第15讲 探究：凸透镜成像规律（暑假预习讲义）新八年级物理新教材沪科版

第15讲 探究：凸透镜成像规律 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 物距像距 u>2f f<u<2f u<f 1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。 2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。 3. 通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。 学习重点：实验探究凸透镜成像规律。 学习难点：引导学生设计实验，分析实验数据，归纳总结得出规律。 情｜境｜启｜思 如图是中国航天员“在太空授课”的情景，航天员王亚平在空间站内，做出了水透镜。通过这个水透镜，我们看见什么？我们已经知道平面镜成像的特点，那么凸透镜成像有怎样的特点呢？是否一定成倒立缩小的像？ 本节课我们将探究有关问题。 概｜念｜构｜建 1．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中用到的器材有：蜡烛、凸透镜、光屏和光具座，分别把上述物体安装在光具座上，调整它们的高度，使得烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央。光屏的作用是承接并显示凸透镜所成的实(选填“虚”或“实”)像。 2． 完成下表的填写：（焦距、物距、像距分别用f、u、v表示） 物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f 能 投影仪 u＝f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 同侧 不能 放大镜 深｜研｜精｜炼 知识点01 实验：探究凸透镜成像的规律 【做一做】体验凸透镜成像 活动：拿起课桌上的凸透镜，尽情的玩吧，同时思考回答下列问题： A.你用凸透镜看远处的物体时，会看到什么？ B.你用凸透镜看近处的物体时，会看到什么？ C.你用凸透镜看物理课本上的字时，会看到什么？ 【实验探究】实验：探究凸透镜成像的规律 1.提出问题：凸透镜成像时，像的虚实、倒正、大小与哪些因素有关？ 2.猜想与假设： A.像的虚实、倒正、大小可能与物距有关？ B.像的虚实、倒正、大小可能与像距有关？ 其它猜想------ 3.设计实验：（请思考并讨论下列问题） A.用什么特殊的器材能方便的把物体、凸透镜和光屏摆放在一起？ 光具座（上面带刻度尺）。 B.如何确定是虚像还是实像？ 能在光屏上呈现的是实像，反之为虚像。 C.如何使像成在光屏中央？ 调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在同一高度。 4.实验器材及装置图： 凸透镜（焦距已知）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴等。 5.实验步骤： ①将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，注意三者之间的相对置。 ② 点燃蜡烛，调整光屏、凸透镜、烛焰的高度，使它们的中心在同一高度。 ③将蜡烛放在离凸透镜较远的位置（2倍焦距外），调整光屏位置，使烛焰经凸透镜折射后在光屏上成清晰的像，将观察到的像的情况和物距、像距等记录在表中。 ④ 移动蜡烛逐渐靠近凸透镜，同时调整光屏，在烛焰经凸透镜折射后在光屏上分别成等大清晰的像、放大清晰的像时，将成像的情况和物距、像距等记录在表中。 ⑤ 将蜡烛移到凸透镜焦点处，观察能否成像。再继续移动蜡烛靠近凸透镜，观察烛焰在光屏上能否成像。撤去光屏，透过凸透镜观察烛焰的像。将观察到的情况记录在表中。 ⑥重复几次上面的实验操作，记录观察到的情况。 6.实验记录表格： 实验 次数 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 30 实像 缩小 倒立 15 2 20 实像 等大 倒立 20 3 15 实像 放大 倒立 30 4 10 不成像 5 6 正立 放大 虚像 —— 7.实验结论： 物体位于凸透镜的2倍焦距外时，成缩小、倒立的实像； 物体位于2倍焦距时，成等大、倒立的实像； 物体位于2倍焦距与1倍焦距之间时，成放大、倒立的实像； 物体位于1倍焦距时，不能成像； 物体位于1倍焦距以内时，成放大、正立的虚像。 【例1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： ①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大； ②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。 ③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 ④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。 【答案】①c，②a，③c，④d、e。 【解析】根据凸透镜成像规律，物体放在焦点之外，物距越小，像距越大，实像越大。当屏上像最大时，则物距是最小的，c点符合；当屏上像最小时，则物距是最大的，a点符合；烛焰放在c点时，屏上出现最清晰像时，屏距凸透镜最远。物体放在焦点处或之内时，屏上均不能成像，d、e点符合。 