八年级物理§6-2探究凸透镜成像规律 §6-3生活中的透镜北师大版知识精讲

初二物理§6-2探究凸透镜成像规律 §6-3生活中的透镜北师大版

【同步教育信息】

一. 本周教学内容：

§6-2探究凸透镜成像规律 §6-3生活中的透镜

知识结构及知识要点：

1.凸透镜成像规律知识探究实验的过程掌握凸透镜成像规律

2.生活中的透镜照像机幻灯机和投影仪放大镜显微镜望远镜

（一）知道探究凸透镜成像的实验过程 ：

（1）探究步骤：

① 熟知探究实验的仪器材料，知道什么是共轴调节（共轴调节的方法，目的）

② 会粗测凸透镜的焦距，其方法有：太阳光聚焦法，远物成像法

③ 观察凸透镜成像情况：

（2）探究记录：

①从表中可以找到凸透镜成像的关键：（1）焦点是成实像还是成虚像的分界点。（2）两倍焦距处是像比物大还是像比物小的分界点。（3）实像总是倒立的且像和物分居透镜两侧；虚像总是正立的且像和物位于透镜的同侧。如果我们在研究凸透镜成像实验中，把观察到的现象与凸透镜成像的物理情景结合起来，还可以建立成像的动态情景，当物体从二倍焦距以外的地方逐渐向凸透镜移动过程中，像逐渐变大，像距v也逐渐变大。但是，只要物体未到达二倍焦距点时，像的大小总比物体要小；像的位置总在镜的另一侧一倍焦距至二倍焦距之间。当物体到达二倍焦距之内逐渐向一倍焦距点移动过程中，像变大，像距v也变大，像的大小总比物体要大，像的位置总在镜的另一侧二倍焦距以外。可见，二倍焦距点是凸透镜成缩小实像与放大实像的分界点。

② 区别实像和虚像

1）从观察角度去区分：实像可以用眼睛看到，也可以用光屏接收，而虚像只能用眼睛观看不能用光屏接收。

2）从成像实质去区分：实像是光线的实际交点所成的像，而虚像是光线的反向延长线相交所成的像。

除了实验，还可以利用作图的方法理解凸透镜成像规律

研究凸透镜成像实验中物体通过透镜成像的各种情况，完全也可以用成像光路图很简单、很直观地表示出来。掌握这种方法对理解和掌握凸透镜成像规律及其应用是有很大帮助的。

（二）利用作图法掌握凸透镜成像的规律

一般作图步骤如下：

1）先画出透镜，标明光心，画出主光轴；

2）标出焦点F和二倍焦距2f，用箭头AB表示物体；

3）选择AB点发出的两条光线。从通过透镜三条特殊光线中任取两条即可。如由A点作平行主轴和通过透镜光心两条光线，经凸透镜折射后分别过焦点和光心，并相交A点，A即为A点的像。同理，求出B点的像B，连接AB，即为物体AB的像。

画图中的实线和虚线：(1)实际光线用实线画，加箭头表示光线的行进方向。(2)反向延长线不是实际光线，所以用虚线画，不加箭头。(3)实像用实线画，虚像用虚线画，都要加箭头表示像的正倒。(4)法线等辅助线要用虚线画。

如：u＞2f

如：2f＞u＞f

如： u＜f

（三）生活中的透镜：

①照相机原理：当物距u＞2f时，像距f＜v＜2f成倒立缩小的实像。

②幻灯机和投影仪原理：当物距2f＞u＞f，像距v＞2f成倒立放大的实像。

③放大镜原理：当物距 u＜f，像距v ＜0成正立放大虚像且像和物在同侧。

⑤ 望远镜：

上图为开普勒望远镜原理光路图，下图为伽利略望远镜原理光路图

【典型例题】

例1. 当物体位于凸透镜前的哪一位置时能得到放大的像？

分析：凸透镜可成放大的实像，也可成放大的虚像

这个题目中没有说明所成像是实像还是虚像，所以必须给出两个解，当物体位于凸透镜的焦点以内时，能得到正立放大的虚像；当物体位于凸透前焦距和2倍焦距之间时，能得到倒立放大的实像。

解答：当物体位于凸透镜前焦距和2倍焦距之间或物体位于焦距以内时，均能得到放大的像。

说明：对凸透镜的成像规律要熟悉，且解答问题时要考虑全面。

例2. 一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45cm处，则成像的情况是 （ ）

A. 放大的实像 B. 缩小的实像

C. 等大的实像 D. 上述三种情况都可能

分析：凸镜所成像的性质与物距有关，由第一次成倒立、放大的实像可知f＜u＜2f，即f＜30cm＜2f，由此可判断焦距的范围是15cm＜f＜30cm。当物距为45cm时，物距肯定大于焦距，但由于焦距f在15cm和30cm之间变化，所以三种情况就都有可能。

解答D。

说明当u=2f时，此时在凸透镜另一侧的光屏上成倒立、等大的实像，v=2f。

例3. 在研究凸透镜成像的实验中，当蜡烛位于凸透镜某位置时，在透镜的另一侧呈现一个倒立、放大的实像，若保持凸透镜的位置不变，把蜡烛与光屏的位置相互交换，则在光屏上将出现一个 （ ）

