資源簡介

2.3 凸透鏡成像
一、學習目標
1.能從折射的角度去了解透鏡的光路圖。
2.了解凸透鏡和凹透鏡。
3.能了解凸透鏡成像中的主光軸、光心、焦點、焦距等概念。
4.能從作圖的角度理解并記憶凸透鏡成像規律。
5.了解凸透鏡成像中物體移動對成像的影響，凸透鏡厚度變化對成像的影響。
6.知道凸透鏡成像在生活中的應用。
7.了解凸透鏡的組合，望遠鏡和顯微鏡的構造。
二、知識點默寫
厚、 薄的叫做凸透鏡，對光線有 作用；中間薄、邊緣厚的叫做凹透鏡，對光線有 作用。
一束平行光通過凸透鏡后會聚于一點，這個點叫做 ；該焦點到凸透鏡的距離叫做 ；如果在改點放一個小燈泡，經凸透鏡折射后變成近似的 平行光，說明光路是 的。
物距u /cm
像的性質
像距v /cm
應用

正倒
大小
實虛


u ＞2f




照相機
2f＞u ＞f
倒

實
v＞2f

u =2f

等大

V=2f
測焦距f
u=f
不成像

u＜f




放大鏡
透鏡中有個特殊的點，通過它的光線傳播方向 ，這個點叫做透鏡的 。
能夠用光屏接收到的像是 ，能夠看到但不能夠用屏接收到的像是 。我們能夠看到虛像是因為物體發出的光線通過透鏡進入眼，經過 作用，引起 。我們感到光好像是從 發出的，但并非真正來自像點。
天文望遠鏡有 天文望遠鏡和 天文望遠鏡。
在折射式天文望遠鏡中，物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成 ，再通過 的放大作用，使我們觀察的視角加大。反射式望遠鏡主要利用 鏡來聚光，有利于觀測宇宙遙遠深處 的天體。
顯微鏡的目鏡和物鏡相當于兩個不同焦距的凸透鏡，顯微鏡物鏡的焦距比較短，成 的、 的 像，目鏡成 的、 的 像。
例題解析
考點一 類凸透鏡成像問題
[例題1]如圖所示，在“用‘凸透鏡’觀察周圍的景物“活動中，小科將印有綠色環保標志“ ”的紙固定在墻上，再將一只裝有水的圓柱形玻璃杯移到標志的正前方，然后改變玻璃杯與標志之間的距離。小科站立時透過玻璃杯和水觀察。。下列圖像中，不可能看到的是（?? ）
A.?????????????????????????????B.????????????????????????????????C.????????????????????????????????D.?
[解析]玻璃杯其實并不是一個完整的凸透鏡，其豎直方向上可以當作一條條直線，所以豎直方向成像并不會倒立；而水平方向上是彎曲的線，可以當作凸透鏡成像，故而像可以在水平方向上倒立。（希望同學們不要死記硬背“凸透鏡成像中心對稱”)
[答案]C
考點二 凸透鏡成像規律位置數據處理
[例題2]把一物體放在凸透鏡的左側，在凸透鏡的右側6 cm處的光屏上得到一個倒立、縮小的實像，該凸透鏡的焦距可能是(?? )
A.?5 cm??????????????????????????????B.?10 cm???????????????????????????????C.?12 cm??????????????????????????????D.?24 cm
[解析]當物體在凸透鏡的2倍焦距以外時，此時成倒立、縮小的實像，且成像在1倍焦距和2倍焦距之間，據此可知，f<6cm<2f，解得：3cm[答案]A
考點三 生活相關拍照問題
[例題3]“停課不停學”，小金拍照上傳的作業圖片總是一頭大、一頭小，一側亮、一側暗，如圖。下列說法正確的是（ ???）
A.?成像性質角度：大的一頭是虛像，小的一頭是實像
B.?成像大小角度：大的一頭呈放大的像，小的一頭呈縮小的像
C.?物距大小角度：大的一頭離鏡頭近，小的一頭離得遠
D.?拍攝設備角度：把手機攝像頭擦拭干凈，拍出來就會一樣亮
[解析]A.無論大的一頭，還是小的一頭，它們通過照相機成的都是實像；
B.無論大的一頭，還是小的一頭，它們通過照相機成的都是倒立、縮小的像；
C.根據“物近像遠大，物遠像近小”的規律可知，離鏡頭近的物距小，則像距大像也大；離鏡頭遠的物距大，則像距小像也小；
D.如果作業本本身亮度不夠，即使將攝像頭擦得再干凈，拍出來的照片也是暗的。
[答案]C
考點四 凸透鏡厚度變化對成像的影響
[例題4]為研究凸透鏡成像規律，某同學自制了一個水透鏡（用透明膠膜盛水制成的一個水球），水透鏡通過注水或抽水可改變水透鏡厚度大小，實驗裝置如圖所示。
若要模擬近視眼看東西模糊的情形，應該把圖中的光屏遠離水透鏡或者對水透鏡___（選填"注水"或"抽水"）.
[解析]近視眼的晶狀體太厚，因比要模擬近視眼應該注水;因為成像在視網膜前，所以近規眼的視網膜到是狀體的距離比現在距離大，那么光屏應該遠離水透鏡
[答案]注水
考點五 凸透鏡的組合儀器，望遠鏡
[例題5]如圖所示，物鏡和目鏡都由凸透鏡組成的望遠鏡，遠處物體通過它成像情況是(?? )
A.?經物鏡成正立、放大的實像，再經目鏡成正立、放大的虛像
B.?經物鏡成倒立、縮小的實像，再經目鏡成正立、放大的虛像
C.?經物鏡成正立、放大的虛像，再經目鏡成倒立、放大的實像
D.?經物鏡成倒立、放大的實像，再經目鏡成倒立、縮小的實像
[解析]根據圖片可知，對于望遠鏡來說，物體到物鏡的距離肯定遠遠大于物鏡的2倍焦距，因此經物鏡成的像是倒立、縮小的實像，這個實像對于目鏡來說，相當于物體，其位于目鏡的1倍焦距以內，故成放大、正立的虛像
[答案]B
鞏固練習
1.蠟燭放在凸透鏡的1.5倍焦距的地方，當它向離凸透鏡3倍焦距的地方移動時，它所成的像(?? )
A.?變大????????????????B.?變小??????????????????C.?先變小后變大????????????????????D.?與蠟燭之間的距離變小
2.在“探究凸透鏡成像的規律”的實驗中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，此時燭焰在光屏上成一個清晰的像，則下列判斷不正確的是(?? )
A.?這個清晰的像是倒立、縮小的實像
B.?此凸透鏡的焦距大于20 cm
C.?將蠟燭移動到25 cm刻度處，應向右移動光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像
D.?將蠟燭移動到40 cm刻度處，無論怎樣移動光屏，都不會在光屏上成像
3.小明做“探究凸透鏡成像的規律”實驗時，在光屏上得到燭焰清晰的縮小的像，然后他把燃燒的蠟燭和光屏互換位置，這時光屏上能看到(?? )
A.?倒立、放大的像????????B.?倒立、縮小的像???????C.?正立、放大的像??????????D.?正立、縮小的像
4.蠟燭放在如圖所示位置，通過凸透鏡成倒立、縮小的像。小紅畫了圖中的光路。下列說法正確的是(?? )
A.?小紅畫的光路是正確的???????????????????????????????????????B.?透鏡成的是虛像
C.?透鏡的焦距小于10 cm????????????????????????????????????????D.?透鏡的焦距大于20 cm
5.小明在房間里進行探究凸透鏡成像的情景如圖所示。保持蠟燭的位置不變，只移動透鏡，小明發現透鏡在A、B兩處時，墻壁上都能得到清晰的像，則兩次所成的像(?? )
?透鏡在A處時成倒立的像，在B處時成正立的像???
透鏡在A處時成虛像，在B處時成實像
C.?透鏡在B處時成像原理和投影機原理一樣??????????
D.?透鏡在A處時墻上成的像較大
6.小露同學在做探究凸透鏡成像規律時，出現了如圖所示的情形，則凸透鏡的焦距可能是(?? )
A.?3 cm????????????????????????????????B.?6 cm????????????????????????????????C.?9 cm???????????????????????????????D.?20 cm
7.“自拍桿”是部分旅行者的“神器”。如圖所示，與直接拿手機自拍相比利用自拍桿可以(?? )
A.?增大像距???????????????B.?減小物距???????????????C.?減小人像的大小???????????????D.?減小取景范圍
8.如圖所示，小麗和小明相距2 m，通過同一塊焦距為15 cm的凸透鏡觀看對方，小明剛好通過透鏡能看到小麗眼睛正立的像，則下列說法中不正確的是(?? )
A.?此時小麗的眼睛在凸透鏡的一倍焦距以內
B.?若圖片中小麗的手將透鏡水平向右移動一定距離，小明看到正立的像有可能變大
C.?小麗從透鏡中看不到小明的像
D.?小麗從透鏡中看到小明倒立、縮小的像
9.小希對下列光學成像實例進行了分析，判斷正確的是(?? )
實例：①針孔照相機內所成的像；②潛望鏡中看到的景物的像；③放大鏡看到的物體的像；④幻燈機屏幕上所成的像；⑤照相機中所成的像。
A.?反射成像的有②③⑤???????????????????????????????????????????B.?折射成像的有①③⑤
C.?屬于實像的是①④⑤???????????????????????????????????????????D.?屬于虛像的是②③④
10.如圖是德國設計師設計的一個球形透鏡太陽能系統，通過透鏡聚光之后再發電，此透鏡是一個(?? )
A.?凸透鏡，對光線具有會聚作用?????????????????????????????B.?凸透鏡，對光線具有發散作用
C.?凹透鏡，對光線具有會聚作用?????????????????????????????D.?凹透鏡，對光線具有發散作用
11.在“探究凸透鏡的成像特點”實驗中，所用凸透鏡的焦距為10cm，光屏是用表面涂有白漆的鐵板制成。小科把“F”發光物置于離凸透鏡13cm處，移動光屏，在光屏上找到清晰的像，如圖所示。小科看到光屏上像的形狀和大小分別是（ ?）
A.?、放大??????????????????????B.?、放大??????????????????????C.?、縮小???????????????????????D.?、縮小
12.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u跟像到凸透鏡的距離v之間關系的圖象，如圖所示，下列判斷不正確的是（??? ）
A.?該凸透鏡的焦距是20cm
B.?該凸透鏡的焦距是10cm
C.?當u=25cm時成倒立、縮小的實像，照相機就是根據這一原理制成的
D.?當u=5cm時成正立、放大的虛像，放大鏡就是根據這一原理制成的
13.如圖所示，用焦距為5 cm的凸透鏡進行了如下實驗操作：將蠟燭放在A處時，位于P處(圖中未畫出)的光屏上得到了清晰的縮小像；保持透鏡位置不變，向右移動蠟燭至B處，再將光屏從P處移至另一位置得到清晰的放大像，則兩次所成的像都是________立的，P位于A的________側，上述過程中光屏是向________側移動的，用刻度表示透鏡在光具座上的位置：________。
14.一個大燒杯倒扣在桌面上，里面充以煙霧，用手電筒通過杯底自上而下照射，調節手電筒的聚光圈，使通過煙霧的光成粗細均勻的柱形光束(圖甲)。
（1）燒杯內充以煙霧，是利用了煙塵微粒對光的________來顯示光通過的路徑。
（2）燒杯底上放一個凸透鏡，觀察到的現象如圖乙所示，說明凸透鏡對光有________作用。
（3）燒杯底上放一個凹透鏡，觀察到的現象如圖丙所示，說明凹透鏡對光有________作用。
答案
知識點默寫
中間 邊緣 會聚 發散
焦點 焦距 平行光 可逆
3、
物距u /cm
像的性質
像距v /cm
應用

正倒
大小
實虛


u ＞2f
倒
縮小
實
2f＞v＞f
照相機
2f＞u ＞f
倒
放大
實
v＞2f
投影儀
u =2f
倒
等大
實
V=2f
測焦距f
u=f
不成像
獲取平行光
u＜f
正
放大
虛
V>u
放大鏡
4、不變 光心
5、實像 虛像 大腦 視覺 像點
6、折射式 反射式
7、實像 目鏡 凹面 暗弱
8、倒立 放大 實 放大 正立 虛
鞏固練習
1. B 2. B 3. A 4. C 5. D
6. C 7. C 8. D 9. C 10. A
11. A 12. A
13. 倒；右；右；55～60 cm(不包括兩端)
14. （1）漫反射
（2）會聚
（3）發散
鞏固練習解析
1. B
【解析】蠟燭從1.5倍焦距到3倍焦距時，始終成實像，此時物距增大，根據“物遠像近小”的規律可知，所成的像變小，像距變小，但是像與蠟燭之間的距離變大，故B正確，而A、C、D錯誤。
2. B
【解析】A.根據圖片可知，此時物距大于像距，即u>2f，肯定成倒立、縮小的實像，故A正確不合題意；
B.此時的物距u=50cm-15cm=35cm，像距v=70cm-50cm=20cm。因為成倒立縮小的實像，所以35cm>2f，而f<20cm<2f，解得：10cm C.根據“物遠像近小”的規律可知，將蠟燭移動到25 cm刻度處，物距減小，那么像距增大，即應向右移動光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像，故C正確不合題意；
D.當蠟燭在40cm刻度處時，此時物距u=50cm-40cm=10cm3. A
【解析】物體已經在光屏上成了清晰的縮小的實像，此時將蠟燭在二倍焦距以外，而光屏在一倍焦距和二倍焦距之間。此時將蠟燭和光屏互換位置，即蠟燭在一倍和二倍焦距之間，像在二倍焦距以外，此時成倒立、放大的實像，故A正確，而B、C、D錯誤。
4. C
【解析】根據凸透鏡成像規律可知，當u>2f時，成倒立縮小的實像，即20cm>2f，即焦距f<10cm，故C正確，D錯誤；平行與主軸的光線經過凸透鏡后，折射光線經過焦點，也就是通過右側10cm的刻度處，故A錯誤；縮小的像肯定是實像，不是虛像，故B錯誤。
5. D
【解析】透鏡在A、B兩處時，像都成在墻壁上，那么肯定是倒立的實像，故A、B錯誤；
當透鏡在B處時，像距小于物距，應該成倒立縮小的實像，與照相機的原理相同，故C錯誤；
當透鏡在A處時，物距減小，根據“物近像遠大”可知，此時成像較大，故D正確。
6. C
【解析】根據圖像可知，此時物距u=50cm-14cm=36cm，像距v=62cm-50cm=12cm。由于像距小于物距，此時成倒立、縮小的實像，即u=36cm>2f，而f<12cm<2f，解得：6cm7. C
【解析】與手直接拿手機相比，利用自拍桿可以增大人與透鏡的距離，即增大物距，根據“物遠像近小”的規律可知，此時成像變小，而取景范圍增大，故C正確，而A、B、D錯誤。
8. D
【解析】A.凸透鏡成像時，如果成u＜f，那么成正立、放大的虛像。小明剛好通過透鏡能看到小麗眼睛正立的虛像，此時小麗的眼睛在凸透鏡的一倍焦距以內，故A正確不合題意；
B.凸透鏡成虛像時，物像同側，若物距越大，像距越大，像越大，因此若圖片中小麗的手將透鏡水平向右移動一定距離，小明看到正立的像有可能變大，故B正確不合題意；
CD.小麗和小明的距離和為2m，小麗到凸透鏡的距離小于15cm，那么小明到凸透鏡的距離肯定大于185cm，即小明到凸透鏡的距離u＞2f，成倒立、縮小的實像，此時像距2f＞v＞f。而此時小麗的眼睛在凸透鏡的一倍焦距以內，所以小麗從透鏡中看不到小明的像，故C錯誤，D正確。
9. C
【解析】①針孔照相機內所成的像，是光沿直線傳播形成的實像；
②潛望鏡中看到的景物的像，是光的反射現象形成的虛像；
③放大鏡看到的物體的像，是光的折射現象形成的虛像；
④幻燈機屏幕上所成的像，是光的折射現象形成的實像；
⑤照相機中所成的像，是光的折射現象形成的實像。
A.反射成像的有②，故A錯誤；
B.折射成像的有③④⑤，故B錯誤；
C.屬于實像的是①④⑤ ，故C正確；
D.屬于虛像的是②③，故D錯誤。
10. A
【解析】對于一個球形透鏡而言，將某個方向上的直徑看作主光軸，它的中間比邊緣后，相當于凸透鏡，因此對光線有會聚作用，故A正確，而B、C、D錯誤。
11. A
【解析】因為10cm<13cm<20cm，即f12. A
【解析】根據表格可知，當物距為20cm時，像距也是20cm，所以u=v=2f=20cm，那么該凸透鏡的焦距是10cm，故A正確不合題意，B錯誤符合題意；
當u=25cm時，此時物體在凸透鏡二倍焦距以外，成倒立、縮小的實像，照相機就是根據這一原理制成的，故C正確不合題意；
當u=5cm，物體在一倍焦距以內，此時成正立、放大的虛像，放大鏡就是根據這一原理制成的，故D正確不合題意。
13. 倒；右；右；55～60 cm(不包括兩端)
【解析】（1）用焦距為5 cm的凸透鏡進行實驗操作，將蠟燭放在A處時，位于P處的光屏上得到了清晰的縮小像，此時物距u＞2f；保持透鏡位置不變，向右移動蠟燭至B處，再將光屏從P處移至另一位置得到清晰的放大像，此時物距f＜u＜2f，成倒立、放大的實像。由此可知，兩次所成的像都是倒立的實像；
（2）凸透鏡位于B點右側；凸透鏡成實像時，物像異側，所以P位于A的右側，根據凸透鏡成實像時，物近像遠像變大可知，上述過程中物距減小，像距變大，即光屏是向右側移動的。
（3）蠟燭放在A處時，根據u＞2f，成倒立、縮小的實像可知，此時透鏡應在50 cm右邊。保持透鏡位置不變，向右移動蠟燭至B處，再將光屏從P處移至另一位置得到清晰的放大像，則物距f＜u＜2f，此時透鏡應在55～60 cm的刻度范圍內。綜上分析可知，用刻度表示透鏡在光具座上的位置為55～60 cm(不包括兩端)。
14. （1）漫反射
（2）會聚
（3）發散
【解析】（1）燒杯內充以煙霧，是利用了煙塵微粒對光的漫反射來顯示光通過的路徑。
（2）燒杯底上放一個凸透鏡，觀察到的現象如圖乙所示，說明凸透鏡對光有會聚作用。
（3）燒杯底上放一個凹透鏡，觀察到的現象如圖丙所示，說明凹透鏡對光有發散作用。

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