資源簡介

第十講 凸透鏡的成像規律
知識點一、透鏡
透鏡：透明物質制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，對光起折射作用的光學元件。
透鏡的類型：
（1）凸透鏡：邊緣______，中央______；對光有______作用。
（2）凹透鏡：邊緣______，中央______；對光有______作用。
主光軸和光心：
焦點：凸透鏡能使跟主光軸平行入射的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示。
（1）凸透鏡有兩個焦點，并且關于光心對稱
（2）凹透鏡有兩個虛焦點，并且關于光心對稱
焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“”表示?！?br/>凸透鏡的焦距的大小表示其會聚能力的強弱，越小，對光的會聚能力越強
焦距測量方法：拿一個凸透鏡正對著陽光，再把一張紙放在它的另一側，改變透鏡與紙的距離，直到紙上的光斑變得最小、最亮。測出這個最小、最亮的光斑到凸透鏡中心的距離，這個距離就是凸透鏡的焦距。
知識點二、透鏡的三條特殊光線
凸透鏡 過光心的光線經凸透鏡后傳播方向不變 過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸射出 跟主光軸平行的光線經凸透鏡折射后過焦點射出
凹透鏡 通過光心的光線經凹透鏡后傳播方向不變 射向凹透鏡的光線如果其延長線通過虛焦點，則經凹透鏡折射后平行于主光軸射出 跟主光軸平行的光線經凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過焦點射出
【同步練習】
下列陳述中錯誤的是（ ）
A．凹透鏡對光線有發散作用 B．凹透鏡對光線有會聚作用
C．虛焦點不是光線實際會聚的點 D．實焦點是光線實際會聚的點
關于透鏡，下列說法中不正確的是（ ）
A．通過光心的光線不改變方向 B．通過透鏡的每一條光路都是可逆的
C．焦距越長，透鏡對光的折射作用越強 D．凸透鏡的邊緣一定比中央薄
圖甲、乙所示的虛線框內各放置一個透鏡，發光點 S 發出的兩束光通過透鏡前后的方向如圖所示，則（ ）
A．甲為凹透鏡，乙為凸透鏡 B．甲為凸透鏡，乙為凹透鏡
C．甲、乙都為凸透鏡 D．甲、乙都為凹透鏡
如圖所示是透鏡對光的作用，其中正確的是( )
如圖畫出了光線通過透鏡(圖中未畫出)的情形，其中凹透鏡的是 ( )
A．甲、乙、丙 B．甲、乙、丁 C．乙、丁 D．甲、乙、丙、丁
關于透鏡，下列說法正確的是（ ）。
A．凸透鏡對光線有會聚作用，通過凸透鏡的光線一定會聚到一點
B．不論是凸透鏡還是凹透鏡，經過透鏡光心的光線方向都不變
C．放在凹透鏡焦點上的點光源，它發出的光線經透鏡折射后光線平行于主光軸
D．凸透鏡有兩個虛焦點，凹透鏡有兩個實焦點
晴朗的夏日中午，往樹或花得葉子上澆水，常會把葉子燒焦，其原因是( )
A．水滴蒸發，帶走葉子上的熱 B．水滴在陽光下溫度升高，把葉子燙焦
C．水滴容易透過陽光 D．水滴會使陽光會聚，把葉子燒焦
香水的主要成分是易燃酒精，如圖所示為四瓶香水，透明玻璃瓶蓋形狀各異，最容易在陽光下引發火災的是( )
A． B． C． D．
在一塊玻璃磚內，一束平行光線恰好正對著玻璃內餅狀的空氣泡射去，則光束通過空氣泡（ ）
仍為平行光束 B．變為發散光束
C．變為會聚光束 D．無法確定
賽賽有兩個直徑都為 d 的透鏡，為辨別兩透鏡的種類，分別將它們正對太陽光，再把一張紙放在下方，在紙上分別得到大小不同的甲、乙兩個光斑透鏡與光斑的大小如圖所示（d1＜d＜d2）。則根據這兩個光斑，下列說法正確的是（ ）
A. 形成甲光斑的可能是凸透鏡，形成乙光斑的一定是凹透鏡
B．形成甲光斑的可能是凹透鏡，形成乙光斑的一定是凹透鏡
C．形成甲光斑的一定是凹透鏡，形成乙光斑的可能是凸透鏡
D．形成甲光斑的一定是凸透鏡，形成乙光斑的可能是凸透鏡
在各圖中，根據已給出的入（出）射光線及透鏡的類型，分別畫出它們的出（入）射光線。
如圖所示，平行于主光軸的入射光線經透鏡折射后，再經平面鏡反射。請畫出其光路圖。
如圖，F1、F2 分別為凹透鏡和凸透鏡的焦點，且兩透鏡的左焦點重合，請畫出圖中光線經透鏡折射后的完整光路。
知識點三、探究凸透鏡的成像規律
實驗注意點：
（1）要保證三心等高：蠟燭焰心、光心、光屏中心，三者在______________，目的是______________。
（2）蠟燭燃燒變短，光屏上的像往______________（上/下）移動
（3）透鏡被異物擋住一部分，______（能/不能）在光屏上呈現完整的燭焰像，燭焰的像________（亮/暗）
（4）無論怎么移動光屏，光屏上始終沒有出現燭焰的像，原因可能是①______________；②______________；
（5）蠟燭往右移動，要再次得到清晰的像，光屏應往______________（左/右）移動；
（6）在凸透鏡前加上一塊近視眼鏡（凹透鏡），相當于透鏡變______（厚/?。?，會聚能力變 ___（強/弱），成像相對于光屏______（提前/靠后），要再次得到清晰的像，應保持蠟燭不動，將光屏往________（左/右）移動，或者保持光屏不動，將蠟燭往__________（左/右）移動；
（7）在凸透鏡前加上一塊遠視眼鏡（凸透鏡），相當于透鏡變________（厚/?。?，會聚能力變 ____（強/弱），成像相對于光屏________（提前/靠后），要再次得到清晰的像，應保持蠟燭不動，將光屏往______________（左/右）移動，或者保持光屏不動，將蠟燭往______________（左/右）移動；
凸透鏡成像規律
物距 像的性質 像距 應用
u>2f
u=2f
fu=f
u靜態規律：
（1）一焦分虛實，二焦分大??；
（2）物在外，像在間，物在間，像在外；
（3）實像異側倒，虛像同側正；
（4）要得到清晰的像，物體與光屏之間的最小距離為 4f；當物距大于像距，成縮小的像，當物距小于像距，成放大的像。
動態規律：
（1）成實像時：物近像遠像變大；物遠像近像變小。
（2）當凸透鏡成清晰非等大的像時，保持物體和光屏的位置不變，只移動凸透鏡，只能得到另一個清晰的像，且像的大小與原來的像相反。
（3）當 u＞2f，物體比像移動得快 ；當 f＜u＜2f，物體比像移動得慢。
（4）不管實像還是虛像，物體越靠近一倍焦距處，像越大。
【同步練習】
在探究凸透鏡成像規律時，小明用 9 個紅色的發光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上
替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗使用的凸透鏡焦距為 10cm， 實驗裝置如圖甲所示．
（1）實驗時，首先調節光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是 _________________________________________________ 。
（2）凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm 時，在光屏上出現__________像；如果小明將光源移至 8cm 刻度時，他通過凸透鏡看到光源的__________像。
（3）同學們對小明使用的實驗裝置進行如下評價，其中錯誤的是（ ）
A.與燭焰相比，實驗使用的光源不會晃動，光屏上所成的像比較穩定
B.光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C.零刻度線刻在光具座標尺的中央，可直接測出物距和像距
D.若凸透鏡的焦距未知，則利用此實驗裝置不能測量凸透鏡的焦距
（4）光源“F”放在 15cm 處，其大小如圖乙所示，凸透鏡固定在光具座零刻度線上．如果用遮光罩將凸透鏡的上半部分罩住，則光屏上所成的像是（ ）
小智在做“探究凸透鏡成像規律”的實驗時，固定凸透鏡的位置不動，實驗操作規范。當他將蠟燭、凸透鏡和光屏調節到如圖甲所示的位置時，燭焰恰好在光屏上成清晰的像。
（1）這個像的成像原理與__________（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機”）相同。若將蠟燭向右移動少許，則應將光屏向__________（選填“左”或“右”）移動才能再次在光屏上成清晰的像
（2）若保持凸透鏡、光屏的位置不變，再在凸透鏡左側附近放置一個凹透鏡（圖中未畫出），這時需要將光屏向__________（選填“左”或“右”）移動才能在光屏上成清晰的像。
（3）燭焰成虛像時，人眼應該從 __________（選填“燭焰”或“光屏”）一側向透鏡方向觀察。
（4）小智測出透鏡焦距為 10cm，在實驗時，小智用該凸透鏡觀察小杰的眼睛，看到小杰的眼睛如圖乙所示，則物距應該滿足的條件是 __________（選填序號）
A.大于 10cm 且小于 20cm B.小于 10cm
C.等于 20cm D.大于 20cm
（5）小智在接下來的實驗中將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透鏡，物距 u 隨時間 t 的變化圖象如圖丙所示，則像距v 與t 的大致變化關系為圖中的__________（選填序號）。
小雨用凸透鏡做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。
（1）將凸透鏡正對著太陽光，在透鏡下方，平行地放上白紙，測出透鏡與白紙間距s與對應的白紙被烤焦的時間t，繪出圖象，如圖甲，則可判斷該透鏡的焦距f 為__________cm；
（2）調整器材高度時，應__________（選填“點燃”或“不點燃”）蠟燭；
（3）如圖乙，將蠟燭移至45cm刻度處時，從凸透鏡右側通過凸透鏡可以看到燭焰的__________（選填“虛”或“實”）像；
（4）小超想利用LED發光字母來探究凸透鏡成像上下左右位置關系，“HFBZ”的4個字母適合做LED光源的有__________個。
在探究凸透鏡成像規律的實驗中，凸透鏡、光屏和燭焰的位置如圖所示時，光屏上能成（ ）
A.所成的是正立、縮小的實像
B.所成的是倒立、縮小的實像
C.把凸透鏡向左移動，調整光屏的位置，得到的像變小
D.把凸透鏡向右移動，調整光屏的位置，得到的像變小
2、 3、
某班同學在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，記錄并繪制了物體到凸透鏡的距離跟像到凸透鏡的距離之間關系的圖象，如圖所示，下列判斷正確的是（ ）
A.該凸透鏡的焦距是 20cm
B.當 u=15cm 時，在光屏上能得到一個縮小的像
C.把物體從距凸透鏡 l0cm 處移動到 30cm 處的過程中，像逐漸變小
D.當 u=25cm 時成倒立放大的像
在探究凸透鏡成像的實驗中，先用焦距為 10cm 的透鏡甲進行實驗，在透鏡右側的光屏上得到了清晰縮小的實像。接下來不改變發光體和凸透鏡的位置，改用焦距為 20cm 的透鏡乙繼續進行實驗。下列情形可能發生的是（ ）。
光屏向右移，能接收到清晰縮小的實像
光屏向左移，能接收到清晰放大的實像
光屏向左移，能接收到清晰縮小的實像
D．無論怎樣移動光屏，都接收不到清晰的像
小華在研究凸透鏡成像規律時，將平行光正對凸透鏡照射，另一側光屏移到距凸透鏡 10 厘米處時，得到一個最小最亮的光斑。接著把光源換成蠟燭，調整好相關器材的高度，將凸透鏡固定在光具座中央 50 厘米刻度線處，移動蠟燭到光具座的左端并點燃，再移動光屏至如圖所示位置時，在光屏中央得到一個清晰的像。保持凸透鏡位置不變，通過移動蠟燭及光屏的位置，下列成像情況符合實際的是（ ）
A. 若蠟燭放置在 10 厘米刻度線處，移動光屏，在光屏上都不能呈清晰的像
B. 若蠟燭放置在 30 厘米刻度線處，移動光屏，可在光屏上呈清晰縮小的像
C. 若蠟燭放置在 35 厘米刻度線處，移動光屏，可在光屏上呈清晰放大的像
D. 若蠟燭放置在 45 厘米刻度線處，移動光屏，可在光屏上呈清晰放大的像
某同學用自制的水凸透鏡做凸透鏡成像實驗，在光屏上得到到了清晰的像，如圖所示。他繼續向水凸透鏡內注水，使水凸透鏡的焦距變小，如果不改變蠟燭和凸透鏡的位置，要在光屏上再次成清晰的像（ ）
A. 光屏應向左移動，成更加縮小的像
B. 光屏應向右移動，成更加稍大的像
C．光屏應向左移動，成更加稍大的像
D．光屏應向右移動，成更加縮小的像
21. 22.
在做“探究凸透鏡成像的規律”實驗時，某實驗小組所描繪 的圖線如圖所示。圖線中A.B.C三點分別與蠟燭在光具座上移動過程中的三個位置相對應。則下列說法正確的是（　?。?br/>A．蠟燭處于AB間某一位置時，成倒立縮小的實像
B．蠟燭處于BC間某一位置時，成倒立放大的實像
C．將蠟燭從C移動到B的過程中，所成像逐漸增大
D．將蠟燭從B移動到A的過程中，所成像逐漸減小
如圖所示，小夢同學在“探究凸透鏡成像規律”實驗時，燭焰在光屏上成了一個清晰的像，下列說法正確的是（　?。?br/>A．利用這一成像規律可制成幻燈機
B．實驗中，蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像向上移動
C．為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應選用較光滑的玻璃板
D．要使光屏上燭焰的像變小，只須將蠟燭靠近凸透鏡
將物體放在離凸透鏡 30 cm 處，恰好能在光屏上得到一個等大的清晰的像；當物體放在離凸透鏡 10 cm 處，并移動光屏，在光屏上成( )
A.倒立、縮小的實像 B.倒立、放大的實像
C.正立、放大的虛像 D.無像
一物體放在距凸透鏡 20cm 處時，在另一側距凸透鏡 14cm 處的光屏上出現了一個清晰的像。那么該透鏡的焦距可能是（ ）
A．3cm B．6cm C．9cm D．12cm
如圖所示，將平面鏡放在垂直于凸透鏡主光軸的位置，凸透鏡和平面鏡相距為 d，一束平行于凸透鏡主光軸的光線射向透鏡，經平面鏡反射后會聚于兩鏡的中點 A，則此凸透鏡的焦距為 （ ）
A．d B．d/2 C．3d/2 D．2d/3
26.
小明在探究“平面鏡成像”和“凸透鏡成像”的兩個實驗中，分別把一個不透明的木板放在如圖甲、乙所示的位置，以下說法正確的是（ ）
A．甲、乙均不能成像 B．甲、乙均不能看到像
C．甲、乙都能成像且均能看到像 D．只有甲既能成像也能看到像
小明將凸透鏡緊靠如圖甲所示的一幅卡通圖片，然后將凸透鏡逐漸遠離圖片的過程中，通過凸透鏡觀察到如圖乙所示四個不同的像，則四個像出現的先后順序是（ ）
A．③②④① B．③②①④ C．②①③④ D．①②③④
28. 29.
在凸透鏡 2 倍焦距以外的地方，沿主光軸方向平放一根粗細均勻的棒 AB，如圖所示，則形成的像A′B′為（ ）
A．比實物短，且B′端比A′端粗 B．比實物短，且A′端比B′端粗
C．比實物長，且 B′端比A′端粗 D．比實物長，且 A′端比B′端粗。
如圖所示，OO’ 為凸透鏡的主光軸，將點光源放在A 點時，像在B 點；將點光源放在B 點時，像在C 點。則（ ）
A．凸透鏡可能在AB 之間 B．凸透鏡可能在 BC 之間
C．凸透鏡一定在 A 的左側 D．當將點光源放在C 點時，可能在B 點成一個實像
30. 31.
如圖所示，O 為凸透鏡的光心，F 為凸透鏡的兩個焦點，用 f 表示透鏡的焦距，A′B′為物體AB 的像，A′B′箭頭方向平行于主光軸，則下列說法正確的是（ ）
A. 物體AB 在圖中 M 區域，與主光軸平行
B. 物體AB 在圖中M 區域，與主光軸不平行
C. 物體AB 在圖中P 區域，與主光軸平行
D. 物體 AB 在圖中P 區域，與主光軸不平行
在“探究凸透鏡成像的規律”的實驗中，物體距離凸透鏡30cm時，在凸透鏡另一側的光屏上可得到一個倒立的、放大的實像。該凸透鏡的焦距可能為（　?。?br/>A．5cm B．10cm C．15cm D．18cm
物體離凸透鏡 22 厘米時，能在光上屏上得到一個清晰的倒立縮小的像，下列判斷正確的是（ ）
A. 如果物距小于 11 厘米時，一定成實像
B. 如果物距等于 11 厘米時，一定成放大的實像
C. 如果物距大于 11 厘米時，一定成放大的實像
D. 改變物距，當像距為 22 厘米時，在光屏上得到的是放大的像
一物體立在焦距f的凸透鏡的主光軸上，距光心為4f，物體沿主光軸移到1.5f處的過程中，物與像的距離____________（填“先變大后變小”、“先變小后變大”、“不斷變小”、“不斷變大”）
如圖，遮光板 A 與光屏 B 平行放置且相距為 D,在 A 中央挖一直徑為 d1 的圓孔，并在孔內嵌入與孔等大的薄凸透鏡。現有一束平行光垂直照射遮光板，在光屏 B 上形成了一個直徑為 d2 的圓形光斑，則該透鏡的焦距大小可能為______________________。
35. 36.
焦距為 f1 的凸透鏡與焦距為 f2 的凹透鏡的主光軸重合，光心間隔 15cm。平行于主光軸的一束平行光通過兩透鏡后得到一束寬度為d 的平行光，如圖（a）所示；若將兩透鏡位置互換，將得到一束寬度為 4d 的平行光束，如圖（b）所示。則（ ）
A. f1=30cm，f2=15cm B．f1=15cm，f2=15cm
C．f1=30cm，f2=20cm D．f1=45cm，f2=30cm
如圖，凸透鏡的焦距為 5 厘米，在透鏡左側 10 厘米處，有一個與主光軸垂直的物體 AB，在透鏡右側 15 厘米處放一個平面鏡，鏡面與凸透鏡的主光軸垂直，則該光具組中，物體 AB 的成像情況是（ ）
A．一個正立實像，一個倒立實像，一個正立虛像
B．一個正立實像，一個正立虛像，一個倒立虛像
C．一個倒立實像，一個正立虛像，一個倒立虛像
D．一個正立實像，一個倒立實像，一個倒立虛像
若空間有一豎直放置的大凸透鏡，在主光軸位置上拉一根鋼絲，一個小雜技演員從很遠的地方沿著鋼絲向焦點處勻速走來。下列敘述中正確的是（ ）
①小演員每走一步，像也走一步；
②像的腳步始終比小孩大；
③像大時腳步大，像小時腳步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；
④像總朝遠離小演員的方向運動，好像在逃離。
A．只有①②正確 B．只有①②④正確 C．只有②④正確 D．只有①③④正確
【課后作業】
關于透鏡，下列說法正確的是（ ）
凸透鏡對光線有會聚作用，通過凸透鏡的光線一定會聚到一點
不論是凸透鏡還是凹透鏡，經過透鏡光心的光線方向都不變
放在凹透鏡焦點上的點光源，它發出的光線經透鏡折射后光線平行于主光軸
凸透鏡有兩個虛焦點，凹透鏡有兩個實焦點
將物體放在離凸透鏡 30 cm 處，恰好能在光屏上得到一個等大的清晰的像；當物體放在離凸透鏡 10 cm 處，并移動光屏，在光屏上成( )
倒立、縮小的實像 B. 倒立、放大的實像
C. 正立、放大的虛像 D. 無像
下列說法正確的是（ ）
A. 不論是凸透鏡還是凹透鏡，經過光心的光線方向不改變
B. 不論是凸透鏡還是凹透鏡，它們的光學性質是由于光線透過時，在兩側表面發生了兩次反射形成的
C. 凸透鏡對光線有會聚作用，所以通過凸透鏡的光線一定相交于一點
D. 凹透鏡對光線有發散作用，所以經過凹透鏡的光線一定是發散的
我們經常提到的像：①小孔成像②平面鏡成像 ③放大鏡成像 ④電影屏幕上的像
⑤汽車觀后鏡中的像，其中（ ）
A. 屬于實像的是①②③ B. 屬于虛像的是②③④
C. 由于反射而成的像是②⑤ D. 由于折射而成的像是①③④
下列關于實像和虛像的說法中，正確的是( )
A. 實像是由光的折射形成的，虛像是由光的反射形成的
B. 看到實像時有光進入人眼，看到虛像時沒有光進入人眼
C. 實像是縮小或放大的，虛像都是放大的
D. 實像能用光屏承接，虛像不能用光屏承接
如圖,一束光通過放在 O 處的光學元件后改變了傳播方向.則O 處的光學元件 （ ）
只能是平面鏡 B. 只能是凸透鏡
只能是凹透鏡 D. 平面鏡、凸透鏡、凹透鏡都有可能
用焦距10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像規律”的實驗，如圖所示（凸透鏡的位置固定不動）
實驗序號 物距 像距 像的性質
1 30 15
2 20 20 倒立、等大的實像
3 15 倒立、放大的實像
4 6 無 正立、放大的實像
為了便于觀察實驗現象，實驗環境應該_____（選填“較亮”或“較暗”）一些。此實驗過程中蠟燭燃燒后逐漸變短，則光屏上燭焰的像也將逐漸向_____移動。
（2）記錄實驗數據如下表，請將所缺的實驗數據和像的性質補充完整，①________________②________。
（3）請根據實驗序號4的成像規律，寫出生活中的一個應用③________________________________ 。
（4）若已在光屏上成清晰的像，此時用遮光布遮住凸透鏡的下半部分，則所成的燭焰的像為_____（選填“不完整的像”、“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整像”）。
（5）曉紅在早上9:00，利用太陽光進行觀察凸透鏡焦點的活動。她將凸透鏡與水平地面平行放置，調節凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現一個最小的亮點，她認為此點就是凸透鏡的焦點。你認為她這種活動過程存在的問題是：________________________________ 。
某班同學在“探究凸透鏡成像規律”實驗中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距 離v跟物體到凸透鏡的距離u之間的圖像，如圖，下列判斷正確的是（ ）
該凸透鏡的焦距是4cm
B. 當u=3.5cm時，在光屏上能得到一個縮小的像
C. 當u=5cm時成放大的像，投影儀就是根據這一原理制成的
D. 把物體從距凸透鏡3cm處移動到8cm處的過程中，像逐漸變小
如圖所示白紙上畫了兩個箭頭(圖甲)。用玻璃杯裝半杯水放在白紙前(圖乙)。人眼觀察到位于下方的箭頭發生了變化，那是因為玻璃杯下半部相當于一個_________，使下方箭頭成縮小的_________ 像(建填“實”或“虛”)，這種成像原理在生活中應用的實例有_________(寫一種)。

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