1、实验03探究凸透镜成像规律考点聚焦探究课题：凸透镜成像规律实验装置探究方法实验法，归纳法探究过程1.测出凸透镜的焦距：让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距；2.调整共轴方法：调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度；3.把蜡烛放在离凸透镜较远的位置上，使，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，并测出物距、像距，记录在表格中；4. 继续把蜡烛向凸透镜靠近，使，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，并测出物距、像距，记录在表格中；5. 继续把蜡烛向凸透镜靠
2、近，使，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，并测出物距、像距，记录在表格中；6. 继续把蜡烛向凸透镜靠近，使，移动光屏，观看是否能够成像；7. 继续把蜡烛向凸透镜靠近，使，移动光屏，观看是否能够成像，并寻找像的位置和虚实；实验结论物距（u）像距（v）正倒大小虚实应用特点物，像的位置关系u2f2fvf倒立缩小实像照相机、摄像机-物像异侧u=2fv=2f倒立等大实像精确测焦仪成像大小的分界点物像异侧2fufv2f倒立放大实像幻灯机、电影、投影仪-物像异侧u=f-不成像强光聚焦手电筒成像虚实的分界点-fuvu正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧虚像在物体之后物像同侧满
3、分归纳考点方向注意事项1.调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度，目的是：让像成在光屏的中央；2.光屏上找不到像的其他原因：物距小于或等于一倍焦距；物距太小，像距太大，超过了光具座的量程。三者中心未在同一高度。3.用纸板遮住透镜部分后能否在光屏上看到蜡烛的像：能看到一个完整的像，只是变暗；4.蜡烛燃烧变短，像在光屏上的位置向上移动，调节像在光屏中央的方法：将光屏向上调节；将蜡烛向上调节；将凸透镜向下调节；5.光屏上成清晰的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成清晰的像，这说明：光路可逆；6.在凸透镜前加近视眼镜片，要在光屏上找到清晰的像，如何移动光屏：光屏远离透镜；7.换成较厚的凸透镜，要在光
4、屏上找到清晰的像，如何移动光屏：光屏靠近透镜；经典例题（2019莱芜区）如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置。（1）实验前老师为同学们准备了焦距分别为10cm和30cm两个凸透镜，为了顺利完成实验，你应该选择焦距为cm的凸透镜；（2）将点燃的蜡烛和光屏分别放在如图所示的位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，像的性质是倒立的（选填“放大”或“缩小”）的实像，（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是根据这一原理工作的；如果此时将蜡烛和光屏对调，光屏上（选填“能”或“不能”）呈现烛焰清晰的像；（3）若小华在做实验时，不小心让凸透镜和自己的衣服发生了摩擦带了静电，将一小片碎纸片吸附到了凸透镜
5、上面，将凸透镜的镜面遮挡住了一部分，此时光屏上（选填“烛焰的像不完整”、“会有纸片的像”或“烛焰的像变暗了些”）。【答案】（1）10；（2）放大；投影仪；能；（3）烛焰的像变暗了些【解析】（1）若选择焦距为30cm的凸透镜，则凸透镜的2倍焦距为60cm，光具座刻度尺的量程为100cm，将凸透镜放在光具座50cm处会无法完成实验，故应选焦距为10cm的凸透镜；（2）如题图所示，此时蜡烛到凸透镜的距离是15cm，像到凸透镜的距离为30cm，物距小于像距，此时凸透镜成倒立放大的实像，应用这一原理可制成投影仪；在折射现象中光路是可逆的，如果此时将蜡烛和光屏对调，光屏上会出现倒立缩小的实像；（3）凸透镜
6、被遮住一部分，光屏上仍然会出现完整的像，但是通过凸透镜的光线减少，所成的像会变暗一些；【分析】（1）物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距；（2）物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距；折射现象中光路可逆；（3）物距小于焦距成正立放大虚像；【点评】本题考查凸透镜成像规律实验，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。突破练习1.（2019丹东）小明探究凸透镜的成像原理，与老师一起研制了如图所示的实验装置，用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。（1）实验时，首先要使烛焰
7、、水透镜、光屏三者的中心在上，目的是使像成在光屏中心。（2）三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像（像未画出），该像为倒立、的实像。此时水透镜的焦距f的范围为。（3）用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处，光屏不动，此时应对水透镜（填“注水”或“抽水”），使其焦距变（填“长”或“短”），才能在光屏上重新得到一个清晰的像。（4）用水透镜模拟爷爷的老花眼，如图乙所示，若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则爷爷将能看清蜡烛位置（填“左侧”或“右侧”）的物体。小明因为长期不注意用眼卫生，变成了近视眼，应该配戴（填“
8、凸“或“凹”）透镜矫正。【答案】（1）同一高度；（2）缩小；10cmf20cm；（3）注水；短；（4）右侧；凹【解析】（1）烛焰、水透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央；（2）由图甲可知，此时物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像；此时物距u50cm，50cm2f，像距v20cm，f20cm2f，解得10cmf20cm；（3）物距减小后，像距应增大，如果像的位置不变，则凸透镜的焦距要变短，凸透镜的厚度要增加，故此时应注水；（4）老花镜是凸透镜，对光线有会聚作用，水凸透镜前放置老花镜后，透镜的折光能力变强，焦距变小，光屏位置不变，相当于像距变大，根据物近像
9、远像变大的成像原理可知，爷爷能够看清右侧的物体。近视眼是晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处点的光会聚在视网膜前，对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。2（2019抚顺）小明用如图所示装置探究“凸透镜成像的规律”，已知凸透镜焦距为10cm。（1）小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在（2）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、（填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理。（3）保持蜡烛
10、与光屏在光具座上的位置不动，应将凸透镜移到光具座cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰倒立、（填“放大”或“缩小”）的实像。（4）将凸透镜重新移回到如图所示位置，在光具座70cm刻度线处又放置一个相同的凸透镜，取走光屏。在这两个凸透镜右侧通过透镜也可以观察到蜡烛所成的像，生活中的（填“显微镜”或“望远镜”）利用了这个成像原理。【答案】（1）同一高度；（2）缩小；照相机；（3）35；放大；（4）望远镜【解析】（1）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央。（2）凸透镜的焦距是10.0cm，由图乙可知，物距u2f，成倒立、缩小的实像；照相机就是利用这一成像
11、规律工作的。（3）由图可知，物距u50cm20cm30cm，像距v65cm50cm15cm；蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，要在光屏上再次得到清晰的像，此时的像距v30cm（即此时的像距与原来的物距相等），根据光路的可逆性，此时的物距uv15cm，所以此时蜡烛的位置在50cm15cm35cm处，蜡烛位于1倍焦距和2倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像；投影仪或幻灯机利用此原理制成的；（4）根据望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像。3（2019本溪）在探究“凸透镜成像的规律”
12、的实验中：（1）按如图甲所示的操作，可测出凸透镜焦距是cm。（2）把蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在。把蜡烛放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，当它们的位置如图乙所示时，光屏上出现了清晰的像，该像是（填“放大”、“等大”或“缩小”）的。（3）若在蜡烛和凸透镜间合适位置放一个眼镜，光屏上的像变得模糊，向远离透镜的方向适当移动光屏后像又清晰了，说明该眼镜对光线具有（填“会聚”或“发散”）作用，是（填“近视”或“远视”）眼镜。（4）在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏上（填“能”或“不能”）再次成清晰
13、的像。【答案】（1）10.0；（2）同一高度；缩小；（3）发散；近视；（4）不能【解析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距u60.0cm50.0cm10.0cm。（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，这样做的目的是：使像成在光屏的中央。由图可知，物距u50cm20cm30cm，像距v65cm50cm15cm，f10cm，此时u2f，成倒立缩小的实像；（3）根据题意可知，像距变大，故该眼镜对光线具有发散作用，是凹透镜，即近视眼镜；（4）保持蜡烛不动，将凸透镜向右移动一段距离，
14、相当于增大物距。根据物远像近像变小的规律可知，应将光屏向左移动才能得到清晰的像，故将光屏向右移动不能再次成清晰的像。4（2019青海）小丽同学用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律。（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次摆放在光具座上，点然蜡烛，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在。（2）把蜡烛放在距凸透镜16cm处，会在光屏上得到一个清晰倒立、的实像。生活中的就是利用这个原理工作的。（3）实验完成后，小丽把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图所示，光屏上原来清晰的像变得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏（选填“靠近”或“远离”）凸透镜。【答案】（1）同
15、一高度；（2）放大；投影仪；（3）远离【解析】（1）为了使蜡烛的像成在光屏中央，使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度处；（2）把蜡烛放在距凸透镜16cm处，u16cm，2fuf时，成倒立放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（3）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线推迟会聚，像远离凸透镜，要用光屏接到清晰的像，应将光屏向右调节，即向远离凸透镜的方向调节，才能使像变清晰。5（2019沈阳）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，如图所示，小明用高为4cm的发光体（由发光二极管组成）作为物体，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处不动。表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实
16、验数据（数据记录时取整数）：实验次数物距cm像距cm像高cm13015222043158（1）分析表中数据可知，实验中所用凸透镜的焦距为cm。（2）在第3次实验时，将光屏移到光具座cm刻度线处，光屏上会出现清晰的像。此时，如果小明不小心用手指尖触碰到了凸透镜，光屏上（选填“会”或“不会”）出现手指尖的像。（3）根据实验数据推测，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，物体通过凸透镜所成实像的高度（选填“大于”、“小于”或“等于”）2cm。（4）小明完成实验后，又找来一个装有水的圆柱形玻璃瓶，把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过瓶和水可以看到那支笔，如图2所示。将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过
17、程中，铅笔所成像的（选填“长短”、“粗细”或“笔尖朝向”）一直不会有明显的变化。【答案】（1）10；（2）80；不会；（3）小于；（4）粗细【解析】（1）u2f时，成倒立等大的实像，在第2次实验时，物像等大，u2f20cm，解得：f10cm；（2）在第3次实验时，根据光路的可逆性，此时像距等于30cm，由图可知，将光屏移到光具座80cm刻度线处，光屏上会出现清晰的像。此时，如果小明不小心用手指尖触碰到了凸透镜，此时物距小于焦距，不能成实像，所以光屏上不会出现手指的像；（3）根据实验数据推测，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，根据凸透镜成像物远像近像变小，可知物体通过凸透镜所成实像的高度小于2
18、cm；（4）小明完成实验后，又找来一个装有水的圆柱形玻璃瓶，把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过瓶和水可以看到那支笔，如图2所示。将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，透过透镜会看到铅笔尖逐渐变长，铅笔所成像的粗细一直不会有明显的变化。6（2019营口）小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究“凸透镜成像的规律：（1）小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距。实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处。（2）小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、的实像。（3）小明又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处，为在光屏
19、上再次得到清晰的像，应将光屏向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，应用这一成像特点可制成的光学仪器是；此时小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。（4）小明将蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，移动光屏，发现不能在光屏上得到像，为了观察此时成像特点，请你写出接下来的操作是：；小明将蜡烛继续靠近透镜，看到的像将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（2）缩小；（3）远离；投影仪；远离；（4）取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观看烛焰；变小【解析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点
20、，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f65.0cm50.0cm15.0cm。（2）由图可知，此时物距u50cm10cm40cm2f，故此时成倒立、缩小的实像；（3）明又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处，此时物距为50cm25cm25cm，2fuf，成倒立、放大的实像，v2f，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向远离透镜的方向移动，应用这一成像特点可制成的光学仪器是投影仪；小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，凹透镜对光线有发散作用，延迟会聚，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向远离透镜的方向移动。（4）把蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，u5
21、0cm40cm10cmf，成正立、放大的虚像，虚像和物体在凸透镜的一侧，为了观察此时的成像特点：需要取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观看烛焰；小明将蜡烛继续靠近透镜，根据凸透镜成虚像时，根据物近像近像变小，看到的像变小。7（2019南京）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。（1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、的实像。（2）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。（3）若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向（选填“左”或“
22、右”，下同）移动才能再次看到清晰的像。（4）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向移动，“烛焰尖部”又会变清晰。【答案】（1）放大；（2）75；（3）右；（4）左【解析】（1）由图知，光斑即焦点处，所以焦距f60cm50cm10cm；当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为50cm35cm15cm，大于1倍焦距小于2倍焦距，凸透镜能成倒立放大的实像；（2）在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为u55cm35cm20cm，u2f，成倒立、等大的实像。像成在二倍焦距的位置，v75cm55cm20cm，光屏在75cm的位置，所
23、以光屏向左移动。（3）凹透镜对光线有发散作用，放在凸透镜前时，使光线发散，像呈现在光屏的后方，像距增大，在光屏上要得到清晰的像，光屏要远离凸透镜，即要将光屏向右移动才能在光屏上成清晰的像；（4）在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，A点气体流速大，流体大的位置压强小，火焰向左移动，物距增大，像距减小，将光屏向左移动，“烛焰尖部”又会变清晰。8（2020广东模拟）实验室常用蜡烛完成以下光学实验（1）如图甲为小孔成像示意图，小孔成像的原理是。（2）利用如图乙装置探究“平面镜成像的特点”：在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形
24、完全相同但不点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。（a）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是像。（b）如图丙是小王某次测量蜡烛A到平面镜的距离L为cm；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（c）若将玻璃板向左倾斜，如图丁所示，观察到蜡烛A的像的大致位置在图中的（选填“”或“”）处。（3）如图戊为探究凸透镜成像规律的实验装置。当蜡烛、凸透镜和光屏处于如图示位置时，可在光屏上得到淸晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向移动到35cm刻度线处，此时可将光屏向（选填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到
25、清晰的倒立、的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的透镜（选填“凸”或“凹”）也能在光屏上得到一个清晰的像。【答案】（1）光的直线传播；（2）（a）虚；（b）3.50；不变；（c）；（3）右；右；放大；凸【解析】（1）如图甲为小孔成像示意图，小孔成像的原理是光的直线传播。（2）（a）光屏不能接收虚像，只能接收到实像，而平面镜所成的像是虚像，所以光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛A的像；（b）由图知：刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm1mm，即此刻度尺的分度值为1mm；物体左侧与0刻度线对齐，右侧与3.5cm对齐，估读为3.50cm；平
26、面镜成像所成的像与物的大小相同，将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板，它的像将不变；（c）如下图，作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点，可知在实验中如果把平板玻璃向左倾斜（如图丙），观察到蜡烛的像的大致位置在图中的处；（3）由图戊可知，此时uv20.0cm，即u2f，光屏上呈现一个倒立等大的像，所以f10cm；因焦距为10cm，当蜡烛位于35cm刻度线处，物距为50cm35cm15cm，大于一倍焦距小于二倍焦距，可以在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像；根据物距变小，像距变大，像变大，故此时可将光屏向右移动适当距离能再次得到清晰的倒立、放大实像；不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸透镜，提前会聚，
27、也能在光屏上得到一个清晰的像，故应放置一个凸透镜；9（2019春长垣县期末）为探究凸透镜成像规律，小明和同学利用桌上两个玻璃凸透镜（A、B）进行实验，A、B两凸透镜的焦距分别为10cm和20cm，请你帮他们解决实验中遇到的问题：（1）小明将其中一块凸透镜放在光具座上，当凸透镜及光屏的位置如图甲所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由图可知他选择的凸透镜为（选填“A”或“B”）；实验前，要调整、光屏和的高度，使它们的中心在同一高度，目的是。（2）如图所示，蜡烛在光具座上20cm处向左移动到C处，为在光屏上再次成清的像，他应将光屏向（选填“左”或“右”）移动；（3）为了探究近视眼和远视眼的成因，小
28、明和同学课后利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜。当蜡烛光屏和液体透镜如图乙放置，光屏上出现清晰的烛焰像，此烛焰的像应是（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，发现光屏上的烛焰像模糊了，若把蜡烛逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像又清晰了，说明液体透镜注水后，成的像将（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，此实验说明了（选填“近视”或“远视”）眼的成因。【答案】（1）A；凸透镜；烛焰；使像成在光屏中央；（2）左；（3）缩小；靠近；近视【解析】（1）由图可知：u30cm，v15cm，由凸透镜成像规律可知：此时的像是倒立缩小的实像；则u30cm2f，2f15cmf，由题意“有两个玻璃凸透镜，焦距分别为10cm和20cm”可知他选择的凸透镜的焦距为10cm的A凸透镜；实验前，应调节凸透镜、烛焰和光屏三者的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏中央；（2）凸透镜位置不变，蜡烛向左移动，物距增大，像距减小，光屏向左移动才能接到清晰的像。（3）由图可知，此时uv，故成倒立缩小的实像，用注射器向水凸透镜里加水，使凸透镜变凸，由于凸透镜折射能力变强，所以像将靠近透镜，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近透镜的方向移动。或者在蜡烛与凸透镜之间再加上一个适当的凹透镜，对光线起发散作用，使像成在原来的位置，这是近视眼的矫正原理。
