【八年級上冊物理】第5.3課時 凸透鏡成像的規(guī)律（解析版）

第5.3課時凸透鏡成像的規(guī)律一、探究凸透鏡成像的規(guī)律實驗實驗過程中將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在；把凸透鏡放在光具座中央，調(diào)整光屏到透鏡的距離即，使?fàn)T焰在光屏上成一個的像，測量物體到透鏡的距離即距，并觀察像的、情況.

二、凸透鏡成像規(guī)律總結(jié)答案：同一高度上像距清晰物大小正倒考點1對實驗操作過程的理解1.凸透鏡成像時的三個物理量（1）焦距：凸透鏡的焦點到關(guān)心的距離，用表示；（2）物距：物體到凸透鏡光心的距離，用表示；（3）像距：像到透鏡光心的距離，用表示；2.實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律（像的大小、正倒、虛實）（1）實驗器材：凸透鏡（）、蠟燭、光屏、光具座（帶刻度尺）（2）實驗裝置：調(diào)節(jié)燭焰、透鏡、光屏的中心，使它們的三者中心在同一高度上（共軸調(diào)節(jié)，為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央）。注意：不能說成是三者中心在同一直線上。（3）進(jìn)行實驗：①把蠟燭放在距凸透鏡光心大于二倍焦距的地方，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒，同時測出此時的物距和像距。注意語言的敘述方式：明亮、清晰。②把蠟燭向凸透鏡方向移動，讓蠟燭與凸透鏡光心的距離等于二倍焦距，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察并記錄此時像的大小和正倒，并測出此時的物距和像距。③把蠟燭再靠近凸透鏡，讓蠟燭與凸透鏡光心的距離在一倍焦距和二倍焦距之間，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察并記錄此時像的大小和正倒，測出此時的物距和像距。④將蠟燭繼續(xù)靠近凸透鏡，讓蠟燭在凸透鏡的焦點上，移動光屏，觀察光屏上是否能成像。⑤把蠟燭移動到凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，移動光屏，觀察光屏上是否能成像。如果不能，可以從光屏這一側(cè)透過凸透鏡用眼晴直接觀察像的特點，并記錄，在1倍焦距之內(nèi)改變物距，多次實驗。（4）實驗數(shù)據(jù)和記錄結(jié)果實驗次序物距和焦距的關(guān)系物距/cm像距/cm像的性質(zhì)16012倒立、縮小的實像23015倒立、縮小的實像32020倒立、等大的實像41530倒立、放大的實像51260倒立、放大的實像610不成像78正立、放大的虛像86正立、放大的虛像（5）分析論證物距光路分析圖示像距成像特點像與物相對透鏡的位置應(yīng)用倒立、縮小的實像異側(cè)照相機(jī)倒立、等大的實像異側(cè)測焦距倒立、放大的實像異側(cè)投影儀幻燈機(jī)正立、放大的虛像同側(cè)放大鏡（6）實驗結(jié)論：口訣：凸透鏡成像規(guī)律（實像）一倍焦距分虛實，二倍焦距分大??；物遠(yuǎn)像近像變小，物近像遠(yuǎn)像變大。（7）歸納總結(jié)（1）凸透鏡所成的實像都是倒立的，且物、像位于凸透鏡的兩側(cè)；凸透鏡所成的虛像都是正立的，且物、像位于凸透鏡的同側(cè)。（2）—倍焦距處是實像和虛像的分界點，當(dāng)物距大于一倍焦距時成實像，當(dāng)物距小于一倍焦距時成虛像。（3）二倍焦距處是成放大實像和縮小實像的分界點，當(dāng)物距大于二倍焦距時成縮小實像，當(dāng)物距等于二倍焦距時成等大的實像，當(dāng)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時成放大的實像。（4）凸透鏡成實像時，隨著物距的變小，像和像距都變大；凸透鏡成虛像時，隨著物距的變小，像和像距都變小。（物近像近像變小）考點2凸透鏡成像規(guī)律考點的綜合解讀1.實驗中光屏上不能成像的原因①蠟燭在1倍焦距內(nèi)，凸透鏡成虛像，不能呈現(xiàn)在光屏上。②蠟燭在焦點上，凸透鏡沒有成像。③蠟燭到凸透鏡的距離稍大于1倍焦距，成像在很遠(yuǎn)的地方，光屏無法移動到該位置。④蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。2.凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用用照相機(jī)照相時，要使膠片上的像大一些，應(yīng)使被照物體離鏡頭近一些，同時使膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些，即鏡頭前伸。（成實像：物近像遠(yuǎn)像變大）使用投影儀時，要使屏幕上的像小一些，應(yīng)使投影片離鏡頭遠(yuǎn)一些，同時屏幕離鏡頭近一些。（成實像：物遠(yuǎn)像近像變小）使用放大鏡觀察物體時，要想讓被觀察物體大一些，應(yīng)使被觀察物體離放大鏡稍遠(yuǎn)一些。（成虛像：物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大）3.高斯成像公式（選學(xué)）透鏡成像的物距、像距和焦距之間的關(guān)系還可以用公式定量表示出來：4.當(dāng)透鏡被紙遮住一部分以后，所成的像有什么變化？如圖所示，能成完整的像，只是像的亮度變暗了。5.像不在光屏中央位置，如何調(diào)節(jié)？當(dāng)光屏上的像偏上時，有三種調(diào)節(jié)方法：（方法：燭焰、透鏡中心、燭焰的像三者在一條線上）①將光屏上調(diào)；②將凸透鏡下調(diào)；③將蠟燭上調(diào)。6.光屏上能成清晰像時，對調(diào)蠟燭和光屏的位置，光屏上仍能成清晰的像（光路可逆）7.焦距的測量及判斷①用平行光垂直照射到凸透鏡上，在凸透鏡的另一側(cè)用光屏承接到最小最亮的點，這個點到凸透鏡光心的距離即為焦距；②一定蠟燭和光屏，是光屏上成倒立、等大的實像，此時物距等于二倍焦距（）8.凸透鏡成像和平面鏡成像的區(qū)別凸透鏡可以成實像，也可以成虛像，平面鏡成的是虛像。除了正立倒立的區(qū)別以外，還有一個不同：平面鏡成的虛像是“翻轉(zhuǎn)”（數(shù)學(xué)里的軸對稱），正立是正立，但左右相反，相對位置發(fā)生了改變；凸透鏡成的實像是“旋轉(zhuǎn)”（數(shù)學(xué)里的中心對稱），相對位置沒發(fā)生改變；凸透鏡成的虛像，左右不相反，相對位置沒發(fā)生改變。一．選擇題（共7小題）1．如圖甲所示一幅漫畫立在桌面上，小明把一個裝有水的圓柱形玻璃杯放在漫畫前，驚奇地發(fā)現(xiàn)，透過水杯看到漫畫中的老鼠變“胖”了，還掉頭奔向貓，如圖乙所示，下列關(guān)于此現(xiàn)象的說法正確的是（）A．透過水杯看到變“胖”的老鼠是虛像 B．裝有水的圓柱形玻璃杯相當(dāng)于一個凹透鏡 C．將漫畫逐漸靠近水杯，透過水杯看到的老鼠始終是掉頭的 D．將漫畫離水杯遠(yuǎn)一些，透過水杯看到的老鼠會變“瘦”一些【解析】AB、圓柱形玻璃杯盛滿水，圓柱形玻璃杯中的水中間厚邊緣薄，形成水凸透鏡；該凸透鏡能使圖片橫向放大、顛倒；由乙圖可知，此時的老鼠的像與甲圖中的老鼠相比，是放大的，左右顛倒的實像，故AB錯誤；C、將漫畫逐漸靠近水杯，當(dāng)物距小于焦距時，成正立、放大的虛像，透過水杯看到的老鼠還是向右跑的，不是掉頭的，故C錯誤。D、若將漫畫離水杯再遠(yuǎn)一些，物距變大，像距變小，像變小，透過水杯看到的老鼠會變“瘦”一些，故D正確；故選：D。2．很多車主都在車上安裝了行車記錄儀，便于及時用攝像頭將行車過程中發(fā)生的事情記錄下來，在夜間可以利用攝像頭周邊的多點紅外線補(bǔ)光，拍出依舊清楚的畫面，關(guān)于行車記錄儀，下列說法正確的是（）A．在拍攝錄像時，物體在透鏡二倍焦距外 B．行車記錄儀的攝像頭中用的是凹透鏡 C．人肉眼可以觀察到紅外線 D．在拍攝錄像時，物體在透鏡二倍焦距內(nèi)【解析】AD、攝像機(jī)的鏡頭與照相機(jī)的鏡頭類似，應(yīng)用的凸透鏡成實像時u＞2f，成倒立縮小的實像；故A正確，D錯誤；B、行車記錄儀的攝像頭中用的是凸透鏡，不是凹透鏡，故B錯誤；C、紅外線屬于不可見光，人肉眼是不可以觀察到紅外線的，故C錯誤。故選：A。3．小明同學(xué)將兩個半徑合適的圓形空心硬紙筒恰好套在一起，小紙筒可以在大紙筒內(nèi)自由移動，在一端A蒙上一層半透明紙，在紙筒的另一端B處嵌了一個焦距合適的凸透鏡，如圖所示，組成了一個簡單照相機(jī)模型。下列說法正確的是（）A．應(yīng)把A端朝著明亮的室外，B端朝著較暗的室內(nèi) B．眼睛應(yīng)對著B端向筒內(nèi)觀察可以看到A端半透明紙上的像是否清晰 C．如果觀察到的像模糊不清，只有調(diào)節(jié)AB的距離才可調(diào)出清晰的像 D．如果在A端半透明紙上觀察到了某物體清晰縮小的像該物體離B端的距離一定比此時AB的距離大【解析】AB、由凸透鏡的成像規(guī)律可知，應(yīng)該對著A端向筒內(nèi)觀察而不是對著B端向內(nèi)方向觀察，讓光線從紙筒B通過凸透鏡才可以看到、看清楚物體的像；為使半透明紙上得到的像更亮一些，要成像的物體就應(yīng)該在明亮的地方，所以應(yīng)該把模型照相機(jī)的B朝著室外面，A端朝著較暗的室內(nèi)，故AB錯誤；C、如果觀察到的像模糊不清，可以調(diào)節(jié)AB的距離或B與物體之間的距離，就可調(diào)出清晰的像，故C錯誤；D、如果在A端半透明紙上觀察到了某物體清晰縮小的像，則此時的物距要大于像距，即該物體離B端的距離一定比此時AB的距離大，故D正確。故選：D。4．某同學(xué)利用水透鏡（注射器和彈性膜制成的凸透鏡）、蠟燭、光屏、光具座等器材進(jìn)行探究。如圖所示情況下，光屏上能成清晰的像。下列說法不正確的是（）A．圖中所示情況下凸透鏡的焦距為10cm B．用注射器向水透鏡中注入水后，凸透鏡的焦距會變小 C．向水透鏡中注水時，觀察成像特點的變化，可以模擬近視眼的成因 D．蠟燭和凸透鏡位置不變，向水透鏡中注水時，光屏要向右移動才能再次得到清晰的像【解析】A、由圖可知，此時的物距等于像距，即u＝v＝20.0cm，成倒立、等大的實像，則u＝2f，故f＝10.0cm，故A正確；B、用注射器向水透鏡中注入水后，凸透鏡的凸度發(fā)生了變化，焦距會變小，故B正確；C、近視眼的成因是晶狀體的會聚能力變強(qiáng)，像呈現(xiàn)在視網(wǎng)膜的前方，故向水透鏡中注水，可以模擬近視眼的成因，故C正確；D、蠟燭和凸透鏡位置不變、向水透鏡中注水，凸透鏡焦距變小，會聚能力變強(qiáng)，像成在了光屏的前面，光屏要向左移動才能再次得到清晰的像，故D不正確。故選：D。5．如圖所示的實驗中，光屏上得到清晰的像，下列說法正確的是（）A．蠟燭經(jīng)透鏡形成了倒立縮小的虛像 B．蠟燭向左移會讓清晰的像變大一點 C．照相機(jī)的成像原理跟圖中情形相同 D．圖中的凸透鏡的焦距大約是10cm【解析】AC、由圖可知，此時的光屏上能承接到像，則所成的像是實像；物距大于像距，凸透鏡成倒立、縮小的實像，其應(yīng)用是照相機(jī)，故A錯誤，C正確；B、蠟燭向左移，物距變大，像距變小，像會變小，故B錯誤；D、物距大于二倍焦距成倒立縮小實像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，即u＝20.0cm＞2f，f＜v＝10cm＜2f，解得5.0cm＜f＜10.0cm，故圖中凸透鏡的焦距不可能是10cm，故D錯誤。故選：C。6．某物理興趣小組在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗過程中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v和物體到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖象，如圖所示。下列分析判斷正確的是（）A．實驗中所使用的的凸透鏡焦距為16cm B．物體放在A點對應(yīng)的位置上，成縮小倒立的實像 C．物體放在C點對應(yīng)的位置，放大倒立的實像 D．物體從A點移到C點的過程中，所成的像逐漸變小【解析】A、u＝v＝2f，凸透鏡成倒立、等大的實像，如圖，u＝v＝2f＝16cm時，所以f＝8cm，故A錯誤；B、物體放在A點對應(yīng)的位置上，像距大于物距，成放大、倒立的實像，故B錯誤；C、物體放在C點對應(yīng)的位置，物距大于像距，成縮小、倒立的實像，故C錯誤；D、物體從A點移到C點的過程中，物距增大，像距減小，像變小，故D正確。故選：D。7．在拍集體照時，攝影師試鏡時發(fā)現(xiàn)攝入同學(xué)的像太小，則攝影師應(yīng)（）A．將相機(jī)向前移動，鏡頭向里縮 B．將相機(jī)向后移動，鏡頭向里縮 C．將相機(jī)向前移動，鏡頭向外伸 D．將相機(jī)向后移動，鏡頭向外伸【解析】在拍集體照時，攝影師試鏡時發(fā)現(xiàn)攝入同學(xué)的像太小，，需要將像放大，因此要減小物距，增大像距，所以攝影師應(yīng)將相機(jī)向前移動，鏡頭向外伸，故ABD錯誤，C正確。故選：C。二．填空題（共4小題）8．同學(xué)們常喝礦泉水，當(dāng)用手握住裝滿水的圓柱形礦泉水瓶時，透過瓶子看到瓶后的手指變粗的像，將手指遠(yuǎn)離瓶子一些，將會看到與手指指向相反的像。（均選填“實”或“虛”）【解析】裝有水的圓柱形玻璃瓶相當(dāng)于凸透鏡，當(dāng)用手握住裝滿水的圓柱形礦泉水瓶時，物距小于焦距，得到正立、放大的虛像。則透過瓶子看到瓶后的手指變粗的虛像，將手指遠(yuǎn)離瓶子一些，當(dāng)2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，當(dāng)u＞2f，成倒立、縮小的實像，故將會看到與手指指向相反的實像。故答案為：虛；實。9．中國青銅時代始于公元前2000年，具有重要的歷史價值和觀賞價值。如圖所示，考古家用焦距為10cm的放大鏡觀察出土的青銅器件，他看到的是正立、放大的（選填“虛”或“實”）像。此時，該物件與放大鏡的距離應(yīng)10cm（選填“＞”、“＝”或“＜”）；用放大鏡的鏡片制成的眼鏡可用于矯正遠(yuǎn)視（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼。【解析】因放大鏡成像時，須將物體放在焦點之內(nèi)，焦距為10cm，物距要小于10cm，此時會成正立放大的虛像，遠(yuǎn)視眼是像呈在視網(wǎng)膜的后方，要想使像呈在視網(wǎng)膜上，應(yīng)戴一會聚透鏡，即凸透鏡，所以該眼鏡可以用以矯正遠(yuǎn)視眼。故答案為：虛；＜；遠(yuǎn)視。10．小娟對有關(guān)光學(xué)實驗進(jìn)行比較研究。（1）探究凸透鏡成像規(guī)律時，調(diào)節(jié)器材使?fàn)T焰和光屏的中心位于透鏡的上，器材在圖示位置時，觀察到光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像，則該像為倒立、實像，若將蠟燭移至35cm處，此時凸透鏡對燭焰發(fā)出的光起作用。（2）將圖中的透鏡換為帶小孔的遮光板，燭焰的像成在光屏下方，要讓像成在光屏中央，應(yīng)將小孔向調(diào)節(jié)，此時的像與圖中透鏡所成的像相比，像的大小?！窘馕觥浚?）探究凸透鏡成像規(guī)律時，調(diào)節(jié)器材使蠟燭、凸透鏡、光屏三者在同一條直線上，也就是使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，像才能成在光屏的中央，便于觀察；由圖知，此時v＝60cm﹣40cm＝20cm，u＝40cm﹣20cm＝20cm，即v＝u，所以此時成倒立、等大的實像；因為凸透鏡對光線有會聚作用，所以若將蠟燭移至35cm處，此時凸透鏡對燭焰發(fā)出的光仍然起會聚作用；（2）將圖中的透鏡換為帶小孔的遮光