三、凸透镜成像的规律（举一反三讲义）物理苏科版2024八年级上册

三、凸透镜成像的规律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：凸透镜成像规律及应用 2 知识点2：探究凸透镜成像规律实验 6 【方法技巧】 11 方法技巧1 探究凸透镜成像特点实验 11 【巩固训练】 12 【学习目标】 1．知道凸透镜成像与物距（u）、焦距（f）的关系，能说出不同物距下像的性质（正倒、大小、虚实）。 2．能记住凸透镜成像的关键结论，比如物距大于2 倍焦距（u>2f）、等于2倍焦距（u=2f）、在1倍与2 倍焦距之间（f<u<2f）时的成像特点。 3．能将成像规律与生活应用结合，比如知道照相机、投影仪、放大镜分别利用哪种物距下的成像规律。 重点： 1．掌握核心物距范围对应的成像性质，尤其是 u>2f、f<u<2f、u<f 这三种常见情况。 2．能根据物距变化判断像的大小、位置变化，比如物距减小（物体靠近透镜）时像距和像的变化规律。 难点： 1．理解 “实像” 和 “虚像” 的区别，以及不同物距下实像、虚像的形成条件，比如为何 u<f 时成虚像且像与物在同侧。 2．灵活运用成像规律解决实际问题，比如根据像的性质反推物距范围，或解释投影仪调焦时像变大/变小的原理。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f﹤v﹤2f 照相机（图a） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪（图b） u=f 不成像 射出的是平行光线 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 v﹥f 放大镜（图c） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，也可以背下下面口诀 “物大焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物、像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 4、凸透镜成像的动态变化 （1）实像的变化：‌当物距减小（‌物体向透镜靠近）‌，‌像距逐渐增大，‌同时像变大。‌这可以概括为一句简单易记的口诀：‌物近→像远、‌像变大；‌反之，‌物远→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之外（‌物距大于焦距）‌，‌在凸透镜另一侧成倒立的实像，‌实像有缩小、‌等大、‌放大三种，‌物距越小，‌像距越大，‌实像越大。‌ （2）虚像的变化：当物距增大（‌物体远离透镜）‌，‌像距也逐渐增大，‌同时像逐渐变大。‌这同样可以用一句简单易记的口诀概括：‌物远→像远、‌像变大；‌反之，‌物近→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之内（‌物距小于焦距）‌，‌在凸透镜同一侧成正立放大的虚像，‌物距越小，‌像距越小，‌虚像越小。 ‌【典例1】如图所示，这是凸透镜成像实验的装置。当蜡烛和光屏固定时，将凸透镜从右端移到左端，在光屏上先后两次出现清晰的像，则（　　） A．第一次所成的像是放大的，第二次所成的像是缩小的 B．第一次所成的像是缩小的，第二次所成的像是放大的 C．第一次所成的像是倒立的，第二次所成的像是正立的 D．第一次所成的像是实像，第二次所成的像是虚像 【答案】B 【详解】根据凸透镜成实像时，当像距小于物距，成倒立、缩小的实像；像距大于物距，成倒立、放大的实像。 将凸透镜从右端移到左端，第一次成像时，像距小于物距，成倒立、缩小的实像；第二次，当物距等于原来的像距，像距等于原来的物距时，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上会再次成清晰的实像，此时物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知，光屏上成倒立、放大的实像，即第一次所成的像是缩小的，第二次所成的像是放大的，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选 B。 【典例2】如图所示，是小宇透过金鱼缸看对面小猫趴在鱼缸旁边，眼望着缸里金鱼的情景。此时装水的鱼缸相当于一个凸透镜，小宇所看到的小猫的脸是一个放大的 （选填“实”或“虚”）像；一会儿，小猫远离鱼缸，小宇又看到小猫 （选填“正立”或“倒立”）的实像。 【答案】 虚 倒立 【详解】[1]小猫的脸离鱼缸很近，相当于在凸透镜的一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律可知，成正立、放大的虚像。 [2]小猫远离鱼缸，在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，根据凸透镜成像规律可知，会成倒立、放大的实像。 【变式1】在探究凸透镜成像规律时，记录实验数据并绘制了物距u和像距v之间的关系图象如图所示，下列说法不正确的是（      ） A．该凸透镜的焦距是8cm B．当时，在光屏上无法成像 C．实验过程中移动光屏，只要光屏上观察到像就可以直接利用光具座上的刻度尺读取此时物距所对应的像距大小 D．当物体从距凸透镜16cm处移到10cm处的过程中，其所成像逐渐变大 【答案】C 【详解】A．根据凸透镜成像规律，当物体在二倍焦距处时，成倒立等大的实像，此时物距等于像距，且都等于二倍焦距。观察图象，当时，满足这一条件，因此该凸透镜的焦距应为，故A正确，不符合题意； B．当时，物距等于焦距。根据凸透镜成像规律，此时物体不成像，故B正确，不符合题意； C．像距对应的是凸透镜到最清晰的像的距离，为了确保准确性，应该在光屏上观察到最清晰的像时，再读取像距，故C错误，符合题意； D．当物体从距凸透镜16cm处移到10cm处时，物距逐渐减小，但大于焦距。根据凸透镜成像规律，此时物体成实像，且像的大小逐渐变大，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式2】小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所示的a 、b 、c 、d 四点，并分别调整光屏的位置，当蜡烛位于 点时，屏上出现放大的像；当蜡烛位于 点时，屏上出现缩小的像；当蜡烛位于 点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。 【答案】 c a d 【详解】[1][2][3]凸透镜成像规律如下：当物距u>2f时，成倒立、缩小的实像；当物距u=2f时，成倒立、等大的实像；当物距f<u<2f时，成倒立、放大的实像；当物距u=f时，不成像；当物距u<f时，成正立、放大的虚像。由图可知，a点在2倍焦距以外，即u>2f，此时成倒立、缩小的实像，所以当蜡烛位于a点时，屏上出现缩小的像。b点在2倍焦距上，即u=2f，此时成倒立、等大的实像，所以当蜡烛位于b点时，屏上出现等大的像。c点在1倍焦距和2倍焦距之间，即f<u<2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，所以当蜡烛位于c点时，屏上出现放大的像。d点在焦距以内，即u<f，此时成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，所以当蜡烛位于d点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。 【变式3】在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。