第3课时 掌握凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像规律表
凸透镜成像规律
物距u 像距v 正倒 大小 虚实 物、像的位置关系
u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 物像异侧
u＝2f v＝2f 倒立 等大 实像 物像异侧
2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 物像异侧
u＝f 不成像
u＜f v＞u 正立 放大 虚像 物像同侧
2.记忆规律：
(1)1倍焦距分虚实，2倍焦距分大小，2倍焦点物像等。
(2)实像总是异侧倒，物近像远像变大，物远像近像变小。
(3)虚像总是同侧正，物远像远像变大，物近像近像变小。
类型之一 判断成像特征
如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图像。下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距为20cm
B.物距为5cm时，移动光屏能承接到清晰的像
C.物距由15cm增大到30cm的过程中，像一直变大
D.物距为15cm时，光屏上成倒立、放大的像
【变式跟进1】某班同学在探究凸透镜成像的规律实验中，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之间的关系图像，如图所示，该凸透镜的焦距为 cm；物距为3.5cm时，光屏上能得到 (填“缩小”“放大”或“等大”)的像；把物体从距透镜8cm处移动到3.5cm处，需要把光屏 (填“靠近”或“远离”)凸透镜，像将 (填“变小”“变大”或“不变”)。
类型之二 计算焦距
小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律。
(1)如图所示，烛焰在光屏上成清晰的像，则所成的像是倒立、 的实像。
(2)该凸透镜的焦距范围是 。
【变式跟进2】[2024·根河市模拟]将物体放在焦距为a的凸透镜的主光轴上，物体分别离透镜18cm、12cm和4cm时，可分别得到缩小的实像、放大的实像和放大的虚像，则该凸透镜的焦距范围是 。有A、B、C三块凸透镜，用它们做凸透镜成像实验时，烛焰到透镜的距离都相同，A镜得到放大、倒立的实像，B镜得到缩小、倒立的实像，C镜得到放大、正立的虚像，则三个凸透镜焦距的关系为 。
类型之三 变焦距
小明将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏分别固定在光具座上，如图所示，在光屏上接收到了一个与凸透镜等大的光斑，可知此凸透镜的焦距为 cm；若用一个焦距为5cm的凸透镜替换图中的透镜，仍放在25cm刻线位置，蜡烛位置不变，则光屏向 (填“远离”或“靠近”)透镜方向移动，才能得到一个清晰的蜡烛的像，此时像的大小将 。
【变式跟进3】小明用蜡烛、焦距为10cm的凸透镜和光屏等器材探究凸透镜成像的规律。蜡烛、凸透镜和光屏放置在如图所示的位置，光屏上得到烛焰清晰的像。保持凸透镜的位置不变，换用焦距为20cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是( )
A.向右移动光屏，可以在光屏上得到烛焰放大、清晰的实像
B.向右移动光屏，可以在光屏上得到烛焰缩小、清晰的实像
C.向左移动光屏，可以在光屏上得到烛焰缩小、清晰的实像
D.无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到烛焰的像
参考答案
【归类探究】
【例1】D
【变式跟进1】2 放大 远离 变大
【例2】(1)缩小 (2)10.0cm＜f＜20.0cm
【变式跟进2】6cm＜f＜9cm fB＜fA＜fC
【例3】15.0 靠近 变小
【变式跟进3】D第2课时 探究凸透镜成像的规律
1.实像和虚像
概 念：实像是由实际光线会聚而成的像；虚像不是由实际光线会聚而成的像。
实像特点：实像是能量的聚集；实像能用光屏接收。
虚像特点：在虚像的位置没有能量聚集；在光屏上不能成虚像，但可以通过透镜直接看到。
2.凸透镜成像的规律
物距u 成像特点 像距v
物、像的 位置关系 正倒 大小 虚实
u＞2f 异侧 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f
u＝2f 异侧 倒立 等大 实像 v＝2f
f＜u＜2f 异侧 倒立 放大 实像 v＞2f
u＝f 不成像
u＜f 同侧 正立 放大 虚像 v＞u
说 明：(1)实像都是倒立的；虚像都是正立的。
(2)一焦分虚实：u＝f是成实像与虚像的分界点，u＞f成 ，u＝f ，u＜f成 。
(3)二焦分大小：u＝2f是成缩小的像与放大的像的分界点，u＞2f成 的实像，u＝2f成 的实像，f＜u＜2f成 的实像。
(4)物像移动同方向：成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近像变小。
(5)实像皆 ，虚像皆 。
类型之一 探究凸透镜成像的规律
如图所示，小明用蜡烛、凸透镜和光屏做探究凸透镜成像的规律实验。
(1)要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向 (填“上”或“下”)调整。
(2)小明将烛焰、凸透镜和光屏的中心调到同一高度后，在水平桌面上无论怎样移动光屏，都不能承接到烛焰的像，原因可能是 。
(3)烛焰放在距凸透镜20cm处，移动光屏至某位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是 cm。
(4)若透镜的焦距是10cm，蜡烛和凸透镜的位置距离是35cm，调节光屏的位置可得到一个清晰的像，这个像的性质是 、 的 像，像距的范围是 。
(5)在实验中小明用一块不透明的纸板挡住凸透镜的下半部分， (填“能”或“不能”)成完整的像，像比原来变 (填“亮”或“暗”)了。实验时发现有个蚂蚁爬上了凸透镜的镜头，此时在光屏上 (填“会”或“不会”)有蚂蚁的像。
【变式跟进1】以下是小明探究凸透镜成像的规律的实验过程，请将其补充完整：
(1)先将蜡烛、凸透镜、光屏依次放置在光具座上。
(2)点燃蜡烛，调整烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使其在 。
(3)小明将点燃的蜡烛分别放在如图所示的a、c、e三点：
①蜡烛在a点时移动光屏，接收到了清晰的像，像的性质是 、 的实像；
②保持凸透镜的位置不变，将蜡烛从a点移至c点，要在光屏上成清晰的像，光屏应向 (填“远离”或“靠近”)透镜方向移动；
③将蜡烛移到e点时，移动光屏， (填“能”或“不能”)在光屏上接收到清晰的像。
类型之二 利用凸透镜成像规律判断成像特征
[2024·普宁市期末]用焦点为F、焦距为f的凸透镜探究凸透镜的成像规律，蜡烛和凸透镜的位置如图所示，图中光屏未画出，光屏上所成清晰的像在图中 (填数字序号)区域；若此时飞来一只小昆虫落在凸透镜上，发现烛焰在光屏上成 (填“完整”或“残缺”)的像。
【点悟】 (1)蜡烛位于2倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，像成在1倍焦距和2倍焦距之间。蜡烛在主光轴的上面，像在主光轴的下面。
(2)物体由无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像；当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线经凸透镜折射会聚成像，但此时像的亮度会暗一些。
【变式跟进2】小明在探究凸透镜成像规律时，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所示的a、b、c、d四点，并分别调整光屏的位置。请完成下列小题。
(1)蜡烛放在 点时，屏上出现的实像最大，像的性质是 。
(2)蜡烛放在 点时，屏上出现的实像最小，像的性质是 。
(3)蜡烛放在 点时，屏上得不到像，此时像的性质是 。
(4)蜡烛放在距离透镜2f时，像的性质是 。
参考答案
【知识要点】
2.实像 不成像 虚像 缩小 等大 放大 倒立 正立
【归类探究】
【例1】(1)下 (2)烛焰位于1倍焦距以内
(3)10 (4)倒立 缩小 实 10～20cm
(5)能 暗 不会
【变式跟进1】(2)同一高度 (3)①倒立 缩小 ②远离 ③不能
【例2】③ 完整
【变式跟进2】(1)c 倒立、放大的实像 (2)a 倒立、缩小的实像 (3)d 正立、放大的虚像 (4)倒立、等大的实像第4课时 凸透镜成像规律的应用
1.照相机、摄像机
成像原理：照相机是利用物体到凸透镜的距离u满足u＞2f时，凸透镜能成 像的原理工作的(2f＞v＞f)。照相机的镜头相当于一个 ，胶片相当于 。
调 节：被拍摄的物体到照相机的距离超过镜头的2倍焦距，物体远离相机镜头(物距变大)，同时镜头向内缩(像距变小)，像变小。
2.电影放映机、投影仪和幻灯机
成像原理：电影放映机是利用物体到凸透镜的距离u满足2f＞u＞f时，凸透镜能成 像的原理工作的(v＞2f)。
调 节：物体(胶片投影、幻灯片)到镜头的距离比镜头的焦距稍大，物体远离镜头，像变 。
3.放大镜
成像原理：物体放在凸透镜的1倍焦距以内(u＜f)，凸透镜成 像。
调 节：放大镜成的像与物体在凸透镜同一侧，且物体远离放大镜，像变 。
类型之一 照相机、摄像头
如图所示是一架焦距不变的胶片照相机，用相机拍照时，成 (填“倒立”或“正立”)、 (填“放大”或“缩小”)的实像；若拍完远景再拍近景，镜头需要向 (填“靠近”或“远离”)胶片的方向移动。
【变式跟进】毕业照给同学们留下了美好的青春记忆。拍照时( )
A.照相机镜头相当于凹透镜
B.同学们应站在镜头1倍焦距以内
C.照相机成缩小的实像
D.想让成的像变大，镜头应远离同学们
类型之二 电影放映机、投影仪和幻灯机
使用投影仪时，为了让观众看到清晰的实像，应将胶片放在距离透镜 的位置；观众能从各个方向看到画面是因为光在银幕上发生了 ；为了让银幕上的画面变小，应使胶片到透镜的距离变 ，同时使镜头到银幕的距离变 。(后两空均填“大”或“小”)
类型之三 放大镜
[2024·西安期末]考古人员使用放大镜看古代铜钱上的字，看到的字是 (填“正立”或“倒立”)、 (填“放大”或“缩小”)的；若考古人员想让字更大一些看得更清楚，应将放大镜适当 (填“远离”或“靠近”)文物。
参考答案
【知识要点】
1.倒立、缩小的实 凸透镜 光屏 2.倒立、放大的实 小 3.正立、放大的虚 大
【归类探究】
【例1】倒立 缩小 远离
【变式跟进1】C
【例2】1倍焦距到2倍焦距之间 漫反射
大 小
【例3】正立 放大 远离第1课时 认识透镜
1.知道透镜的分类
凸透镜：中间 、边缘 的透镜叫作凸透镜。
凹透镜：中间 、边缘 的透镜叫作凹透镜。
辨别方法：(1)根据透镜的形状区分。
(2)根据透镜对平行光的作用区分。
2.了解透镜对光的作用
会 聚：凸透镜对光有 作用。与主光轴平行的光束经凸透镜，会聚于一点，如图甲所示。
发 散：凹透镜对光有 作用。与主光轴平行的光束经凹透镜后，向周围发散，其 延长线交于一点，如图乙所示。
焦 点：让凸透镜正对着太阳，通过凸透镜的太阳光聚集在一点，这个点是凸透镜的焦点，用字母F表示。
焦 距：焦点到凸透镜中心的距离叫作焦距，用字母f表示。
3.透镜的三条特殊光线
典型光路：如图所示。
类型之一 透镜的分类
如图所示是一些透镜的截面图，在这些透镜中，属于凸透镜的是 (填序号)，从外部特征上看，它们的共同特点是 。
【点悟】 从透镜的外部特征着手，通过比较透镜中间和边缘的厚、薄加以辨别。
【变式跟进1】[2023·西安期末]单反相机镜头由多种光学器件组成，其中较为重要的是透镜组，如图所示透镜组中属于凹透镜的是( )
A.① B.② C.③ D.④
类型之二 透镜对光的作用
[2023·香洲区期末]正对着太阳光的放大镜，能够使太阳光在另一侧的纸上形成一个很小、很亮的光斑，如图所示，说明放大镜对光有 作用，它是 (填“凸”或“凹”)透镜；若使用焦距更小的放大镜进行实验，发现其对光的偏折能力更 (填“强”或“弱”)。
【变式跟进2】[2023·天元区期末]如图所示的一块长方形玻璃，内部有一个很大的圆形空气泡，当一束平行光从左平行射向它时，它对这束平行光将有 (填“会聚”或“发散”)作用；实际上，我们可以用图中竖直线将它分作左右两块来看，就相当于是有两个 (填“凸”或“凹”)透镜。
类型之三 透镜的三条特殊光线
[2024·顺德区期末]如图所示，请画出三束光线通过凸透镜后的光线。
【点悟】 凸透镜的三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
【变式跟进3】如图所示，有两条射向透镜的光线，请在图中画出它们通过透镜后的光路。
如图所示，在图中画出对应的入射光线和折射光线。
【点悟】 凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
【变式跟进4】如图所示，请完成图中两条光线的折射光路。
参考答案
【知识要点】
1.厚 薄 薄 厚 2.会聚 发散 反向
【归类探究】
【例1】ABD 中间厚、边缘薄
【变式跟进1】B
【例2】会聚 凸 强
【变式跟进2】发散 凹
【例3】略
【变式跟进3】略
【例4】略
【变式跟进4】略
