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第四章三 、 凸透镜成像的规律,探究凸透镜成像的规律,实验中烛焰、光屏、凸透镜三者的中心一定要在同一高度.,u2f,成倒立、缩小的实像, fv2f,u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f,f2f,uu u=f,不成像,(1)不要将“放大的像”和“像变大”混淆:放大的像指所成像的大小比物体的大小要大;像变大指物体到凸透镜的距离发生变化时,像相对于原来的像变大.像变大不等同于所成的像是放大的,如物距从大于二倍焦距减小到等于二倍焦距的过程中,所成的像是缩小的,但像是逐渐变大的.,(2)实验过程中无论怎样移动光屏,光屏上也不能呈现烛焰的像的原因:若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上,光屏上可能得不到烛焰的像,而像会在光屏的上方或下方;若烛焰位于凸透镜的一倍焦距之内,烛焰通过凸透镜在同一侧成虚像,虚像不能呈现在光屏上;若烛焰位于凸透镜的焦点处,烛焰发出的光经过凸透镜折射后,平行射出,无法相交,不能成像;若烛焰在凸透镜的一倍焦距以外,但靠近焦点时,所成的像是被放大许多倍的实像,但像距较大,在实验距离范围内可能接收不到这个像.,例1 (贵州安顺中考)在“探究凸透镜成像规律”的实验中: (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上,为了使蜡烛的像成在光屏中央,应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在_. (2)按要求进行观察和测量,并将观测情况记录在表中(透镜焦距f=10 cm).,同一高度上,根据表中信息,判断:当物距u=25 cm时,成倒立_、的实像; 根据折射现象中光路是_的,得出第4次实验的像距v= _cm; 第5次实验,要观察到正立、放大的虚像,眼睛应与蜡烛在凸透镜的_(填“同”或“异”)侧; 通过对实验数据的分析可得出,_倍焦距处是放大与缩小的实像的分界点.解析:(1)在做实验的过程中,调整凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上,是为了使烛焰的像成在光屏的中央.,缩小,可逆,30,异,二,(2)由题意可知, f=10 cm,当物距u=25 cm时,物距u2f,根据凸透镜成像的规律可知,此时成倒立、缩小的实像.由第1组数据可知,物距为30 cm时,像距为15 cm,根据折射现象中光路可逆可知,当物距为15 cm时,像距为30 cm.虚像与蜡烛在凸透镜同侧,所以要观察虚像,眼睛应与蜡烛在凸透镜的异侧.由表中数据可知,当物距等于20 cm时,成等大的实像;当物距大于20 cm时,成缩小的实像;当物距小于20 cm时,成放大的实像.由此可知,20 cm=2f处是成放大与缩小实像的分界点.答案:(1)同一高度上 (2)缩小 可逆 30 异 二,凸透镜成像的规律及其应用,方法技巧:使用照相机时,要让胶片上的像大一些,根据凸透镜成实像时,“物近像远像变大”的规律可知,镜头应离被照物体近一些,胶片要远离镜头一些(即镜头前伸,暗箱拉长);使用投影仪时,要使屏幕上的像小一些,根据凸透镜成实像时,“物远像近像变小”的规律可知,投影片应离镜头远一些,屏幕应离镜头近一些.例2 (山东淄博月考)投影仪是教学时常用的仪器,物体发出的光线经过投影仪的凸透镜和平面镜后,可在屏上成一个清晰的像,一位教师在使用投影仪时,发现屏幕上的画面太小,则正确的调节方法是( ),C,A.减小凸透镜到物体间的距离,并减小投影仪与屏幕间的距离 B.增大凸透镜到物体间的距离,并减小投影仪与屏幕间的距离 C.减小凸透镜到物体间的距离,并增大投影仪与屏幕间的距离 D.增大凸透镜到物体间的距离,并增大投影仪与屏幕间的距离解析:凸透镜成实像时,减小物距,增大像距,通常根据“物近像远像变大”来调节,即减小透镜到投影片的距离,增大投影仪与屏幕间的距离,才能将屏幕上较小的画面变大.故选C.答案:C,对凸透镜成像中遮挡问题理解不清 例3 (甘肃白银期中)在探究凸透镜成像的实验中,光屏上有一个清晰的烛焰像,若用一张硬纸板遮住凸透镜上面的一半镜面,则光屏上像的变化情况是( ) A.屏上的像消失 B.像变得模糊不清,需要重新调节光屏的位置 C.光屏上只有一半烛焰的像 D.光屏上仍有完整的像,只是亮度减弱,D,解析:遮住凸透镜的上半部,烛焰上射向凸透镜下半部的任意一点,经凸透镜折射后,依然能会聚成像,像的大小不发生变化,但折射光线减少,会聚成的像变暗.故选D.答案:D错解:C 注意:误认为凸透镜被硬纸板挡住一半,只能透过一半光线,成一半的像而错选C;凸透镜被打掉或遮挡一部分后,剩余部分仍符合凸透镜的结构特征,因此成像性质不变.,对凸透镜成像特征的判断 例4 (山西临汾月考)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图4-3-1所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的像;若保持透镜位置不动,将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处,对于此时像的性质判断正确的是( ),图4-3-1,A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像 C.