则第2次实验成 的实像，若物距是8cm，物体通过透镜所成的像是 像（填三种像的性质） 实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm 1 20 倒立、等大、实像 　 2 30 　 15 3 15 倒立、放大、实像 30 【答案】 倒立、缩小 正立放大的虚 【详解】[1]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。在第2次实验中，物距，由第1次实验成倒立、等大的实像可知，即，，所以第 2 次实验成倒立、缩小的实像。 [2]已知，若物距，根据凸透镜成像规律，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。 知识点2：探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 【例3】智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是 （选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实”或“虚”）像，生活中的应用是 （选填“投影仪”或“照相机”）。 【答案】 凸透镜 实 放大 实 投影仪 【详解】[1]凸透镜对光线有会聚作用，能使物体成像在感光元件（类似光屏）上，所以手机摄像头相当于凸透镜。 [2]二维码通过摄像头成像时，二维码到摄像头的距离（物距）大于一倍焦距、小于二倍焦距，此时凸透镜成倒立、放大的实像。 [3][4]图中蜡烛到透镜的距离（物距）小于光屏到透镜的距离（像距），且光屏能承接像，则物距在 “一倍焦距到二倍焦距之间”。 此时凸透镜成倒立、放大的实像（实像能在光屏上呈现）。 [5]生活中，投影仪就是利用 “物距在一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立、放大实像” 的规律工作的。 【例4】在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行光 着凸透镜，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； (2)如图乙所示，在光屏上观察到清晰的像，则该像是倒立、 （选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像；将蜡烛移到光具座35cm刻度线处，若想在光屏上得到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，且光屏上的像将 （选填“变大”或“变小”）； (3)继续移动光源至45cm处时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从 （选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源的像； (4)如图乙所示保持三个元件位置不动，更换另一凸透镜后，发现光屏上的像变模糊，此时成像在光屏后，图丙是①、②两个凸透镜成实像时的像距v与物距u的关系图像，则更换的凸透镜可能是 （选填“①”或“②”）凸透镜。 【答案】(1) 正对 10.0 (2)缩小 右 变大 (3)光屏 (4)① 【详解】（1）[1]凸透镜对平行光有会聚作用的特点，让平行光沿主光轴方向正对着凸透镜照射，经过凸透镜折射后，光线会会聚于一点，这个点就是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离就是焦距。 [2]图甲中，光屏上得到最小最亮的光斑时，凸透镜与光屏的距离等于焦距。刻度尺的分度值为1cm，则凸透镜的焦距f=40.0cm-30.0cm=10.0cm （2）[1]由凸透镜的成像规律可知，图乙中，物距大于像距，此时物距大于2倍焦距，所以在光屏上成倒立缩小的实像。 [2][3]将蜡烛移动到光具座35cm刻度线处，此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立放大的实像，此时物距变小，像距应变大，像也变大，应将光屏向右移动，光屏上的像变大。 （3）继续移动光源至45cm处时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，此时物距小于一倍焦距，在蜡烛一侧成正立放大的虚像，人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察光源的像。 （4）图乙中，三个元件位置不动，更换另一凸透镜后，光屏上的像变模糊，像成在光屏后，说明此时的凸透镜对光线的会聚距离变远了，则会聚能力变弱了，所以凸透镜的焦距变大了。图丙中，②凸透镜的物距为10cm，像距也为10cm，则物距等于二倍焦距，焦距为5cm。①凸透镜物距和像距相等时，为30cm，则焦距为15cm。所以更换的凸透镜可能是①凸透镜。 【变式1】近年来，科学家研发出基于液态晶体的智能调焦透镜。小明利用一个水透镜来模拟该透镜的功能，他将水透镜置于光具座上，如图所示，此时烛焰恰好能在光屏上呈现清晰 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。将蜡烛靠近透镜，需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，才能使像重新清晰地成在光屏上；若光屏无法移动，为了使像清晰地成在光屏上，水透镜需 （选填“注水”或“抽水”）。 【答案】 缩小 右 注水 【详解】[1]蜡烛如图乙所示位置放置时，光屏上恰好呈现清晰的像，此时物距为u=50.0cm，v=20.0cm，物距大于像距，即u＞2f，光屏上呈现倒立、缩小的实像，应用为照相机。 [2]保持凸透镜的位置不变，将蜡烛靠近透镜，此时物距减小，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，要想在光屏上成清晰的像，应将光屏向右移动。 [3]物距减小，像距应增大，若光屏无法移动，为了使像清晰地成在光屏上，应该减小凸透镜的焦距，减小像距，故水透镜需变厚，需注水。 【变式2】小明做“探究凸透镜成像的规律”实验。 (1)如图所示，当烛焰距凸透镜时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到与烛焰等大的像，由此可知，所用凸透镜的焦距是 。 (2)接着使烛焰向左移动，此时应该将光屏向 （左/右）移到适当位置，才能在光屏上得到 、 的 像。 (3)他将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间（靠近凸透镜），光屏上原来清晰的像变得模糊。若不改变蜡烛和凸透镜位置，则应将光屏向 （左/右）调节，才能使像变清晰。 【答案】(1)7.5 (2) 左 倒立 缩小 实 (3)右 【详解】（1）因为当时，，在光屏上成倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距为。 （2）[1][2][3][4]因为凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像也变小，故蜡烛向左移动，物距变大，应该将光屏向左移动适当位置，光屏上成倒立、缩小的实像。 （3）近视眼镜是凹透镜，具有发散作用。他将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间（靠近凸透镜），会使成像光线变得更发散，像距变大，所以若不改变蜡烛和凸透镜位置，则应将光屏向右移动，才能使像变清晰。 【变式3】在“探究凸透镜成像规律”实验中，实验装置（光屏未画出）如图甲所示，f=12cm。 (1)实验时，小明调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度时，应 （选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛； (2)将蜡烛移至35cm刻度线处时，移动光屏，在光屏上可以看到烛焰 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像，根据这个现象发明制作了 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）； (3)小明在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图乙中①至⑥的六种烛焰清晰的像，请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的六个像进行排序，正确顺序为 ； (4)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系，图丙中的四个字母适合做LED光源的是 。 【答案】(1)点燃 (2) 放大 投影仪 (3)②①③⑤⑥④ (4)R 【详解】（1）探究凸透镜成像规律的实验中，需调节烛焰、凸透镜和光屏这三者中心放在同一高度上，使其成像在光屏的中心，便于观察和记录成像情况；所以应将蜡烛点燃。 （2）[1][2]如图甲，将蜡烛移至35cm刻度处，物距，成倒立、放大的实像，像在二倍焦距以外，根据这个原理制作了投影仪。 （3）物体在二倍焦距之外成倒立缩小的实像，在一倍焦距和二倍焦距之间成倒立放大的实像，成实像时；凸透镜成实像时，物距减小像距增大，像变大；烛焰在一倍焦距之内时，成正立放大的虚像，物距越小像越小，故蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的6个像进行排序，正确顺序为②①③⑤⑥④。 （4）探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系，需要物体上下、左右都不对称；图丙中只有字母R满足上下、左右都不对称，所以适合做LED光源的字母是R。 【方法技巧】 方法技巧1 探究凸透镜成像特点实验 1、实验前准备 （1）测焦距：用平行光聚焦法，让凸透镜正对太阳光，移动透镜找最小最亮的光斑，光斑到透镜的距离就是焦距（f），记清数值方便后续判断物距范围。 （2）组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整三者中心在同一高度（关键：避免像成在光屏上方或下方，导致看不到像）。 2、实验操作技巧 （1）改变物距找像：从 “u>2f” 开始，慢慢移动蜡烛（减小物距），同时移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，再记录物距（u）、像距（v）和像的性质。 （2）特殊情况处理：当 u<f 时，光屏上找不到像，需透过凸透镜直接观察蜡烛，才能看到正立放大的虚像。 （3）多次实验：在不同物距范围（u>2f、f<u<2f、u=f、u<f）都做实验，避免偶然误差，总结普遍规律。 3、常见问题解决 （1）光屏上无像：先检查三者中心是否等高；再看物距是否等于焦距（u=f 时不成像）或小于焦距（u<f 时成虚像，光屏接收不到）。 （2）像不清晰：缓慢微调光屏位置，或轻微移动蜡烛，直到像的边缘最锐利，再记录数据。 【巩固训练】 1．用一凸透镜研究其成像的规律时，部分实验信息如下表所示。 实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm 1 20 倒立、等大、实像 2 30 15 3 15 倒立、放大、实像 30 以下是对表中信息的分析，其中正确的有（　　） ①第1次实验的像距为20cm ②第2次实验成倒立、缩小的实像 ③第3次实验成像特点与照相机成像特点相同 ④若物距是12cm，物体通过透镜所成的像是虚像 A．①② B．②③ C．①④ D．①②③ 【答案】A 【详解】①当物距为20cm时，成倒立、等大的实像，根据凸透镜成像规律，此时物距等于二倍焦距，即u=2f=20cm 则f=10cm，此时像距等于物距，也为20cm，故①正确； ②因为f=10cm，当物距为30cm时，即物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，故②正确； ③因为f=10cm，当物距为15cm时，即物距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，其应用是幻灯机或投影仪，而照相机是根据物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小实像的原理制成的，故③错误； ④因为f=10cm，若物距是12cm，即物距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，故④错误； 综上所述，正确的有①②，故BCD错误，A正确。 故选A。 2．小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究。小明选的凸透镜焦距为，将蜡烛换成“F”字样光源后，调整了光源和光屏的位置，在光屏上可以观察到清晰的像（像未画出），如下图所示。小明看到的像是（　　） A．B．C． D． 【答案】B 【详解】凸透镜的焦距为10cm，根据图像，物距大于像距，大于两倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，“倒立”是指上下、左右均颠倒。ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．某物体通过凸透镜在光屏上成缩小的像，物距为30cm、像高为3cm。若改变物体的位置，再移动光屏使像清晰，此时像距为40cm，则所成像的高度（　　） A．一定大于3cm B．可能大于3cm C．一定等于3cm D．一定小于3cm 【答案】A 【详解】由题意可知，物体通过凸透镜在光屏上成缩小的像，物距为30cm，像高为3cm，则物距大于2倍焦距，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，即 解得透镜的焦距，若改变物体的位置，再移动光屏使像清晰，此时像距为40cm，像距 像在2倍焦距以外，根据凸透镜成像规律可知，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像，因此像一定大于3cm，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图所示，在发光的灯泡附近放置一凸透镜。当凸透镜移到图中甲位置时，灯泡在远处的墙壁上出现了灯丝清晰的像，此时物距为u，像距为v。保持灯泡的位置不变，只移动凸透镜到乙位置，墙壁上也能得到清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜在甲处时墙上成的是倒立、缩小的实像 B．两次所成的像都是正立的，凸透镜在甲处时墙上成的像较大 C．两次所成的像都是实像，凸透镜在乙处时墙上成的像较大 D．第2次成像时凸透镜距离灯泡的距离为v，甲、乙之间距离为v-u 【答案】D 【详解】ABC．当凸透镜移到图中甲位置时，由图知，灯泡在远处的墙壁上出现了灯丝清晰的像，此时成倒立、放大的实像；当凸透镜移到图中乙位置时，由图知，灯泡在远处的墙壁上出现了灯丝清晰的像，此时成倒立、缩小的实像，两次所成的像都是实像，凸透镜在乙处时墙上成的像较小，故ABC错误； D．只移动凸透镜到乙位置，墙壁上也能得到清晰的像，则第2次成像时凸透镜距离灯泡的距离为，甲、乙之间距离为，故D正确。 