第二节 探究：凸透镜成像的规律（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理导学案围绕“探究凸透镜成像的规律”展开，通过自主预习填空（物距像距概念、实验器材、中心调整等）搭建学习支架，衔接课堂实验探究，形成“预习铺垫-实验操作-规律总结-应用分析”的完整知识脉络。 资料以科学探究为核心，包含完整实验流程（步骤、故障分析）和动态规律口诀总结，结合例题与照相机等生活应用，培养学生科学探究能力（实验操作、数据归纳）和科学思维（动态规律推理），助力构建物理观念，提升解决实际问题的能力。

第二节 探究：凸透镜成像的规律（导学案） 【学习目标】 1. 经历探究凸透镜成像规律的完整实验过程，掌握实验操作步骤与器材使用规范，树立实验安全意识。 2. 理解物距、像距的概念，掌握凸透镜成像的核心规律，能准确区分实像与虚像。 3. 能运用凸透镜成像规律解释照相机等生活中的光学现象，分析物距变化时像与像距的动态变化规律。 4. 提升实验数据归纳、故障分析的能力，体会从实验现象总结物理规律的科学研究方法。 【学习重点】 1. 凸透镜成像规律的实验探究过程与操作要点 2. 不同物距下凸透镜的成像特点与核心规律 3. 实像与虚像的概念区分 【学习难点】 1. 凸透镜成像的动态变化规律（物距变化时像与像距的变化） 2. 实验中常见故障的原因分析 3. 成像规律的实际应用与光路逻辑理解 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体到凸透镜光心的距离叫做______，用字母______表示；像到凸透镜光心的距离叫做______，用字母______表示。 2. 探究凸透镜成像规律的实验中，主要实验器材有：凸透镜（已知焦距）、______（带刻度尺）、蜡烛、光屏和火柴。 3. 实验时，要调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____________，目的是使像成在光屏的______。 4. 凸透镜成像规律填空： （1）物体位于 2 倍焦距外（）时，成______、______的______像； （2）物体位于 2 倍焦距处（）时，成______、______的______像； （3）物体位于 1 倍焦距与 2 倍焦距之间（）时，成______、______的______像； （4）物体位于 1 倍焦距处（）时，______成像； （5）物体位于 1 倍焦距以内（）时，成______、______的______像。 5. 照相机的镜头相当于______，成像原理是：当物距大于 2 倍焦距时，成_____、_____的___像。 6. 实像______（选填 “能” 或 “不能”）用光屏承接，由实际光线会聚而成；虚像______用光屏承接，由光线的反向延长线会聚而成。 【课堂探究】 探究一、实验探究：凸透镜成像的规律 【实验目的】 1. 探究凸透镜成像的规律，明确不同物距下像的大小、正倒、虚实特点； 2. 进一步区分实像与虚像，体会二者的本质区别。 【实验器材】 凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 【实验步骤与操作要点】 1. 组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，确保三者中心在同一直线上。 2. 调整高度：点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，保证像完整成在光屏中央。 3. 分段实验探究： （1）：将蜡烛放在 2 倍焦距以外，移动光屏直到光屏上出现最清晰的像，观察像的大小、正倒、虚实，记录物距和像距。 （2）：将蜡烛移到 2 倍焦距处，调节光屏找到清晰的像，观察成像特点并记录数据。 （3）：将蜡烛移到 1 倍焦距与 2 倍焦距之间，调节光屏找到清晰的像，观察并记录。 （4）：将蜡烛移到焦点处，观察光屏上能否呈现像。 （5）：将蜡烛移到 1 倍焦距以内，观察光屏上能否成像；撤去光屏，透过凸透镜直接观察烛焰的像，记录像的特点。 4. 重复验证：多次改变物距重复操作，避免实验偶然性，验证规律的普遍性。 【实验结论 —— 凸透镜成像规律汇总】 物距范围 像距范围 像的大小 像的正倒 像的虚实 典型应用 缩小 倒立 实像 照相机 等大 倒立 实像 测量焦距 放大 倒立 实像 投影仪 —— 不成像 —— —— 平行光源 —— 放大 正立 虚像 放大镜 【讨论交流】 1. 实验中怎样判断光屏上的像是否达到最清晰的状态？ 2. 实验时，无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，可能的原因有哪些？ 3. 实像和虚像有哪些区别？请从形成原因、承接方式、正倒特点三个角度总结。 【例题1】小微和小马用如图甲所示装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）实验时，应该选择直径_______（选填“大”或“小”）的凸透镜做实验，成像会更亮。实验时的环境应该较_______（选填“亮”或“暗”）比较好； （2）小微和小马想利用太阳光来测量凸透镜的焦距，如图所示。其中操作最合理的是_______； A． B． C． D． （3）小微在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图所示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 6 个像进行排序，正确顺序为 ； A．②①③⑤⑥④ B．⑥④②①③⑤ C．⑤ ③①②⑥④ （4）若已知蜡烛与光屏间的距离固定为L0，光屏上两次均成清晰的像，蜡烛与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图乙所示，则该透镜焦距f_______（＞、＝、＜）L，在蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s＝_______（用L0、L表示）。 探究二、凸透镜成像的动态变化规律 1. 成实像时（） 物距减小（物体靠近透镜）→ 像距______，像的大小______； 物距增大（物体远离透镜）→ 像距______，像的大小______。 核心口诀：物近像远像变大，物远像近像变小。 2. 成虚像时（） 物距减小（物体靠近透镜）→ 像距______，像的大小______； 物距增大（物体远离透镜）→ 像距______，像的大小______。 核心口诀：物近像近像变小，物远像远像变大。 3. 两个重要分界点 • 1 倍焦距分______： 成实像， 成虚像； • 2 倍焦距分______： 成缩小像， 成放大像。 【讨论交流】 1. 照相时，想让照片上的人像更大，应该让相机靠近人还是远离人？镜头应该向前伸还是向后缩？ 2. 物体从远处逐渐靠近凸透镜（从 到 ）的过程中，像的大小和虚实如何变化？ 【例题2】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 探究三、凸透镜成像规律的应用 —— 照相机 1. 成像原理：照相机的镜头相当于一个凸透镜，底片（数码感光元件）相当于光屏。 2. 成像特点：被拍摄的景物位于镜头的 2 倍焦距以外，在底片上成倒立、缩小的实像。 3. 成像调节： ￮ 拍摄远景：物距大，像距小，镜头向后缩，减小镜头到底片的距离； ￮ 拍摄近景：物距小，像距大，镜头向前伸，增大镜头到底片的距离。 【讨论交流】 1. 自制照相机模型中，前后伸缩纸筒的作用是什么？ 2. 太空授课中，航天员通过水透镜成倒立缩小的像，此时航天员到水透镜的距离满足什么条件？ 【例题3】照相机是人们常用的拍照工具，如图所示为照相机简易结构图，下列说法正确的是（　　） A．照相机的镜头相当于凸面镜 B．光屏上成正立、缩小的像 C．照相机的成像原理是光的折射 D．想让光屏上的像变大，照相机需要靠近物体，同时镜头后缩 探究四、实验拓展与现象分析 1. 实验中蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向______（选填 “上” 或 “下”）移动；要让像回到光屏中央，可将光屏向______移，或将凸透镜向______移。 2. 若用黑纸挡住凸透镜的上半部分，光屏上的像会_____________（选填 “消失一半” 或 “完整但变暗”），原因是__________________________________________________________________________。 3. 保持凸透镜位置不变，交换蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能成清晰的像，这是因为____________。 【例题4】在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验： （1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为________cm。 （2）实验时，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在________，使像成在光屏________。 （3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰实像。若撤去光屏，小勇也可以在图中凸透镜的________（选填“左边”或“右边”）适当位置去观察该像。 （4）始终保持图乙中凸透镜的位置不变，适当向左移动蜡烛时，应该向________（选填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处，移动光屏，发现光屏上________（选填“能”或“不能”）得到清晰的像。 （5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会________（选填“完整”或“不完整”），且变________（选填“亮”或“暗”）。 （6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向________（选填“下”或“上”）移动，可以向________（选填“下”或“上”）调节凸透镜，使像再次成在光屏中央。 【归纳整理】 第二节 凸透镜成像的规律 【课堂练习】 1．如下图所示，航天员王亚平在中国空间站用“水球”做成像实验。“水球”成像的原理可以用以下哪个选项图解释（　　） A． B． C． D． 2．甲、乙两图是用同一个凸透镜观察到的现象。下列说法正确的是（　　） A．甲图的成像原理和放大镜的工作原理相同 B．乙图的成像原理和照相机的工作原理相同 C．甲图中成的是正立、放大的实像 D．乙图中成的是倒立、放大的虚像 3．某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律时，将焦距为的凸透镜固定在光具座上刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，实验前调整好实验器材。如图所示，将蜡烛移至刻度线处，移动光屏，呈现在光屏上的清晰像的特点是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．正立、放大的虚像 C．倒立、放大的实像 D．正立、缩小的实像 4．如图是小阳用“刷脸”的方式打开门禁时的情景。系统将门禁摄像头拍摄的小阳完整的面部信息与录入的身份信息进行比对，比对成功后自动开门。下列分析正确的是（　　） A．门禁摄像头是凹透镜 B．通过该摄像头所成的像是实像 C．该摄像头的成像原理与放大镜相同 D．当人脸靠近摄像头时，所成的像变小 5．某同学利用如图所示的器材探究凸透镜成像规律，先用焦距为10cm的透镜甲进行实验，在光屏上得到清晰缩小的实像。接下来他改用焦距为20cm的透镜乙继续实验，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，则光屏___________（选填“靠近”或“远离”）透镜移动，像___________（选填“变大”或“变小”）。 6．乐乐使用照相机给同学们拍集体照，若发现有部分同学在画面外，为了使全部同学都进入画面，他需拿着相机___________（选填“靠近”或“远离”）同学，镜头同时需要向___________（选填“靠近”或“远离”）胶片的方向移动。 7．如图甲所示，（a）圆筒上固定有凸透镜，相当于照相机的______，（b）圆筒上固定有半透明膜，相当于照相机的______（以上两空均选填“镜头”或“胶卷”）；如图乙所示，把两个圆筒没有镜头、薄膜的一端套在一起，就制成了一架照相机。在晴朗的白天，用自制照相机观察窗外景物时，需要把自制照相机的______（选填“凸透镜”或“薄膜”）端对准窗外的景物，调节半透明膜到镜头的距离，可以成______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“倒立”或“正立”）的像。 8．某小组做探究“凸透镜成像规律”的实验，装置如图甲所示。 （1）如图乙所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑，由此判断需要用_____ （选填“A”或“B”）透镜完成实验； （2）图丙是实验时像距v随物距u变化的图像，根据图像可知： ①该透镜的焦距f＝_______ cm； ②将蜡烛、凸透镜、光屏分别置于15cm、50cm、70cm刻度线处，为能在光屏上呈清晰的像，可保持蜡烛和凸透镜位置不动，仅将光屏向_____ 移动合适距离。 （3）图丁是小华用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况，如果他想看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜_______ （选填“远离”或“靠近”）书本，凸透镜和书本的距离应满足的条件是___________ 。 9．用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。 （1）小豪同学将蜡烛、凸透镜、光屏随意固定在光具座上，点燃蜡烛后，沿光具座无论怎样移动光屏，在光屏上始终得不到烛焰的像，原因可能是________________________________。 （2）重新调整后，将蜡烛、凸透镜固定在光具座上，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、________（选填“放大”或“缩小”）的实像。我们可以从不同角度看到光屏上的像，是因为发生了________（选填“镜面反射”或“漫反射”）。 （3）接下来保持凸透镜的位置不动，将蜡烛向凸透镜方向移动，为了使光屏上得到清晰的像，光屏应________凸透镜方向移动（选填“远离”或“靠近”），并且光屏上的像________（选填“变大”或“变小”或“不变”）。 （4）当光屏上出现蜡烛清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，我们观察光屏时，将会在光屏上看到________（填选项字母）。 A．蜡烛像的下半部分 B．蜡烛像的上半部分 C．蜡烛完整的像，像的亮度变暗 D．蜡烛完整的像，像的亮度不变 （5）在图甲中，由于蜡烛越烧越短，为了使它的像成在光屏中央，可将光屏适当向________（选填“上”或“下”）移动。 （6）某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后其中一个优点：________________________。 10．画出光源S经过凸透镜成的像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 $ 第二节 探究：凸透镜成像的规律（导学案） 【学习目标】 1. 经历探究凸透镜成像规律的完整实验过程，掌握实验操作步骤与器材使用规范，树立实验安全意识。 2. 理解物距、像距的概念，掌握凸透镜成像的核心规律，能准确区分实像与虚像。 3. 能运用凸透镜成像规律解释照相机等生活中的光学现象，分析物距变化时像与像距的动态变化规律。 4. 提升实验数据归纳、故障分析的能力，体会从实验现象总结物理规律的科学研究方法。 【学习重点】 1. 凸透镜成像规律的实验探究过程与操作要点 2. 不同物距下凸透镜的成像特点与核心规律 3. 实像与虚像的概念区分 【学习难点】 1. 凸透镜成像的动态变化规律（物距变化时像与像距的变化） 2. 实验中常见故障的原因分析 3. 成像规律的实际应用与光路逻辑理解 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体到凸透镜光心的距离叫做物距，用字母u表示；像到凸透镜光心的距离叫做像距，用字母v表示。 2. 探究凸透镜成像规律的实验中，主要实验器材有：凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏和火柴。 3. 实验时，要调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏的中央。 4. 凸透镜成像规律填空： （1）物体位于 2 倍焦距外（）时，成缩小、倒立的实像； （2）物体位于 2 倍焦距处（）时，成等大、倒立的实像； （3）物体位于 1 倍焦距与 2 倍焦距之间（）时，成放大、倒立的实像； （4）物体位于 1 倍焦距处（）时，不能成像； （5）物体位于 1 倍焦距以内（）时，成放大、正立的虚像。 5. 照相机的镜头相当于凸透镜，成像原理是：当物距大于 2 倍焦距时，成倒立、缩小的实像。 6. 实像能（选填 “能” 或 “不能”）用光屏承接，由实际光线会聚而成；虚像不能用光屏承接，由光线的反向延长线会聚而成。 【课堂探究】 探究一、实验探究：凸透镜成像的规律 【实验目的】 1. 探究凸透镜成像的规律，明确不同物距下像的大小、正倒、虚实特点； 2. 进一步区分实像与虚像，体会二者的本质区别。 【实验器材】 凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 【实验步骤与操作要点】 1. 组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，确保三者中心在同一直线上。 2. 调整高度：点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，保证像完整成在光屏中央。 3. 分段实验探究： （1）：将蜡烛放在 2 倍焦距以外，移动光屏直到光屏上出现最清晰的像，观察像的大小、正倒、虚实，记录物距和像距。 （2）：将蜡烛移到 2 倍焦距处，调节光屏找到清晰的像，观察成像特点并记录数据。 （3）：将蜡烛移到 1 倍焦距与 2 倍焦距之间，调节光屏找到清晰的像，观察并记录。 （4）：将蜡烛移到焦点处，观察光屏上能否呈现像。 （5）：将蜡烛移到 1 倍焦距以内，观察光屏上能否成像；撤去光屏，透过凸透镜直接观察烛焰的像，记录像的特点。 4. 重复验证：多次改变物距重复操作，避免实验偶然性，验证规律的普遍性。 【实验结论 —— 凸透镜成像规律汇总】 物距范围 像距范围 像的大小 像的正倒 像的虚实 典型应用 缩小 倒立 实像 照相机 等大 倒立 实像 测量焦距 放大 倒立 实像 投影仪 —— 不成像 —— —— 平行光源 —— 放大 正立 虚像 放大镜 【讨论交流】 1. 实验中怎样判断光屏上的像是否达到最清晰的状态？ 沿光具座缓慢左右移动光屏，直到光屏上的像边缘最清晰锐利、细节最分明，没有模糊重影，此时光屏上的像就达到了最清晰的状态。 2. 实验时，无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，可能的原因有哪些？ 可能的原因有： ① 烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，像成在了光屏的外侧，无法被光屏承接； ② 蜡烛位于凸透镜的 1 倍焦距以内（），此时成正立放大的虚像，虚像不能用光屏承接； ③ 蜡烛恰好位于焦点处（），光线经透镜后平行射出，不能成像； ④ 光具座长度不足，或蜡烛距离焦点过近，像距过大，超出了光具座的调节范围，光屏无法移动到成像位置。 3. 实像和虚像有哪些区别？请从形成原因、承接方式、正倒特点三个角度总结。 对比维度 实像 虚像 形成原因 由实际光线直接会聚而成 由实际光线的反向延长线会聚而成 承接方式 能用光屏承接呈现 不能用光屏承接，只能用眼观察 正倒特点 凸透镜成的实像均为倒立 凸透镜成的虚像均为正立 【例题1】小微和小马用如图甲所示装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）实验时，应该选择直径_______（选填“大”或“小”）的凸透镜做实验，成像会更亮。实验时的环境应该较_______（选填“亮”或“暗”）比较好； （2）小微和小马想利用太阳光来测量凸透镜的焦距，如图所示。其中操作最合理的是_______； A． B． C． D． （3）小微在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图所示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 6 个像进行排序，正确顺序为 ； A．②①③⑤⑥④ B．⑥④②①③⑤ C．⑤ ③①②⑥④ （4）若已知蜡烛与光屏间的距离固定为L0，光屏上两次均成清晰的像，蜡烛与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图乙所示，则该透镜焦距f_______（＞、＝、＜）L，在蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s＝_______（用L0、L表示）。 【答案】（1）大 暗；（2）C；（3）A；（4）＜ L0-2L 【解析】（1）[1] 直径大的凸透镜能会聚更多的光，成像会更亮。 [2]实验时的环境应该较暗比较好，在较暗的环境中，光屏上的像会更加清晰，便于观察。 （2）利用太阳光测量凸透镜焦距时，应让凸透镜正对着太阳，然后拿一张白纸在凸透镜的另一侧与透镜平行来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮。 故选C。 （3）根据凸透镜成实像规律，物距越大，像距越小，像越小。当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像；物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，物距越大，像越大。观察①至⑥的像，按照蜡烛到凸透镜距离由远到近，像的排序应为②①③⑤⑥④。 故选A。 （4）[1]蜡烛与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图乙所示，物距小于像距，可知成倒立放大的实像，则f＜L＜2f，得到f＜L。 [2] 将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，根据光路可逆的原理，可知是倒立缩小的实像，且光屏到透镜的距离为L，所以AB间的距离s=L0-2L 探究二、凸透镜成像的动态变化规律 1. 成实像时（） 物距减小（物体靠近透镜）→ 像距增大，像的大小变大； 物距增大（物体远离透镜）→ 像距减小，像的大小变小。 核心口诀：物近像远像变大，物远像近像变小。 2. 成虚像时（） 物距减小（物体靠近透镜）→ 像距减小，像的大小变小； 物距增大（物体远离透镜）→ 像距增大，像的大小变大。 核心口诀：物近像近像变小，物远像远像变大。 3. 两个重要分界点 • 1 倍焦距分虚实： 成实像， 成虚像； • 2 倍焦距分大小： 成缩小像， 成放大像。 【讨论交流】 1. 照相时，想让照片上的人像更大，应该让相机靠近人还是远离人？镜头应该向前伸还是向后缩？ 相机应该靠近被拍者，镜头应该向前伸。 理由：根据凸透镜成实像时 “物近像远像变大” 的规律，要让人像变大，需要减小物距（相机靠近人），同时增大像距（镜头向前伸，增大镜头到底片的距离）。 2. 物体从远处逐渐靠近凸透镜（从 到 ）的过程中，像的大小和虚实如何变化？ 物体从远处逐渐靠近凸透镜的过程中： • 当时，成倒立、缩小的实像； • 移动到时，成倒立、等大的实像； • 当时，成倒立、放大的实像； • 移动到时，不能成像； • 当时，成正立、放大的虚像。 整体变化规律：像逐渐变大；在 1 倍焦距以外始终成倒立的实像，经过 1 倍焦距后变为正立的虚像，1 倍焦距是实像与虚像的分界点。 【例题2】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图中物距大于像距，在光屏上成实像，则物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，成像规律与照相机成像原理相同，故①正确； ②根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知，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由图可知，光具座的刻度尺的分度值为，则凸透镜位于刻度处，把蜡烛移至35.0cm刻度线处，物距为 由题意可知，焦距为 则有 即物距在一倍焦距与二倍焦距之间，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像，故③正确； ④由③分析可知，凸透镜位于刻度处，把蜡烛移至45.0cm刻度线处，物距为 由题意可知，焦距为 则有 即物距在一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，不能成在光屏上，故④错误。 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 探究三、凸透镜成像规律的应用 —— 照相机 1. 成像原理：照相机的镜头相当于一个凸透镜，底片（数码感光元件）相当于光屏。 2. 成像特点：被拍摄的景物位于镜头的 2 倍焦距以外，在底片上成倒立、缩小的实像。 3. 成像调节： ￮ 拍摄远景：物距大，像距小，镜头向后缩，减小镜头到底片的距离； ￮ 拍摄近景：物距小，像距大，镜头向前伸，增大镜头到底片的距离。 【讨论交流】 1. 自制照相机模型中，前后伸缩纸筒的作用是什么？ 前后伸缩纸筒是为了调节凸透镜（镜头）到半透膜（底片）的距离，也就是调节像距，使不同远近的景物都能在半透膜上成清晰的实像。 2. 太空授课中，航天员通过水透镜成倒立缩小的像，此时航天员到水透镜的距离满足什么条件？ 此时航天员到水透镜的距离大于水透镜的 2 倍焦距（），符合凸透镜成倒立、缩小实像的条件，与照相机的成像原理一致。 【例题3】照相机是人们常用的拍照工具，如图所示为照相机简易结构图，下列说法正确的是（　　） A．照相机的镜头相当于凸面镜 B．光屏上成正立、缩小的像 C．照相机的成像原理是光的折射 D．想让光屏上的像变大，照相机需要靠近物体，同时镜头后缩 【答案】C 【解析】A．照相机的镜头相当于凸透镜，故A错误； B．照相机成倒立、缩小的像，所以照相机结构图上的光屏上成倒立、缩小的实像，故B错误； C．照相机的成像属于凸透镜成像，其原理是光的折射，光由空气进入玻璃再由玻璃进入空气，共发生两次折射，故C正确； D．想让光屏上的像变大，根据生活经验可知，照相机需要靠近物体，同时镜头往前伸，满足“凸透镜成实像时，物近像远像变大”的变化过程，故D错误。 故选C。 探究四、实验拓展与现象分析 1. 实验中蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上（选填 “上” 或 “下”）移动；要让像回到光屏中央，可将光屏向上移，或将凸透镜向下移。 2. 若用黑纸挡住凸透镜的上半部分，光屏上的像会完整但变暗（选填 “消失一半” 或 “完整但变暗”），原因是物体上每个点发出的光仍有一部分能通过透镜的下半部分折射会聚成像，只是透过透镜的光线总量减少，因此像的亮度变暗。 3. 保持凸透镜位置不变，交换蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能成清晰的像，这是因为光的折射现象中光路是可逆的。 【例题4】在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验： （1）如图甲所示操作，测得本实验所用凸透镜的焦距为________cm。 （2）实验时，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在________，使像成在光屏________。 （3）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰实像。若撤去光屏，小勇也可以在图中凸透镜的________（选填“左边”或“右边”）适当位置去观察该像。 （4）始终保持图乙中凸透镜的位置不变，适当向左移动蜡烛时，应该向________（选填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到清晰的像；小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处，移动光屏，发现光屏上________（选填“能”或“不能”）得到清晰的像。 （5）若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会________（选填“完整”或“不完整”），且变________（选填“亮”或“暗”）。 （6）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向________（选填“下”或“上”）移动，可以向________（选填“下”或“上”）调节凸透镜，使像再次成在光屏中央。 【答案】（1）10.0；（2）同一高度 中央；（3）缩小 右边；（4）左 不能；（5）完整 暗；（6）上 下 【解析】（1）平行光通过凸透镜后会聚于焦点，焦点到光心的距离是焦距，由图甲知，凸透镜的焦距为 （2）[1][2]实验前，首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使三者中心大致在同一高度，目的是使烛焰的像成在光屏的中央。 （3）[1]当蜡烛、凸透镜位于图乙所示的位置时，物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时凸透镜成倒立、缩小的实像。 [2]若撤去光屏，眼睛在光屏的位置可以观察到像，即在凸透镜的右边适当位置可以观察该像。 （4）[1]保持图乙中凸透镜的位置不变，当向左移动蜡烛时，物距变大，根据“成实像时，物近像远像变大”可知，像距应减小，故应该向左移动光屏，才能再次得到清晰的像。 [2]将蜡烛向右移动至43cm刻度处，此时物距为7cm，小于1倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上。 （5）[1][2]遮住凸透镜的中心部分，凸透镜的其他部分仍能透过光线，同样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像仍然是完整的，亮度变暗。 （6）[1][2]随着蜡烛燃烧变短，根据过光心的光线不改变传播方向可知，像会向上移动，为了使像仍成在光屏中央，在蜡烛和光屏不变的情况下，应将凸透镜向下移动。 【归纳整理】 第二节 凸透镜成像的规律 【课堂练习】 1．如下图所示，航天员王亚平在中国空间站用“水球”做成像实验。“水球”成像的原理可以用以下哪个选项图解释（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】“水球”相当于一个凸透镜，由题图知，此时成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距大于2倍焦距，则物体ab应在2倍焦距之外，像在1倍焦距和2倍焦距之间，故ABD错误，C正确。 故选C。 2．甲、乙两图是用同一个凸透镜观察到的现象。下列说法正确的是（　　） A．甲图的成像原理和放大镜的工作原理相同 B．乙图的成像原理和照相机的工作原理相同 C．甲图中成的是正立、放大的实像 D．乙图中成的是倒立、放大的虚像 【答案】A 【解析】AC．甲图成正立、放大的虚像，与放大镜的工作原理相同，故A正确，C错误； BD．乙图成倒立、放大的实像，与投影仪的工作原理相同，故BD错误。 故选A。 3．某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律时，将焦距为的凸透镜固定在光具座上刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，实验前调整好实验器材。如图所示，将蜡烛移至刻度线处，移动光屏，呈现在光屏上的清晰像的特点是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．正立、放大的虚像 C．倒立、放大的实像 D．正立、缩小的实像 【答案】A 【解析】凸透镜的焦距是，由图可知，此时物距为，物距大于二倍焦距，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图是小阳用“刷脸”的方式打开门禁时的情景。系统将门禁摄像头拍摄的小阳完整的面部信息与录入的身份信息进行比对，比对成功后自动开门。下列分析正确的是（　　） A．门禁摄像头是凹透镜 B．通过该摄像头所成的像是实像 C．该摄像头的成像原理与放大镜相同 D．当人脸靠近摄像头时，所成的像变小 【答案】B 【解析】A．门禁摄像头与照相机原理相同，应用的是凸透镜，故A错误； BC．识别时，成像原理和照相机相似，成倒立、缩小的实像，故B正确，C错误； D．凸透镜成实像时“物近像远像变大”，故当人脸靠近摄像头时，物距减小，像距增大，像变大，故D错误。 故选B。 5．某同学利用如图所示的器材探究凸透镜成像规律，先用焦距为10cm的透镜甲进行实验，在光屏上得到清晰缩小的实像。接下来他改用焦距为20cm的透镜乙继续实验，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，则光屏___________（选填“靠近”或“远离”）透镜移动，像___________（选填“变大”或“变小”）。 【答案】 远离 变大 【解析】[1][2]探究凸透镜成像规律时，由“先用焦距为10cm的透镜甲进行实验，在光屏上得到清晰缩小的实像”可知，此时u>2f；当改用焦距为20cm的透镜乙继续实验，凸透镜焦距变大，对光的聚光能力变弱，成像在原位置的右侧，像距变大，光屏应远离透镜移动，此时的像变大。 6．乐乐使用照相机给同学们拍集体照，若发现有部分同学在画面外，为了使全部同学都进入画面，他需拿着相机___________（选填“靠近”或“远离”）同学，镜头同时需要向___________（选填“靠近”或“远离”）胶片的方向移动。 【答案】 远离 靠近 【解析】[1][2]为了全部同学都进入画面，则像的大小应变小；根据成实像时“物远像近像变小”可知，需要增大物距，所以他需拿着相机远离同学；同时需要减小像距，所以镜头同时需要向靠近胶片的方向移动。 7．如图甲所示，（a）圆筒上固定有凸透镜，相当于照相机的______，（b）圆筒上固定有半透明膜，相当于照相机的______（以上两空均选填“镜头”或“胶卷”）；如图乙所示，把两个圆筒没有镜头、薄膜的一端套在一起，就制成了一架照相机。在晴朗的白天，用自制照相机观察窗外景物时，需要把自制照相机的______（选填“凸透镜”或“薄膜”）端对准窗外的景物，调节半透明膜到镜头的距离，可以成______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“倒立”或“正立”）的像。 【答案】 镜头 胶卷 凸透镜 缩小 倒立 【解析】[1][2][3][4][5]凸透镜相当于照相机的镜头，半透明膜相当于照相机的胶卷；观察窗外景物时，需要让来自窗外景物的光经凸透镜折射后成像，所以应该让凸透镜对准窗外的景物；照相机成的是倒立、缩小的实像。 8．某小组做探究“凸透镜成像规律”的实验，装置如图甲所示。 （1）如图乙所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑，由此判断需要用_____ （选填“A”或“B”）透镜完成实验； （2）图丙是实验时像距v随物距u变化的图像，根据图像可知： ①该透镜的焦距f＝_______ cm； ②将蜡烛、凸透镜、光屏分别置于15cm、50cm、70cm刻度线处，为能在光屏上呈清晰的像，可保持蜡烛和凸透镜位置不动，仅将光屏向_____ 移动合适距离。 （3）图丁是小华用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况，如果他想看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜_______ （选填“远离”或“靠近”）书本，凸透镜和书本的距离应满足的条件是___________ 。 【答案】（1）B；（2）10.0 左；（3）远离 小于一倍焦距 【解析】（1）由图乙可以看出，透镜A中心是黑色（无光），周围有一个光环，半径略大于透镜半径，而透镜B中间光斑半径小于透镜半径，说明透镜A对光线是发散作用，是凹透镜，而透镜B对光线是会聚作用，因此是凸透镜。而实验探究的是“凸透镜的成像规律”，因此选择B透镜。 （2）[1]由图丙可知，根据，成倒立、等大的实像，即，故该凸透镜的焦距 [2]因为蜡烛、凸透镜、光屏分别置于15cm、50cm、70cm刻度线处，所以物距为 由于物距大于2倍焦距，则根据凸透镜成像规律，应成倒立、缩小的实像，像距在1倍焦距至2倍焦距之间，即像距，此时光屏距离透镜，因此需要将光屏向左移动合适距离。 （3）[1][2]根据凸透镜成虚像时，物远像远像变大，可知，小明需要将凸透镜远离书本，且凸透镜和书本的距离应满足的条件是小于一倍凸透镜焦距。 9．用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。 （1）小豪同学将蜡烛、凸透镜、光屏随意固定在光具座上，点燃蜡烛后，沿光具座无论怎样移动光屏，在光屏上始终得不到烛焰的像，原因可能是________________________________。 （2）重新调整后，将蜡烛、凸透镜固定在光具座上，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、________（选填“放大”或“缩小”）的实像。我们可以从不同角度看到光屏上的像，是因为发生了________（选填“镜面反射”或“漫反射”）。 （3）接下来保持凸透镜的位置不动，将蜡烛向凸透镜方向移动，为了使光屏上得到清晰的像，光屏应________凸透镜方向移动（选填“远离”或“靠近”），并且光屏上的像________（选填“变大”或“变小”或“不变”）。 （4）当光屏上出现蜡烛清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，我们观察光屏时，将会在光屏上看到________（填选项字母）。 A．蜡烛像的下半部分 B．蜡烛像的上半部分 C．蜡烛完整的像，像的亮度变暗 D．蜡烛完整的像，像的亮度不变 （5）在图甲中，由于蜡烛越烧越短，为了使它的像成在光屏中央，可将光屏适当向________（选填“上”或“下”）移动。 （6）某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后其中一个优点：________________________。 【答案】（1）凸透镜、光屏和烛焰没有在同一高度；（2）缩小 漫反射；（3）远离 变大；（4）C；（5）上；（6）见解析 【解析】（1）在探究凸透镜成像规律实验中，要使光屏上能承接到像，首先要保证烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，这样像才能成在光屏中央；其次，若物距小于或等于焦距，也不能在光屏上成像，物距小于焦距成虚像，虚像不能在光屏上呈现，物距等于焦距时不成像。 （2）[1]已知凸透镜焦距f = 10cm，由图甲可知，物距u = 50cm - 20cm = 30cm，u > 2f。根据凸透镜成像规律，当u > 2f时，成倒立、缩小的实像。 [2]我们能从不同角度看到光屏上的像，是因为光屏表面粗糙，发生了漫反射，漫反射能使反射光线射向不同方向。 （3）[1][2]根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”，当保持凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜方向移动（物距减小），为了使光屏上得到清晰的像，光屏应向远离凸透镜的方向移动（像距增大），并且光屏上的像会变大。 （4）用遮光板挡住透镜的上半部分，只是挡住了部分光线，凸透镜的其他部分仍能使光线折射成像，所以光屏上仍能成蜡烛完整的像，但由于通过的光线减少了，像的亮度会变暗。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （5）蜡烛燃烧变短，烛焰的位置向下移动，根据通过光心的光线传播方向不变，像的位置会向上移动，所以为了使像成在光屏中央，可将光屏适当向上移动。 （6）将蜡烛换成带有“F”形的LED灯，LED灯发光稳定，对比蜡烛会燃烧变短，LED灯能使实验现象更清晰稳定；同时，光屏贴上方格纸，便于更直观地比较像与物的大小关系等。 10．画出光源S经过凸透镜成的像S'； 【答案】 【解析】平行于主光轴的光经过凸透镜折射后经过焦点，过光心的光线，传播方向不变，将折射后的两条光线反向延长，交点即为光源S经过凸透镜成的像S'所在的位置，据此作图。 【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 $