第二节 探究凸透镜成像规律（导学案）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

第2节 探究凸透镜成像规律（导学案） 【学习目标】 1.物理观念： 通过实验探究，理解凸透镜成像的规律，知道物距和像距的概念，能说出不同物距范围内像的倒正、大小、虚实等特点。 2.科学思维： 经历从实验数据中分析、归纳成像规律的过程，学习用物理模型（物距分区）解释成像特点。 3.科学探究： 能独立或合作完成探究凸透镜成像规律的实验，会正确使用光具座，能如实记录和分析实验数据。 4.态度责任： 在探究中体验科学研究的严谨性，养成实事求是的科学态度，了解凸透镜成像规律在生活中的应用。 【学习重点】 探究凸透镜成像规律的实验过程。 【学习难点】 1、 归纳总结凸透镜成像的规律； 2、理解实像与虚像的根本区别。 【复习回顾】 1. 凸透镜对光有_______作用。 2. 焦点（F）到凸透镜_______的距离叫做焦距（f）。 3. 凸透镜有_______个焦点。 【课堂探究】 探究一、凸透镜成像跟什么因素有关 【提出问题】 凸透镜所成像的_______、_______等特点，可能与_______有关。 【猜想与假设】 你的猜想是：__________________________________________________________________ 【设计实验】 1. 实验器材： 光具座、凸透镜（焦距f =10 cm）、发光物体（“F”形光源或蜡烛）、光屏。 2. 实验关键： 为了使像能成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏三者的中心大致在_______。 3. 测量物理量： 物距(u)：_______到_______的距离。 像距(v)：_______到_______的距离。 【进行实验与收集数据】 按照下表中的物距（u）条件，移动光屏直至找到最清晰的像，观察并记录像距（v）和像的所有特点。 实验记录表 实验次数 物距 (u) 像距 (v) 像的性质 1 u > 2f 2 u = 2f 3 f < u < 2f 4 u = f 不成像 5 u < f 【分析论证】 请根据上表中的实验数据，分组讨论，完成以下结论。 (一)当物距大于二倍焦距时（u > 2f）成像特点 1. 像距（v）在什么范围内？_______ < v < _______ 2. 像的特点是：_______、_______、_______。 3. 生活中的应用实例：_______。 （二）当物距小于二倍焦距大于一倍焦距时（f < u < 2f）成像特点 1. 像距（v）在什么范围内？ v_______2f （填“>”、“<”或“=”） 2. 像的特点是：______、_______、_______。 3. 生活中的应用实例：_______。 【归纳整理】 第2节 探究凸透镜成像特点 记忆口诀 一焦分虚实，二焦分大小；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒；物近（离焦点）像远像变大，物远像近像变小。 【课堂练习】 【A 级】基础演练 1．（2025·福建·中考真题）如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应（　　） A．小于1倍焦距 B．等于1倍焦距 C．大于2倍焦距 D．在2倍焦距与1倍焦距之间 2．（22-23八年级上·山东济南·期末）如图所示，F为凸透镜的焦点，P到凸透镜的距离为2倍焦距。把一只点燃的蜡烛放在如图所示的位置，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像是（　　） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的实像 D．正立、放大的虚像 3．（2023·湖南·中考真题）点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是（　　） A．缩小的实像 B．放大的虚像 C．倒立的虚像 D．正立的实像 4．（23-24八年级上·江苏宿迁·阶段练习）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，这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的焦距是20cm B．将蜡烛放在10cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 C．将蜡烛放在20cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 D．将蜡烛放在32cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 5．（2022·湖南永州·中考真题）2021年12月9日，中国空间站太空授课以天地互动的形式圆满完成，航天员叶光富进行了太空水球光学实验。在太空失重环境下，水滴收缩成一个接近完美球体的水球，这个水球可以被看成一个凸透镜。将一个物体放在这个凸透镜二倍焦距以外的某一位置，可以看到一个倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的_______（选填“实像”或“虚像”）。 6．（21-22八年级上·湖南衡阳·期末）小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验。如图： （1）要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向_______调整（选填“上”或“下”）； （2）实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是_______cm。 【B 级】能力提升 7．（23-24八年级上·四川成都·期中）如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，则下列说法正确的是（　　） A．当物体距透镜8cm时，成正立的虚像 B．当物体距透镜16cm时，成倒立、缩小的实像 C．当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变大 D．当物体从距透镜30cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的实像，应使光屏靠近透镜 8．小华在用如图所示装置做探究凸透镜成像规律的实验，所用凸透镜的焦距为20cm，他移动光屏找到清晰的蜡烛的像（图中未画出），这个像是图中的（    ） A． B． C． D． 9．小明做作业时，动手操作了如下的实验探究：找了一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶可以看到那支笔，如图所示把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动，不会观察到的现象是（　　） A．先成虚像，后成实像 B．笔尖一直变长变大 C．到某一位置，笔尖突然改变方向 D．笔尖先变长，后变短 10．（23-24八年级上·重庆渝中·期末）小哲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，此时光屏上成倒立_______（填“放大”、“缩小”或“等大”）的像。他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，光屏应向_______移动（填“左”或“右”） 11．（23-24八年级上·江苏宿迁·期末）小明利用光具座、凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、火柴、光屏，做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）光具座上有A、B、C三个滑块用于放置凸透镜、光屏或蜡烛（如图甲），其中在B上应放置_______。把蜡烛、凸透镜、光屏固定在光具座上后，调整它们的高度时，_______（填“要”或“不要”）点燃蜡烛；若像成在如图丙所示的位置，为使像成在光屏中央，可以将凸透镜向_______（填“上”或“下”）调节； （2）小明在实验过程中，保持凸透镜位置不变，先后把蜡烛放在主轴上的a、b、c、d各点（如图乙），并分别调整好光屏的位置： ①把蜡烛放在_______点时，光屏上出现清晰的倒立、放大的实像。把蜡烛放在_______点时，光屏上出现清晰的倒立、缩小的实像； ②把蜡烛放在_______点时，光屏上没有出现清晰的实像。但通过凸透镜看物体，能够看到一个_______立、_______的虚像； （3）用手指指尖触摸着凸透镜表面，这时光屏上出现灯的像_______（填“会”或“不会”）缺少一部分，像会变_______（填“亮”或“暗”）一些。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ ( 4 / 8 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 探究凸透镜成像规律（导学案） 【学习目标】 1.物理观念： 通过实验探究，理解凸透镜成像的规律，知道物距和像距的概念，能说出不同物距范围内像的倒正、大小、虚实等特点。 2.科学思维： 经历从实验数据中分析、归纳成像规律的过程，学习用物理模型（物距分区）解释成像特点。 3.科学探究： 能独立或合作完成探究凸透镜成像规律的实验，会正确使用光具座，能如实记录和分析实验数据。 4.态度责任： 在探究中体验科学研究的严谨性，养成实事求是的科学态度，了解凸透镜成像规律在生活中的应用。 【学习重点】 探究凸透镜成像规律的实验过程。 【学习难点】 1、 归纳总结凸透镜成像的规律； 2、理解实像与虚像的根本区别。 【复习回顾】 1. 凸透镜对光有 会聚 作用。 2. 焦点（F）到凸透镜 光心 的距离叫做焦距（f）。 3. 凸透镜有 2 个焦点。 【课堂探究】 探究一、凸透镜成像跟什么因素有关 【提出问题】 凸透镜所成像的大小、正倒等特点，可能与焦距有关。 【猜想与假设】 你的猜想是：通过凸透镜可以成“倒立、缩小的实像""倒立、放大的实像"和“正立、放大的虚像”那么，凸透镜成这三种像的条件是什么? 【设计实验】 1. 实验器材： 光具座、凸透镜（焦距f =10 cm）、发光物体（“F”形光源或蜡烛）、光屏。 2. 实验关键： 为了使像能成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏三者的中心大致在 同一高度。 3. 测量物理量： 物距(u)： 物体 到 凸透镜 的距离。 像距(v)： 像 到 凸透镜 的距离。 【进行实验与收集数据】 按照下表中的物距（u）条件，移动光屏直至找到最清晰的像，观察并记录像距（v）和像的所有特点。 实验记录表 实验次数 物距 (u) 像距 (v) 像的性质 倒正 大小 虚实 1 u > 2f f < u < 2f 倒立 缩小 实像 2 u = 2f u = 2f 倒立 等大 实像 3 f < u < 2f u > 2f 倒立 放大 实像 4 u = f 不成像 5 u < f 正立 放大 虚像 【分析论证】 请根据上表中的实验数据，分组讨论，完成以下结论。 (一)当物距大于二倍焦距时（u > 2f）成像特点 1. 像距（v）在什么范围内？ ___f___ < v < _2f_____ 2. 像的特点是：倒立、缩小、实像。 3. 生活中的应用实例：照相机。 （二）当物距小于二倍焦距大于一倍焦距时（f < u < 2f）成像特点 1. 像距（v）在什么范围内？ v > 2f （填“>”、“<”或“=”） 2. 像的特点是：倒立、放大、实像。 3. 生活中的应用实例：投影仪。 【归纳整理】 第2节 探究凸透镜成像特点 记忆口诀 一焦分虚实，二焦分大小；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒；物近（离焦点）像远像变大，物远像近像变小。 【课堂练习】 【A 级】基础演练 1．（2025·福建·中考真题）如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应（　　） A．小于1倍焦距 B．等于1倍焦距 C．大于2倍焦距 D．在2倍焦距与1倍焦距之间 【答案】A 【详解】通过“寸镜”能看清手表微小结构，此时“寸镜”作为放大镜使用，则需满足物体位于凸透镜的1倍焦距以内，即物距小于1倍焦距，此时会形成正立、放大的虚像，便于观察微小结构。