故选D。 5．如图，在光屏上得到了清晰的像，P是2倍焦距处，以下说法正确的是（　　） A．为使像移到光屏中心，只需将烛焰向下移动 B．此时成像规律是电影放映机成像原理 C．烛焰移到B点，无论怎样移动光屏，都接收不到像 D．将蜡烛靠近凸透镜方向移动时，需将光屏也向靠近凸透镜方向移动才可成清晰的像 【答案】C 【详解】A．为使像移到光屏中心，根据过光心的光线传播方向不变可知，只需将烛焰向上移动，故A错误； B．由图可知，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，应用于照相机，而不是电影放映机，故B错误； C．烛焰移到B点，此时物距u<f，成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，因此无论怎样移动光屏，都接收不到像，故C正确； D．根据凸透镜成实像规律“物近像远像变大”，将蜡烛靠近凸透镜方向移动时，需将光屏远离凸透镜方向移动才可成清晰的像，故D错误。 故选C。 6．某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．实验中所使用的凸透镜焦距为16cm B．物体放在A点对应的位置上，成缩小倒立的实像 C．物体放在C点对应的位置上，成放大倒立的实像 D．物体到凸透镜的距离u从12cm增加到24cm的过程中，所成的像逐渐变小 【答案】D 【详解】A．由图可知，物距等于像距等于16cm时，此时凸透镜成倒立、等大的实像，物距等于两倍焦距，所以焦距为8cm，故A错误； B．物体放在A点对应的位置上，此时物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大实像，故B错误； C．物体放在C点对应的位置，物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小实像，故C错误； D．根据凸透镜成实像时像距随物距的变化规律可知，物体从A点移到C点的过程中，物距增大，像距减小，像变小，故D正确。 故选D。 7．某兴趣小组的同学用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，其中“F”形光源的高度为。调节光源、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同。将光源放在凸透镜左侧适当位置，调整右侧光屏到凸透镜的距离，使光屏上呈现清晰的像，进行多次实验，分别测出物距和像的高度，实验数据如下表。下列说法错误的是（　　） 实验次数 1 2 3 4 5 6 物距 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 像高 6.0 4.8 4.0 3.4 3.0 2.7 A．该凸透镜的焦距为 B．第1次实验的成像特点与投影仪相同 C．第3次实验光屏上呈现“”形状的像 D．第4次实验的像距大于第6次实验的像距 【答案】C 【详解】A．根据凸透镜成像规律，当物距等于像距时，物体成等大倒立的实像，此时物距和像距都等于2倍焦距。由表格数据可知，第3次实验中物距为24.0cm 时，像高与物高相等（均为4.0cm），说明此时成等大倒立的实像，即物距u=2f=24.0cm，由此可计算出该凸透镜的焦f=12. 0cm，故A正确，不符合题意； B．第1次实验中物距为20.0cm，已知焦距f=12.0cm，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间（f<u<2f），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，而投影仪正是利用这一成像特点工作的，故B正确，不符合题意； C．凸透镜成实像时，所成的像与物体相比是倒立的，这里的倒立包括上下倒立和左右倒立。“F”形光源经过凸透镜成实像后，像应该是上下、左右均倒立的，故C错误，符合题意； D．根据凸透镜成像规律，当物体成实像时，物距越大，像距越小。第4次实验的物距为26.0cm，第6次实验的物距为30.0cm，第4次实验的物距小于第6次实验的物距，所以第4次实验的像距大于第6次实验的像距，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．如图，是一种被称为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图，下列对仙女图形成原因的探究，正确的是（    ） A．可能是酒具有化学显影的作用 B．可能是酒的液面反射，在酒中出现放大的像 C．可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像 D．可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大，使图片在一倍焦距以内，成放大的虚像 【答案】D 【详解】斟酒后，酒和凸透镜组合，使杯底凸透镜焦距变大，图片在一倍焦距以内，此时相当于一个放大镜，根据凸透镜成像规律，此时成正立、放大的虚像，符合题意，故ABC错误，D 正确。 故选D。 9．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 【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。 10．如图1所示，对光的会聚作用较强的是 （选填“A”或“B”）透镜；图2中烛焰通过凸透镜A恰好在光屏上成清晰的像（未画出），若保持蜡烛和透镜的位置不动，将凸透镜A换成B，则应向 （选填“左”或“右”）移动光屏才能呈现清晰的像。 【答案】 B 左 【详解】[1]由图可知，透镜B对光线的偏折能力更强，所以对光的会聚作用较强的是B透镜。 [2]将凸透镜A换成B，对光线的偏折能力变强，所成像在光屏左方，所以应该向左移动光屏。 11．如图所示，许多超市为方便顾客结账，安装了“刷脸机”，人要站在“刷脸机”的二倍焦距以外，就能成 （选填“放大”或“缩小”）的实像；当人远离“刷脸机”时，这个像将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 缩小 变小 【详解】[1]刷脸机的镜头本质是一个凸透镜，其工作原理基于凸透镜成像规律。当物体位于凸透镜的二倍焦距以外时，根据凸透镜成像公式和实验结论，会成一个倒立、缩小的实像。这与照相机的成像原理完全相同，刷脸机正是通过这种方式捕捉清晰的人脸图像，所以第一个空应填缩小。 [2]根据凸透镜成像的动态规律：当凸透镜的焦距不变时，物距越大，像距越小，所成的像也越小。当人远离刷脸机时，人与镜头的距离增大，此时像距会相应减小，同时屏幕上所成的人脸像也会随之变小，因此第二个空应填变小。 12．如图甲所示的黑白卡片，左侧在白光照射下呈现黑色是因为 ，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，若希望看到“黑白颠倒”的现象重新颠倒回来，则应将高脚杯 （选填“靠近”或“远离”）黑白卡片。 【答案】 黑色能吸收太阳光中所有色光 靠近 【详解】[1]卡片左侧在白光照射下呈现黑色，是因为黑色能吸收太阳光中所有色光。 [2]能看到黑白颠倒的现象，是因为高脚杯与卡片之间的距离比较远，卡片到高脚杯的距离超过了凸透镜的一倍焦距，成的是倒立的实像。若希望黑白颠倒的像重新颠倒回来，应将高脚杯靠近黑白卡片，使卡片到高脚杯的距离小于凸透镜的一倍焦距，成正立的虚像。 13．小张在“探究凸透镜成像”过程中，先后把烛焰放在主轴上的A、B、C、D、E、G等各点分别按以下情况调整好光屏的位置。把烛焰放在 点和 点，光屏上出现清晰倒立放大的实像，生活中常用的 就是利用这个原理制成的； 【答案】 D E 投影仪 【详解】[1][2][3]根据凸透镜成像规律，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距（f<u<2f）时，成倒立、放大的实像。从图中可知，D点和E点的物距满足f<u<2f，所以把烛焰放在D点和E点时，光屏上会出现清晰倒立放大的实像。生活中常用的投影仪（或幻灯机）就是利用这个原理制成的。 14．某物理兴趣小组的同学在探究“凸透镜成像规律”。 (1)由图甲可知该凸透镜的焦距为 cm。 (2)为确保像能成在光屏的中央，应调节烛焰、凸透镜及光屏的中心在 。 (3)某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示，在光屏中心承接到了一个倒立、 的实像，这样小明得出了时凸透镜成像的特点。经过思考，小明觉得自己得出结论的过程不够完善，为了使结论具有普遍性，他应该将蜡烛移到 的其他位置进行多次实验。 A．一倍和二倍焦距之间        B．二倍焦距以外 (4)若将蜡烛向左移动，则应将光屏向 移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要 （填“大”或“小”）一些。 (5)蜡烛烧短后，光屏上烛焰的像将向 移动，要使烛焰的像成在光屏中央，应将凸透镜向 （填“上”或“下”）移动。 (6)规律探究后，该组同学突发奇想，改用红色平行光和紫色平行光测此凸透镜的焦距，分别为和，则 （填“>”“=”或“<”）。 【答案】(1)10.0 (2)同一高度 (3)放大 A (4)左 小 (5)上 下 (6)> 【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f=30.0cm-20.0cm=10.0cm （2）实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，可以使像成在光屏的中央。 （3）[1]由图乙可知，物距为30.0cm-15.0cm=15.0cm 物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的实像。 [2]为了得到时凸透镜成像的特点，使结论具有普遍性，应该在一倍和二倍焦距之间的其他位置进行多次实验。 故选A。 （4）[1][2]凸透镜成实像时，物远像近像变小，若保持凸透镜不动，将蜡烛向左移动，物距变大，则像距变小，应将光屏向左移动，才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要小一些。 （5）[1][2]凸透镜成实像时，实像都是倒立的，蜡烛烧短后，光屏上的像向上移动，为了使像成在光屏中央，根据过光心的光线传播方向不变，应将凸透镜向下移动。 （6）根据三棱镜对光线的偏折，可以得出，红光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时，红光的焦点距离透镜远，红光的焦距大，而紫光的焦点离透镜近，紫光的焦距小，即f红>f紫 15．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”。 (1)小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距为 cm。实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处； (2)小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、 的实像，生活中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理成像的；若此时在透镜左侧放一近视眼镜片，光屏需向 （填：左或右）移动，屏上像才能再度清晰。 (3)小明又将蜡烛向右移至光具座上35cm刻度线处，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）适当移动； (4)下表为小明在实验中记录的几组数据，有个数据忘记填写了，根据 ，可以判断出这个数据应该是 ；分析比较数据中的物距与像距关系及像的大小，可得出的初步结论是：同一个凸透镜，当它成实像时， ，像距越大，像越大。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的高度/cm 像的虚实 1 30 15 2 实像 2 20 20 4 实像 3 15 8 实像 【答案】(1)10.0 (2) 缩小 照相机 右 (3)右 (4) 光路可逆 30 物距越小 【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]小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，物体位于凸透镜的二倍焦距以外，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，应用这一成像特点可制成的光学仪器是照相机。 [3]在透镜左侧放一近视眼镜片，近视眼镜片是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，会延迟会聚，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向右方向移动。 （3）小明又将蜡烛向右移至光具座上35cm刻度线处，此时物距在一倍焦距与二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，像距大于2倍焦距，因此为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向右适当移动。 （4）[1][2]由表格数据可知，第3次实验的物距等于第1次实验的像距，在光的折射中，光路是可逆的，则第3次实验的像距应等于第1次实验的物距，即30cm。 [3]由表格数据可知，物距越小时，像距越大，像越大。 16．利用如图所示器材探究“凸透镜成像规律”，操作如下： (1)同学们在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图甲所示的光斑，你认为他们应该选择 （选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验； (2)如图乙所示，为了方便观察所成的像，实验时，应先将烛焰中心、光屏中心调到凸透镜的 ；实验一段时间后，蜡烛燃烧变短，光屏上的像“跑”到光屏上方，若要像重新回到光屏中央，应将凸透镜向 移；（选填“上”或“下”） (3)实验时，光屏上得到了烛焰清晰的像，一只小飞虫正好落在凸透镜的上半部分，光屏上 （选填“出现”或“不出现”）小飞虫的像； (4)此组同学进行了多次实验，并得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象如图丙。由图象可知凸透镜的焦距是 cm； (5)进行实验探究时，他们将其中两组蜡烛与光屏上像的位置和大小记录在记录纸上，如图丁（用带箭头的线段表示物， A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）所示，从图丁中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； (6)各小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15cm∼30cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30cm以外处。但是，当他们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是 ；为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较 （选填“强”或“弱”），从而得出此透镜焦距 15cm（选填“大于”“小于”或“等于”）； (7)某小组在做成像实验时，记录下每次成清晰的实像的物距u，像距v，物像间距L=u+v，绘出如图戊所示的图（f为焦距），查阅资料发现，在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率。当物距u=1.5f，烛焰成清晰的实像时，放大率n= 。 【答案】(1)乙 (2)主光轴上 下 (3)不出现 (4)15 (5)放大 (6)像距太大，超出了光具座的长度范围 强 小于 (7)2 【详解】（1）图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜；乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，所以要选择乙透镜进行实验。 （2）[1]为使像能成在光屏的中心，实验时，应先将烛焰中心、光屏中心调到凸透镜的主光轴上。 [2]实验一段时间后，光屏上的像“跑”到光屏上方，若要像重新回到光屏中央，根据过光心的光线传播方向不变可知，应将凸透镜向下移。 （3）飞虫落在凸透镜的上半部分，小飞虫在凸透镜一倍焦距以内，故光屏上没有小飞虫的像。 （4）由图知，当物距为30cm时，像距为30cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于像距等于2倍焦距，故焦距为15cm。 （5）从图丁中可以看出，蜡烛在A，B位置时，2f＞u＞f，凸透镜成倒立、放大的实像，应用是幻灯机或投影仪。 （6）[1]当蜡烛在距透镜15cm∼30cm之间，即在一倍焦距与二倍之间，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能是物距接近于焦距，像距太大，不能成在光屏上，此时像距太大，超出了光具座的长度范围。 [2][3]保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，像距也变小，此透镜焦距小于15cm。 （7）由图戊可求知，当物距u=1.5f时，像距v=L-u=4.5f-1.5f=3f 则放大率 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 三、凸透镜成像的规律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：凸透镜成像规律及应用 2 知识点2：探究凸透镜成像规律实验 5 【方法技巧】 8 方法技巧1 探究凸透镜成像特点实验 8 【巩固训练】 9 【学习目标】 1．知道凸透镜成像与物距（u）、焦距（f）的关系，能说出不同物距下像的性质（正倒、大小、虚实）。 2．能记住凸透镜成像的关键结论，比如物距大于2 倍焦距（u>2f）、等于2倍焦距（u=2f）、在1倍与2 倍焦距之间（f<u<2f）时的成像特点。 3．能将成像规律与生活应用结合，比如知道照相机、投影仪、放大镜分别利用哪种物距下的成像规律。 重点： 1．掌握核心物距范围对应的成像性质，尤其是 u>2f、f<u<2f、u<f 这三种常见情况。 2．能根据物距变化判断像的大小、位置变化，比如物距减小（物体靠近透镜）时像距和像的变化规律。 难点： 1．理解 “实像” 和 “虚像” 的区别，以及不同物距下实像、虚像的形成条件，比如为何 u<f 时成虚像且像与物在同侧。 2．灵活运用成像规律解决实际问题，比如根据像的性质反推物距范围，或解释投影仪调焦时像变大/变小的原理。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f﹤v﹤2f 照相机（图a） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪（图b） u=f 不成像 射出的是平行光线 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 v﹥f 放大镜（图c） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，也可以背下下面口诀 “物大焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物、像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 4、凸透镜成像的动态变化 （1）实像的变化：‌当物距减小（‌物体向透镜靠近）‌，‌像距逐渐增大，‌同时像变大。‌这可以概括为一句简单易记的口诀：‌物近→像远、‌像变大；‌反之，‌物远→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之外（‌物距大于焦距）‌，‌在凸透镜另一侧成倒立的实像，‌实像有缩小、‌等大、‌放大三种，‌物距越小，‌像距越大，‌实像越大。‌ （2）虚像的变化：当物距增大（‌物体远离透镜）‌，‌像距也逐渐增大，‌同时像逐渐变大。‌这同样可以用一句简单易记的口诀概括：‌物远→像远、‌像变大；‌反之，‌物近→像近、‌像变小。‌物体放在焦点之内（‌物距小于焦距）‌，‌在凸透镜同一侧成正立放大的虚像，‌物距越小，‌像距越小，‌虚像越小。 ‌【典例1】如图所示，这是凸透镜成像实验的装置。当蜡烛和光屏固定时，将凸透镜从右端移到左端，在光屏上先后两次出现清晰的像，则（　　） A．第一次所成的像是放大的，第二次所成的像是缩小的 B．第一次所成的像是缩小的，第二次所成的像是放大的 C．第一次所成的像是倒立的，第二次所成的像是正立的 D．第一次所成的像是实像，第二次所成的像是虚像 【典例2】如图所示，是小宇透过金鱼缸看对面小猫趴在鱼缸旁边，眼望着缸里金鱼的情景。此时装水的鱼缸相当于一个凸透镜，小宇所看到的小猫的脸是一个放大的 （选填“实”或“虚”）像；一会儿，小猫远离鱼缸，小宇又看到小猫 （选填“正立”或“倒立”）的实像。 【变式1】在探究凸透镜成像规律时，记录实验数据并绘制了物距u和像距v之间的关系图象如图所示，下列说法不正确的是（      ） A．该凸透镜的焦距是8cm B．当时，在光屏上无法成像 C．实验过程中移动光屏，只要光屏上观察到像就可以直接利用光具座上的刻度尺读取此时物距所对应的像距大小 D．当物体从距凸透镜16cm处移到10cm处的过程中，其所成像逐渐变大 【变式2】小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所示的a 、b 、c 、d 四点，并分别调整光屏的位置，当蜡烛位于 点时，屏上出现放大的像；当蜡烛位于 点时，屏上出现缩小的像；当蜡烛位于 点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。 【变式3】在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。则第2次实验成 的实像，若物距是8cm，物体通过透镜所成的像是 像（填三种像的性质） 实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm 1 20 倒立、等大、实像 　 2 30 　 15 3 15 倒立、放大、实像 30 知识点2：探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 【例3】智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是 （选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实”或“虚”）像，生活中的应用是 （选填“投影仪”或“照相机”）。 【例4】在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行光 着凸透镜，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； (2)如图乙所示，在光屏上观察到清晰的像，则该像是倒立、 （选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像；将蜡烛移到光具座35cm刻度线处，若想在光屏上得到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，且光屏上的像将 （选填“变大”或“变小”）； (3)继续移动光源至45cm处时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从 （选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源的像； (4)如图乙所示保持三个元件位置不动，更换另一凸透镜后，发现光屏上的像变模糊，此时成像在光屏后，图丙是①、②两个凸透镜成实像时的像距v与物距u的关系图像，则更换的凸透镜可能是 （选填“①”或“②”）凸透镜。 【变式1】近年来，科学家研发出基于液态晶体的智能调焦透镜。小明利用一个水透镜来模拟该透镜的功能，他将水透镜置于光具座上，如图所示，此时烛焰恰好能在光屏上呈现清晰 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。将蜡烛靠近透镜，需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，才能使像重新清晰地成在光屏上；若光屏无法移动，为了使像清晰地成在光屏上，水透镜需 （选填“注水”或“抽水”）。 【变式2】小明做“探究凸透镜成像的规律”实验。 (1)如图所示，当烛焰距凸透镜时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到与烛焰等大的像，由此可知，所用凸透镜的焦距是 。 (2)接着使烛焰向左移动，此时应该将光屏向 （左/右）移到适当位置，才能在光屏上得到 、 的 像。 (3)他将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间（靠近凸透镜），光屏上原来清晰的像变得模糊。若不改变蜡烛和凸透镜位置，则应将光屏向 （左/右）调节，才能使像变清晰。 【变式3】在“探究凸透镜成像规律”实验中，实验装置（光屏未画出）如图甲所示，f=12cm。 (1)实验时，小明调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度时，应 （选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛； (2)将蜡烛移至35cm刻度线处时，移动光屏，在光屏上可以看到烛焰 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像，根据这个现象发明制作了 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）； (3)小明在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图乙中①至⑥的六种烛焰清晰的像，请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的六个像进行排序，正确顺序为 ； (4)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系，图丙中的四个字母适合做LED光源的是 。 【方法技巧】 方法技巧1 探究凸透镜成像特点实验 1、实验前准备 （1）测焦距：用平行光聚焦法，让凸透镜正对太阳光，移动透镜找最小最亮的光斑，光斑到透镜的距离就是焦距（f），记清数值方便后续判断物距范围。 （2）组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整三者中心在同一高度（关键：避免像成在光屏上方或下方，导致看不到像）。 2、实验操作技巧 （1）改变物距找像：从 “u>2f” 开始，慢慢移动蜡烛（减小物距），同时移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，再记录物距（u）、像距（v）和像的性质。 （2）特殊情况处理：当 u<f 时，光屏上找不到像，需透过凸透镜直接观察蜡烛，才能看到正立放大的虚像。 （3）多次实验：在不同物距范围（u>2f、f<u<2f、u=f、u<f）都做实验，避免偶然误差，总结普遍规律。 3、常见问题解决 （1）光屏上无像：先检查三者中心是否等高；再看物距是否等于焦距（u=f 时不成像）或小于焦距（u<f 时成虚像，光屏接收不到）。 （2）像不清晰：缓慢微调光屏位置，或轻微移动蜡烛，直到像的边缘最锐利，再记录数据。 【巩固训练】 1．用一凸透镜研究其成像的规律时，部分实验信息如下表所示。 实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm 1 20 倒立、等大、实像 2 30 15 3 15 倒立、放大、实像 30 以下是对表中信息的分析，其中正确的有（　　） ①第1次实验的像距为20cm ②第2次实验成倒立、缩小的实像 ③第3次实验成像特点与照相机成像特点相同 ④若物距是12cm，物体通过透镜所成的像是虚像 A．①② B．②③ C．①④ D．①②③ 2．小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究。小明选的凸透镜焦距为，将蜡烛换成“F”字样光源后，调整了光源和光屏的位置，在光屏上可以观察到清晰的像（像未画出），如下图所示。小明看到的像是（　　） A．B．C． D． 3．某物体通过凸透镜在光屏上成缩小的像，物距为30cm、像高为3cm。若改变物体的位置，再移动光屏使像清晰，此时像距为40cm，则所成像的高度（　　） A．一定大于3cm B．可能大于3cm C．一定等于3cm D．一定小于3cm 4．如图所示，在发光的灯泡附近放置一凸透镜。当凸透镜移到图中甲位置时，灯泡在远处的墙壁上出现了灯丝清晰的像，此时物距为u，像距为v。保持灯泡的位置不变，只移动凸透镜到乙位置，墙壁上也能得到清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜在甲处时墙上成的是倒立、缩小的实像 B．两次所成的像都是正立的，凸透镜在甲处时墙上成的像较大 C．两次所成的像都是实像，凸透镜在乙处时墙上成的像较大 D．第2次成像时凸透镜距离灯泡的距离为v，甲、乙之间距离为v-u 5．如图，在光屏上得到了清晰的像，P是2倍焦距处，以下说法正确的是（　　） A．为使像移到光屏中心，只需将烛焰向下移动 B．此时成像规律是电影放映机成像原理 C．烛焰移到B点，无论怎样移动光屏，都接收不到像 D．将蜡烛靠近凸透镜方向移动时，需将光屏也向靠近凸透镜方向移动才可成清晰的像 6．某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．实验中所使用的凸透镜焦距为16cm B．物体放在A点对应的位置上，成缩小倒立的实像 C．物体放在C点对应的位置上，成放大倒立的实像 D．物体到凸透镜的距离u从12cm增加到24cm的过程中，所成的像逐渐变小 7．