第三章

光

和

眼

睛第四課時

凸透鏡成像規律及其應用1.探究并了解凸透鏡成像的規律。了解凸透鏡成像規律的應用。2.探究凸透鏡成像的規律。（必做實驗）課程標準考點梳理1.不同物距時的成像情況：探究凸透鏡成像的規律物距u與焦距f的關系像距v與焦距f的關系像的性質應用正立或倒立放大或縮小實像或虛像u>2ff<v<2f________________________u=2fv=2f______測焦距f<u<2fv>2f____________u=f—不成像—u<f—___________________________倒立縮小等大放大實像照相機投影儀正立放大虛像放大鏡注意：(1)u=2f時是像放大與縮小的分界點，u=f時是實像與虛像的分界點。

（一倍焦距分虛實，內虛外實；二倍焦距分大小，內大外?。?2)成實像時：物體靠近焦點，像會遠離凸透鏡且像會變大；物體遠離焦點，像會靠近凸透鏡且像會變小。（物近像遠像變大，物遠像近像變小）(3)可以利用u=2f時來測量凸透鏡的焦距。2.實像和虛像的區別:分類形成原因接收實例實像由來自物體的光會聚而成既能被眼睛看到，又能被光屏接收到照相機成像、投影儀成像、小孔成像虛像光沒有會聚，只是人眼逆著出射光的方向看，感到光是從虛像的位置發出的只能被眼睛看到，不能被光屏接收到平面鏡成像、海市蜃樓、凹透鏡成像、放大鏡成像1.照相機：利用u>2f時，成__________、__________的__________像的原理制成。2.幻燈機、投影儀、電影機：利用f<u<2f時，成__________、__________的__________像的原理制成。3.放大鏡：利用u<f時，成________、________的__________像的原理制成。

倒立凸透鏡成像規律的應用縮小實倒立放大實正立放大虛1.眼睛的成像原理與照相機的相同，晶狀體相當于一個__________，視網膜相當于__________，物體經晶狀體后在視網膜上成__________、__________的__________像。2.晶狀體太厚時，折光能力太強，遠處景物的像落在視網膜__________的為近視眼，需戴__________鏡來矯正。3.晶狀體太薄時，折光能力太弱，近處景物的像落在視網膜__________的為遠視眼，需戴__________鏡來矯正。

凸透鏡近視眼和遠視眼光屏倒立縮小實前方凹透后方凸透課本簡練1.（八上P70活動改編）小紅在做“探究凸透鏡成像的規律”實驗，她把一支點燃的蠟燭（如圖1-3-53）放在焦距為10cm的凸透鏡前25cm處。在凸透鏡的另一側調節光屏的位置可找到一個清晰的燭焰的像。這個像是下圖中的（

）D2.（八上P71活動改編）若凸透鏡的焦距為10cm。（1）把一燭焰放在凸透鏡前6cm處，可得到一個__________________________像。（2）把一燭焰放在凸透鏡前15cm處，可得到一個__________________________像。（3）把一燭焰放在凸透鏡前22cm處，可得到一個_________________________像。正立、放大的虛倒立、放大的實倒立、縮小的實3.（八上P75活動2改編）利用“紅外發熱人群檢測”裝置，每分鐘可以對500人實行快速檢測，同時監控主機中的攝像頭可以對體溫異常者進行人像采集，攝像頭的焦距為f。在采集過程中，被檢測人群應位于攝像頭的（

）A．大于f處 B．小于f處C．f與2f之間 D．大于2f處D4.(八上P72自我評價與作業4改編)如圖1-3-54所示,小華用凸透鏡先后兩次觀察書本上的字,以下說法正確的是（

）A．

圖甲成的是實像B．

圖乙成的是虛像C．

圖甲中的成像規律可應用于放大鏡D．

圖乙中的成像規律可應用于照相機C5.（八上P74活動1改編）在圖1-3-55中表示遠視眼的是圖__________（填“甲”或“乙”）。近視眼應配戴__________（填“凸透鏡”或“凹透鏡”）制成的眼鏡進行矯正。乙凹透鏡易錯精講【例1】某同學在探究凸透鏡成像的規律時,在光屏上得到了一個清晰的燭焰的像（如圖1-3-56），為了使光屏上清晰的像變大些，下列調節方法可行的是（

）A．

將蠟燭適當遠離透鏡,光屏適當靠近透鏡B．

將蠟燭適當靠近透鏡,光屏適當遠離透鏡C．

將光屏適當遠離透鏡D．

將透鏡適當靠近光屏易錯點1凸透鏡成像規律的動態分析B

思路點撥：（1）當物距大于f時，凸透鏡成實像，物近像遠像變大（相對于焦點來說）。因此，要使光屏上清晰的像變大或變小，移動物體（改變物距）的同時，也要移動光屏（改變像距）。（2）當物距小于f時，凸透鏡成虛像,物近像近像變小（相對于凸透鏡來說）?！咀兪?】探究凸透鏡成像的規律時，將焦距為10cm的凸透鏡放置在光具座上50cm刻度線處（如圖1-3-57）。在蠟燭從10cm刻度線處逐漸移至45cm刻度線處的過程中，燭焰成像大小的變化情況是（

）A.一直變大B.一直變小C.先變大后變小D.先變小后變大C【例2】如圖1-3-58所示，P點位于凸透鏡2倍焦距處，F為凸透鏡的焦點，請作圖確定發光體上點A經凸透鏡所成的像點A′的位置。易錯點2凸透鏡成像規律的作圖如答圖1-3-16所示。

思路點撥：凸透鏡成實像時，折射光線相交形成像點；凸透鏡成虛像時，折射光線的反向延長線相交形成像點。因此，可以利用三條特殊光線的其中兩條來確定像點的位置?！咀兪?】（2021廣東）如圖1-3-59所示，蠟燭的燭焰中心A在主光軸上距凸透鏡光心O二倍焦距以外。①根據凸透鏡成像規律，在圖甲中標出A所成的像A′的大致位置；②借助輔助線或光路圖，在圖乙中找到A所成的像A′的確切位置，保留作圖痕跡。如答圖1-3-17所示?！咀兪?】在探究凸透鏡成像規律的實驗中，小新透過凸透鏡看到燭焰S的像點S′。請在圖1-3-60中畫出光路圖確定像點S′的位置，圖中O為光心，F為焦點（保留必要的作圖痕跡）。如答圖1-3-18所示。實驗探究凸透鏡成像的規律(10年4考：2015年、2017年、2019年、2023年)重點實驗實驗名稱探究凸透鏡成像的規律實驗器材凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴、遮光板考點歸納（1）凸透鏡對光的作用：凸透鏡的會聚作用使光比原來更靠近主光軸考點歸納（2）凸透鏡焦距的測量：用平行光（太陽光或遠距離的手電筒）垂直照射凸透鏡，在凸透鏡的另一側的光屏上承接到最小、最亮的光斑，用刻度尺測量該光斑到凸透鏡光心的距離，即是凸透鏡的焦距（3）器材放置及要求：將凸透鏡固定在中間位置，左右兩側各放置蠟燭和光屏，同時讓燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度，目的是讓像成在光屏的中央（4）無論怎樣移動光屏都找不到像的原因：①燭焰在一倍焦距以內成虛像；②燭焰在一倍焦距上不成像；③燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度；④成像太遠，超出光具座的量程考點歸納（5）成像變化情況：成實像時，要使光屏上的像變大，可以讓物體靠近凸透鏡，同時讓光屏遠離凸透鏡（6）用有圖形的發光二極管代替蠟燭的優點：使成像更清晰、穩定且容易對比像和物體的大小關系（7）凸透鏡被遮擋一部分：光屏上成亮度稍暗的完整的像（8）在光屏上畫方格子的優點：方便比較像與物體的大小關系（9）在凸透鏡前加凹透鏡（近視眼鏡的鏡片）后，像和像距都變大，光屏要遠離凸透鏡才能承接到像（10）實驗過程中，蠟燭會越燒越短，燭焰的位置越來越低，光屏上像的位置越來越高，為了使像繼續成在光屏中央，可將蠟燭或光屏向上移，或將凸透鏡向下移（11）實驗數據收集、記錄和表格的設計；像距和物距的關系圖像處理實驗結論u>2f，成倒立、縮小的實像；u=2f,成倒立、等大的實像；f<u<2f，成倒立、放大的實像；u=f,不成像；u<f，成正立、放大的虛像考點應用照相機、幻燈機、投影儀、放大鏡、眼睛【例】【科學探究】在“探究凸透鏡成像的規律”實驗中：

【實驗步驟1】(1)一束平行于凸透鏡主光軸的光經過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑，由圖1-3-61可知，凸透鏡對光具有__________作用，該凸透鏡的焦距是__________cm。

會聚10.0【實驗步驟2】(2)將凸透鏡、蠟燭和光屏放在圖1-3-62甲的光具座上進行實驗。若在圖中C位置上放置光屏，則B位置上應放置__________；李安在安裝實驗裝置時出現如圖1-3-62乙所示的現象，造成這一現象的原因是___________________________________________，應該進行調整的操作是___________________________________________。

凸透鏡燭焰、透鏡和光屏的中心不在同一高度上調整燭焰、透鏡和光屏的中心在同一高度上【實驗操作】(3)圖1-3-63是趙強同學用蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上研究凸透鏡成像規律的實驗裝置，其中明顯還需要調整的是________的高度；實驗一段時間后，蠟燭變短了，要使燭焰的像仍然成在光屏的中心，應該將光屏向______移動，或者將蠟燭向______移動。光屏上上【實驗結論1】(4)在圖1-3-63中，調整完實驗器材的高度后，當蠟燭與凸透鏡的距離如圖所示時，在光屏上可得到一個清晰的像，這個像是__________（填“倒立”或“正立”）、__________（填“放大”“縮小”或“等大”）的像。生活中常用的__________(填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這個原理制成的。倒立縮小照相機【實驗結論2】(5)在（4）的基礎上，將蠟燭和光屏的位置互換，則光屏上的成像性質是__________、__________的__________，這是因為光在折射時，光路是__________。生活中常用的__________(填“投影儀”“放大鏡”或“照相機”)就是利用這個原理制成的。

倒立放大實像可逆的投影儀【實驗拓展1】(6)在實驗中得到清晰的實像后，當用黑色硬紙片遮住透鏡的上半部分，則所成的像_____________________（填“燭焰的像不完整”“會有紙片的像”或“燭焰的像變暗了”)。燭焰的像變暗了【實驗拓展2】(7)在圖1－3－63中，調整實驗裝置后，光屏上已成清晰的像，如果給凸透鏡戴上近視眼鏡后，為使光屏上再次呈清晰的像，應將光屏向_______(填“左”或“右”)移動。（8）將蠟燭在圖1-3-63的基礎上遠離凸透鏡，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向__________(填“靠近”或“遠離”)凸透鏡的方向移動。若不移動光屏，則可在蠟燭和凸透鏡之間再放上一個焦距合適的__________(填“凸透鏡”或“凹透鏡”)。右靠近凹透鏡考點1凸透鏡成像的規律［10年7考：2015年(實驗)、2017年(實驗)、2019年(綜合)、2020年(填空)、2021年(作圖)、2022年(填空)、2023年(實驗)考查］

考點精練1.如圖1-3-64所示，燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度，該凸透鏡的焦距為10.0cm，凸透鏡的位置保持不變。以下說法正確的是（

）A.當蠟燭放在圖中A區域時，光屏應放在圖中D區域才可能呈現清晰的像B.蠟燭從圖中位置逐漸遠離透鏡時，所成的像會逐漸變小C.若無論怎么移動光屏，在光屏上都找不到像，則蠟燭可能放在圖中B區域D.若光屏上要得到一個放大的像，則蠟燭應該放在圖中C區域B2.【科學思維】點燃蠟燭，燭焰通過焦距為20cm的凸透鏡甲成縮小的像。現用焦距為10cm的凸透鏡乙替代凸透鏡甲，且保持燭焰和透鏡的位置不變，燭焰通過凸透鏡乙所成的像是（

）A.縮小的實像 B.放大的虛像C.倒立的虛像 D.正立的實像A3.【科學探究】（2023廣東）小明在學習了凸透鏡成像的規律后，繼續深入探究。選用下表中某一規格的凸透鏡做實驗，調整好器材后如圖1-3-65甲所示，此時燭焰在光屏上成放大的像。實像凸透鏡編號焦距/cm直徑/cm①53.5②54.5③104.5④154.5（1）光屏上的像是實像還是虛像？__________。（2）一段時間后，小明發現燭焰的像如圖1-3-65乙所示，此時將蠟燭向__________調節可以使燭焰的像移到光屏中央。（3）小明選的凸透鏡焦距為__________cm。（4）小明將蠟燭換成F字光源，調整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，如圖1-3-65丙所示，則小明看到的像應是__________（填字母）。（5）小明認為凸透鏡成像的規律還可能與凸透鏡的直徑有關。若要驗證其猜想，則可在表中選取編號為__________兩個凸透鏡進行實驗驗證。上10D①②考點2凸透鏡成像規律的應用［10年4考：2015年(實驗)、2017年(實驗)、2022年(填空)、2024年(填空)考查］

4.如圖1-3-66所示，小明通過焦距為15cm的凸透鏡觀察到郵票正立放大的像。下列說法正確的是（

）A.通過凸透鏡觀察到的像是實像B.郵票到凸透鏡的距離等于15cmC.郵票到凸透鏡的距離小于15cmD.郵票到凸透鏡的距離大于30cmC5.（2024廣東）航空器的攝像頭相當于________透鏡，遠處的物體通過攝像頭成倒立、縮小的________(填“實”或“虛”)像。在攝像頭遠離物體的過程中，像的大小將變__________。凸實小6.（2024廣元）“問天”學習小組在實驗室研究投影儀的成像特點（如圖1-3-67）。（1）他們將投影片放在載物臺上，調節鏡頭的位置，屏幕上出現清晰、倒立、放大的實像，是因為投影片放在了距離鏡頭__________的位置。（只填下列正確選項前的序號）A.二倍焦距以外B.一倍焦距到二倍焦距之間C.一倍焦距以內B（2）他們將投影片到鏡頭的距離調大，同時將鏡頭到屏幕的距離調小，當屏幕上再次出現清晰的像時，與（1）中的像相比，像_________（填“變大”“不變”或“變小”）。變小考點3

近視眼和遠視眼［10年1考：2017年(作圖)考查］

7.【物理觀念】現代生活中，智能手機給人們帶來了許多便利，但長時間盯著手機屏幕容易導致視力下降。如圖1-3-68所示，關于遠視眼及其矯正的原理圖正確的是（

）A.①③ B.②④ C.①④ D.②③A8.【物理觀念】圖1-3-69甲是近視眼的成像示意圖，其中晶狀體相當于凸透鏡，平行光經過晶狀體等結構未會聚在視網膜上。請在圖1-3-69乙的虛線框內畫出適當的透鏡進行矯正，并將兩條光線的光路補充完整，使光線會聚在視網膜上的a點。如答圖1-3-19所示。考點4跨學科實踐用“水透鏡”探究近視眼的形成原因實踐9.有一種特殊鏡片b，如圖1-3-70所示，其厚度變化可通過抽出液體（或注入液體）來實現。為矯正近視，可調整為鏡片________（填“a”或“c”）佩戴。鏡片c對光有__________（填“會聚”或“發散”）作用；將某物體放在鏡片c前1cm處，在鏡片的另一側透過鏡片能看到一個正立放大的像，鏡片c的焦距__________（填“大于”“等于”或“小于”）1cm。a會聚大于10.在6月6日全國愛眼日活動中，小睿用“水透鏡”制作了可變焦的眼睛模型，如圖1-3-71所示，此時蠟燭恰好在光屏上成清晰的像。當小睿用注射器向“水透鏡”注水時，“水透鏡”變厚，像變模糊，這模擬了__________視眼的成因，如果想在光屏上呈現清晰的像，可以將__________透鏡放在“水透鏡”前面，相當于給“眼睛”戴上了“眼鏡”。近凹考點5

綜合真題11.【科學探究】(2019廣東）小明在用蠟燭作為光源完成“探究凸透鏡成像的規律”實驗后，發現了蠟燭火焰飄忽不定、像與物體的對比較難判定等問題，小明和老師、同學一起對實驗裝置進行了一系列創新，創新點如圖1-3-72所示：光具座上凸透鏡所在位置為零刻度，數值向左、向右依次增大；在標有均勻格子的面板上制作字母“A”狀LED燈替代蠟燭；光屏上標有同樣的均勻格子。（1）請分析創新后實驗裝置的優點：①可以直接讀出物距以及__________;②光屏上成像更清晰、__________；③從光屏上可以準確得出像與物體的__________關系。像距穩定大小（2）完成“探究凸透鏡成像的規律”實驗后，還可以更換（或增加）實驗器材進行拓展探究。請仿照示例寫出兩種不同方案。項目更換（或增加）實驗器材及操作探究的問題示例用黑色紙片遮擋凸透鏡的一部分探究凸透鏡沒被遮擋部分的成像情況方案1①_____________________________②______________________________方案2③_____________________________④______________________________更換厚度更大的凸透鏡探究焦距變化對成像的影響將近視眼鏡放在凸透鏡前面探究近視眼的矯正原理12.（2022廣東）如圖1-3-73所示，電子蠟燭的“燭焰”通過凸透鏡在光屏上成一個清晰__________立的實像。利用這一成像規律可制成__________（填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”）。若保持蠟燭和光屏的位置不變，僅將凸透鏡更換成另一個焦距相同、尺寸更大的凸透鏡，此時光屏上像的大小與