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（22-23八年级上·山东济南·期末）如图所示，F为凸透镜的焦点，P到凸透镜的距离为2倍焦距。把一只点燃的蜡烛放在如图所示的位置，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像是（　　） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的实像 D．正立、放大的虚像 【答案】A 【详解】由图可知，此蜡烛处于一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立放大实像，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 3．（2023·湖南·中考真题）点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是（　　） A．缩小的实像 B．放大的虚像 C．倒立的虚像 D．正立的实像 【答案】A 【详解】点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像，说明物距大于二位焦距；现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，物距仍大于二焦距，烛焰通过凸透镜乙所成的像是倒立缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．（23-24八年级上·江苏宿迁·阶段练习）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，这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的焦距是20cm B．将蜡烛放在10cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 C．将蜡烛放在20cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 D．将蜡烛放在32cm刻度处，只移动光屏，能在光屏上得到清晰的放大像 【答案】D 【详解】A．由图可知，物距50.0cm-30.0cm=20.0cm像距70.0cm-50.0cm=20.0cm物距等于像距，此时 20.0cm=2f凸透镜的焦距f=10.0cm，故A错误； B．将蜡烛放在10cm刻度处，物距50.0cm-10.0cm=40.0cm物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，故B错误； C．将蜡烛放在20cm刻度处，物距50.0cm-20.0cm=30.0cm物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，故C错误； D．将蜡烛放在32cm刻度处，物距50.0cm-32.0cm=18.0cm物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的实像，故D正确。故选D。 5．（2022·湖南永州·中考真题）2021年12月9日，中国空间站太空授课以天地互动的形式圆满完成，航天员叶光富进行了太空水球光学实验。在太空失重环境下，水滴收缩成一个接近完美球体的水球，这个水球可以被看成一个凸透镜。将一个物体放在这个凸透镜二倍焦距以外的某一位置，可以看到一个倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实像”或“虚像”）。 【答案】 缩小 实 【详解】[1][2]根据凸透镜的成像规律可知，物体到透镜的距离大于二倍焦距，则成的像是一个倒立、缩小的实像。 6．（21-22八年级上·湖南衡阳·期末）小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验。如图： （1）要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向 调整（选填“上”或“下”）； （2）实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是 cm。 【答案】 下 7.5 【详解】（1）[1]根据光线过光心不改变方向，所以烛焰的像大致在光屏的下方，要使像成在光屏的中心，所以光屏向下移动。 （2）[2]当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，满足u=2f，即 2f=15cm 凸透镜的焦距f=7.5cm。 【B 级】能力提升 7．（23-24八年级上·四川成都·期中）如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，则下列说法正确的是（　　） A．当物体距透镜8cm时，成正立的虚像 B．当物体距透镜16cm时，成倒立、缩小的实像 C．当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变大 D．当物体从距透镜30cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的实像，应使光屏靠近透镜 【答案】A 【详解】A．由图可知，凸透镜的焦距为10cm。当物体距透镜8cm时，物距小于一倍焦距，根据凸透镜成像的特点可知，成正立放大的虚像，故A正确； B．当物体距透镜16cm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，成倒立放大的实像，故B错误； C．根据凸透镜成像的特点可知，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，成实像时，物远像近像变小，因此当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变小，故C错误； D．根据凸透镜成像的特点可知，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，成实像时，物近像远像变大，因此当物体从距透镜30cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的像应使光屏远离透镜，故D错误。 