5.3 凸透镜成像的规律（导学案）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理导学案聚焦凸透镜成像规律，通过联系照相机、投影仪、放大镜的成像现象导入，引导学生思考像的大小、正倒与物距的关系，自主预习填空及表格梳理实验器材和规律框架，为实验探究搭建学习支架。 以实验探究为主线，涵盖实验思路、过程、数据分析与论证，培养科学探究能力，通过归纳规律、动态分析发展科学思维，结合人脸识别、投影灯等生活应用强化物理观念，例题与练习注重知识迁移，助力学生掌握核心内容。

5.3 凸透镜成像的规律 （导学案） 【学习目标】 1. 通过实验探究，能说出凸透镜成像的规律。能利用凸透镜成像的规律解释照相机、投影仪和放大镜的成像原理。 2. 通过对基于实验获得的证据进行分析、推理与论证，发展科学思维能力。 3. 通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，深化对于问题、证据、解释、交流这些要素的理解，发展科学探究能力。 4. 通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，增强对物理学的热爱，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，发展合作交流的能力，获得成功的愉悦。 【学习重点】探究并了解凸透镜成像的规律。 【学习难点】凸透镜成像规律的动态分析。 【自主预习】阅读教材第122页《第3节 凸透镜成像的规律》，并完成以下填空： 1．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中用到的器材有：光具座、发光体（F形LED光源或烛焰）、 和光屏，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）。 凸透镜成像规律 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 像 异侧 能 u＝2f 等大 像 v＝2f 测焦距 f<u<2f 实像 u＝f 不成像 u<f 像 【探究新知】 探究一、探究凸透镜成像的规律 【活动】思考：凸透镜可以成像，照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，而使用投影仪时，物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大。像是放大的还是缩小的，跟物体和像到凸透镜的距离有关。照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。无论照相机还是投影仪，物体和像在凸透镜的两侧，而通过放大镜观察物体时，物体和像在凸透镜的同一侧，可见像的正倒跟它与物体是否在同侧有关。凸透镜成像究竟有什么规律呢？ 【实验思路】 开始时，可以将物体放置在距离凸透镜较远的位置，然后再将物体逐渐靠近凸透镜。将光屏放置在凸透镜的另一侧，移动光屏，在光屏上找到物体清晰的实像。观察并记录物体在不同位置时的物距和像距，比较实像的大小和物体的大小关系以及实像的正倒。当物体移动到距离凸透镜一定距离时，凸透镜成虚像，观察并记录此时的物距，观察并比较虚像的大小和物体的大小关系及虚像的正倒。通过对数据进行分析比较，寻找其中的规律。 （1）物距与像距 ①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为 cm； ②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为 cm； ③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。 （2）实验器材：光具座、凸透镜（焦距已知）、发光体（F形LED光源或烛焰）、光屏。 （3）数据和观察结果记录表格（见下）。 【实验过程】 （1）调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。中心高度相同的目的是为了使发光物体的像成在光屏的中央。 （2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v，将数据和观察的结果填入下表（下面的实验也要同样记录）。 （3）把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 （4）继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？ 记录凸透镜的焦距f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。 数据和观察结果记录表（凸透镜的焦距f= 10 cm） 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 虚像 放大 正立 —— 【分析与论证】 【活动】分析上表的记录，思考问题，找出凸透镜成像的规律。 （1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？ （2）像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成放大的像？有没有缩小的虚像？ （3）像的倒正：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？ （4）物距、像距与像的大小关系：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？ （5）像和像距随物距的变化规律：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？ 【归纳】 （1）焦点（u=f）是成虚像和实像的分界点，当物距大于焦距时，凸透镜成 像，当物距小于焦距时，凸透镜成 像。即一倍焦距内外分虚实。（均选填“实”或“虚”） （2）二倍焦距处是成放大和缩小像的分界点。当物距大于2倍焦距时，凸透镜成 的像，当物距小于2倍焦距时，凸透镜成 的像。没有缩小的虚像。（均选填“缩小”或“放大”） （3）凸透镜所成的实像都是异侧 ，虚像都是同侧 。（均选填“正立”或“倒立”） （4）不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距 物距，成缩小的像时必定像距 物距。（均选填“大于”或“小于”） （5）成实像时，当物体从较远处向凸透镜靠近时（物距变小），像到凸透镜的距离（像距） 逐渐变 ，像也逐渐变 。 （均选填“大”或“小”） 当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像逐渐变 。（选填“大”或“小”） 【探究结论】凸透镜成像的规律 （1）语言描述：当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （2）表格归纳 物距u和焦距 f的关系 像的性质 像的位置 像距v和焦距f的关系 虚实 大小 正倒 与物同（异）侧 u > 2f 实像 缩小 倒立 异侧 2f >v >f u = 2f 实像 等大 倒立 异侧 v = 2f 2f >u >f 实像 放大 倒立 异侧 v>2f u =f 不成像  u <f 虚像 放大 正立 同侧 （3）记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。 【活动】交流讨论。 （1）在做实验时, 若无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到的像是否完整？像的亮度有什么变化？ （3）若用蜡烛做发光体，当蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 【分析】 （1）移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像，可能原因有：烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一 上；蜡烛的位置在透镜的 以内；蜡烛的位置在透镜的 上。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变 些。 （3）蜡烛长度变短时，像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 【例题1】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，调节蜡烛和光屏的位置，使光屏上得到清晰的像，如图所示。下列说法正确的是（　 　） A．此时光屏上成倒立、缩小的实像 B．若将蜡烛向左移动，要想在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向右移动 C．凸透镜的焦距可能为10cm D．将光屏和蜡烛位置对调，光屏上能得到清晰的缩小的像 【例题2】小明利用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”，装置如图甲图所示，请回答下列问题： （1）实验中将平面F型光源、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，调节它们的高度，让三者的中心在________。采用平面光源的好处是：方便测量物距和__________； （2）如图甲小明调整了光源和光屏的位置，在不透光的光屏上观察到清晰的像，则小明看到的像应是乙图的______（选填字母），日常生活中这次成像性质的应用是_________； （3）如图甲，保持凸透镜位置不变，将F形光源移动到光具座的45cm刻度处，然后移动光屏，则光屏上会________________。 A．得到倒立放大的像 B．得到倒立等大的像 C．得到倒立缩小的像 D．得不到像 探究二、凸透镜成像规律的应用 【活动】思考：上一节学过照相机、投影仪、放大镜的成像特点，它们成像的原理及像的性质是利用了凸透镜成像规律的哪一种情形呢？ 【归纳】 1. 照相机 （1）照相机原理：当物距 2倍焦距（u＞2f ）时，凸透镜成倒立、缩小的实像；像距小于2倍焦距、大于焦距（f＜v＜2f ），像距 物距。（均选填“大于”或“小于”） （2）成像光路图： （3）照相机的调节 ①调节依据：凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法：像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长；像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。 2. 投影仪 （1）投影仪原理：当物距小于2倍焦距、大于焦距时（f＜u＜2f ），凸透镜成倒立、放大的实像，像距 2倍焦距（v>2f），像距大于物距。 （选填“大于”或“小于”） （2）成像光路图： （3）投影仪的调节 ①调节依据：凸透镜成倒立、放大的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法：像偏小时，投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕；像偏大时，投影片远离镜头，投影仪靠近屏幕。 3. 放大镜 （1）成像原理：当物距 焦距（u<f）时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在 侧。 （2）成像光路图： （3）放大镜的调节 ①调节依据：凸透镜成虚像时，物近像近像变小。 ②调节方法：像偏小时，物体稍微远离镜头，适当调节眼睛位置；像偏大时，物体稍微靠近镜头，适当调节眼睛位置。 【例题3】如图是南昌西站的检票口人脸识别机器，乘客通过“刷脸”进出站台。下列说法正确的是（    ） A．“刷脸机”的摄像头相当于一个凹透镜 B．人在“刷脸机”里所成的像无法用光屏承接 C．“刷脸”同学距离摄像头越近，所成的像越大，像距也越大 D．“刷脸机”的摄像头镜头成像原理与放大镜相同 【例题4】我们经常在步行街等公共区域看到投影灯投放的图片、文字等信息，如图所示是某款广告投影灯及其内部简化图，主要结构包括光源、广告片和凸透镜。下列说法正确的是（　　） A．广告投影灯的成像原理是光的直线传播 B．广告片到凸透镜的距离应在凸透镜的一倍焦距以内 C．广告投影灯所成的像是放大正立的虚像 D．广告投影灯所成的像是放大倒立的实像 【例题5】小雨用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如下图的情景。下列说法正确的是（   ） A．图甲中成的像可以用眼睛看到，也可以成在光屏上 B．图乙中成的像是上下颠倒，左右不相反 C．图甲中的书本可以在凸透镜1倍焦距以外 D．图乙中的像与书本不在同一侧 探究三、用作图法研究凸透镜成像规律 【活动】回忆前面学习凸透镜对光的会聚作用时，焦点与焦距的概念。知道通过凸透镜的光有三种特殊情况。我们根据这三条特殊光线用作图的方法也可以研究凸透镜成像的规律。 【归纳】 1. 凸透镜的三条特殊光线 通过光心的光线传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过 ；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 。 2. 用作图法研究凸透镜成像规律 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距：f<v<2f 。 （2）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距v>2f。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （4）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （5）物距u=f 时，不成像。 【例题6】请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A＇。 【例题7】如图甲所示是带放大镜的指甲刀，图乙是放大镜的简化示意图。O是凸透镜的光心，F是凸透镜的焦点，点S表示手指甲上某点位置。请在乙图中画出点S成像的光路图，从而确定点S对应的虚像S'的位置。 【例题8】如图所示蜡烛通过凸透镜在光屏上成清晰像，请在大致位置画出凸透镜后，作出光线AB经凸透镜折射后射向光屏的光路图。 【课堂总结】 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 |v|>u 不能 放大镜 【课堂练习】 1．如图所示，这是战斗机上配备的光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，其成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（    ） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、等大的实像 C．倒立、放大的虚像 D．正立、放大的实像 2．如图所示是小强用手机、透镜和纸盒自制的简易“投影仪”，它能将手机上的画面放大投射到白墙上。下列说法正确的是（　　） A．手机屏幕到透镜的距离应在透镜的两倍焦距以外 B．白墙上呈现的是手机画面正立、放大的实像 C．要使墙上的像变大，应适当减小手机与透镜间的距离 D．若用不透明的硬纸板遮住透镜的一部分，白墙上的画面不完整 3．奶奶年龄大了，总看不清手机屏幕，需要把手机拿得远远的才能勉强看清，细心的小宇在网上帮奶奶购买了一个手机屏幕放大器（图甲），将手机放在支架处，透过透明的屏幕放大器即可看到手机屏幕放大的像，图乙为其观看的效果。下列分析正确的是（　　） A．屏幕放大器相当于一个凹透镜 B．透过屏幕放大器看到的画面是由于光的反射形成 C．屏幕放大器是一个光源 D．手机在屏幕放大器的一倍焦距以内 4．工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 （1）凸透镜起到______的作用； （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的______焦距范围之内； （3）通过凸透镜看到的是仪表______（填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的______侧。 5．如图所示，凸透镜的焦距f=10cm，此时烛焰在光屏上成清晰的像。进行下列操作中光屏上仍能呈现清晰像的是（　　） A．若在蜡烛与凸透镜之间放一个凸透镜，光屏向右移动 B．若蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至55cm刻度线处 C．若透镜位置不动，调换蜡烛和光屏位置 D．若透镜位置不动，向右移动蜡烛至45cm刻度线处，向右移动光屏 6．小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像。 凸透镜 焦距/cm 直径/cm ① 5 3.5 ② 5 4.5 ③ 10 4.5 ④ 15 4.5 （1）光屏上的像是实像还是虚像？___________； （2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向________调节可以使烛焰的像移到光屏中央； （3）小明选的凸透镜焦距为_________cm； （4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是_________（选填字母）； （5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为_________两个凸透镜进行实验验证。 （6）实验过程中突然飞来一只飞虫落在凸透镜上，则小明在光屏上________（选填“能”或“不能”）看到完整的像。 【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 $ 5.3 凸透镜成像的规律 （导学案） 【学习目标】 1. 通过实验探究，能说出凸透镜成像的规律。能利用凸透镜成像的规律解释照相机、投影仪和放大镜的成像原理。 2. 通过对基于实验获得的证据进行分析、推理与论证，发展科学思维能力。 3. 通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，深化对于问题、证据、解释、交流这些要素的理解，发展科学探究能力。 4. 通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，增强对物理学的热爱，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，发展合作交流的能力，获得成功的愉悦。 【学习重点】探究并了解凸透镜成像的规律。 【学习难点】凸透镜成像规律的动态分析。 【自主预习】阅读教材第122页《第3节 凸透镜成像的规律》，并完成以下填空： 1．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中用到的器材有：光具座、发光体（F形LED光源或烛焰）、凸透镜和光屏，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）。 凸透镜成像规律 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 【探究新知】 探究一、探究凸透镜成像的规律 【活动】思考：凸透镜可以成像，照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，而使用投影仪时，物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大。像是放大的还是缩小的，跟物体和像到凸透镜的距离有关。照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。无论照相机还是投影仪，物体和像在凸透镜的两侧，而通过放大镜观察物体时，物体和像在凸透镜的同一侧，可见像的正倒跟它与物体是否在同侧有关。凸透镜成像究竟有什么规律呢？ 【实验思路】 开始时，可以将物体放置在距离凸透镜较远的位置，然后再将物体逐渐靠近凸透镜。将光屏放置在凸透镜的另一侧，移动光屏，在光屏上找到物体清晰的实像。观察并记录物体在不同位置时的物距和像距，比较实像的大小和物体的大小关系以及实像的正倒。当物体移动到距离凸透镜一定距离时，凸透镜成虚像，观察并记录此时的物距，观察并比较虚像的大小和物体的大小关系及虚像的正倒。通过对数据进行分析比较，寻找其中的规律。 （1）物距与像距 ①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm； ②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为15cm； ③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。 （2）实验器材：光具座、凸透镜（焦距已知）、发光体（F形LED光源或烛焰）、光屏。 （3）数据和观察结果记录表格（见下）。 【实验过程】 （1）调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。中心高度相同的目的是为了使发光物体的像成在光屏的中央。 （2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v，将数据和观察的结果填入下表（下面的实验也要同样记录）。 （3）把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 （4）继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？ 记录凸透镜的焦距f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。 数据和观察结果记录表（凸透镜的焦距f= 10 cm） 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 虚像 放大 正立 —— 【分析与论证】 【活动】分析上表的记录，思考问题，找出凸透镜成像的规律。 （1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？ （2）像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成放大的像？有没有缩小的虚像？ （3）像的倒正：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？ （4）物距、像距与像的大小关系：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？ （5）像和像距随物距的变化规律：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？ 【归纳】 （1）焦点（u=f）是成虚像和实像的分界点，当物距大于焦距时，凸透镜成实像，当物距小于焦距时，凸透镜成虚像。即一倍焦距内外分虚实。（均选填“实”或“虚”） （2）二倍焦距处是成放大和缩小像的分界点。当物距大于2倍焦距时，凸透镜成缩小的像，当物距小于2倍焦距时，凸透镜成放大的像。没有缩小的虚像。（均选填“缩小”或“放大”） （3）凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。（均选填“正立”或“倒立”） （4）不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。（均选填“大于”或“小于”） （5）成实像时，当物体从较远处向凸透镜靠近时（物距变小），像到凸透镜的距离（像距） 逐渐变大，像也逐渐变大。 （均选填“大”或“小”） 当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像逐渐变小。（选填“大”或“小”） 【探究结论】凸透镜成像的规律 （1）语言描述：当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （2）表格归纳 物距u和焦距 f的关系 像的性质 像的位置 像距v和焦距f的关系 虚实 大小 正倒 与物同（异）侧 u > 2f 实像 缩小 倒立 异侧 2f >v >f u = 2f 实像 等大 倒立 异侧 v = 2f 2f >u >f 实像 放大 倒立 异侧 v>2f u =f 不成像  u <f 虚像 放大 正立 同侧 （3）记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。 【活动】交流讨论。 （1）在做实验时, 若无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到的像是否完整？像的亮度有什么变化？ （3）若用蜡烛做发光体，当蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 【分析】 （1）移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像，可能原因有：烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；蜡烛的位置在透镜的焦点上。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （3）蜡烛长度变短时，像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节。 【例题1】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，调节蜡烛和光屏的位置，使光屏上得到清晰的像，如图所示。下列说法正确的是（　D　） A．此时光屏上成倒立、缩小的实像 B．若将蜡烛向左移动，要想在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向右移动 C．凸透镜的焦距可能为10cm D．将光屏和蜡烛位置对调，光屏上能得到清晰的缩小的像 【详解】A．由图可知，此时的物距小于像距，成倒立放大的实像，故A错误； B．根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，将蜡烛向左移动，要想在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向左移动，故B错误； C．由题图可知，物距小于像距，且成实像，说明2f＞u=30cm＞f，v=45cm＞2f，由此可得焦距的范围15cm<f<22.5cm，故C错误； D．将光屏和蜡烛位置对调，根据光路可逆，物距大于像距，光屏上能得到倒立、缩小的清晰的实像，故D正确。故选D。 【例题2】小明利用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”，装置如图甲图所示，请回答下列问题： （1）实验中将平面F型光源、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，调节它们的高度，让三者的中心在________。采用平面光源的好处是：方便测量物距和__________； （2）如图甲小明调整了光源和光屏的位置，在不透光的光屏上观察到清晰的像，则小明看到的像应是乙图的______（选填字母），日常生活中这次成像性质的应用是_________； （3）如图甲，保持凸透镜位置不变，将F形光源移动到光具座的45cm刻度处，然后移动光屏，则光屏上会________________。 A．得到倒立放大的像 B．得到倒立等大的像 C．得到倒立缩小的像 D．得不到像 【答案】（1）同一高度；像距；（2）B；照相机；（3）D 【详解】（1）为了使像成在光屏的中央，便于观察像的性质，实验时需要调节平面F型光源、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 采用平面光源，其大小和形状规则，方便测量物距和像距。 （2）由图甲可知，物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm 凸透镜焦距f=10cm，则u>2f，根据凸透镜成像规律，当u>2f时，成倒立、缩小的实像，且倒立意味着上下左右都相反，所以小明看到的像应是乙图的B。 根据上述分析可知，日常生活中照相机就是利用这一成像性质工作的。 （3）当F形光源移动到光具座的45cm刻度处时，物距u'=50.0cm-45.0cm=5.0cm 此时u'<f，根据凸透镜成像规律，当u'<f时，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，所以光屏上得不到像，故ABC错误，D正确。故选D。 探究二、凸透镜成像规律的应用 【活动】思考：上一节学过照相机、投影仪、放大镜的成像特点，它们成像的原理及像的性质是利用了凸透镜成像规律的哪一种情形呢？ 【归纳】 1. 照相机 （1）照相机原理：当物距大于2倍焦距（u＞2f ）时，凸透镜成倒立、缩小的实像；像距小于2倍焦距、大于焦距（f＜v＜2f ），像距小于物距。（均选填“大于”或“小于”） （2）成像光路图： （3）照相机的调节 ①调节依据：凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法：像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长；像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。 2. 投影仪 （1）投影仪原理：当物距小于2倍焦距、大于焦距时（f＜u＜2f ），凸透镜成倒立、放大的实像，像距大于2倍焦距（v>2f），像距大于物距。 （选填“大于”或“小于”） （2）成像光路图： （3）投影仪的调节 ①调节依据：凸透镜成倒立、放大的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法：像偏小时，投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕；像偏大时，投影片远离镜头，投影仪靠近屏幕。 3. 放大镜 （1）成像原理：当物距小于焦距（u<f）时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在同侧。 （2）成像光路图： （3）放大镜的调节 ①调节依据：凸透镜成虚像时，物近像近像变小。 ②调节方法：像偏小时，物体稍微远离镜头，适当调节眼睛位置；像偏大时，物体稍微靠近镜头，适当调节眼睛位置。 【例题3】如图是南昌西站的检票口人脸识别机器，乘客通过“刷脸”进出站台。下列说法正确的是（   C  ） A．“刷脸机”的摄像头相当于一个凹透镜 B．人在“刷脸机”里所成的像无法用光屏承接 C．“刷脸”同学距离摄像头越近，所成的像越大，像距也越大 D．“刷脸机”的摄像头镜头成像原理与放大镜相同 【详解】“刷脸机”的摄像头相当于一个凸透镜；人在“刷脸机”里所成的像是倒立缩小的实像，与照相机的成像原理相同，因为是实像，所以可以被光屏承接；“刷脸”同学距离摄像头越近，则物距变小，根据“物近像远像变大”的特点，此时所成的像变大，像距也变大。综上所述，C正确，ABD错误。故选C。 【例题4】我们经常在步行街等公共区域看到投影灯投放的图片、文字等信息，如图所示是某款广告投影灯及其内部简化图，主要结构包括光源、广告片和凸透镜。下列说法正确的是（　D　） A．广告投影灯的成像原理是光的直线传播 B．广告片到凸透镜的距离应在凸透镜的一倍焦距以内 C．广告投影灯所成的像是放大正立的虚像 D．广告投影灯所成的像是放大倒立的实像 【详解】A．广告投影灯的成像原理与投影仪相同，利用的是光的折射，而不是光的直线传播，故A错误； B．当物体到凸透镜的距离在一倍焦距和两倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，广告投影灯成的是放大的实像，所以广告片到凸透镜的距离应在一倍焦距和两倍焦距之间，而不是一倍焦距以内，故B错误； CD．广告投影灯所成的像能在地面上出现，为实像，实像都是倒立的，且像比广告片上的内容大，是放大、倒立的实像，故C错误，D正确。故选D。 【例题5】小雨用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如下图的情景。下列说法正确的是（  D  ） A．图甲中成的像可以用眼睛看到，也可以成在光屏上 B．图乙中成的像是上下颠倒，左右不相反 C．图甲中的书本可以在凸透镜1倍焦距以外 D．图乙中的像与书本不在同一侧 【详解】A．图甲中看到的是正立、放大的像，根据凸透镜成像规律，此时成的是虚像。虚像的特点是可以用眼睛看到，但不能成在光屏上，故A错误； B．图乙中看到的是倒立、放大的像，属于实像。凸透镜成的实像，是上下颠倒、左右也相反的，故B错误； C．图甲成正立、放大的虚像，根据凸透镜成像规律，此时书本应在凸透镜的1倍焦距以内，而不是1倍焦距以外，故C错误； D．图甲成虚像时，像与书本在凸透镜的同一侧；图乙成实像时，像与书本在凸透镜的不同侧，故D正确。故选D。 探究三、用作图法研究凸透镜成像规律 【活动】回忆前面学习凸透镜对光的会聚作用时，焦点与焦距的概念。知道通过凸透镜的光有三种特殊情况。我们根据这三条特殊光线用作图的方法也可以研究凸透镜成像的规律。 【归纳】 1. 凸透镜的三条特殊光线 通过光心的光线传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。 2. 用作图法研究凸透镜成像规律 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距：f<v<2f 。 （2）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距v>2f。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （4）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （5）物距u=f 时，不成像。 【例题6】请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A＇。 【答案】见右图。 【详解】与凸透镜主光轴平行的光线折射后过焦点，穿过凸透镜光心的光线传播方向不变，这两条折射光线的交点就是A点的像A＇，如图所示。 【例题7】如图甲所示是带放大镜的指甲刀，图乙是放大镜的简化示意图。O是凸透镜的光心，F是凸透镜的焦点，点S表示手指甲上某点位置。请在乙图中画出点S成像的光路图，从而确定点S对应的虚像S'的位置。 【答案】见右图。 【详解】物体位于凸透镜焦点以内，成正立、放大的虚像。其像是折射光线反向延长线的交点，可以通过三条特殊光线作图确定像的位置：从点S向凸透镜作平行主光轴的光线，折射后过焦点；从点S作穿过光心的光线，传播方向不变，然后把折射光线反向延长，交点就是S'，如图所示： 【例题8】如图所示蜡烛通过凸透镜在光屏上成清晰像，请在大致位置画出凸透镜后，作出光线AB经凸透镜折射后射向光屏的光路图。 【答案】见右图。 【详解】由图可以看出,蜡烛经凸透镜成清晰的像在光屏上是倒立放大的，由凸透镜成像规律可知，此时2f>u>f，连接AA′，与主光轴的焦点即为凸透镜的中心，然后即可确定凸透镜的位置；光屏上蜡烛的像是实像，是由实际光线会聚而成的。来自烛焰尖部的光经透镜折射后会聚在光屏上组成烛焰尖部的像，所以，将入射光线与像中的烛焰尖部连接起来即可得到折射光线，如图所示。 【课堂总结】 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 |v|>u 不能 放大镜 【课堂练习】 1．如图所示，这是战斗机上配备的光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，其成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（    ） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、等大的实像 C．倒立、放大的虚像 D．正立、放大的实像 【答案】A 【详解】根据题意可知，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似，人眼成像原理与照相机相似，这说明光电搜索跟踪系统和照相机的原理相似，从空中拍摄地面物体时，物体位于二倍焦距以外，物体在光电传感器上形成的像是倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2．如图所示是小强用手机、透镜和纸盒自制的简易“投影仪”，它能将手机上的画面放大投射到白墙上。下列说法正确的是（　　） A．手机屏幕到透镜的距离应在透镜的两倍焦距以外 B．白墙上呈现的是手机画面正立、放大的实像 C．要使墙上的像变大，应适当减小手机与透镜间的距离 D．若用不透明的硬纸板遮住透镜的一部分，白墙上的画面不完整 【答案】C 【详解】投影仪的成像原理是凸透镜成倒立、放大的实像，对应的规律是物距处于一倍焦距到二倍焦距之间，像距大于二倍焦距。 A．手机屏幕到透镜的距离应处于一倍焦距到二倍焦距之间，而不是二倍焦距以外。二倍焦距以外是照相机的成像条件，故A错误； B．这个简易投影仪的成像原理是凸透镜成实像，而实像的特点是“倒立”，即像的上下、左右与手机画面是颠倒的，因此它成的是倒立、放大的实像，并非正立的像，故B错误； C．根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”：物距减小，像距增大，像会变大。要使墙上的像变大，需适当减小手机与透镜间的距离，故C正确； D．用不透明硬纸板遮住透镜一部分，仍有光线通过剩余部分折射成像，只是像的亮度变暗，画面依然完整，故D错误。故选C。 3．奶奶年龄大了，总看不清手机屏幕，需要把手机拿得远远的才能勉强看清，细心的小宇在网上帮奶奶购买了一个手机屏幕放大器（图甲），将手机放在支架处，透过透明的屏幕放大器即可看到手机屏幕放大的像，图乙为其观看的效果。下列分析正确的是（　　） A．屏幕放大器相当于一个凹透镜 B．透过屏幕放大器看到的画面是由于光的反射形成 C．屏幕放大器是一个光源 D．手机在屏幕放大器的一倍焦距以内 【答案】D 【详解】AD．手机屏幕放大器的实质是一个凸透镜，把手机屏幕放在凸透镜的一倍焦距之内，成正立放大的虚像，故A错误，D正确； B．透过屏幕放大器看到的画面是由于光的折射形成，故B错误； C．屏幕放大器自身不能发光，不是一个光源，故C错误。故选D。 4．工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 （1）凸透镜起到______的作用； （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的______焦距范围之内； （3）通过凸透镜看到的是仪表______（填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的______侧。 【答案】 放大镜 一倍 正立 同 【详解】（1）中间厚两边薄的透镜叫凸透镜，工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，凸透镜起到放大镜的作用。 （2）当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，成正立、放大的虚像，故凸透镜与仪表的距离应在一倍焦距范围之内。 （3）当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，通过凸透镜看到的是仪表正立的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的同侧。 5．如图所示，凸透镜的焦距f=10cm，此时烛焰在光屏上成清晰的像。进行下列操作中光屏上仍能呈现清晰像的是（　　） A．若在蜡烛与凸透镜之间放一个凸透镜，光屏向右移动 B．若蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至55cm刻度线处 C．若透镜位置不动，调换蜡烛和光屏位置 D．若透镜位置不动，向右移动蜡烛至45cm刻度线处，向右移动光屏 【答案】C 【详解】A．若在蜡烛与凸透镜之间放一个凸透镜，由于凸透镜对光有会聚作用，像距会变小，所以光屏向左移动，光屏上会再次呈现清晰像，故A不符合题意； B．若蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至55cm刻度线处，此时物距、像距分别为u=55.0cm-35.0cm=20.0cm=2f，v=80.0cm-55.0cm=25.0cm>2f 根据凸透镜成像规律可知，当u=v=2f时成倒立、等大的实像，而此时物距等于2倍焦距，像距大于2倍焦距，所以光屏上不能成清晰的像，故B不符合题意； C．若透镜位置不动，调换蜡烛和光屏位置，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，根据光路的可逆性可知，图中光屏和蜡烛互换位置后，光屏上能成倒立、缩小的实像，故C符合题意； D．将蜡烛移动到45cm的刻度线处，物距等于5cm，小于一倍焦距10cm，此时成正立、放大虚像，虚像不能用光屏承接，故D不符合题意。 故选C。 6．小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像。 凸透镜 焦距/cm 直径/cm ① 5 3.5 ② 5 4.5 ③ 10 4.5 ④ 15 4.5 （1）光屏上的像是实像还是虚像？___________； （2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向________调节可以使烛焰的像移到光屏中央； （3）小明选的凸透镜焦距为_________cm； （4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是_________（选填字母）； （5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为_________两个凸透镜进行实验验证。 （6）实验过程中突然飞来一只飞虫落在凸透镜上，则小明在光屏上________（选填“能”或“不能”）看到完整的像。 【答案】 实像 上 10 D ①② 能 【详解】（1）能呈现在光屏上的像均为实像。 （2）图乙中像成在光屏的上方，要使像重新回到光屏中间，可以将蜡烛向上移或者将光屏向上移。 （3）由图可知，成倒立放大的实像，此时物距在一倍和两倍焦距之间，像距大于两倍焦距。图中物距为15cm，像距为30cm，所以选择的是焦距为10cm的透镜。 （4）此时物距大于像距，所成的像为倒立缩小的实像，在透镜一侧看，应为D，故选D。 （5）要探究凸透镜成像的规律是否与凸透镜的直径有关，要控制凸透镜的焦距大小相等，所以选取①②两个凸透镜进行实验验证。 （6）透镜在光屏上成的像，由很多条光线会聚而成，小飞虫遮挡了部分光线，剩余光线仍能成完整的像，只是因为光线变少，像会暗一些。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $