第三章光和眼睛3 6探究凸透鏡成像規(guī)律 探究凸透鏡成像規(guī)律 實驗中燭焰 凸透鏡 光屏三者的中心一定要在同一高度 巧記樂背 一倍焦距分虛實 二倍焦距分大小 物在焦點外 物近像遠(yuǎn)像變大 物在焦點內(nèi) 物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大 例1小張同學(xué)探究 凸透鏡成像規(guī)律 的實驗裝置如圖3 6 1所示 其中焦距為15cm的凸透鏡固定在光具座上50cm刻線處 光屏和蠟燭分別位于凸透鏡兩側(cè) 圖3 6 1 1 小張將蠟燭移至光具座上10cm刻線處 移動光屏 直到燭焰在光屏上成清晰的像 則該像是 填 放大 等大 或 縮小 的實像 縮小 2 小張將蠟燭移至光具座上30cm刻線處 移動光屏 直到燭焰在光屏上成清晰的像 則該像是 填 倒立 或 正立 的實像 3 小張再將蠟燭移至光具座上40cm處 他從透鏡的右側(cè)通過透鏡可以看到燭焰 填 倒立 或 正立 的像 4 以上 1 2 步驟中 小張將蠟燭從光具座上10cm向30cm處移動時 若要讓燭焰在光屏上能再次成清晰的像 光屏應(yīng) 填 遠(yuǎn)離 或 靠近 透鏡 此時所成像的大小將 填 變大 變小 或 不 倒立 正立 遠(yuǎn)離 變大 變 5 若燭焰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 則所成燭焰的像為 填 完整 或 不完整 的像 實驗過程中蠟燭燃燒時會逐漸變短 則光屏上燭焰的像也將逐漸向 移動 完整 上 解析 由題意知f 15cm 所以2f 30cm 1 當(dāng)蠟燭在光具座上10cm刻線處時 物距等于40cm 大于2倍焦距 成倒立 縮小的實像 2 當(dāng)蠟燭在光具座上30cm刻線處時 物距等于20cm 處于1倍焦距和2倍焦距之間 成倒立 放大的實像 3 當(dāng)蠟燭在光具座上40cm刻線處時 物距等于10cm 小于1倍焦距 成放大 正立的虛像 4 將蠟燭從光具座上10cm向30cm處移動時 物距減小但一直大于焦距 則像距變大 應(yīng)將光屏向右移動才能再次在光屏上成清晰的像 且像變大 5 凸透鏡成實像時 燭焰發(fā)出的所有透過凸透鏡的光會聚到光屏上成像 當(dāng)將凸透鏡 的下半部分遮住后 燭焰發(fā)出的光雖有一部分被擋住 但總會有一部分光通過上半部分凸透鏡而會聚成像 因此像與原來相同 仍然完整 由于凸透鏡的一半被遮住 因此折射出的光線與原來相比減少了一半 故亮度會減弱 像變暗了 蠟燭燃燒時會逐漸變短 根據(jù)凸透鏡成實像時像與物上下 左右相反可知 像將逐漸向光屏的上方移動 凸透鏡的應(yīng)用 放大鏡 放大鏡成正立 放大的虛像 例2昆蟲觀察盒的盒蓋是一個凸透鏡 如圖3 6 2所示 盒蓋到盒底的距離為10cm 是利用凸透鏡能成正立 放大的 填 實 或 虛 像的原理制成的 可以方便地觀察小昆蟲 在一次實驗中 小明不小心把盒蓋上的凸透鏡打碎了 為了修好觀察盒 老師給他提供了焦距分別為4cm 8cm 10cm和12cm的凸透鏡各一個 他應(yīng)該選擇焦距為 cm的凸透鏡 圖3 6 2 解析 凸透鏡做放大鏡使用時 u f時 成正立 放大的虛像 盒蓋處安裝凸透鏡 盒底處有昆蟲 要使凸透鏡作放大鏡使用 物距要小于焦距 此時物距是10cm 所以應(yīng)該選擇焦距為12cm的凸透鏡 答案 虛12 根據(jù)凸透鏡作放大鏡使用時 物距和焦距的關(guān)系進(jìn)行判斷 當(dāng)u f時 成正立 放大的虛像 當(dāng)u 10cm 要成正立 放大的虛像時 透鏡的焦距應(yīng)大于10cm 不清楚凸透鏡成像的本質(zhì)原因 例3把一支點燃的蠟燭立于凸透鏡的一側(cè) 在另一側(cè)光屏上可以得到蠟燭清晰的像 如果用不透光的紙遮住凸透鏡的上半部 則 A 光屏上仍能成像 像與原來一樣B 光屏上仍成原來的像 只是比原來暗C 要通過移動光屏 才能得到清晰的像D 光屏上不能成像 解析 凸透鏡成實像是因為蠟燭發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡后會聚到像點 若遮住凸透鏡的一部分 則凸透鏡的其他部分仍然能夠會聚光線 所以仍能成完整的像 只是照射到像上的光線數(shù)量減少 像比原來暗 故選B 答案 B 錯解 A或C或D注意 盡管將凸透鏡遮住一部分 但沒有遮住的部分仍然是個凸透鏡 仍能使光線折射后會聚成像 只是進(jìn)光面積減少了 會聚的光線數(shù)量減少 使像的亮度降低了 但每一個物點仍能對應(yīng)成像 所以像仍然是完整的 題型一探究凸透鏡成像的規(guī)律 例4某小組利用如圖3 6 3所示的裝置探究 凸透鏡成像規(guī)律 圖3 6 3 1 他們首先進(jìn)行以下操作 將實驗器材按蠟燭 凸透鏡和光屏的順序放置在光具座上 調(diào)節(jié)它們的高度 使?fàn)T焰 凸透鏡和光屏三者的 大致在同一高度 2 將蠟燭移到距凸透鏡很遠(yuǎn)處 慢慢移動光屏 發(fā)現(xiàn)光屏上得到一個最小 最亮的光斑 此時凸透鏡到光屏的距離為10cm 則凸透鏡的焦距為 cm 再移動凸透鏡和光屏到如圖3 6 3所示位置時 在光屏上得到了一個清晰的倒立 填 放大 或 縮小 的實像 中心 10 縮小 3 將蠟燭移到距凸透鏡5cm處 無論怎樣調(diào)節(jié)光屏 光屏上始終接收不到清晰的像 這時應(yīng)從 填 左 或 右 側(cè)透過凸透鏡直接觀察 4 快下課時 蠟燭隨著燃燒而變短 光屏上的像將向 填 上 或 下 移動 右 上 解析 1 將實驗器材按蠟燭 凸透鏡和光屏的順序放置在光具座上 調(diào)節(jié)它們的高度 使?fàn)T焰 凸透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度 2 將蠟燭移到距凸透鏡很遠(yuǎn)處 進(jìn)入凸透鏡的光接近平行光 經(jīng)凸透鏡折射后形成一個最小 最亮的光斑 這個點就是凸透鏡的焦點 焦點到凸透鏡的距離是凸透鏡的焦距 所以凸透鏡的焦距是10cm 根據(jù)題圖可知 物距大于二倍焦距 成倒立 縮小的實像 3 當(dāng)物距u 5cm f時 物體通過凸透鏡成放大的虛像 并且虛像和物體在同一側(cè) 所以應(yīng)從右側(cè)透過凸透鏡直接觀察 4 蠟燭隨著燃燒而變短 根據(jù)凸透鏡所成實像都倒立 像將向上移動 題型二判斷凸透鏡的焦距 例5 湖南婁底中考 某班同學(xué)在 探究凸透鏡成像規(guī)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之間關(guān)系的圖像 如圖3 6 4所示 下列判斷正確的是 A 該凸透鏡的焦距是4cmB 當(dāng)u 3 5cm時 在光屏上能得到一個縮小的像C 當(dāng)u 5cm時 成放大的像 投影儀就是根據(jù)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 圖3 6 4 解析 由題圖知 當(dāng)u 4cm時 v 4cm 根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律 物距等于2倍焦距時 成倒立 等大的實像 此時像距與物距相等 所以2f 4cm 則f 2cm 故A錯誤 f 2cm 2f 4cm 當(dāng)u 3 5cm時 f u 2f 所以成倒立 放大的實像 故B錯誤 當(dāng)u 5cm時 u 2f 所以此時成倒立 縮小的實像 照相機(jī)是利用這一原理制成的 故C錯誤 把物體從距凸透鏡3cm處移到8cm處的過程中 物距逐漸增大且一直大于焦距 所以成的像逐漸變小 故D正確 答案 D 題型三利用凸透鏡成像規(guī)律作圖 例6如圖3 6 5所示 O1O2為透鏡的主光軸 S 為點光源S經(jīng)透鏡成的像 試確定用的是什么透鏡 并用作圖法求出透鏡和焦點的位置 圖3 6 5 解析 像S 在物的后面 且都在主光軸上方 故是凸透鏡不是凹透鏡 連接物像S S 并延長 與主光軸交于O點 則O點為凸透鏡的光心 過O點垂直主光軸作出凸透鏡 從S點平行于主光軸作一條入射光線 與凸透鏡相交于A點 連接S A并延長 與主光軸交于F點 F點即為焦點 答案 如圖3 6 6所示 圖3 6 6 例7如圖3 6 7所示人在鑒定文物時 常用放大鏡觀察文物的細(xì)微部分 這時他看到的像是 如果在文物上有兩條裂紋 其夾角是5度 要想使看到的像更大些 應(yīng)該將放大鏡離裂紋 放大鏡的放大倍數(shù)是6倍 則他看到的角是 度 圖3 6 7 5 正立 放大的虛像 遠(yuǎn)些 解析 因放大鏡成像時物距小于焦距 所成的像是正立 放大的虛像 而成像時物距越大 像距越大 像越大 所以要想像變大 就要增大物距 無論放大鏡的放大倍數(shù)是多大 都只能放大物體本身 不能改變物體之間的角度 解讀中考 本節(jié)知識的重點是理解凸透鏡在各種條件下所成像的性質(zhì)及變化情況 實驗探究過程 用探究結(jié)論解決實際問題 出題形式主要有選擇題 填空題和實驗探究題 考點一凸透鏡成像的應(yīng)用 教材第72頁 作業(yè)第3題 取一個盛水的圓柱形玻璃杯 將手緊靠在杯的背面 透過水杯看到的手 變大 了 請實際試一試 并解釋這個現(xiàn)象 例8 吉林中考 如圖3 6 8所示是裝有水的圓柱形玻璃杯 將鉛筆靠近玻璃杯的后面 透過玻璃杯可以看到筆尖指向左側(cè) 此時成像為正立 的虛像 如果將鉛筆由靠近玻璃杯的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動 你會看到筆尖指向 側(cè) 圖3 6 8 放大 右 解析 題圖是裝有水的圓柱形玻璃杯 其構(gòu)造相當(dāng)于一個凸透鏡 即中間厚 邊緣薄 所以將鉛筆靠近玻璃杯的后面 相當(dāng)于將鉛筆放在凸透鏡的1倍焦距以內(nèi) 故能看到鉛筆成一個正立 放大的虛像 如果將鉛筆由靠近玻璃杯的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動 當(dāng)鉛筆大于該 凸透鏡 的1倍焦距后 即成倒立的像 處于1倍焦距和2倍焦距之間 成倒立 放大的實像 處于2倍焦距以外 成倒立 縮小的實像 故你會看到筆尖指向會改變 即指向右側(cè) 考點二探究凸透鏡成像規(guī)律 教材第72頁 作業(yè)第1題 如圖3 61所示是用蠟燭 凸透鏡和光屏研究凸透鏡成像規(guī)律的實驗裝置 若將蠟燭放于圖中位置 要在光屏上成清晰的像 需要進(jìn)行的調(diào)節(jié)是 若要使像變大 應(yīng)將蠟燭向移 圖3 61 例9 湖南益陽中考 如圖3 6 9所示 在做 探究凸透鏡成像規(guī)律 的實驗中 燭焰在圖示位置時能在光屏上成清晰的像 所成的像是倒立 填 放大 等大 縮小 的實像 現(xiàn)將蠟燭沿主光軸向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動 要使?fàn)T焰仍能在光屏上成清晰的像 則光屏應(yīng)沿主光軸向 填 遠(yuǎn)離 或 靠近 凸透鏡的方向移動 圖3 6 9 靠近 放大 解析 由題圖知 物距小于像距 此時在光屏上成倒立 放大的實像 當(dāng)將蠟燭沿主光軸向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動時 物距變大 像距變小 光屏上得到的像變小 因此要使?fàn)T焰仍能在光屏上成清晰的像 則光屏應(yīng)沿主光軸向靠近凸透鏡的方向移動 例10物理興趣小組想知道某透鏡的焦距f為多少 做了如圖3 6 10甲所示的實驗 鏡面垂直于陽光 在透鏡下面放上白紙 紙 鏡平行 測出透鏡與白紙間距s cm與對應(yīng)的白紙被烤焦的時間t min 繪出如圖乙所示的圖線 核心素養(yǎng) 圖3 6 10 1 可判斷該透鏡的焦距f為 2 將透鏡及蠟燭 光屏置于光具座上 如圖丙 器材正確放置后 還應(yīng)對其進(jìn)行調(diào)整 使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的 上 做成像實驗 記錄每次成實像的物距u 像距v 物像間距L u v 繪出如圖丁所示的圖線 以f為長度單位 由圖丁可知 要想成實像 蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L 用f表示 4f 12cm 主光軸 解析 1 由題圖乙可知 當(dāng)透鏡與白紙間距s 12cm時 白紙被烤焦的時間t 4min 所用的時間最短 說明太陽光經(jīng)過凸透鏡會聚后該點的溫度最高 這個點就是凸透鏡的焦點 則測出透鏡與白紙的間距即為焦距 即f 12cm 2 將透鏡及蠟燭 光屏置于光具座上 且燭焰 光屏和透鏡中心在同一高度 即位于凸透鏡的主光軸上 根據(jù)凸透鏡成實像時滿足u f 由題圖丁可知 隨著物距u的增大 物像間距L先減小后增大 當(dāng)物距u 2f時 物像間距L最小為4f 因此要想成實像 蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L 4f