故选A。 8．小华在用如图所示装置做探究凸透镜成像规律的实验，所用凸透镜的焦距为20cm，他移动光屏找到清晰的蜡烛的像（图中未画出），这个像是图中的（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由图可知，尺子分度值为1cm，物距为u=35.0cm-5.0cm=30.0cm 因为所用凸透镜的焦距为20cm，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜成倒立放大的实像，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 9．小明做作业时，动手操作了如下的实验探究：找了一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶可以看到那支笔，如图所示把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动，不会观察到的现象是（　　） A．先成虚像，后成实像 B．笔尖一直变长变大 C．到某一位置，笔尖突然改变方向 D．笔尖先变长，后变短 【答案】B 【详解】由题意可知，装满水的圆柱形玻璃瓶，中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜。 A．把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动，由于开始时，笔是靠近玻璃瓶的，在一倍焦距内，成的是正立、放大的虚像，后来远离玻璃瓶，笔与玻璃瓶的距离大于一倍焦距，成的是实像，所以可以观察到的现象是先成虚像，后成实像，故A正确，不符合题意； BD．由于凸透镜成虚像时，物远像远像变大，所以笔在远离玻璃瓶时，还在一倍焦距内，像是变大的，笔尖是变长的，后来在一倍焦距外时，成实像，物远像近像变小，笔在远离玻璃瓶时，像变小，笔尖是变短的，所以说笔尖先变长，后变短，不会出现笔尖一直变长变大，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意； C．由于开始时，成正立的虚像，后来大于一倍焦距时，成倒立的实像，所以说到某一位置，笔尖突然改变方向，故C正确，不符合题意。 故选B。 10．（23-24八年级上·重庆渝中·期末）小哲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，此时光屏上成倒立 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的像。他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，光屏应向 移动（填“左”或“右”） 【答案】 缩小 左 【详解】[1][2]由图中可以看出，物距大于像距，在屏上得到清晰缩小的实像，当他继续向凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，透镜的聚光能力变强，所以像会向透镜方向移动，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，光屏将靠近透镜向左移动，而且像变小。 11．（23-24八年级上·江苏宿迁·期末）小明利用光具座、凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、火柴、光屏，做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）光具座上有A、B、C三个滑块用于放置凸透镜、光屏或蜡烛（如图甲），其中在B上应放置 。把蜡烛、凸透镜、光屏固定在光具座上后，调整它们的高度时， （填“要”或“不要”）点燃蜡烛；若像成在如图丙所示的位置，为使像成在光屏中央，可以将凸透镜向 （填“上”或“下”）调节； （2）小明在实验过程中，保持凸透镜位置不变，先后把蜡烛放在主轴上的a、b、c、d各点（如图乙），并分别调整好光屏的位置： ①把蜡烛放在 点时，光屏上出现清晰的倒立、放大的实像。把蜡烛放在 点时，光屏上出现清晰的倒立、缩小的实像； ②把蜡烛放在 点时，光屏上没有出现清晰的实像。但通过凸透镜看物体，能够看到一个 立、 的虚像； （3）用手指指尖触摸着凸透镜表面，这时光屏上出现灯的像 （填“会”或“不会”）缺少一部分，像会变 （填“亮”或“暗”）一些。 【答案】 凸透镜 要 下 b或c a d 正 放大 不会 暗 【详解】（1）[1]凸透镜成像中，成实像时，像与物在凸透镜两侧，故光具座上在 B 上应放置凸透镜。 [2]为了便于观察到完整的像，实验时，应使像成在光屏的正中央，为了确定像的位置，调整它们的高度时，要点燃蜡烛。 [3]若像成在如图丙所示的位置，像的位置偏高，由过凸透镜的光心的光线传播方向不变，可以将蜡烛向上调节，也可以将凸透镜向下调节。 （2）①[4]根据凸透镜成像的规律，当物距在一倍焦距与二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，故把蜡烛放在b或c点时，光屏上出现清晰的倒立、放大的实像。 [5]根据凸透镜成像的规律，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故把蜡烛放在a点时， 光屏上出现清晰的倒立、缩小的实像。 ②[6][7][8]根据凸透镜成像的规律，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上承接，故把蜡烛放在d点时，光屏上没有出现清晰的实像。但通过凸透镜看物体，能够看到一个正立、放大的虚像。放大镜的成像原理和特征与之相同，故放大镜就是利用此成像特点制成的。 （3）[9][10]根据凸透镜成像的原理，物体发出的光，经凸透镜折射后会全部会聚于像的位置，用手指指尖触摸着凸透镜表面，只会挡住部分光线，这时光屏上出现灯的像会变暗一些，但像仍然是完整的，不会缺少一部分。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ ( 4 / 8 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $