4.2 探究：凸透镜成像的规律-2025-2026学年沪科版八年级物理全一册

该初中物理导学案聚焦“探究凸透镜成像的规律”，引导学生通过提出问题明确研究方向，从物距与焦距关系入手，设计从远及近改变物距的实验，结合一倍、二倍焦距分界点展开探究，衔接透镜对光的作用，为成像应用（如照相机、投影仪）搭建学习支架。 资料以完整科学探究流程为特色，含实验步骤、数据表格、分析论证及结论总结，提炼“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小”等规律，例题涵盖移动光屏、透镜及加眼镜等情境，培养科学探究能力与科学思维，强化物理观念，助力学生掌握规律并解决实际问题。

4.2 探究：凸透镜成像的规律 一、实验：探究凸透镜成像的规律 1、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？ 2、 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。 3、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； 4、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=10cm） 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 50 14 倒立、缩小的实像 物距变小时，像距变大，像（相对于之前）变大 40 16 u=2f 20 20 倒立、等大的实像 不变 f<u<2f 14 50 倒立、放大的实像 物距变小时，像距变大，像变大 16 40 u=f 10 —— 不成像 —— u<f 8 14 正立、放大的虚像 物距变小时，像距变小，虚像变小 6 10 5、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。 6、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 7、 做题技巧 （1）凸透镜成像的两个分界点：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。物体在一倍焦距以内，成虚像；在一倍焦距以外，成实像。成实像时，物体在二倍焦距内，像大物小；物体在二倍焦距外，像小物大。 （2）用不等式确定凸透镜的焦距范围：利用凸透镜成像的规律，列出物距和焦距、像距和焦距的关系不等式，解不等式就可以确定该凸透镜焦距的范围。具体关系为：1）当成倒立、缩小的实像时，u>2f，f<v<2f；2）当成倒立、等大的实像时，u=v=2f；3）当成倒立、放大的实像时，f<u<2f，v>2f；4）当不成像时，u=f；5）当成正立、放大虚像时，u<f。 （3）凸透镜成像规律与图像结合：解答此类试题时，要明确二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点，当u=v=2f时，物体成倒立、等大的实像。然后在图上找到对应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。 （4）不完整凸透镜成像情况：凸透镜成像时，如果凸透镜坏掉一部分或者遮挡一部分，都会成完整的像，只是所成的像亮度变暗。 例1：透镜不动，移动光屏 1．小杨做凸透镜成像规律的实验。将焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧，实验前调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一水平高度，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．若蜡烛放置在10cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的实像 B．若蜡烛放置在20cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像 C．若蜡烛放置在30cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的虛像 D．若蜡烛放置在40cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上星现烛焰清晰放大的实像 2．小潭同学用图所示实验装置来探究凸透镜的成像规律，用到的光具座足够长。 （1）如图所示，依次放置好蜡烛、凸透镜、光屏并将它们调整好后，点燃蜡烛，无论怎样移动光屏，光屏上都没出现烛焰的像：但取掉光屏，在放光屏同侧通过凸透镜可以看到烛焰的像。则此凸透镜的焦距_____（选填“大于”、“等于”或“小于”）15cm。看到的像是_______像（选填“虚”或“实”）。 （2）将蜡烛移至零刻度处，凸透镜位置不变，当把光屏放回如图所示位置时，在光屏上看到了烛焰模糊的像，当把光屏向_____（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，在光屏上可以看到烛焰_____（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的清晰像；在看到清晰像后，保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜向______（选填“靠近”或“远离”）光屏的方向移动一定的距离，在光屏上可以再次看到烛焰______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的清晰的像。 例2：左右移动透镜 3．在探究凸透镜成像规律的实验中，如图所示光屏上此时可以得到一个烛焰清晰的像，下列说法中正确的是（　　） A．此成像特点和幻灯机的成像特点相同 B．蜡烛燃烧变短，光屏应向下调节才能使像成在光屏中央 C．透镜右移，眼睛在光屏和透镜之间，通过透镜不能看到正立的像 D．若在透镜和蜡烛之间放一个近视镜，为使光屏上的像清晰，应该使光屏靠近凸透镜 4．集体照相时，发现有些人没有进入镜头，为了使全体人员都进入镜头，应采取（　　） A．人不动，照相机离人远一些，镜头往里缩一些 B．人不动，照相机离人近一些，镜头往里缩一些 C．人不动，照相机离人近一些，镜头往前伸一些 D．照相机和镜头都不动，人站近一些 例3：给透镜增加近视镜或者远视镜 5．将凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作眼睛的视网膜，烛焰看作是眼睛观察的物体，调节三者高度和距离，光屏上出现烛焰清晰缩小的像，如图所示，小明拿来一个远视眼镜放在凸透镜和烛焰之间靠近凸透镜的地方，则烛焰的像变模糊。那么在“戴上”远视眼镜后，下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是（　　） A．将光屏适当远离凸透镜 B．将蜡烛适当远离凸透镜 C．同时将光屏和蜡烛适当远离凸透镜 D．同时将光屏和蜡烛适当靠近凸透镜 6．凸透镜成像实验中，移动物体到某位置时，能在光屏上成清晰缩小的像，则下列能成立的是（　　） ①如果将物体不断靠近凸透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏必须远离凸透镜，且光屏移动距离先大于后小于物体移动距离； ②同时移动物体与光屏，且移动距离相同，有可能在光屏上成清晰缩小的像； ③换用焦距较小的凸透镜后，仍要在光屏上得到清晰的像，如果只移动光屏，光屏必须靠近凸透镜； ④保持物体和光屏位置不变，移动凸透镜，一定可以在光屏上得到另一个清晰的像。 A．③④ B．②④ C．②③ D．①③ 例4：水透镜 7．某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图。他能继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，如果不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像（　　） A．光屏应向左移动，成缩小的像 B．光屏应向右移动，成放大的像 C．光屏应向左移动，成放大的像 D．光屏应向右移动，成缩小的像 8．某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示，利用此成像原理可制成 　 　 。他继续向水凸透镜内注水，如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置。要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 　 　 （选填“左”或“右”）移动，所成的像会 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 参考答案 1、 A 2、 大于 虚 远离 放大 靠近 缩小 3、 C 4、 A 5、 D 6、 A 7、 1A； 8、 照相机 ； 左 ； 变小 ； 学科网（北京）股份有限公司 $