【例2】用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。 （1）实验中所用的凸透镜的焦距是_________cm。 （2）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，生活中的_________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的。 （3）若将蜡烛左移，发现光屏上烛焰的像变模糊，此时将光屏向_________（选填“左”或“右”）移动，像又会变清晰。 （4）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到_________cm刻度线处，可以再次看到_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰的像。 （5）当光屏上呈现清晰的像时，若长时间不操作装置，随着蜡烛的燃烧光屏上的像将_________（选填“逐渐上移”“逐渐下移”或“保持不动”）。当光屏上呈现清晰的像时，如果将凸透镜遮住一半，则会看到像的完整性和亮度的变化情况是：________________。 【答案】（1）10.0；（2）放大；投影仪；（3）左；（4）75.0；等大；（5）逐渐上移；像仍是完整的，但像的亮度变暗。 【解析】（1）焦距为焦点到光心的距离，凸透镜的焦点为平行于凸透镜主光轴的光线会聚的点，由图得，光心在刻度尺50.0cm位置，光心在60.0cm位置，所以焦距为 （2）由图得，像距大于物距，说明此时凸透镜成的像是倒立放大的实像，生活中投影仪利用的是这一原理制成。 （3）凸透镜成像中，物远像近像变小，若将蜡烛左移，蜡烛远离凸透镜，像靠近凸透镜，此时将光屏靠近凸透镜，即关屏向左移动适当距离，像又会变清晰。 （4）由图乙得，将凸透镜移到55cm刻度线处，凸透镜位置不变时，物距变为20.0cm，等于2f，此时成的像是等大、倒立的实像，像距为2f，即20.0cm，所以应将光屏移动到75.0cm位置。 （5）当光屏上呈现清晰的像时，若长时间不操作装置，随着蜡烛的燃烧，蜡烛变短，由过光心的光线不发生偏转得，光屏上的像将逐渐上移。 当光屏上呈现清晰的像时，如果将凸透镜遮住一半，光像依然会透过凸透镜成像，像依然完整，只是透过凸透镜的光线变少，使像变暗。。 【方法点拨】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。 2.用不等式确定凸透镜的焦距范围的方法 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： 当成倒立、缩小的实像时，u>2f，f<v<2f； 当成倒立、等大的实像时，u=v=2f； 当成倒立、放大的实像时，f<u<2f，v>2f； 当不成像时，u=f； 当成正立、放大虚像时，u<f。 【即练1】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（　D　） A．蜡烛不动，像变小 B．蜡烛靠近凸透镜，像变小 C．蜡烛远离凸透镜，像变大 D．蜡烛远离凸透镜，像变小 【解析】凸透镜焦距是10cm，光屏离凸透镜16cm（像距）时，2f＞16cm＞f，所以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。 保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，像距变小，像变小，则物距增大，故蜡烛应远离凸透镜。只有D正确。 【即练2】小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。 (1)实验中，点燃蜡烛，调整光屏、凸透镜和烛焰的高度，使三者的中心大致在 ，目的是使烛焰的像呈现在 ； (2)移动蜡烛、凸透镜和光屏至图中位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），这个像是倒立、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。将蜡烛向左移至某一位置，发现光屏上的像变模糊了，要使像变清晰，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动。 【答案】(1)同一高度 光屏中央 (2)放大 左 【解析】（1）[1][2]实验中，为使像成在光屏的中央，应调整光屏、凸透镜和烛焰的中心大致在同一高度处。 （2）[1]由图可知，物距小于像距，在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像。 [2]凸透镜成实像时，物远像近像变小，将蜡烛向左移至某一位置，物距增大，像距减小，要使像变清晰，光屏应向左移动。 知识点02 判断凸透镜成像特点的方法 【特别强调】下列各图中均默认光屏上有清晰的像 1.比较u与f的关系： 如下图凸透镜焦距为10cm，u>2f光屏上一定成倒立缩小实像。 2.比较v与f的关系： 如下图，凸透镜焦距为10cm，v>2f光屏上一定成倒立放大实像。 3.比较u与v的关系： 如下图u<v光屏上一定成倒立放大实像。 【例2】小芳利用如图装置“探究凸透镜成像的规律”。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如表所示。下列说法中（　　） 实验次数 1 2 3 4 5 物距u/cm 60 30 20 15 12 像距v/cm 12 15 20 30 60 ①该凸透镜的焦距为20cm ②第1次实验的成像规律与照相机成像原理相同 ③从第1次实验到第5次实验，成在光屏上的像越来越大 ④当时，移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像 A．只有①④正确 B．只有②③正确 C．只有①②正确 D．只有②③④正确 【答案】B 【解析】①凸透镜成像中，物距等于像距时，物与像为2f位置，由表格中数据得，则，故①不符合题意； ②第1次实验中物距大于像距，此时成的像是倒立缩小的实像，成像规律与照相机成像原理相同，故②符合题意； ③从第1次实验到第5次实验，像距越来远大，成在光屏上的像越来越大，故③符合题意； ④当时，在移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的清晰实像，故④不符合题意， 故B符合题意，ACD不符合题意。 【知识归纳】1.实像和虚像 实像：由实际光线会聚形成的像，实像能在光屏上呈现。如小孔成像。 虚像：由实际光线的反向延长线会聚形成的像，它不能在光屏上呈现。如平面镜成像。 2.物距和像距 物距：物体到光心的距离简称为物距，用字母u表示。 像距：像到光心的距离简称为像距，用字母v表示。 【即练3】物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　）    A．正立放大的像 B．正立缩小的像 C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像 【答案】B 【解析】AB．当u＜f，成正立放大的虚像，故A不符合题意，B符合题意； C．f＜u＜2f,成倒立放大的实像，应用于幻灯机，故C不符合题意； D．当u> 2f，成倒立缩小的实像, 应用于照相机，故D不符合题意； 故选B。 【即练4】用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是（　　） A. 只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像 B. 只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 C. 只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 D. 只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像 【答案】D 【解析】 A图中物距为 45.0cm-35.0cm=10.0cm 凸透镜的焦距是10cm，物距等于焦距，光屏不能成像，只向左或向右移动光屏至适当位置，光屏上不能成像，故AB错误； C．只向右移动蜡烛至适当位置，物距小于焦距，成正立放大的虚像，光屏不能成像，故C错误； D．将凸透镜移动到55cm，物距为 55.0cm-35.0cm=20.0cm 像距为 75.0cm-55.0cm=20.0cm 此时 u=v=2f 光屏上能呈现烛焰等大的像，故D正确。 故选D。 一、填空题（共3小题） 1．如图所示，图中的烛焰到凸透镜的距离______（选填“大于”、“等于”或“小于”）焦距；来自烛焰某点的光经透镜折射后，______（选填“折射光”或“折射光的反向延长线”）会聚于一点，这个点就是像，它______（选填“有”或“没有”）光实际会聚，是______（选填“实”或“虚”）像，它______（选填“能”或“不能”）在光屏上呈现。 【答案】 小于 折射光的反向延长线 没有 虚 不能 【详解】[1][2][3][4][5]由图可知，图中的烛焰到凸透镜的距离小于焦距；来自烛焰的光经透镜折射后，折射光线的反向延长线会聚于一点——虚像点，它没有实际光会聚，不能用光屏承接，所以是虚像。 2．印章艺术是中华民族传统文化的一块瑰宝。如图所示，游客可以通过一凸透镜看清印文细节，游客看到的是______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像。 【答案】 放大 虚 【详解】[1][2]游客通过凸透镜看清印章细节，说明凸透镜起到了放大的作用，类似放大镜的使用场景。此时印章位于凸透镜的一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律，当物距时，凸透镜成的是正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，只能通过透镜直接观察到。 3．（2026·重庆永川·一模）用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，该像是倒立、________的实像，若将烛焰适当远离凸透镜，则应将光屏向______移动适当距离才能在光屏上呈现烛焰清晰的像。 【答案】 放大 左 【详解】由图可知，此时物距小于像距，根据凸透镜成像的规律可知，此时成倒立、放大的实像。凸透镜成实像时，若将烛焰适当远离凸透镜，则物距变大，像距变小，像变小，此时将光屏向左移动适当距离可以呈现烛焰清晰的像。 二、单选题（共9小题） 4．（2026·河北唐山·二模）如图所示，蜡烛经凸透镜恰好在光屏中央成最清晰的像，下列说法正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距为30 cm B．幻灯机应用了这一成像原理 C．凸透镜中央用圆纸板（小于凸透镜直径）遮挡，光屏上的像变暗但清晰 D．凸透镜不动，蜡烛和光屏同时向右移动10 cm，光屏上仍呈现清晰的烛焰像 【答案】C 【详解】A．蜡烛在处，凸透镜在处，光屏在处，物距 像距 此时，因此凸透镜焦距，故A错误； B．此成像情况是，成倒立等大的实像，可用于测量焦距；幻灯机的原理是时，成倒立放大的实像，故B错误； C．遮挡凸透镜中央后，仍有大量光线透过凸透镜的其他部分折射会聚，依然会在原位置成清晰的完整像，只是透过光线减少，像会变暗，故C正确； D．凸透镜不动，蜡烛右移10 cm，物距变为 （此时 ），根据成像规律，光屏应右移超过10cm才能成清晰的像，故D错误。 故选C。 5．（2026·湖北省直辖县级单位·三模）在做“凸透镜成像”的实验中发现，当蜡烛到透镜的距离为10cm时，在透镜的另一侧的光屏上得到一个放大的像，则下列判断正确的是 （　 　） A．该透镜的焦距是10cm B．该透镜的焦距是20cm C．当蜡烛到透镜的距离是20cm时，在光屏上可得到一个放大的像 D．当蜡烛到透镜的距离是5cm时，在光屏上得不到烛焰的像 【答案】D 【详解】AB．根据题意，蜡烛到透镜距离为10cm时，在光屏上得到放大的实像，结合凸透镜成像规律，此时物距满足，即，解得焦距范围为。故AB错误； C．当蜡烛到透镜的距离是时，，因，则，即，根据成像规律，此时成倒立、缩小的实像，不是放大的像，故C错误； D．当蜡烛到透镜的距离是时，，因，则，此时成正立放大的虚像，虚像不能在光屏上呈现，故D正确。 故选D。 6．（2026·陕西·一模）在探究凸透镜成像规律的实验中，当光源、凸透镜和光屏在如图所示的位置时，光屏上恰能成清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是20cm B．光屏上成的是正立、等大的实像 C．将透镜右移，移动光屏可得到放大的像 D．将光源左移，向左移动光屏才能得到清晰的像 【答案】D 【详解】A．如图，光源在刻度处，凸透镜在刻度处，光屏在刻度处，因此物距 像距 此时，可推得凸透镜焦距。故A错误； B．当时，根据凸透镜成像规律，光屏上成的是倒立、等大的实像，故B错误； C．透镜右移，光源位置不变，物距会变大，，此时成倒立缩小的实像，无法得到放大的像，故C错误； D．光源左移，光源远离凸透镜，物距增大，根据凸透镜成像规律，“物远像近像变小”，像距会减小，因此向左移动光屏才能得到清晰的像，故D正确。 故选D。 7．（25-26九年级下·湖北荆门·阶段检测）某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟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．该凸透镜的焦距是16cm B．当v＝20cm时成缩小的像，投影仪就是根据这一原理制成的 C．当u＝12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像 D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小 【答案】D 【详解】A．根据凸透镜成像原理，当像距等于物距等于2倍凸透镜焦距时，成倒立、等大的实像，由图可得，物距时，像距，因此焦距，故A错误； B．当像距时，大于2倍焦距（16cm），根据凸透镜成像原理，此时物距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，投影仪是利用这一原理工作的，故B错误； C．当物距时，大于1倍焦距，小于2倍焦距，根据凸透镜成像原理，此时成倒立、放大的实像，故C错误； D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，物距逐渐增大，根据凸透镜成像原理，物距增大，像距减小，像的大小减小，故D正确。 故选D。 8．（2026·北京朝阳·一模）光刻机是芯片制造中至关重要的设备。有一种光刻机的成像原理和照相机的原理相同，如图所示，这种光刻机工作时先在硅片表面涂一层光刻胶，再用紫外线光束透过有电路图案的掩膜版，经过透镜组照射下面的硅片，被光束照射到的光刻胶会发生反应，电路图案就被印到了硅片表面的光刻胶上。下列说法正确的是（　　） A．该光刻机上的透镜组相当于一个凹透镜 B．该光刻机所成的像为正立缩小的实像 C．透镜组的焦距小于掩膜版到透镜组的距离 D．掩膜版靠近透镜组，光刻胶上的像会变小 【答案】C 【详解】A．由图可知，该光刻机上的透镜对光线有会聚作用，所以该光刻机上的透镜组相当于一个凸透镜，故A错误； B．凸透镜成像中实像都是倒立的，所以该光刻机所成的像为倒立缩小的实像，故B错误； C．该光刻机所成的像为倒立缩小的实像，掩膜版到透镜组的距离大于二倍焦距，所以透镜组的焦距小于掩膜版到透镜组的距离，故C正确； D．掩膜版靠近透镜组，物距变小，像距变大，像变大，光刻胶上的像变大，故D错误。 故选C。 9．（2025·湖南张家界·模拟预测）小明同学拿焦距为15cm的放大镜观察物理课本。他观察到的图像如图所示，则该放大镜离物理教材的距离可能为（   ） A．5cm B．15cm C．25cm D．35cm 【答案】D 【详解】由题图可看出此时成的是倒立、缩小的实像，由凸透镜成像规律可知，物距应大于两倍焦距，已知放大镜的焦距f=15cm，则物距要大于30cm，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 10．（2026·安徽芜湖·二模）探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜位于光具座处（图中未画出），光屏在处得到烛焰清晰的像如图甲；保持凸透镜位置不变，移动蜡烛，光屏在处时得到烛焰清晰的像如图乙，则（　　） A．