A. 倒立、放大的实像 B. 倒立、缩小的实像

C. 倒立、等大的实像 D. 得不到实像

分析：当f＜u＜2f时，凸透镜能成倒立、放大的实像，这时v＞2f，凸透镜位置和焦距不变、互换蜡烛和光屏，则物距变成u＞2f，则根据凸透镜成像规律可得到像的性质。

解答B

例4. 有一个物体AB位于主轴上距凸透镜3f处，当它经过2f、1.7f沿主轴向透镜靠近直到0.4f点时，比较物体的像距v与物距u的关系填好下列表格，并讨论2f点和焦点F对成像特点的意义。

成像规律如下表：

像的特点 物距 像距 物距与像距关系 大小 倒正 虚实 应用

u=3f f

u=2f V=2f V=u 等大 倒立 实 ---------

U=1.7f v>2f v>u 放大 倒立 实 幻灯机

U=0.4f --------- 放大 正立 虚 放大镜

（1）2f点是凸透镜成放大实像或缩小实像的分界点，

（2）F是凸透镜成实像和虚像的分界点，

（3）物体沿主轴向焦点靠近时，无论实像或虚像，都越来越大。

例5. 常用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图，其正面呈圆孤形，这样就可看清体温计内极细的水银柱，以便于读数，这是因为圆孤形玻璃的作用相当于______，使我们能看到水银柱放大后的______像。

解析：体温计正面呈圆孤形玻璃相当于一个凸透镜，其内极细的水银柱位于凸透镜的一倍焦距内，人眼就会看到水银柱正立放大的虚像，实际是起了放大镜的作用。

例6. 某人照完半身像，想再利用同一个照相机照一张全身像，这时他应该离相机远些还是近些？同时调节调焦环，使胶片远离镜头还是靠近镜头？

分析：从拍半身像改为拍全身像，实际上像缩小了，此时像距应该缩小，同时增大物距。

解答：人应该远离相机，同时使胶片靠近镜头。

例7. 小明同学在校门前给全班同学照集体像，发现两边的两个同学照不上，请帮助他解决这个问题。

分析：若使两个同学的像再进入底片内，全班同学的像就要缩小了。

根据凸透镜成像时，物距增大，像距减小，像也减小的规律进行调节。只要小明向后退一些增大物距，同时缩短镜头与胶片的距离来减小像距，就可以把全班同学都照进去了。

解答：请小明往后退一些，同时缩短镜头与胶片的距离，就能把全班同学都照上了。

例8. 如图，请用作图法求出入射光线MN经凸透镜后的折射光线

解析：MN是一条射向凸透镜的任意光线，如果利用通过凸透镜的三条特殊光线来画图，显然不能确定经凸透镜后的折射光线的位置，如果虚拟一个顶点在MN上，底部不在焦点上的物体AB，就能求出光线MN经凸透镜后的折射光线了。

具体作法：在MN上选取一点A，过A作垂直于主轴的线段找到B点，确定出虚拟

物体AB，然后作出物体AB经凸透镜后成的像A’B’， 显然光线MN经凸透镜后的折射光线必然要通过像A’B’的顶点A’，连接N A’即能画出其折射光线NP

理解以上知识后，请检查一下你自己的收获！

【模拟试题】

一. 选择题：

1. 凸透镜所成实像一定是（ ）

A. 像比物大 B. 像比物小

C. 像与物位于凸透镜两侧 D. 像总是正立的

2. 在研究凸透镜成像的实验中，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能形成烛焰的像，其原因可能是（ ）

A. 蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距以外

B. 蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距处

C. 蜡烛放在了凸透镜的焦距以外

D. 蜡烛放在了凸透镜的焦距以内

3. 有四种不同焦距的凸透镜，如果要使在距凸透镜15cm的物体在光屏上得到放大的像，那么凸透镜的焦距应为（ ）

A. 5cm B. 10cm C. 15cm D. 30cm

4. 若一物体从距凸透镜3倍焦距的地方，沿主光轴移到1.5倍焦距的地方，则 （ ）

A. 像距变小，像变小 B. 像距不变，像不变

C. 像距变大，像变大 D. 像距变大，像不变

5. 一滴水在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是 （ ）

A. 等大的实像 B. 等大的虚像 C. 缩小的实像 D. 放大的虚像

6. 关于凸透镜成像，下列说法正确的是（ ）

A. 实像看得见，虚像看不见

B. 实像总是倒立的，虚像总是正立的

C. 实像总是缩小的，虚像总是放大的 D. 实像和虚像都可能放大或缩小

7. 某同学在做凸透镜成像实验时，若发现在距透镜20cm处看到一个正立放大像，则此透镜的焦距可能为 （ ）

A. 16cm B. 10cm C. 25cm D. 无法判断

8. 小明拿着一个直径比较大的放大镜伸直手臂观看远处的物体，可以看到物体的像，下面说法中正确的是：（ ）

A. 像一定是虚像 B. 像一定是倒立的

C. 像一定是放大的 D. 像不能用屏接收到

9. 显微镜的镜筒下面有一个小镜子，用来增加进入镜筒的光的强度。如果小镜子的镜面可以选择，在生物课上使用时，效果最好的是：（ ）

A. 凹型镜面 B. 凸型镜面 C. 平面镜面 D. 乳白平面

二. 填空题：

10. 将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜10cm的地方得到一个最小亮点。若有一个物体放在这个透镜前40cm处，则可在透镜的另一侧得到______的______的______像。

11. 放大镜是利用______可以成正立、放大虚像的原理，使用放大镜时，必须要把被观察的物体放在______。清晨，草地或树木上的露珠下面的叶脉看起来比较大，这是露珠产生