某兴趣小组的同学用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，其中“F”形光源的高度为。调节光源、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同。将光源放在凸透镜左侧适当位置，调整右侧光屏到凸透镜的距离，使光屏上呈现清晰的像，进行多次实验，分别测出物距和像的高度，实验数据如下表。下列说法错误的是（　　） 实验次数 1 2 3 4 5 6 物距 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 像高 6.0 4.8 4.0 3.4 3.0 2.7 A．该凸透镜的焦距为 B．第1次实验的成像特点与投影仪相同 C．第3次实验光屏上呈现“”形状的像 D．第4次实验的像距大于第6次实验的像距 8．如图，是一种被称为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图，下列对仙女图形成原因的探究，正确的是（    ） A．可能是酒具有化学显影的作用 B．可能是酒的液面反射，在酒中出现放大的像 C．可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像 D．可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大，使图片在一倍焦距以内，成放大的虚像 9．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”。 10．如图1所示，对光的会聚作用较强的是 （选填“A”或“B”）透镜；图2中烛焰通过凸透镜A恰好在光屏上成清晰的像（未画出），若保持蜡烛和透镜的位置不动，将凸透镜A换成B，则应向 （选填“左”或“右”）移动光屏才能呈现清晰的像。 11．如图所示，许多超市为方便顾客结账，安装了“刷脸机”，人要站在“刷脸机”的二倍焦距以外，就能成 （选填“放大”或“缩小”）的实像；当人远离“刷脸机”时，这个像将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 12．如图甲所示的黑白卡片，左侧在白光照射下呈现黑色是因为 ，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，若希望看到“黑白颠倒”的现象重新颠倒回来，则应将高脚杯 （选填“靠近”或“远离”）黑白卡片。 13．小张在“探究凸透镜成像”过程中，先后把烛焰放在主轴上的A、B、C、D、E、G等各点分别按以下情况调整好光屏的位置。把烛焰放在 点和 点，光屏上出现清晰倒立放大的实像，生活中常用的 就是利用这个原理制成的； 14．某物理兴趣小组的同学在探究“凸透镜成像规律”。 (1)由图甲可知该凸透镜的焦距为 cm。 (2)为确保像能成在光屏的中央，应调节烛焰、凸透镜及光屏的中心在 。 (3)某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示，在光屏中心承接到了一个倒立、 的实像，这样小明得出了时凸透镜成像的特点。经过思考，小明觉得自己得出结论的过程不够完善，为了使结论具有普遍性，他应该将蜡烛移到 的其他位置进行多次实验。 A．一倍和二倍焦距之间        B．二倍焦距以外 (4)若将蜡烛向左移动，则应将光屏向 移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要 （填“大”或“小”）一些。 (5)蜡烛烧短后，光屏上烛焰的像将向 移动，要使烛焰的像成在光屏中央，应将凸透镜向 （填“上”或“下”）移动。 (6)规律探究后，该组同学突发奇想，改用红色平行光和紫色平行光测此凸透镜的焦距，分别为和，则 （填“>”“=”或“<”）。 15．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”。 (1)小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距为 cm。实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处； (2)小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、 的实像，生活中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理成像的；若此时在透镜左侧放一近视眼镜片，光屏需向 （填：左或右）移动，屏上像才能再度清晰。 (3)小明又将蜡烛向右移至光具座上35cm刻度线处，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）适当移动； (4)下表为小明在实验中记录的几组数据，有个数据忘记填写了，根据 ，可以判断出这个数据应该是 ；分析比较数据中的物距与像距关系及像的大小，可得出的初步结论是：同一个凸透镜，当它成实像时， ，像距越大，像越大。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的高度/cm 像的虚实 1 30 15 2 实像 2 20 20 4 实像 3 15 8 实像 16．利用如图所示器材探究“凸透镜成像规律”，操作如下： (1)同学们在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图甲所示的光斑，你认为他们应该选择 （选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验； (2)如图乙所示，为了方便观察所成的像，实验时，应先将烛焰中心、光屏中心调到凸透镜的 ；实验一段时间后，蜡烛燃烧变短，光屏上的像“跑”到光屏上方，若要像重新回到光屏中央，应将凸透镜向 移；（选填“上”或“下”） (3)实验时，光屏上得到了烛焰清晰的像，一只小飞虫正好落在凸透镜的上半部分，光屏上 （选填“出现”或“不出现”）小飞虫的像； (4)此组同学进行了多次实验，并得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象如图丙。由图象可知凸透镜的焦距是 cm； (5)进行实验探究时，他们将其中两组蜡烛与光屏上像的位置和大小记录在记录纸上，如图丁（用带箭头的线段表示物， A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）所示，从图丁中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； (6)各小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15cm∼30cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30cm以外处。但是，当他们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是 ；为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较 （选填“强”或“弱”），从而得出此透镜焦距 15cm（选填“大于”“小于”或“等于”）； (7)某小组在做成像实验时，记录下每次成清晰的实像的物距u，像距v，物像间距L=u+v，绘出如图戊所示的图（f为焦距），查阅资料发现，在物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率。当物距u=1.5f，烛焰成清晰的实像时，放大率n= 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $