人教版八年级上册第五章 透镜及其应用第3节 凸透镜成像的规律学案设计

5.3凸透镜成像的规律

知识点一：探究透镜成像的规律

1. 相关概念

(1)物距:物体到凸透镜的距离，用字母u表示。
(2)像距:像到凸透镜的距离，用字母v表示。
(3)焦距:焦点到凸透镜光心的距离，用字母f表示，如图所示。

凸透镜测焦距方法：

（1）太阳光聚焦法（平行光源法）（2）二倍焦距法

2. 探究凸透镜成像规律

（1）利用平行光(太阳光)聚焦法测定凸透镜的焦距，所选透镜的焦距为10cm

（2）为了便于测出物距和像距，光具座上标有刻度:如图所示，在光具座上将凸透镜放在蜡烛与光屏之间，点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度。

其目的是什么?________________________________________

（3）把蜡烛放在物距大于二倍焦距的位置，即u>2f,沿直线左右移动光屏，直到光屏上出现明亮清晰的烛焰的像。观察这个像到凸透镜的距离，像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小的。改变物距u,重做实验。

（4）把蜡烛移向凸透镜，使蜡烛与凸透镜间的距离等于二倍焦距，即u=2f,左右移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小
(5)把蜡烛再移近凸透镜，让物距在一倍焦距与二倍焦距之间，即f<u<2f,左右移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。改变物距u,重做实验。
(6)把蜡烛继续移近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，即u=f,左右移动并观察光屏,看是否能够成像。
(7)把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，即u＜f,左右动光屏，在光屏上不能看到烛焰的像。

结论：

规律：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小

 物近像远像变大，实像总是异侧倒

例1.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛和凸透镜之间的距离为26cm时，在光屏，上得到一个清晰缩小的实像(未画出).下列说法中正确的是（    ）

A.该凸透镜的焦距大于13cm
B.只将凸透镜向左移，可以在光屏上得到清晰放大的像
C.只将蜡烛和光屏互换，可以在光屏上得到清晰缩小的像
D.将蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏远离凸透镜

例2.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之间的关系图象,如图所示,下列判断正确的是(   )

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12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小

例3.某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,绘制了如图所示的图象(v表示像到凸透镜的距离,u表示物体到凸透镜的距离).用该凸透镜作放大镜使用时,被观察的物体到透镜的距离在_____m以内;把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,像的大小将______________(选填“变大”“变小”“先变小再变大”或“先变大再变小”)。

例4.手指投影灯玩具内部的结构示意图如图5-3-15所示,调节它到墙壁的距离，墙上会出现如图所示清晰的羊的图像。
(1)在图中标出物距。

(2)画出图5-3-15所示的两条光线经过凸透镜之后的光线。
(3)墙上的羊是实像还是虛像?_______,该像相对于物是“正立”的还是“倒立”的________?

例5.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,小明将焦距为10cm的凸透镜放在光具座中央,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。

(1)实验中各器材的摆放位置如图甲所示。若要研究物距大于二倍焦距时,凸透镜的成像特点，则接下来的操作应该是______(填字母)。
A.蜡烛、凸透镜的位置保持不变,移动光屏直到找到清晰的像
B.光屏位置保持不变,将蜡烛移至15cm刻度线处，移动凸透镜直至找到清晰的像
C.凸透镜位置保持不变,将蜡烛移至15cm刻度线处，移动光屏直至找到清晰的像
(2)凸透镜能成等大的像吗?为了在实验中准确地比较像和物的大小关系，小明采用了以下的做法:
①将白纸铺在水平桌面上，把点燃的蜡烛和玻璃板放置在如图乙所示的位置上，用笔在纸上画出烛焰的“像”。请你依据平面镜成像特点，在图乙中画出A点在平面镜中的像A’的位置,并画出人射光线A0的反射光线。
②将画有烛焰“像”的纸____(选填“正”或“倒”)贴在光屏上,这样便能在接下来的实验中准确地比较像和物的大小关系。

例6.            如图所示，“探究凸透镜成像规律实验”,将蜡烛、焦距为10cm的凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度上,把凸透镜固定在50cm处。

(1)将蜡烛放在A点,光屏放在B点,为了能找到清晰的像,应将光屏向_____(选填“左”或“右”)移动。

(2)依次改变蜡烛的位置,移动光屏直到找到清晰的像，记录的数据如上表所示。在1至3次实验中，所成的像为倒立的、______的实像;第5次像距应是_____cm,此次像比第4次的像_____(选填“大”或“小”)。
(3)将蜡烛放在C点，无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像,此实验现象可说明_______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点。
(4)实验中，蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上的像向_________(选填“上”或“下”)移动。
(5)如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住,结果_______
A.没有影响
B.不能成像
C.成一半的像
D.仍能成完整的像,但亮度变暗

(6)如果在实验时，凸透镜上停着一只苍蝇,则在光屏上所成的像（    ）
A.会有一只正立、放大的苍蝇              B.不会出现苍蝇,但有一个大黑点  

C.不会出现苍蝇,但比正常情况下暗一些     D.会有一只倒立、放大的苍蝇

例7.关于凸透镜成像，下列说法正确的是(   )

A.所成的像一定是倒立的
B.所成的像一定是缩小的
C.倒立的像一定是实像
D.放大的像一定虚像

例8.（多选）小明在探究凸透镜成像规律的实验时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜32cm处，在透镜另一侧距透镜18cm处的光屏上得到烛焰清晰的像,则(     )
A.光屏上所成的是倒立、放大的实像
B.光屏上所成的是倒立、缩小的实像
C.该透镜的焦距f一定满足9cm<f<16cm
D.该透镜的焦距f一定满足18cm<f<32cm

例9.夜晚，发着光的小萤火虫从放大镜的2倍焦距处沿着主光轴匀速飞行过程中，萤火虫发出的通过放大镜部分的光逐渐减少，则萤火虫的像(   )

A.远离放大镜，平均速度小于萤火虫的飞行速度

B.远离放大镜，平均速度大于萤火虫的飞行速度

C.靠近放大镜，平均速度小于萤火虫的飞行速度

D.靠近放大镜，平均速度大于萤火虫的飞行速度

例10.小华在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动，实验操作规范，在图所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。

(1)这个像的成像原理与_______(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同。
(2)如果想在光屏上得到更大更清晰的像，应将蜡烛向_____移，光屏向_____移动(以上两空均选填“左”或“右”);此时,把光屏和蜡烛的位置互换，在光屏上机动_____(选填“能”或“不能”)成清晰的像。
(3)当光屏上成清晰的像时，小华用不透明的纸板挡住透镜下半部分，则光屏上所成的像________(选填“完整”或“不完整”)。
(4)实验时，由于实验时间较长,蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向______(选填“上”或“下”)方移动。

练习

1. （河北）在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。则下列说法正确的是（    ）

A.照相机应用了这一成像规律

B.蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像会向下移

C.蜡烛不动,将透镜移至35cm处,移动光屏可能得到倒立的清晰像

D.更换一个焦距小的凸透镜,只移动透镜仍在光屏上得到清晰的像

2.（天津）（多选）小明在探究凸透镜成像规律时，做了如下实验:①用平行光正对凸透镜照射,移动光屏得到一个最小、最亮的光斑，如图5-3-18甲所示;②保持该透镜位置不变,将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置,移动光屏得到烛焰清晰的像(图中未画出)。则(   )

A.实验②中,烛焰在光屏上成放大的像
B.实验②中,像到透镜的距离一定大于15cm
C.若增大蜡烛与透镜的距离,所成的像会变大
D.若使该透镜成虚像,蜡烛与透镜的距离应小于10cm

3.（山西）如图甲所示,在圆柱形水杯后面放一张画有箭头的纸条.往杯中倒入适量水,透过水杯，看到一个箭头改变了方向(如图乙所示),这是为什么呢?要解决这个问题，首先应抓住影响这个问题的主要因素:圆柱形水杯装有水的部分具有______的特征，忽略掉影响这个问题的次要因素:物体的材质等，构建凸透镜模型进行研究,根据凸透镜成像规律可以判定,看到这个方向改变的箭头是放大的_____(选填“实像”或“虚像”).凸透镜的这一成像规律在生活中的应用有_________(选填“照相机”或“投影仪").

4.(昆明）如图所示，若想在位于凸透镜右边的光屏上(图中光屏未画出)得到一个烛焰清晰放大的像，那么点燃的蜡烛应置于图中的(    )

5.        (广州）将物体分别放在甲、乙凸透镜前，物距相同，通过甲透镜成正立放大的像，通过乙透镜成倒立缩小的像。如图是平行于主光轴的光线通过甲透镜的光路图，下图中哪幅图可能是平行于主光轴的光线通过乙透镜的光路图(    )

1.                         B.

C.                             D.                             

6.        （江苏）将一凸透镜正对太阳,可在距凸透镜15cm处得到一个最小、最亮的光斑。现将该凸透镜和蜡烛、光屏安装到光具座上，位置如图所示。下列说法正确的是（   ）

A.此时可以在光屏上观察到清晰缩小的像
B.仅在凸透镜左侧附近放一合适的凹透镜,可模拟近视眼矫正

C.将蜡烛移到30cm刻度线处，移动光屏可在屏上得到清晰等大的像
D.将蜡烛移到40cm刻度线处，移动光屏可在屏上得到清晰放大的像

7.        （郴州）如图所示，蜡烛距凸透镜40cm,能在距凸透镜30cm的光屏，上得到一个倒立缩小的实像，则透镜的焦距可能是(    )

8.        （湘潭）在“探究凸透镜成像的规律“时，当烛焰离透镜14cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像，则这个透镜的焦距可能是(   )

A.4cm                B.7cm
C.10cm               D.16cm

9.        （荆门）在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛、透镜和光屏从左到右依次安装在水平光具座上,调整烛焰、透镜和光屏的中心在________，已知凸透镜的焦距为15cm,,若烛焰与透镜的距离为25cm,移动光屏到恰当的位置时,可在光屏上看到烛焰清晰的实像,这个像是_____(选填“放大”“等大或“缩小”)的，若烛焰与透镜的距离调整为10cm,像是______(选填“正立”或“倒立”)的_____(选填“实像”或“虚像”)
10.     (泰安）如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，烛焰在距离凸透镜8cm处时，在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,下列关于烛焰在光屏上成像的说法正确的是(    )
    A.不能成清晰的像
    B.成倒立、缩小的像
    C.成倒立、放大的像.
    D.成倒立、等大的像