点位置在的左侧 B．蜡烛的移动方向向右 C．甲一定是放大的实像 D．乙一定是缩小的实像 【答案】B 【详解】AB． 已知甲的像大于乙的像，即光屏由A到B过程中像变小，表明像距在变小，故凸透镜一定在的右侧，像距变小，表明物距在变大，蜡烛远离凸透镜就是向右移动，故A错误，B正确。 CD．由于不知道物体的大小，也不知道焦距的大小，甲乙可能都是放大或缩小的实像，故CD错误。 故选B。 11．某照相机镜头上沾有小污渍，用此照相机拍摄的照片冲洗出来后发现（    ） A．照片上有这个污渍的像，在此以外的部分仍很清晰 B．被摄景物完整呈现，但显得很暗 C．被摄景物完整呈现，与正常画面相差无几 D．照片上有这个污渍的像，在此之外的部分显得很暗 【答案】C 【详解】照相机成的像，是被摄景物发出的光经镜头折射后，会聚于一点形成的实像，如果照相机镜头上沾有小污渍，相当于挡住了一部分光，没挡住的部分还可以成完整的像，只是亮度略暗一些，由于污渍较小，不会太暗，与正常画面相差无几。 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 12．（25-26八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）在用凸透镜观察物体的活动中，甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的插图的像。若凸透镜先贴着插图然后逐渐远离，关于凸透镜与插图之间的距离，下列判断正确的是（    ） A．图甲最小，图丙最大 B．图乙最小，图丙最大 C．图甲最小，图丁最大 D．图丙最小，图甲最大 【答案】B 【详解】凸透镜成像时，实像都是倒立的，虚像是正立的，所以图甲、丙、丁是实像，图乙是虚像。物距小于一倍焦距时，成虚像；大于一倍焦距时，成实像，故凸透镜与插图之间的距离最小的是乙； 凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像变小，故像越小，物距越大，即丙图像最小 ，其凸透镜与插图之间的距离最大。故ACD错误，B正确。 故选 B。 三、实验题（共1小题） 13．（2026·黑龙江大庆·一模）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验，操作如下： (1)实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度。 正确测出凸透镜焦距f，当物距时，烛焰成正立放大虚像；当时，_________（填“能”或“不能”）观察到烛焰的像；当时，烛焰成_________（填“正立实像”、“正立虚像”、“倒立实像”或“倒立虚像”）。 (2)当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与_________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同。 (3)仅将图甲凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成像与原来相比_________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了。 (4)若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏_________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像。 (5)如图乙所示，凸透镜的焦距为10，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4和2的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰_________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。 【答案】(1) 不能 倒立实像 (2)投影仪 (3)变暗 (4)向左 (5)等大 【详解】（1）物在二倍焦距外成倒立缩小的实像，在二倍焦距处成倒立等大的实像，在一倍焦距和二倍焦距之间成倒立放大的实像，即物距大于焦距时成倒立实像。在一倍焦距处不成像，在一倍焦距内成正立放大的虚像。 （2）由图可知，此时物距小于像距，根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪。 （3）用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。 （4）如果将凸透镜换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。 （5）由乙图可知，原物距，像距，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s 和2cm/s的速度，同时匀速向左运动，则经过2.5s时，物距 像距 此时 由凸透镜成像规律可知此时成倒立等大的实像。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第15讲 探究：凸透镜成像规律 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 物距像距 u>2f f<u<2f u<f 1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。 2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。 3. 通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。 学习重点：实验探究凸透镜成像规律。 学习难点：引导学生设计实验，分析实验数据，归纳总结得出规律。 情｜境｜启｜思 如图是中国航天员“在太空授课”的情景，航天员王亚平在空间站内，做出了水透镜。通过这个水透镜，我们看见什么？我们已经知道平面镜成像的特点，那么凸透镜成像有怎样的特点呢？是否一定成倒立缩小的像？ 本节课我们将探究有关问题。 概｜念｜构｜建 1．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中用到的器材有：蜡烛、 、光屏和光具座，分别把上述物体安装在光具座上，调整它们的高度，使得烛焰、凸透镜和光屏的中心在 ，目的是使像成在光屏的 。光屏的作用是承接并显示凸透镜所成的 (选填“虚”或“实”)像。 2． 完成下表的填写：（焦距、物距、像距分别用f、u、v表示） 物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用 u>2f 立 能 u＝2f 立 能 f<u<2f 立 能 u＝f 不成像 u<f 立 深｜研｜精｜炼 知识点01 实验：探究凸透镜成像的规律 【做一做】体验凸透镜成像 活动：拿起课桌上的凸透镜，尽情的玩吧，同时思考回答下列问题： A.你用凸透镜看远处的物体时，会看到什么？ B.你用凸透镜看近处的物体时，会看到什么？ C.你用凸透镜看物理课本上的字时，会看到什么？ 【实验探究】实验：探究凸透镜成像的规律 1.提出问题：凸透镜成像时，像的虚实、倒正、大小与哪些因素有关？ 2.猜想与假设： A.像的虚实、倒正、大小可能与物距有关？ B.像的虚实、倒正、大小可能与像距有关？ 其它猜想------ 3.设计实验：（请思考并讨论下列问题） A.用什么特殊的器材能方便的把物体、凸透镜和光屏摆放在一起？ 光具座（上面带刻度尺）。 B.如何确定是虚像还是实像？ 能在光屏上呈现的是实像，反之为虚像。 C.如何使像成在光屏中央？ 调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在同一高度。 4.实验器材及装置图： 凸透镜（焦距已知）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴等。 5.实验步骤： ①将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，注意三者之间的相对置。 ② 点燃蜡烛，调整光屏、凸透镜、烛焰的高度，使它们的中心在同一高度。 ③将蜡烛放在离凸透镜较远的位置（2倍焦距外），调整光屏位置，使烛焰经凸透镜折射后在光屏上成清晰的像，将观察到的像的情况和物距、像距等记录在表中。 ④ 移动蜡烛逐渐靠近凸透镜，同时调整光屏，在烛焰经凸透镜折射后在光屏上分别成等大清晰的像、放大清晰的像时，将成像的情况和物距、像距等记录在表中。 ⑤ 将蜡烛移到凸透镜焦点处，观察能否成像。再继续移动蜡烛靠近凸透镜，观察烛焰在光屏上能否成像。撤去光屏，透过凸透镜观察烛焰的像。将观察到的情况记录在表中。 ⑥重复几次上面的实验操作，记录观察到的情况。 6.实验记录表格： 实验 次数 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 30 实像 缩小 倒立 15 2 20 实像 等大 倒立 20 3 15 实像 放大 倒立 30 4 10 不成像 5 6 正立 放大 虚像 —— 7.实验结论： 物体位于凸透镜的2倍焦距外时，成缩小、倒立的实像； 物体位于2倍焦距时，成等大、倒立的实像； 物体位于2倍焦距与1倍焦距之间时，成放大、倒立的实像； 物体位于1倍焦距时，不能成像； 物体位于1倍焦距以内时，成放大、正立的虚像。 【例1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： ①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大； ②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。 ③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 ④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。 【例2】用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。 （1）实验中所用的凸透镜的焦距是_________cm。 （2）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，生活中的_________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的。 （3）若将蜡烛左移，发现光屏上烛焰的像变模糊，此时将光屏向_________（选填“左”或“右”）移动，像又会变清晰。 （4）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到_________cm刻度线处，可以再次看到_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰的像。 （5）当光屏上呈现清晰的像时，若长时间不操作装置，随着蜡烛的燃烧光屏上的像将_________（选填“逐渐上移”“逐渐下移”或“保持不动”）。当光屏上呈现清晰的像时，如果将凸透镜遮住一半，则会看到像的完整性和亮度的变化情况是：________________。 【方法点拨】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。 2.用不等式确定凸透镜的焦距范围的方法 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： 当成倒立、缩小的实像时，u>2f，f<v<2f； 当成倒立、等大的实像时，u=v=2f； 当成倒立、放大的实像时，f<u<2f，v>2f； 当不成像时，u=f； 当成正立、放大虚像时，u<f。 【即练1】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（　D　） A．蜡烛不动，像变小 B．蜡烛靠近凸透镜，像变小 【即练2】小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。 (1)实验中，点燃蜡烛，调整光屏、凸透镜和烛焰的高度，使三者的中心大致在 ，目的是使烛焰的像呈现在 ； (2)移动蜡烛、凸透镜和光屏至图中位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），这个像是倒立、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。将蜡烛向左移至某一位置，发现光屏上的像变模糊了，要使像变清晰，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动。 知识点02 判断凸透镜成像特点的方法 【特别强调】下列各图中均默认光屏上有清晰的像 1.比较u与f的关系： 如下图凸透镜焦距为10cm，u>2f光屏上一定成倒立缩小实像。 2.比较v与f的关系： 如下图，凸透镜焦距为10cm，v>2f光屏上一定成倒立放大实像。 3.比较u与v的关系： 如下图u<v光屏上一定成倒立放大实像。 【例2】小芳利用如图装置“探究凸透镜成像的规律”。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如表所示。下列说法中（　　） 实验次数 1 2 3 4 5 物距u/cm 60 30 20 15 12 像距v/cm 12 15 20 30 60 ①该凸透镜的焦距为20cm ②第1次实验的成像规律与照相机成像原理相同 ③从第1次实验到第5次实验，成在光屏上的像越来越大 ④当时，移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像 A．只有①④正确 B．只有②③正确 C．只有①②正确 D．只有②③④正确 【知识归纳】1.实像和虚像 实像：由实际光线会聚形成的像，实像能在光屏上呈现。如小孔成像。 虚像：由实际光线的反向延长线会聚形成的像，它不能在光屏上呈现。如平面镜成像。 2.物距和像距 物距：物体到光心的距离简称为物距，用字母u表示。 像距：像到光心的距离简称为像距，用字母v表示。 【即练3】物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　）    A．正立放大的像 B．正立缩小的像 C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像 【即练4】用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是（　　） A. 只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像 B. 只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 C. 只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 D. 只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像 一、填空题（共3小题） 1．如图所示，图中的烛焰到凸透镜的距离______（选填“大于”、“等于”或“小于”）焦距；来自烛焰某点的光经透镜折射后，______（选填“折射光”或“折射光的反向延长线”）会聚于一点，这个点就是像，它______（选填“有”或“没有”）光实际会聚，是______（选填“实”或“虚”）像，它______（选填“能”或“不能”）在光屏上呈现。 2．印章艺术是中华民族传统文化的一块瑰宝。如图所示，游客可以通过一凸透镜看清印文细节，游客看到的是______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像。 3．（2026·重庆永川·一模）用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，该像是倒立、________的实像，若将烛焰适当远离凸透镜，则应将光屏向______移动适当距离才能在光屏上呈现烛焰清晰的像。 二、单选题（共9小题） 4．（2026·河北唐山·二模）如图所示，蜡烛经凸透镜恰好在光屏中央成最清晰的像，下列说法正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距为30 cm B．幻灯机应用了这一成像原理 C．凸透镜中央用圆纸板（小于凸透镜直径）遮挡，光屏上的像变暗但清晰 D．凸透镜不动，蜡烛和光屏同时向右移动10 cm，光屏上仍呈现清晰的烛焰像 5．（2026·湖北省直辖县级单位·三模）在做“凸透镜成像”的实验中发现，当蜡烛到透镜的距离为10cm时，在透镜的另一侧的光屏上得到一个放大的像，则下列判断正确的是 （　 　） A．该透镜的焦距是10cm B．该透镜的焦距是20cm C．当蜡烛到透镜的距离是20cm时，在光屏上可得到一个放大的像 D．当蜡烛到透镜的距离是5cm时，在光屏上得不到烛焰的像 6．（2026·陕西·一模）在探究凸透镜成像规律的实验中，当光源、凸透镜和光屏在如图所示的位置时，光屏上恰能成清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是20cm B．光屏上成的是正立、等大的实像 C．将透镜右移，移动光屏可得到放大的像 D．将光源左移，向左移动光屏才能得到清晰的像 7．（25-26九年级下·湖北荆门·阶段检测）某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟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．该凸透镜的焦距是16cm B．当v＝20cm时成缩小的像，投影仪就是根据这一原理制成的 C．当u＝12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像 D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小 8．（2026·北京朝阳·一模）光刻机是芯片制造中至关重要的设备。有一种光刻机的成像原理和照相机的原理相同，如图所示，这种光刻机工作时先在硅片表面涂一层光刻胶，再用紫外线光束透过有电路图案的掩膜版，经过透镜组照射下面的硅片，被光束照射到的光刻胶会发生反应，电路图案就被印到了硅片表面的光刻胶上。下列说法正确的是（　　） A．该光刻机上的透镜组相当于一个凹透镜 B．该光刻机所成的像为正立缩小的实像 C．透镜组的焦距小于掩膜版到透镜组的距离 D．掩膜版靠近透镜组，光刻胶上的像会变小 【答案】C 9．（2025·湖南张家界·模拟预测）小明同学拿焦距为15cm的放大镜观察物理课本。他观察到的图像如图所示，则该放大镜离物理教材的距离可能为（   ） A．5cm B．15cm C．25cm D．35cm 10．（2026·安徽芜湖·二模）探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜位于光具座处（图中未画出），光屏在处得到烛焰清晰的像如图甲；保持凸透镜位置不变，移动蜡烛，光屏在处时得到烛焰清晰的像如图乙，则（　　） A．点位置在的左侧 B．蜡烛的移动方向向右 C．甲一定是放大的实像 D．乙一定是缩小的实像 11．某照相机镜头上沾有小污渍，用此照相机拍摄的照片冲洗出来后发现（    ） A．照片上有这个污渍的像，在此以外的部分仍很清晰 B．被摄景物完整呈现，但显得很暗 C．被摄景物完整呈现，与正常画面相差无几 D．照片上有这个污渍的像，在此之外的部分显得很暗 12．（25-26八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）在用凸透镜观察物体的活动中，甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的插图的像。若凸透镜先贴着插图然后逐渐远离，关于凸透镜与插图之间的距离，下列判断正确的是（    ） A．图甲最小，图丙最大 B．图乙最小，图丙最大 C．图甲最小，图丁最大 D．图丙最小，图甲最大 三、实验题（共1小题） 13．（2026·黑龙江大庆·一模）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验，操作如下： (1)实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度。 正确测出凸透镜焦距f，当物距时，烛焰成正立放大虚像；当时，_________（填“能”或“不能”）观察到烛焰的像；当时，烛焰成_________（填“正立实像”、“正立虚像”、“倒立实像”或“倒立虚像”）。 (2)当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与_________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同。 (3)仅将图甲凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成像与原来相比_________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了。 (4)若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏_________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像。 (5)如图乙所示，凸透镜的焦距为10，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4和2的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰_________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $