法，进一步熟悉科学探究的环节，认识到设计实验与制订计划的重要性。 【学习重点】 1. 通过观察与实验，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 2. 能认识光心、焦点和焦距，会画光路图。 3. 会正确使用相关实验器材收集证据，探究凸透镜成像的规律。 【学习难点】 1. 能用这些知识解释生产生活中的相关现象。 2. 通过对比实验验证光路的可逆性，总结光的折射规律的操作要点。 3. 掌握凸透镜成像的规律。体会实像和虚像的区别。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 一、凸透镜 1.凸透镜 （1）凸透镜：凸透镜是光学元件的一种。它的中央较厚、边缘较薄，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 （2）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面半径，我们称这种透镜为薄透镜。 （3）生活中的凸透镜：放大镜、远视镜、照相机及望远镜的镜片；手机摄像头；晶莹的露珠、装水的饮料瓶等。 2.凸透镜的作用 平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点，凸透镜对光有会聚作用。（凸透镜又叫做会聚透镜） 请观看实验视频。 3.凸透镜的光心、光轴、焦点、焦距 （1）光心：凸透镜的中心0称为光心。通过光心的光，传播方向不变。 光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴，简称光轴。 （2）焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。（凸透镜的两侧各有一个焦点） 焦距：焦点到光心的距离称为焦距，用字母f表示。（凸透镜的焦距越大，凸透镜对光的会聚作用越小） （3）小实验：测量凸透镜的焦距。 把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个很小、很亮的光斑（即焦点），用刻度尺量出该点到凸透镜的距离即焦距。 小实验：测量凸透镜的焦距。 4.凸透镜的三条特殊光线： 二、凹透镜 请同学们拿起课桌上另外一组透镜，看一看，用手摸一摸比较它们和凸透镜有什么不同？ 1.凹透镜 （1）凹透镜：凹透镜是光学元件的一种。它的中央较薄、边缘较厚，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 2.凹透镜的作用 凹透镜对光有发散作用。（发散透镜） 3.凹透镜的光心、光轴、焦点焦距 与凸透镜类似，凹透镜也有主光轴、光心。 通过凹透镜光心的光，其传播方向也不变。 平行于主光轴的光经凹透镜发散后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。 4.凹透镜的三条特殊光线 三、探究凸透镜成像的规律 1.实验准备：透镜成像时的物理量（如图） （1）焦距：透镜的焦点到光心的距离，用f表示； （2）物距：物体到透镜的距离，用u表示； （3）像距：像到透镜的距离，用v表示。 专业术语：一倍焦距f、二倍焦距2f、物距u、像距v。 2.实验装置图 （1）实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座等； （2）实验前的调节：①在太阳光下或利用 光源测出凸透镜的焦距。 ②把透镜放在光具座标尺中央，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心处于 高度（目的：使像成在光屏的 ，便于观察与比较像与物体的关系。） ③从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置。 【实验目的】通过探究实验，得出凸透镜成像的规律。 【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） 3.凸透镜成像的规律 （1）物距（u）：物体与光心的距离 （2）像距(v)：像与光心的距离 4.凸透镜成像的实验 （1） 蜡烛的焰心、凸透镜的光心，光屏的中心在一条线上 （2） 移动蜡烛后，调整光屏的位置，直到出现一个最清晰的像。 （3）读出物距和像距 物距 光路分析图示 像距 成像特点 像与物相对透镜的位置 应用 异侧 照相机 异侧 测焦距 异侧 投影仪 幻灯机 同侧 放大镜 【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 【课堂探究】 探究一、透镜的概念与分类及主光轴、光心 1. 展示两块亚克力样品：中间厚、边缘薄（凸透镜）；中间薄、边缘厚（凹透镜）。 2. 板书并引导学生口述定义：“透明体”“球面部分”“薄透镜” → 透镜；“中间厚边缘薄” → 凸透镜（会聚透镜）；“中间薄边缘厚” → 凹透镜（发散透镜）。 3. 生活应用快问快答：放大镜、老花镜、摄像头、近视眼镜、车灯反光杯等。 4. 教师示范：在白纸上描出球心连线 ，标注光心 ，强调“薄透镜光心视作透镜中心”。 5. 提出概念：主光轴：连结两个球心的直线；光心：通过该点光方向不变。 【例题1】（2024•广西中考真题）如图所示的眼镜片是（　　） A．凸面镜 B．凹面镜 C．凸透镜 D．凹透镜 探究二、凸、凹透镜对光的会聚/发散作用与焦点/虚焦点 1. “冰取火”故事视频或图片——古人用冰透镜点燃艾草。 2. 实验演示：教师用平行激光（红色、绿色各一束）照射凸透镜，让学生观察光线向主轴偏折并在焦点处汇聚。 3. 板书并强调：焦点 ——平行主轴入射光经折射交汇点；焦距 ——测量凸透镜会聚能力。 4. PPT动画展示光线发散，延长线在透镜同侧交于虚焦点 。 5. 指出：凹透镜两侧各有虚焦点，焦距也用 ——发散程度表征。 【例题2】将一副眼镜放在太阳底下，使镜片正对太阳光，在地面上观察到如图所示的现象，则下列判断正确的是（　　） A．它是近视眼镜，对光线有会聚作用 B．它是远视眼镜，对光线有发散作用 C．它是老花眼镜，对光线有会聚作用 D．它是近视眼镜，对光线有发散作用 【例题3】小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示，将凸透镜正对太阳光。在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这个现象表明凸透镜对光有 作用；当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小 （选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 cm。 探究三、学生实验：探究凸透镜成像规律 1. 提出问题，“像的大小、正倒与物距有什么关系？” 2. 猜想与假设，学生参考放大镜观察经历，提出：“物体离凸透镜越远，像越小且位于透镜另一侧；离得近时可能看不到光屏上的像而从透镜中看到放大的像。” 3. 制定实验方案器材：焦距已知凸透镜（）、小灯泡光源、白色光屏、光具座、刻度尺。 步骤： 1 固定透镜，先将物体置于 ，移动光屏找清晰实像并记录。 ②逐步将物体移至 、、 等位置。 ③若实像难寻，取走光屏，用眼观察虚像位置、大小与正倒。 ④所有记录填入表4-4-1。 4. 安全与注意事项 a. 电源电压、灯泡别烫手； b. 涂黑教室或关闭窗帘，提高成像清晰度； c. 透镜两面皆可擦拭，避免划伤。 5. 数据记录与整理示例（学生测量后修订）， 6. 结论归纳教师组织得出教材四条结论： ① 当 ：成倒立缩小实像，；② 当 ：成倒立等大实像，； ③ 当 ：成倒立放大实像，；④ 当 ：在同侧成正立放大虚像。 用生活实例对应：投影仪、照相机、幻灯片、放大镜。 【例题4】（2025春•上海青浦区期末）小李用蜡烛作为光源做“探究凸透镜成像规律”实验。若凸透镜的焦距为15cm，将凸透镜置于光具座上50cm处，在距A点5cm的光屏上能找到清晰的像。如图所示。 （1）光屏上的像一定是 　 的（选填）； A.放大 B.等大 C.缩小 （2）蜡烛一定位于光具座的 　 　 两条刻度线之间（选填） A.0～20cm B.20～35cm C.35～50cm 【归纳整理】 第4节 凸透镜成像 【课堂练习】 1．（2024秋•上海金山区期末）某同学在做凸透镜成像实验时，当物距u＝30cm，光屏上呈现烛焰放大的像。则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．10cm B．15cm C．25cm D．35cm 2．（2024秋•上海青浦区期末）已知某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像，若将物体移动到距离凸透镜30厘米处，则此时成（　　） A．放大的虚像 B．正立的虚像 C．放大的实像 D．缩小的实像 3．（2024秋•上海黄浦区期末）某凸透镜的焦距为20厘米，某物体透过凸透镜，在距离透镜35厘米的光屏上成一个清晰的像。则该像是图中的（　　） A． B． C． D． 4．（2025•湖南长沙中考真题）晚上看电视时，小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动，发现移动到某位置时，墙上清晰地呈现出电视画面倒立缩小的像。这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同（　　） A．放大镜 B．照相机 C．投影仪 D．平面镜 5．（2025•江苏淮安中考真题）如图所示，将发光的小灯泡放置于凸透镜前A位置，在透镜另一侧用光屏（未画出）可以呈现灯丝放大的像，此时A位置到光心O的距离为l，则l与透镜焦距f之间的关系为（　　） A．l＜f B．l＝f C．f＜l＜2f D．l＞2f 6．（2024秋•上海期末）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距为10cm，若物体在光屏上所成的清晰的像与该透镜的距离大于35cm，则物体与该透镜的距离可能为（　　） A．12cm B．20cm C．24cm D．36cm 7．（2024秋•上海浦东新区期末）已知某物体透过凸透镜，在距离透镜16厘米的光屏上成缩小的像，若将物体移动到距焦点8厘米处，则此时成的像（　　） A．一定是等大的实像 B．一定是放大的虚像 C．可能是放大的实像 D．可能是缩小的实像 8．（2025•江苏南通中考真题）晋代《博物志》中记载，用冰块制成聚光透镜，能将枯叶点燃。利用这种透镜观察远处的物体，看到的像是（　　） A．放大的虚像 B．放大的实像 C．缩小的虚像 D．缩小的实像 9．（2025•德阳）小刘用焦距为10cm的凸透镜探究成像规律。当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，蜡烛在光屏上所成的像是（　　） A．倒立、等大的实像 B．倒立、放大的实像 C．倒立、缩小的实像 D．正立、放大的虚像 10．（2025•江苏苏州中考真题）探究凸透镜成像的规律时，把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上，先固定好点燃的蜡烛和光屏，再移动凸透镜。当凸透镜距离蜡烛为16cm和24cm时，光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．第一次的像是缩小的 B．第二次的像比第一次大 C．蜡烛和光屏间的距离是40cm D．凸透镜的焦距是20cm 11．（2025•河北中考真题）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，小明发现光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等，下列说法正确的是（　　） A．光屏上的像是虚像 B．透镜到光屏的距离与到光源的距离相等 C．仅将透镜向光屏方向适当移动，光屏会再次承接到清晰的像 D．光源靠近透镜，同时光屏远离透镜，光屏会承接到清晰的像且越来越小 12．（2025•泰安中考真题）用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律时，点燃的蜡烛、凸透镜（保持不动）、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（像未画出）。下列说法中（　　） ①图中成像规律与照相机成像原理相同 ②把蜡烛适当右移，光屏适当左移，会再次在光屏上成清晰的像 ③把蜡烛移至35.0cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像 ④把蜡烛移至45.0cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成正立、放大的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有①③④正确 13．（2025•上海中考真题）物理兴趣小组同学在做“探究凸透镜成像实验”时，光屏和发光体在透镜的 　　 （选填“同侧”、“两侧”），它们的中心在 　 上，此凸透镜的焦距为10cm，发光体距离凸透镜16cm时，成 　 　 （选填“正立放大”、“正立缩小”、“倒立放大”、“倒立缩小”）的实像。 14．（2024秋•上海浦东新区期末）市场上有一款加装了凸透镜的指甲剪，可以方便老年人剪指甲，如图所示。使用时，指甲通过凸透镜成放大的 　 　 （选填“实”或“虚”）像，此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为 　 　 ，此透镜对光有 　 　 作用。 15．（2025•广东中考真题）放大镜属于 　 　 （选填“凸”或“凹”）透镜，如图，邮票通过透镜所成的像是 　 　 （选填“实”或“虚”）像，邮票到透镜的距离 　 　 （选填“大于”或“小于”）透镜的焦距。 16．（2024秋•上海黄浦区期末）某物体置于距凸透镜15厘米处，此时可观察到一放大的像，请分析凸透镜的焦距范围及对应的成像情况。 　 　 。 17．（2025•江苏徐州中考真题）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所选凸透镜的焦距为10cm。如图所示，组装器材时应将　 　 的高度向下调整。调整完毕后，若凸透镜和蜡烛的位置不变，将光屏向　 　 移动，可以找到烛焰清晰的像，此时的像是倒立、　 　 的实像。 18．（2025•四川中考真题）如图所示，一束光平行于主光轴射向凸透镜，图中画出了入射光线。请作出该入射光线经过透镜后的折射光线。 19．（2025•四川广元中考真题）如图所示的透镜，请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。 20．（2024秋•普陀区期末）如图1所示，是具有人脸识别功能的送餐机器人，部分参数如表。 （1）用于人脸识别的摄像镜头对光具有 　 　 作用，所成的像是 　 　 （填像的特点）的实像； （2）若机器人在平直道路上匀速缓慢运行时受到的牵引力为98牛，已知摩擦力为其总重力的0.2倍（不考虑空气阻力），求机器人所送菜品的质量。 外观尺寸 116厘米 整机质量 40千克 托盘承重（最大） 30千克（单层10千克） 行走速度 0.1米/秒～1.2米/秒 （3）如图2所示，道路宽s1＝1.6米，机器人在道路正中间以v车＝1米/秒的速度从A点匀速前进去送餐，顾客从距离道路s2＝4.2米的B点做匀速直线运动去取餐，顾客与机器人在水平方向的距离s3＝4米（不考虑机器人制动情况）。 ①求机器人通过s3需要的时间； ②若顾客和机器人恰在C点相遇，求顾客的速度v人。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 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4节 凸透镜成像 （导学案） 【学习目标】 1. 知道凸透镜和凹透镜的形状特点,会进行区分。 2. 知道凸透镜和凹透镜对光线的不同作用。 会画凸透镜、凹透镜的特殊光线。 3. 探究并知道凸透镜成像的规律 4. 学习分析实验数据，归纳出结论。体验探究的全过程和方法，进一步熟悉科学探究的环节，认识到设计实验与制订计划的重要性。 【学习重点】 1. 通过观察与实验，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 2. 能认识光心、焦点和焦距，会画光路图。 3. 会正确使用相关实验器材收集证据，探究凸透镜成像的规律。 【学习难点】 1. 能用这些知识解释生产生活中的相关现象。 2. 通过对比实验验证光路的可逆性，总结光的折射规律的操作要点。 3. 掌握凸透镜成像的规律。体会实像和虚像的区别。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 一、凸透镜 1.凸透镜 （1）凸透镜：凸透镜是光学元件的一种。它的中央较厚、边缘较薄，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 （2）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面半径，我们称这种透镜为薄透镜。 （3）生活中的凸透镜：放大镜、远视镜、照相机及望远镜的镜片；手机摄像头；晶莹的露珠、装水的饮料瓶等。 2.凸透镜的作用 平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点，凸透镜对光有会聚作用。（凸透镜又叫做会聚透镜） 请观看实验视频。 3.凸透镜的光心、光轴、焦点、焦距 （1）光心：凸透镜的中心0称为光心。通过光心的光，传播方向不变。 光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴，简称光轴。 （2）焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。（凸透镜的两侧各有一个焦点） 焦距：焦点到光心的距离称为焦距，用字母f表示。（凸透镜的焦距越大，凸透镜对光的会聚作用越小） （3）小实验：测量凸透镜的焦距。 把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个很小、很亮的光斑（即焦点），用刻度尺量出该点到凸透镜的距离即焦距。 小实验：测量凸透镜的焦距。 4.凸透镜的三条特殊光线： 二、凹透镜 请同学们拿起课桌上另外一组透镜，看一看，用手摸一摸比较它们和凸透镜有什么不同？ 1.凹透镜 （1）凹透镜：凹透镜是光学元件的一种。它的中央较薄、边缘较厚，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 2.凹透镜的作用 凹透镜对光有发散作用。（发散透镜） 3.凹透镜的光心、光轴、焦点焦距 与凸透镜类似，凹透镜也有主光轴、光心。 通过凹透镜光心的光，其传播方向也不变。 平行于主光轴的光经凹透镜发散后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点称为凸透镜的焦点，用符号F表示。 4.凹透镜的三条特殊光线 三、探究凸透镜成像的规律 1.实验准备：透镜成像时的物理量（如图） （1）焦距：透镜的焦点到光心的距离，用f表示； （2）物距：物体到透镜的距离，用u表示； （3）像距：像到透镜的距离，用v表示。 专业术语：一倍焦距f、二倍焦距2f、物距u、像距v。 2.实验装置图 （1）实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座等； （2）实验前的调节：①在太阳光下或利用平行光源测出凸透镜的焦距。 ②把透镜放在光具座标尺中央，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心处于同一水平高度（目的：使像成在光屏的中央，便于观察与比较像与物体的关系。） ③从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置。 【实验目的】通过探究实验，得出凸透镜成像的规律。 【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） 3.凸透镜成像的规律 （1）物距（u）：物体与光心的距离 （2）像距(v)：像与光心的距离 4.凸透镜成像的实验 （1） 蜡烛的焰心、凸透镜的光心，光屏的中心在一条线上 （2） 移动蜡烛后，调整光屏的位置，直到出现一个最清晰的像。 （3）读出物距和像距 物距 光路分析图示 像距 成像特点 像与物相对透镜的位置 应用 倒立、缩小的实像 异侧 照相机 倒立、等大的实像 异侧 测焦距 倒立、放大的实像 异侧 投影仪 幻灯机 正立、放大的虚像 同侧 放大镜 【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 【课堂探究】 探究一、透镜的概念与分类及主光轴、光心 1. 展示两块亚克力样品：中间厚、边缘薄（凸透镜）；中间薄、边缘厚（凹透镜）。 2. 板书并引导学生口述定义：“透明体”“球面部分”“薄透镜” → 透镜；“中间厚边缘薄” → 凸透镜（会聚透镜）；“中间薄边缘厚” → 凹透镜（发散透镜）。 3. 生活应用快问快答：放大镜、老花镜、摄像头、近视眼镜、车灯反光杯等。 4. 教师示范：在白纸上描出球心连线 ，标注光心 ，强调“薄透镜光心视作透镜中心”。 5. 提出概念：主光轴：连结两个球心的直线；光心：通过该点光方向不变。 【例题1】（2024•广西中考真题）如图所示的眼镜片是（　　） A．凸面镜 B．凹面镜 C．凸透镜 D．凹透镜 【答案】C 【解析】AB、凸面镜和凹面镜不能透过光线，故AB不符合题意； CD、由图可知，透过眼镜片看到的是正立、放大的虚像，则该镜片是凸透镜，故C符合题意、D不符合题意。故选：C。 探究二、凸、凹透镜对光的会聚/发散作用与焦点/虚焦点 1. “冰取火”故事视频或图片——古人用冰透镜点燃艾草。 2. 实验演示：教师用平行激光（红色、绿色各一束）照射凸透镜，让学生观察光线向主轴偏折并在焦点处汇聚。 3. 板书并强调：焦点 ——平行主轴入射光经折射交汇点；焦距 ——测量凸透镜会聚能力。 4. PPT动画展示光线发散，延长线在透镜同侧交于虚焦点 。 5. 指出：凹透镜两侧各有虚焦点，焦距也用 ——发散程度表征。 【例题2】将一副眼镜放在太阳底下，使镜片正对太阳光，在地面上观察到如图所示的现象，则下列判断正确的是（　　） A．它是近视眼镜，对光线有会聚作用 B．它是远视眼镜，对光线有发散作用 C．它是老花眼镜，对光线有会聚作用 D．它是近视眼镜，对光线有发散作用 【答案】D 【详解】地面上形成的影子比镜片大，这说明镜片对光线具有发散作用，所以可知镜片是凹透镜，凹透镜可以用来进行近视眼的矫正，所以该眼镜是近视眼镜。 故选D。 【例题3】小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示，将凸透镜正对太阳光。在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这个现象表明凸透镜对光有 作用；当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小 （选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 cm。 【答案】 会聚 先变小后变大 7 【解析】[1]小芳先在纸上画一个小于透镜大小的圆环，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，这表明光会聚了，即凸透镜对光线具有会聚作用。 [2][3]当将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑都不是最小最亮的光斑，也就是说不是凸透镜的焦点的位置，说明凸透镜的焦点在两次出现光斑的中间，可知此过程中的光斑是先变小后变大，两次光斑之间的距离为6cm，凸透镜焦点距第一次的光斑距离为 该凸透镜的焦距为 探究三、学生实验：探究凸透镜成像规律 1. 提出问题，“像的大小、正倒与物距有什么关系？” 2. 猜想与假设，学生参考放大镜观察经历，提出：“物体离凸透镜越远，像越小且位于透镜另一侧；离得近时可能看不到光屏上的像而从透镜中看到放大的像。” 3. 制定实验方案器材：焦距已知凸透镜（）、小灯泡光源、白色光屏、光具座、刻度尺。 步骤： 1 固定透镜，先将物体置于 ，移动光屏找清晰实像并记录。 ②逐步将物体移至 、、 等位置。 ③若实像难寻，取走光屏，用眼观察虚像位置、大小与正倒。 ④所有记录填入表4-4-1。 4. 安全与注意事项 a. 电源电压、灯泡别烫手； b. 涂黑教室或关闭窗帘，提高成像清晰度； c. 透镜两面皆可擦拭，避免划伤。 5. 数据记录与整理示例（学生测量后修订）， 6. 结论归纳教师组织得出教材四条结论： ① 当 ：成倒立缩小实像，； ② 当 ：成倒立等大实像，； ③ 当 ：成倒立放大实像，； ④ 当 ：在同侧成正立放大虚像。 用生活实例对应：投影仪、照相机、幻灯片、放大镜。 【例题4】（2025春•上海青浦区期末）小李用蜡烛作为光源做“探究凸透镜成像规律”实验。若凸透镜的焦距为15cm，将凸透镜置于光具座上50cm处，在距A点5cm的光屏上能找到清晰的像。如图所示。 （1）光屏上的像一定是 　 的（选填）； A.放大 B.等大 C.缩小 （2）蜡烛一定位于光具座的 　 　 两条刻度线之间（选填） A.0～20cm B.20～35cm C.35～50cm 【答案】（1）C；（2）A 【解析】（1）若凸透镜的焦距为15cm，将凸透镜置于光具座上50cm处，在距A点5cm的光屏上能找到清晰的像，根据凸透镜成实像时，像距大于焦距可知，光屏应位于75cm处，此时像距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像，故选：C； （2）由（1）可知，蜡烛一定位于大于二倍焦距处，即0～20cm两条刻度线之间，故选：A。 【归纳整理】 第4节 凸透镜成像 【课堂练习】 1．（2024秋•上海金山区期末）某同学在做凸透镜成像实验时，当物距u＝30cm，光屏上呈现烛焰放大的像。则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．10cm B．15cm C．25cm D．35cm 【答案】C 【解析】光屏上呈现烛焰放大的像，说明2f＞u＞f，即2f＞30cm＞f，解得：30cm＞f＞15cm，故ABD错误，C正确。 故选：C。 2．（2024秋•上海青浦区期末）已知某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像，若将物体移动到距离凸透镜30厘米处，则此时成（　　） A．放大的虚像 B．正立的虚像 C．放大的实像 D．缩小的实像 【答案】D 【解析】某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像，此时的像是倒立、放大的实像，则25cm＞2f，f＜12.5cm； 若将物体移动到距离凸透镜30厘米处，30cm＞2f，成倒立、缩小的实像。 故选：D。 3．（2024秋•上海黄浦区期末）某凸透镜的焦距为20厘米，某物体透过凸透镜，在距离透镜35厘米的光屏上成一个清晰的像。则该像是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】某凸透镜的焦距为20厘米，某物体透过凸透镜，在距离透镜35厘米的光屏上成一个清晰的像，则2f＞u＞f，成倒立放大的实像，只有A符合题意。故选：A。 4．（2025•湖南长沙中考真题）晚上看电视时，小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动，发现移动到某位置时，墙上清晰地呈现出电视画面倒立缩小的像。这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同（　　） A．放大镜 B．照相机 C．投影仪 D．平面镜 【答案】B 【解析】墙上清晰地呈现出电视画面倒立缩小的像，说明物距大于二倍焦距，与照相机的成像原理一致，故B正确，ACD错误。故选：B。 5．（2025•江苏淮安中考真题）如图所示，将发光的小灯泡放置于凸透镜前A位置，在透镜另一侧用光屏（未画出）可以呈现灯丝放大的像，此时A位置到光心O的距离为l，则l与透镜焦距f之间的关系为（　　） A．l＜f B．l＝f C．f＜l＜2f D．l＞2f 【答案】C 【解析】将发光的小灯泡放置于凸透镜前A位置，在透镜另一侧用光屏（未画出）可以呈现灯丝放大的像，说明此时A位置到光心O的距离大于一倍焦距小于二倍焦距，故ABD错误，C正确。故选：C。 6．（2024秋•上海期末）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距为10cm，若物体在光屏上所成的清晰的像与该透镜的距离大于35cm，则物体与该透镜的距离可能为（　　） A．12cm B．20cm C．24cm D．36cm 【答案】A 【解析】凸透镜的焦距为10厘米，像距v大于35cm，而二倍焦距2f＝2×10cm，像距大于二倍焦距，则物体离该透镜的距离2f＞u＞f，即20cm＞u＞10cm，所以u＝12cm符合题意。故选：A。 7．（2024秋•上海浦东新区期末）已知某物体透过凸透镜，在距离透镜16厘米的光屏上成缩小的像，若将物体移动到距焦点8厘米处，则此时成的像（　　） A．一定是等大的实像 B．一定是放大的虚像 C．可能是放大的实像 D．可能是缩小的实像 【答案】C 【解析】某物体通过凸透镜在距离透镜16cm的光屏上成缩小的像，说明f＜v＜2f，即f＜16cm＜2f，则8cm＜f＜16cm； 若将物体移动到距焦点8cm处，有以下情况：物距小于焦距，成正立、放大的虚像；物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故C正确。故选：C。 8．（2025•江苏南通中考真题）晋代《博物志》中记载，用冰块制成聚光透镜，能将枯叶点燃。利用这种透镜观察远处的物体，看到的像是（　　） A．放大的虚像 B．放大的实像 C．缩小的虚像 D．缩小的实像 【答案】D 【解析】由于冰块制成的透镜对光线具有会聚作用，说明该透镜为凸透镜；利用这种透镜观察远处的物体，此时物距大于二倍焦距，根据u＞2f，成倒立、缩小的实像，因此看到的像是缩小的实像，故ABC错误，D正确。故选：D。 9．（2025•德阳）小刘用焦距为10cm的凸透镜探究成像规律。当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，蜡烛在光屏上所成的像是（　　） A．倒立、等大的实像 B．倒立、放大的实像 C．倒立、缩小的实像 D．正立、放大的虚像 【答案】C 【解析】根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像。已知凸透镜焦距f＝10cm，由图可知蜡烛到凸透镜的距离（物距）u＝50cm﹣20cm＝30cm，即u＞2f，所以此时蜡烛在光屏上所成的像是倒立、缩小的实像，应用于照相机原理。故C符合题意，ABD不符合题意。故选：C。 10．（2025•江苏苏州中考真题）探究凸透镜成像的规律时，把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上，先固定好点燃的蜡烛和光屏，再移动凸透镜。当凸透镜距离蜡烛为16cm和24cm时，光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．第一次的像是缩小的 B．第二次的像比第一次大 C．蜡烛和光屏间的距离是40cm D．凸透镜的焦距是20cm 【答案】C 【解析】当移动透镜分别距光屏16cm和24cm均可在光屏上得到清晰像，根据凸透镜成实像的特点可以得到： 当凸透镜距离蜡烛为16cm时，应该为f＜16cm＜2f......①，即物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大实像，当凸透镜距离蜡烛为24cm时，应该为24cm＞2f.......②，即物距大于二倍焦距，成倒立、缩小实像，根据①②可得8cm＜f＜12cm，根据成像分析，可知： A．第一次的像是放大的，故A错误； B．第二次的像比第一次小，故B错误； C．凸透镜距离蜡烛为16cm和24cm所成的实像，是两个互逆的光路，所以u1＝v2，v1＝u2，蜡烛和光屏间的距离是16cm+24cm＝40cm，故C正确； D．凸透镜的焦距范围是8cm＜f＜12cm，故D错误。故选：C。 11．（2025•河北中考真题）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，小明发现光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等，下列说法正确的是（　　） A．光屏上的像是虚像 B．透镜到光屏的距离与到光源的距离相等 C．仅将透镜向光屏方向适当移动，光屏会再次承接到清晰的像 D．光源靠近透镜，同时光屏远离透镜，光屏会承接到清晰的像且越来越小 【答案】B 【解析】AB、光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等，由凸透镜成像规律可知，当u＝v＝2f时，成倒立、等大的实像，故A错误，B正确； C、仅将透镜向光屏方向适当移动，光屏应向远离透镜方向移动，否则不会再次承接到清晰的像，故C错误； D、光源靠近透镜，同时光屏远离透镜，由凸透镜成实像时的动态变化规律，物近像远像变大，光屏会承接到清晰的像且越来越大，故D错误。故选：B。 12．（2025•泰安中考真题）用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律时，点燃的蜡烛、凸透镜（保持不动）、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（像未画出）。下列说法中（　　） ①图中成像规律与照相机成像原理相同 ②把蜡烛适当右移，光屏适当左移，会再次在光屏上成清晰的像 ③把蜡烛移至35.0cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像 ④把蜡烛移至45.0cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上成正立、放大的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有①③④正确 【答案】B 【解析】①、由图可知，物距u＞2f，此时成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个原理成像的，故①正确。 ②、根据凸透镜成像的规律“物近像远像变大”，把蜡烛适当右移，光屏适当右移，会再次在光屏上成清晰的像，故②错误。 ③、把蜡烛移至35.0cm刻度线处，此时物距u＝50.0cm﹣35.0cm ＝15.0cm，f＝ 10cm，f＜u＜2f，移动光屏，可在光屏上成倒立放大的实像，故③正确。 ④把蜡烛移至45.0cm刻度线处，此时物距u＝50.0cm﹣45.0cm＝ 5.0cm＜f，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故④错误。故选：B。 13．（2025•上海中考真题）物理兴趣小组同学在做“探究凸透镜成像实验”时，光屏和发光体在透镜的 　　 （选填“同侧”、“两侧”），它们的中心在 　 上，此凸透镜的焦距为10cm，发光体距离凸透镜16cm时，成 　 　 （选填“正立放大”、“正立缩小”、“倒立放大”、“倒立缩小”）的实像。 【答案】两侧；同一高度；倒立放大。 【解析】物理兴趣小组同学在做“探究凸透镜成像实验”时，光屏和发光体在透镜的两侧，它们的中心在同一高度上，此凸透镜的焦距为10cm，发光体距离凸透镜16cm时，成倒立放大的实像。 14．（2024秋•上海浦东新区期末）市场上有一款加装了凸透镜的指甲剪，可以方便老年人剪指甲，如图所示。使用时，指甲通过凸透镜成放大的 　 　 （选填“实”或“虚”）像，此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为 　 　 ，此透镜对光有 　 　 作用。 【答案】虚；u＜f；会聚。 【解析】由图可知，透过凸透镜看到一个正立的像，根据u＜f时，成正立、放大的虚像； 凸透镜对光有会聚作用。 15．（2025•广东中考真题）放大镜属于 　 　 （选填“凸”或“凹”）透镜，如图，邮票通过透镜所成的像是 　 　 （选填“实”或“虚”）像，邮票到透镜的距离 　 　 （选填“大于”或“小于”）透镜的焦距。 【答案】凸；虚；小于。 【解析】放大镜是一块凸透镜，根据凸透镜成像的三种情况和应用可知，放大镜能成放大正立虚像。所以用放大镜观察邮票时（如图所示），邮票到透镜的距离是小于焦距，看到的像是一个正立放大的虚像。 16．（2024秋•上海黄浦区期末）某物体置于距凸透镜15厘米处，此时可观察到一放大的像，请分析凸透镜的焦距范围及对应的成像情况。 　 　 。 【答案】15cm＞f＞7.5cm，成倒立、放大的实像 【解析】某物体置于距凸透镜15厘米处，此时可观察到一放大的像，分两种情况，当u＝15cm＜f时，成正立、放大的虚像，当2f＞u＝15cm＞f时，成倒立、放大的实像，由此可得，凸透镜的焦距范围及对应的成像情况为：30cm＞f＞15cm，成倒立、放大的实像。 17．（2025•江苏徐州中考真题）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所选凸透镜的焦距为10cm。如图所示，组装器材时应将　 　 的高度向下调整。调整完毕后，若凸透镜和蜡烛的位置不变，将光屏向　 　 移动，可以找到烛焰清晰的像，此时的像是倒立、　 　 的实像。 【答案】凸透镜；左；缩小。 【解析】根据过光心的光线传播方向不变可知，组装器材时应将凸透镜的高度向下调整； 所选凸透镜的焦距为10cm，调整完毕后，若凸透镜和蜡烛的位置不变，由图可知，此时u＞2f，根据u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像，可知，应将光屏向左移动，可以找到烛焰清晰的像，此时的像是倒立、缩小的实像。 18．（2025•四川中考真题）如图所示，一束光平行于主光轴射向凸透镜，图中画出了入射光线。请作出该入射光线经过透镜后的折射光线。 【答案】 【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。如图所示： 19．（2025•四川广元中考真题）如图所示的透镜，请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。 【答案】 【解析】根据凹透镜三条特殊光线的特点可知：平行于主光轴的光线经过凹透镜后，反射光线的反向延长线过焦点，过光心的光传播方向不变，如图所示： 20．（2024秋•普陀区期末）如图1所示，是具有人脸识别功能的送餐机器人，部分参数如表。 （1）用于人脸识别的摄像镜头对光具有 　 　 作用，所成的像是 　 　 （填像的特点）的实像； （2）若机器人在平直道路上匀速缓慢运行时受到的牵引力为98牛，已知摩擦力为其总重力的0.2倍（不考虑空气阻力），求机器人所送菜品的质量。 外观尺寸 116厘米 整机质量 40千克 托盘承重（最大） 30千克（单层10千克） 行走速度 0.1米/秒～1.2米/秒 （3）如图2所示，道路宽s1＝1.6米，机器人在道路正中间以v车＝1米/秒的速度从A点匀速前进去送餐，顾客从距离道路s2＝4.2米的B点做匀速直线运动去取餐，顾客与机器人在水平方向的距离s3＝4米（不考虑机器人制动情况）。 ①求机器人通过s3需要的时间； ②若顾客和机器人恰在C点相遇，求顾客的速度v人。 【答案】（1）会聚；倒立、缩小；（2）10kg；（3）①机器人通过s3需要的时间为4s；②若顾客和机器人恰在C点相遇，顾客的速度为1.25m/s。 【解析】（1）用于人脸识别的摄像镜头对光具有会聚作用，所成的像是倒立、缩小的实像； （2）若机器人在平直道路上匀速缓慢运行时，在水平方向上受到的牵引力与摩擦阻力是一对平衡力，大小相等，牵引力为98牛，即摩擦阻力为98 N，已知摩擦力为其总重力的0.2倍，f＝0.2G＝mg＝98N，机器人所送菜品的质量m10kg。 （3）①机器人通过s3需要的时间t4s；②若顾客和机器人恰在C点相遇，顾客的速度v人1.25m/s。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 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 $