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36探究凸透镜成像规律

3.6 探究凸透镜成像规律

图3-6-1

一 探究凸透镜成像规律

1.物距(u)和像距(v)

物距(u):

________到透镜光心的距离。

像距(v):

________到透镜光心的距离。

2.探究凸透镜成像规律

实验器材:

光具座、光屏、凸透镜、蜡烛。

实验步骤:

(1)了解凸透镜的焦距,如果不知道焦距需测量;

(2)把________、________和________依次放在光具座上,使三者在同一直线上;

(3)点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们中心跟烛焰的中心大致在________,这样做的目的是________________________;

(4)移动蜡烛到某处,然后调整光屏的位置,直到在光屏上找到清晰的________的像;

(5)将蜡烛移到一倍焦距内,光屏上不会出现烛焰的像,需________,直接用眼睛透过透镜观察烛焰;

(6)记下各种成像情况时的物距和像距。

实验结论:

当u>f时,在透镜的另一侧形成________立的实像;

当u>2f时,像的大小比物体________;

当2f>u>f时,像的大小比物体________;

当u

交流评估:

(1)当u=2f时,在透镜的另一侧成一个倒立、等大的实像。

用蜡烛实验时,由于烛焰的大小变化不定且难以测量,用发光二极管代替效果较好;

(2)将蜡烛逐渐靠近一倍焦距时,像越来越大,由于光屏的大小以及光具座的长度有限,导致无法在光屏上找到清晰的像。

3.凸透镜成像规律

物距(u)

成像的特点

像物在透镜同侧或异侧

像距(v)

正倒

缩放

虚实

u>2f

倒立

____

实像

异侧

f

u=2f

倒立

____

实像

异侧

v=2f(v=u)

f

倒立

____

实像

异侧

v>2f(v>u)

u=f

不成像

u

____

放大

虚像

____

v>u

4.实验图解:

利用凸透镜三条特殊光线中的两条可以画出相应的光路图,这是理解凸透镜成像规律的最好方法。

物距

图解

u>2f

u=2f

f

u=f

u

二 凸透镜的应用——放大镜

1.通常选用焦距比较短的________作为放大镜。

2.工作原理:

当物体位于凸透镜1倍焦距以内(即u<f)时,成________、________的虚像。

类型一 探究凸透镜成像规律

例1利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材,可进行“探究凸透镜成像规律”的实验。

图3-6-2

(1)实验时,首先在光具座上放置实验器材,若光具座A处放置蜡烛(如图3-6-2所示),则C处应放置________(选填“凸透镜”或“光屏”)。

器材正确放置后,还应对其进行调整,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的________上。

(2)实验后,可得出凸透镜成像规律。

根据成像规律判断下列说法,说法正确的是__________。

A.若凸透镜的焦距为10cm,则烛焰距离凸透镜30cm时,可在光屏上成放大的像

B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,则烛焰在光屏上的像会下移

C.若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像

D.若烛馅在光屏上成缩小的像,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离

(3)某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后,得到了如下数据:

实验序号

物距u/cm

焦距f/cm

像的性质

像距v/cm

1

12

10

倒立、放大、实像

60

2

14

10

倒立、放大、实像

35

3

15

10

倒立、放大、实像

30

4

30

10

倒立、缩小、实像

15

5

30

12

倒立、缩小、实像

20

6

30

15

倒立、等大、实像

30

下列对表中数据的分析,错误的是________。

A.当凸透镜的焦距相同,物距不同时,所成的像有可能相同

B.当物距相同,凸透镜的焦距越大时,像距越大

C.当物距相同,凸透镜的焦距不同时,所成像的性质有可能相同

D.当凸透镜的焦距相同,且成放大实像时,像距与物距之和随物距的增大而减小

[实验点拨]

(1)实验过程中,需调节蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平线上),像才能呈现在光屏的中心。

(2)两个分界点:

焦点是实像和虚像的分界点,物体在焦点外成实像,在焦点内成虚像;2倍焦距是实像的放大和缩小的分界点,物体在2倍焦距外成缩小实像,在2倍焦距内、1倍焦距以外成放大的实像。

故有“1倍焦距定虚实、2倍焦距定大小”的说法。

(3)凸透镜成实像时,像与物上下、左右都相反。

(4)在实验过程中,若是将凸透镜挡住一半,因为透过凸透镜的光变少了,所以成的像比原来暗了一些,但是依旧能成完整的像。

类型二 凸透镜成像特点分析

例2如图3-6-3甲所示,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中心的距离v跟物体到凸透镜中心的距离u之间的关系图像,如图乙所示,下列判断正确的是[导学号:

47732044](  )

图3-6-3

A.该凸透镜的焦距是16cm

B.图甲中若用遮光板挡住凸透镜的上半部分,光屏上只出现像的下半部分

C.实验中,蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向下移动

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

[方法指导]凸透镜动态成像问题

凸透镜成实像时,物像异侧,物像移动方向一致,物距减小,像距增大,像变大,可简记为:

物近像远像越大。

成虚像时,物像同侧,物像移动方向一致,物距减小,像距减小,像变小。

类型三 根据凸透镜成像规律判断焦距

例3张强同学在光具座上做“探究凸透镜成像”的实验,当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图3-6-4所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。

由此判断,他所用凸透镜的焦距[导学号:

47732045](  )

图3-6-4

A.一定大于20cm

B.一定在10~16cm之间

C.一定小于8cm

D.一定在8~10cm之间

[方法指导]三步确定凸透镜焦距的取值范围

课堂反馈(十四)A

[探究凸透镜成像规律]                         

1.物体到透镜光心的距离称为________,用u表示;物体通过透镜所成的像到透镜光心的距离称为________,用v表示。

2.在探究凸透镜成像的规律时,首先应将点燃的蜡烛、________和________从左到右依次摆放在光具座上,并调整三者的高度,使三者的中心大致在____________,然后进行实验探究。

3.凸透镜的成像规律:

(1)当u>2f时,物体在凸透镜的另一侧成倒立、________的实像。

(2)当f

(3)当u

4.凸透镜的焦距是5cm,将物体放在主轴上距透镜中心15cm处,物体所成的像是(  )

A.倒立、缩小的实像

B.倒立、放大的实像

C.正立、放大的虚像

D.倒立、等大的实像

5.将一个凸透镜正对着太阳光,在凸透镜另一侧15cm处的纸上出现一个最小、最亮的光斑,将一个物体放在该凸透镜主光轴上距光心20cm处,则在凸透镜的另一侧光屏上会出现一个(  )

A.正立、放大的虚像

B.正立、缩小的虚像

C.倒立、放大的实像

D.倒立、缩小的实像

课堂反馈(十四)B

[凸透镜成像规律应用]                         

1.夏天的早晨,树叶上常常会有一些露珠,透过这些露珠看到的叶脉会更清楚(如图14-1所示),这是由于露珠相当于一个________镜,使叶脉放大了。

这种情形下,叶脉位于该“镜”的______________(选填“二倍焦距以外”“一倍焦距与二倍焦距之间”或“一倍焦距之内”)。

图14-1

2.在鉴定文物时,常用放大镜观察文物的细微部分,看到的像是正立、放大的________像。

如果在文物上有两条裂纹,要想使看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹稍________些。

3.一个物体放在距凸透镜36cm处,已知该凸透镜的焦距是9cm,经实验在凸透镜另一侧得到倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“虚”或“实”)像,________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。

若将此物体放在距凸透镜15cm处,经实验在凸透镜另一侧得到倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“虚”或“实”)像,________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。

4.艾力同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离透镜34cm的地方时,在光屏上观察到如图14-2所示的像,则该凸透镜的焦距可能是(  )

图14-2

A.10cmB.20cm

C.30cmD.40cm

5.根据凸透镜成像规律,作出图14-3中物体AB经凸透镜所成的像A′B′。

并根据作图结果回答问题:

当物体靠近凸透镜时(物距始终大于一倍焦距),所成的像________,像距________。

当物体远离凸透镜时(物距始终大于一倍焦距),所成的像________,像距________。

(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图14-3

课时作业(十四)A

[第三章 3.6 探究凸透镜成像规律 第1课时 探究凸透镜成像规律]

一、选择题

1.凸透镜的焦距是10cm,将物体放在主光轴上距透镜中心5cm处,物体所成的像是(  )

A.倒立、缩小的实像

B.倒立、放大的实像

C.正立、放大的虚像

D.倒立、等大的实像

2.2019·泰州某凸透镜焦距为15cm,若将一物体放在此透镜前25cm处,则可在透镜的另一侧得到一个(  )

A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像

C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像

3.2019·宜昌已知蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图14-K-1所示,此时光屏上出现烛焰清晰的像,则像的特点是

(  )

图14-K-1

A.倒立、缩小B.倒立、等大

C.倒立、放大D.正立、放大

4.有一焦距为10cm的凸透镜,将物体放在距离凸透镜30cm处,则所成的像是(  )

A.正立、放大的虚像

B.倒立、放大的实像

C.倒立、缩小的实像

D.正立、缩小的虚像

5.如图14-K-2所示,把一支点燃的蜡烛放在距离凸透镜二倍焦距以外的地方,在透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像,这个像是下图中的

(  )

图14-K-2

6.小林同学用f=10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,实验中将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上(如图14-K-3所示),下列说法正确的是(  )

图14-K-3

A.能够在光屏上呈现出来的像为虚像

B.为了使像落在光屏中央,实验前要调整蜡烛火焰中心、凸透镜中心、光屏中心等高

C.蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上如图所示的位置上,光屏上恰好可以成倒立、缩小的实像

D.将蜡烛移到光具座45cm刻度线处,移动光屏,可以在光屏上看到清晰的烛焰的像

7.凸透镜放在蜡烛和光屏之间,在屏上恰好能成一倒立、放大的实像,如果用硬纸板遮住透镜的上半部分,这时屏上的像会(  )

A.只存在下半部分

B.只存在上半部分

C.消失

D.仍能成完整的像,只是像稍暗些

8.2019·温州小明用焦距为10cm的凸透镜做成像规律实验,记录了光屏上成清晰像时的四组数据(如表),其中明显错误的一组是(  )

级别

物距(cm)

10

15

20

30

像距(cm)

40

30

20

15

A.甲B.乙C.丙D.丁

二、填空题

9.在探究凸透镜成像规律的实验中,三班学生在老师的要求下,全班分成7个小组,使用焦距都是10cm的凸透镜做实验。

最后,老师将各组实验的结果画在了图14-K-4中。

图中1和1′,2和2′…7和7′分别表示实验时各组的物和对应像的位置。

请你根据实验的要求和图中的信息,回答下列问题:

(1)从________两组可以看出,当物体位于一倍焦距和二倍焦距之间时,所成的像是____________的实像。

(2)从________两组可以看出,当物体位于二倍焦距之外时,所成的像是____________的实像。

图14-K-4

(3)从6、7两组可以看出,凸透镜成虚像时,像与物在________侧,且像是________立的。

10.小明用如图14-K-5甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并“探究凸透镜成像规律”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时,在光屏上可成清晰的像。

该凸透镜的焦距是________cm;图乙中烛焰在光屏上成的是________、________的实像。

图14-K-5

11.将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜15cm处得到一个最小、最亮的光斑。

若将一个物体放在此透镜前30cm处,则像距是________cm;在光屏上成的是________、________的实像。

12.如图14-K-6所示是“探究凸透镜成像的规律”实验装置,在图示位置,烛焰恰能在光屏上成清晰的像。

则物距是________cm;光屏上成的是________、________的实像。

图14-K-6

三、实验探究题

13.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:

图14-K-7

(1)让凸透镜正对着太阳,得到如图14-K-7甲所示的光路图,由图可知,凸透镜对光线有________作用,该凸透镜的焦距为________cm。

(2)利用图乙所示装置进行以下操作:

①如果烛焰在光屏上的像偏高,应将光屏向________(选填“上”或“下”)调节。

②当烛焰距凸透镜30cm时,移动光屏,可以在光屏上得到一个清晰的倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的实像。

③将蜡烛移到距凸透镜5cm处,无论怎样调节光屏,光屏上始终承接不到清晰的像,这时应从透镜________(选填“左”或“右”)侧透过凸透镜直接观察。

14.2019·包头用如图14-K-8所示的实验器材做“探究凸透镜成像规律”实验,记录的部分数据及现象见表:

实验序号

物距u/cm

像距v/cm

像的性质

1

60

12

倒立、缩小的实像

2

30

15

3

15

倒立、放大的实像

4

20

20

倒立、等大的实像

图14-K-8

(1)该实验所用凸透镜的焦距f=________cm。

(2)上表中空白处,像的性质是______________,像距v=________cm。

(3)当u与f的大小关系满足u________f时,光屏上接收不到像。

15.同学们要探究“凸透镜成像的规律”,选用的器材如图14-K-9所示,实验前应合理地摆放和调整器材。

图14-K-9

摆放的规律是:

蜡烛、凸透镜、光屏依次放在________;

调整的结果是:

烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________。

课时作业(十四)B

[第三章 3.6 探究凸透镜成像规律 第2课时 凸透镜成像规律应用]

一、选择题

1.通过作图的方法也可以得出凸透镜成像的规律,如图14-K-10关于成像规律应用说法错误的是(  )

图14-K-10

A.图甲的成像规律与照相机原理相同

B.图乙的成像规律与幻灯机、投影仪原理相同

C.图丙的成像规律与放大镜原理相同

D.图丁的成像规律与摄像头原理相同

2.2019·营口改编在“探究凸透镜成像规律的实验”中,小红调节蜡烛,凸透镜和光屏的位置,在光屏上成清晰的像如图14-K-11所示,下列说法正确的是(  )

图14-K-11

A.教学中使用的投影仪就是利用了图中的成像规律

B.光屏上的像是倒立、缩小的实像

C.如果使蜡烛向左移动,光屏需要向右移动才能接收到清晰的像

D.如果把蜡烛与光屏对调,光屏上将不会出现清晰的像

3.2019·广州改编蜡烛放在如图14-K-12所示位置,通过凸透镜成倒立、缩小的像。

小红画了图中的光路。

下列说法不正确的是(  )

图14-K-12

A.小红画的光路是正确的

B.透镜成的是实像

C.透镜的焦距小于10cm

D.成像规律与照相机原理相同

4.2019·淄博在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图14-K-13所示,这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出)。

以下判断正确的是(  )

图14-K-13

A.光屏上的像是倒立、放大的像

B.光屏上的像是倒立、缩小的像

C.凸透镜的焦距可能是10cm

D.该次成像规律与照相机原理相同

5.2019·乌鲁木齐家用放大镜(凸透镜)成放大的像时(  )

A.一定是实像B.一定是虚像

C.像距一定大于物距D.像距一定小于焦距

6.小明的爷爷在用放大镜看报纸时,为了看到更大的清晰的像,应保持

(  )

A.报纸与眼睛不动,放大镜离报纸远一些

B.报纸与眼睛不动,放大镜离报纸近一些

C.报纸与放大镜不动,眼睛离报纸近一些

D.报纸与放大镜不动,眼睛离报纸远一些

7.2019·枣庄在做凸透镜成像实验时,将点燃的蜡烛沿着光具座,从凸透镜二倍焦距以外的某位置向焦点移动。

在此过程中,像的大小及像距的变化情况是

(  )

A.像和像距都逐渐变大

B.像和像距都逐渐变小

C.像逐渐变大,像距逐渐变小

D.像逐渐变小,像距逐渐变大

8.在研究凸透镜成像实验时,当烛焰离透镜12cm时成的是放大的实像,当烛焰离透镜7cm时成的是放大的虚像,则这个透镜的焦距不可能是下列哪个值

(  )

A.14cmB.11cmC.10cmD.8cm

二、填空题

9.如图14-K-14所示,在用光具座研究凸透镜成像规律的实验时,保持凸透镜位置不变,先后把烛焰放在a、b、c、d各点,并分别调整光屏的位置,则烛焰放在点________时,屏上出现的像最小。

烛焰放在________点时,屏上出现清晰的像,且屏距凸透镜最远。

由此可以判断,保持凸透镜位置不变,将蜡烛从a点向c点移动的过程中,所成的像________;像到透镜的距离________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

图14-K-14

10.2019·潍坊如图14-K-15所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,凸透镜的焦距为10cm,点燃的蜡烛与凸透镜固定不动。

移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是________的实像;与这一成像原理相同的是________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。

图14-K-15

11.2019·淮安如图14-K-16所示,保持烛焰、凸透镜的位置不变,调节光屏到图示位置,得到清晰倒立、________的实像,利用此成像特点可以制成________。

图14-K-16

12.2019·毕节某物理兴趣小组探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图14-K-17所示,凸透镜固定在50cm处,光屏和蜡烛分别在凸透镜两侧。

图14-K-17

(1)当蜡烛移到20cm处时,移动光屏到80cm处时,在光屏上成一个等大、清晰的像,则凸透镜的焦距是________cm。

(2)凸透镜位置不变,又将蜡烛从20cm处移到10cm处时,光屏上要成清晰的像,光屏应从80cm处向________(选填“左”或“右”)移动,则所成的像是________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。

这一成像原理在生活中的应用是________。

13.如图14-K-18所示,树叶上露珠下面的叶脉看起来比较大,这是因为圆形的露珠相当于________,通过露珠而形成______(选填“虚”或“实”)像。

生活中的________就是根据这一原理制成的。

图14-K-18

三、作图题

14.画出图14-K-19中AB的像。

图14-K-19

15.如图14-K-20所示,A′B′是在探究凸透镜成像规律时,光屏上所得到的像的位置。

请你在图中画出其所对应的物体AB的大致位置。

图14-K-20

16.如图14-K-21所示,MN为凸透镜的主光轴,A为蜡烛,A′为蜡烛通过凸透镜成的像,请根据凸透镜成像原理在图中画出凸透镜并标出它的焦点。

图14-K-21

17.有A、B、C三块凸透镜,用这三块透镜在光具座上做凸透镜成像实验,当保持各透镜跟烛焰距离相等的条件下,得到实验记录如表,由表可知,A、B、C三个透镜中:

(1)焦距最长的是________;

(2)焦距最短的是________。

在这里,保持各透镜跟烛焰距离相等的条件是运用物理学中常用的________法。

透镜

像的性质

A

放大

倒立

实像

B

缩小

倒立

实像

C

放大

正立

虚像

详解详析

【新知梳理】

一、1.物体 像

2.实验步骤:

(2)蜡烛 凸透镜 光屏

(3)同一高度 使像呈现在光屏的中央

(4)烛焰

(5)移去光屏

实验结论:

倒 小 大 同 正 虚

3.缩小 等大 放大 正立 同侧

二、1.凸透镜 2.正立 放大

【应用示例】

例1 

(1)光屏 主光轴 

(2)D (3)A 

[解析]

(1)探究凸透镜成像规律的实验时,在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏。

若图中A处放置蜡烛,则B处应放置凸透镜,C处应放置光屏;探究凸透镜成像规律时,调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,这样烛焰、光屏和凸透镜的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心。

(2)若凸透镜的焦距为10cm,则烛焰距离凸透镜30cm时,即f=10cm,u=30cm,物距大于2倍焦距,所以凸透镜成倒立、缩小的实像,故A选项错误;因为凸透镜成实像时,不仅上下颠倒,而且左右也颠倒,所以蜡烛燃烧变短时,所成的像移到了光屏中心的上方,故B选项错误;若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,物距增大或减小,此时像距、像的大小也跟着变化,则光屏上不能观察到清晰的烛焰像,故C选项错误;若烛焰在光屏上成缩小的像,物距u>2f,像距2f>v>f,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离,故D选项正确。

(3)当凸透镜的焦距相同,物距不同时,像大小都不可能相同,故A选项错误;由4、5、6次实验可知,凸透镜的焦距由10cm增大到15cm时,像距由15cm增大到30cm,则当物距相同,凸透镜的焦距越大时,像距越大,故B选项正确;由4、5次实验可知,物距都为30cm时,都成倒立、缩小的实像,则当物距相同,凸透镜的焦距不同时,所成像的性质有可能相同,故C选项正确;由1、2、3次实验可知,凸透镜的焦距相同,物距由12cm增大到15cm时,像距由60cm减小到30cm,则当凸透镜的焦距相同,且成放大实像时,像距与物距之和随物距的增大而减小,故D选项正确。

例2 D [解析]u=v=2f时,凸透镜成倒立、等大的实像,由题图知,2f=16cm,所以f=8cm,故A选项错误。

挡住了透镜上半部分,光能通过下半部分会聚成像,只是光线变少了,仍能成一个完整的像,故B选项错误。

由于成的实像是倒立的,所以蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像就应该向上移动,故C选项错误。

物体从距凸透镜12cm处移动到24

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