1、人教版物理 八年级上册,第五章 透镜及其应用,第3节 凸透镜成像的规律,运用不等式解凸透镜成像问题(规律方法),根据题给数据,结合凸透镜的成像规律,确定凸透镜的焦距或分析成像情况是初中光学中较难的题目.在凸透镜成像规律中,物距、像距、焦距三者之间存在一个位置范围关系,可用数学中的不等式知识进行分析、判断,使相关问题得以简明准确地求解.,在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图5-53所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的图像;若保持透镜位置不动,将蜡烛移到光具座的40cm刻度处,对于此时像的性质判断正确的是 ( ) A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像 C.一定是倒
2、立的像 D.一定是正立的像,例1,解析由图知,物距大于像距,此时成倒立缩小的实像,因此物距大于2倍焦距,像距处于1倍和2倍焦距之间.物距=50cm-30cm=20cm,像距=65cm-50cm=15cm.由以上分析得20cm2f,f15cm2f,解得7.5cmf10cm,将蜡烛移到光具座的40cm刻度处时,物距=50cm-40cm=10cm,处于1倍和2倍焦距之间,所以成倒立放大的实像.故正确答案为AC.,在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图5-53所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的图像;若保持透镜位置不动,将蜡烛移到光具座的40cm刻度处,对于此时像的性质判
3、断正确的是 ( ) A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像 C.一定是倒立的像 D.一定是正立的像,AC,例1,1.(2015遵义中考)小明在光具座上探究凸透镜成像的规律,他将点燃的蜡烛、凸透镜分别固定在光具座上,再移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的烛焰的像,各元件位置如图所示,则所用的凸透镜的焦距可能为 ( ) A.9cm B.12cm C.15cm D.18cm,B,提示: 由图知,像距小于物距,所以此时物距大于2f,像距处于f和2f之间,即30cm2f,f20cm2f,则可得10cmf15cm,A,C,D错误,B正确.,像的性质(易错点),在凸透镜成像的原理中,物距和焦距、像距和焦距容易
4、与像的大小、倒正、实虚的关系混淆,因此在判断物体经凸透镜所成像的性质时容易出错.,例2,如图5-54所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点.现小明想进一步探究凸透镜成像的特点,应选择 (填“甲”或“乙”)透镜.小明选择好透镜后在光具座上进行实验:当物体距离透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一清晰放大的实像;若保持物体与光屏的位置不变,把透镜向光屏方向移动2cm,在光屏上又成一清晰缩小的实像.当物体距离透镜4cm,成 像,在照相机、放大镜和投影仪中,成像情况与其类似的是.,解析由图知,若光沿直线传播会聚到b点,
5、经过甲会聚到c点,说明甲对光线有发散作用,是凹透镜;经过乙会聚到a点,说明乙对光线有会聚作用,是凸透镜,所以应选择乙透镜;当物体距离透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一清晰放大的实像,所以f2f,得f5cm.若物体距离透镜4cm,则小于焦距,成放大正立的虚像,放大镜就是根据这个原理制成的.照相机是根据成缩小倒立实像的原理制成的;投影仪是根据成放大倒立实像的原理制成的.,答案 乙 正立、放大的虚 放大镜,例2,如图5-54所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点.现小明想进一步探究凸透镜成像的特点,应选择 (填“
6、甲”或“乙”)透镜.小明选择好透镜后在光具座上进行实验:当物体距离透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一清晰放大的实像;若保持物体与光屏的位置不变,把透镜向光屏方向移动2cm,在光屏上又成一清晰缩小的实像.当物体距离透镜4cm,成 像,在照相机、放大镜和投影仪中,成像情况与其类似的是.,乙,正立、放大的虚,放大镜,2.(2015益阳中考)如图所示,在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中,烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像,所成的像是倒立 (填“放大”“等大”或“缩小”)的实像.现将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动,要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像,则光屏应沿主光轴向 (填“远离”或“靠近”)凸透
7、镜的方向移动.,放大,提示:由图知物距小于像距,此时光屏上成倒立放大的实像.当将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动时,物距变大,像距变小,光屏上得到的像变小,因此要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像,则光屏应沿主光轴向靠近凸透镜的方向移动.,靠近,图像信息题(2015雅安中考)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5-55所示,下列判断正确的是 ( ),例1,A.该凸透镜的焦距是16cm B.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 C.当u=20cm时成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的 D.把物体从距凸透镜12c
8、m处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小,解析当u=16cm 时,v=16cm,即u=v,故此时应成倒立等大的实像,这说明u=2f,故f=8cm,A项错误;当u=12cm时,2fuf,成倒立、放大的实像,B错误;当u=20cm时,u2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机,C错误;物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,物距增大,像距减小,所成实像变小,D正确.故正确答案为D.,图像信息题(2015雅安中考)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5-55所示,下列判断正确的是 ( ),D,例1,A.该凸透镜的焦
9、距是16cm B.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 C.当u=20cm时成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的 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,动态分析题(2015武汉中考)在探究凸透镜成像的实验中,先用焦距为10cm的透镜甲进行实验,在透镜右侧的光屏上得到了清晰缩小的实像.接下来不改变发光体和凸透镜的位置,改用焦距为20cm的透镜乙继续进行实验.下列情形可能发生的是 ( ) A.光屏向右移,能接收到清晰缩小的实像 B.光屏向左移,能接收到清晰放大的实像 C.光屏向左移,能接收到清晰缩小的实像 D.无论怎样移动光屏,都接收不到清晰的像,例2,解
10、析用焦距为10cm的透镜甲进行实验,在透镜右侧的光屏上得到了清晰缩小的实像,说明发光体在透镜甲左侧大于20cm的地方(即2倍焦距以外),光屏在透镜甲右侧1020cm的地方(即1倍焦距和2倍焦距之间).若不改变发光体和凸透镜的位置,改用焦距为20cm的透镜乙继续进行实验,发光体在透镜乙的焦点以外,一定能在透镜乙右侧焦点以外,即距离透镜乙右侧大于20cm的某处,得到一个实像,所以将光屏右移,一定能接收到一个清晰的倒立的实像,这个实像可能是缩小的,也可能是等大的或放大的.故正确答案为A.,动态分析题(2015武汉中考)在探究凸透镜成像的实验中,先用焦距为10cm的透镜甲进行实验,在透镜右侧的光屏上得
11、到了清晰缩小的实像.接下来不改变发光体和凸透镜的位置,改用焦距为20cm的透镜乙继续进行实验.下列情形可能发生的是 ( ) A.光屏向右移,能接收到清晰缩小的实像 B.光屏向左移,能接收到清晰放大的实像 C.光屏向左移,能接收到清晰缩小的实像 D.无论怎样移动光屏,都接收不到清晰的像,例2,A,实际应用题(2015自贡中考)数码相机已在我们的生活中普及,照相机的镜头相当于一个 透镜.若照相机镜头的焦距为50mm,当被拍照的人到镜头的距离大于100mm时,会得到一个 的实像.,凸,例3,解析照相机的镜头相当于一个凸透镜,凸透镜成像时,u2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机.,倒立缩小,作图题如
12、图5-56所示,S为蜡烛,S为蜡烛通过凸透镜所成的像,请根据凸透镜成像特点,画图确定并标出凸透镜光心O点的位置及两侧焦点F的位置.,例4,解析根据凸透镜的三条特殊光线作图,即可确定凸透镜的光心及焦点的位置,如图5-57所示.,答案：如图5-57所示。,实验探究题(2015贵阳中考)在探究凸透镜成像规律的实验中,小静将发光二极管按“F”字样镶嵌在不透明的纸板上代替蜡烛作光源,如图甲所示.,例5,(1)为测量凸透镜的焦距,小静用一束平行光正对凸透镜照射确定了焦点的位置,从而测量出该凸透镜的焦距为10cm.请你在图丙中完成测量焦距的光路图.,(2)在实验时,她将光源、凸透镜、光屏依次放置在光具座上,
13、如图乙所示.为了使像呈现在光屏的中央,请你帮她写出一条检验三者的中心是否在同一高度的方法:_ _ . (3)固定凸透镜的位置后,她将光源移动到距离凸透镜30cm的位置,并移动光屏,看到光屏上出现一个清晰倒立的像,则可判断光屏上成的是 (填“虚”或“实”)像. (4)随后她将光源移动到距离凸透镜10cm的位置,发现无论如何移动光屏都不能得到像.小静由此得出:“当物体位于凸透镜的焦点时,凸透镜不能成像”的结论.你认为通过这一过程得到的结论是否可信? ,理由是：_.,解析(1)平行于主光轴的光线将会聚于焦点处;(2)在调整光源、光屏、凸透镜的中心在同一高度时,最好的方法是把光源、透镜、光屏在光具座上
14、移到一起,调整“三心”在同一高度,然后再分开;(3)因为可以在光屏上成像,所以是实际光线会聚而成的,是实像;(4)小静只通过一次实验得出结论,结论具有片面性和偶然性,应换用不同焦距的凸透镜进行多次实验.,答案(1)如图5-59所示. (2)把光源、透镜、光屏在光具座上移到一起,调整“三心”在同一高度,然后再分开 (3)实 (4)不可信 只通过一次实验得出结论,结论具有片面性和偶然性,实验探究题(2015贵阳中考)在探究凸透镜成像规律的实验中,小静将发光二极管按“F”字样镶嵌在不透明的纸板上代替蜡烛作光源,如图甲所示.,例5,(1)为测量凸透镜的焦距,小静用一束平行光正对凸透镜照射确定了焦点的位
15、置,从而测量出该凸透镜的焦距为10cm.请你在图丙中完成测量焦距的光路图.,(2)在实验时,她将光源、凸透镜、光屏依次放置在光具座上,如图乙所示.为了使像呈现在光屏的中央,请你帮她写出一条检验三者的中心是否在同一高度的方法:_ _ . (3)固定凸透镜的位置后,她将光源移动到距离凸透镜30cm的位置,并移动光屏,看到光屏上出现一个清晰倒立的像,则可判断光屏上成的是 (填“虚”或“实”)像. (4)随后她将光源移动到距离凸透镜10cm的位置,发现无论如何移动光屏都不能得到像.小静由此得出:“当物体位于凸透镜的焦点时,凸透镜不能成像”的结论.你认为通过这一过程得到的结论是否可信? ,理由是：_.,
16、把光源、透镜、光屏在光具座上移到一起,调整 “三心”在同一高度,然后再分开,实,不可信,只通过一次实验得出结论,结论具有片面性和偶然性,实验探究题(2015聊城中考)某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图5-60所示.,例6,(1)要使烛焰的像能成在光屏的中央,应将蜡烛向(填“上”或“下”)调节.,(2)实验过程中,当烛焰距凸透镜20cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm. (3)当烛焰距凸透镜35cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰、倒立、 的实像,日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是 (填“照相机”“投影仪”或
17、“放大镜”).要使烛焰在光屏上所成的像变大,应保持透镜的位置不动,调节蜡烛的位置,同时将光屏 (填“靠近”或“远离”)透镜,直至得到清晰的像. (4)实验中怎样操作,才能在光屏上得到最清晰的像?_ .,解析(1)为使像能够成在光屏的中央,应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度处,由图知,蜡烛位置偏低,应向上调节.(2)当烛焰放在距凸透镜20cm处时,在光屏上得到一个等大清晰的像,所以20cm=2f,f=10cm.(3)烛焰距凸透镜35cm时,物距大于2f,此时成倒立缩小的实像,日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是照相机;要使烛焰在光屏上所成的像变大,则应减小物距,增大像距,将光屏远离透
18、镜,直至得到清晰的像.(4)左右(或前后)移动光屏,反复比较,找到最清晰的像的位置(只要操作合理即可).,答案(1)上 (2)10 (3)缩小 照相机 远离 (4)左右(或前后)移动光屏,反复比较,找到最清晰的像的位置(只要操作合理即可),实验探究题(2015聊城中考)某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图5-60所示.,例6,(1)要使烛焰的像能成在光屏的中央,应将蜡烛向(填“上”或“下”)调节.,上,(2)实验过程中,当烛焰距凸透镜20cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm. (3)当烛焰距凸透镜35cm时,移动光屏
19、,可在光屏上得到一个清晰、倒立、 的实像,日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是 (填“照相机”“投影仪”或“放大镜”).要使烛焰在光屏上所成的像变大,应保持透镜的位置不动,调节蜡烛的位置,同时将光屏 (填“靠近”或“远离”)透镜,直至得到清晰的像. (4)实验中怎样操作,才能在光屏上得到最清晰的像?_ .,10,缩小,照相机,远离,左右(或前后)移动光屏,反复比较,找到最清晰的像的位置,如图5-61所示,凸透镜的焦距为5厘米,在透镜左侧10厘米处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧15厘米处放一个平面镜,镜面与凸透镜的主光轴垂直,则该光具组中,物体AB的成像情况是 ( ) A.一个正立
20、实像,一个倒立实像,一个正立虚像 B.一个正立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像 C.一个倒立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像 D.一个正立实像,一个倒立实像,一个倒立虚像,例7,凸透镜成像与平面镜成像的组合,解析如图5-62所示.物体AB在凸透镜的二倍焦距处,得到倒立等大的实像A1B1;实像A1B1如果不用光屏承接,空气比较干净时,眼睛是无法看到的,但是确实是存在的,实像A1B1又在平面镜中成像,相对A1B1来讲是正立的虚像A2B2,但是相当于AB来讲是倒立的;虚像A2B2是A1B1射出的光线经平面镜反射后,反射光线的反向延长线会聚形成的,反射光线好像是A2B2射出的,A2B2在凸透镜二倍焦距以外,经凸透镜折射后形成相对于A2B2倒立、缩小,而相对于AB正立、缩小的实像A3B3.故正确答案为D.,如图5-61所示,凸透镜的焦距为5厘米,在透镜左侧10厘米处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧15厘米处放一个平面镜,镜面与凸透镜的主光轴垂直,则该光具组中,物体AB的成像情况是 ( ) A.一个正立实像,一个倒立实像,一个正立虚像 B.一个正立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像 C.一个倒立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像 D.一个正立实像,一个倒立实像,一个倒立虚像,例7,凸透镜成像与平面镜成像的组合,D,