一定是等大的像 D.一定不成像,A,解析:由图可知,物距u=50 cm-30 cm=20 cm,像距v=65 cm-50 cm=15 cm,物距大于像距,成倒立、缩小的实像.由于此时物距大于二倍焦距,像距处于一倍和二倍焦距之间,则有如下关系式:20 cm2f, f15 cm2f,解得7.5 cmf10 cm.将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处时,物距u=50 cm-40 cm=10 cm,处于一倍和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像.故选A.答案:A,错解:B或C或D 注意:部分同学不能熟记凸透镜成像规律,分析 不出物距和像距的大小关系,得不出焦距的大小范围,不知此时成像的特点,导致错选B或C;部分同学根据以往解题习惯,误认为凸透镜焦距是10 cm,当将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处时,认为此时物距等于焦距,不成像,错选D.,题型一 探究凸透镜成像的规律 例5 (天津蓟县月考)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:,图4-3-2,(1)首先要把烛焰、凸透镜、光屏放在同一直线上,并调整三者的中心大致在_,烛焰的像才能呈现在光屏的中央. (2)该凸透镜的焦距为10 cm,把烛焰由如图4-3-2所示的位置向凸透镜靠近5 cm,则需将光屏向_(填“左”或“右”)移动到适当的位置,光屏上才能得到烛焰清晰的倒立、_(填“放大”或“缩小”)的实像.,同一高度,右,放大,解析:(1)调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,是为了使像呈现在光屏的中央.(2)点燃的蜡烛在30 cm处,凸透镜在50 cm处,将蜡烛向凸透镜靠近5 cm,则蜡烛到凸透镜的距离为50 cm-30 cm-5 cm=15 cm,凸透镜的焦距为10 cm,物距大于一倍焦距小于二倍焦距,此时成倒立、放大的实像,像在二倍焦距以外,即v2f=20 cm,故光屏需向右移动.答案:(1)同一高度(2)右 放大,题型二 凸透镜成像的规律及其应用 角度a 凸透镜成像的规律例6 在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将点燃的蜡烛放在凸透镜前30 cm处时,在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像.若把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动20 cm,则此时烛焰经该凸透镜所成的像是( )A.放大的虚像 B.等大的虚像 C.缩小的实像 D.缩小的虚像,A,解析:由题可知,将点燃的蜡烛放在凸透镜前30 cm处(即u=30 cm),在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像,表明此时fu2f,即f30 cm2f,则此凸透镜的焦距30 cmf15 cm;把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动20 cm,则此时物距u=30 cm-20 cm=10 cmf,根据凸透镜成像规律可知,此时所成的像是正立、放大的虚像.故选A.答案:A,角度b 凸透镜成像规律的应用 例7 (江苏扬州中考)人脸识别门禁一体机是通过摄像机镜头来捕捉人脸信息的.如图4-3-3所示,该摄像机镜头相当于_透镜,它的成像与_(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相似,所成的是_(填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,已知镜头焦距为f,人脸到镜头的距离应大于_.要使屏幕上的像大些,人应离镜头_(填“远”或“近”)些.,凸,照相机,缩小,2f,近,图4-3-3,解析:摄像机的镜头相当于凸透镜,它的成像原理与照相机的相同,已知镜头焦距为f,则当人脸到凸透镜的距离大于2f时,成倒立、缩小的实像;同时当人靠近镜头时,物距变小,故像距应该变大,同时像变大.答案:凸 照相机 缩小 2f 近,题型三 确定物距或像距的范围例8 (重庆万州模拟)将一物体放在距凸透镜20 cm处,在光屏上得到一个等大的像,若用此凸透镜来观察邮票上较小的图案,则邮票到凸透镜的距离应( )A.小于10 cmB.大于10 cmC.大于20 cmD.在10 cm和20 cm之间,A,解析:将一物体放在距凸透镜20 cm处,在光屏上得到一个等大的像,则20 cm=2f,所以凸透镜的焦距是f=10 cm.若用此透镜来观察邮票上较小的图案,且要得到正立、放大的虚像,则邮票到凸透镜的距离应该小于凸透镜的一倍焦距.故选A.答案:A 方法点拨:解答本题要根据凸透镜成像的四种情况进行判断:u2f,成倒立、缩小的实像;u=2f,成倒立、等大的实像;2fuf,成倒立、放大的实像;uf,成正立、放大的虚像.,例9 小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动,实验操作规范.在图4-3-4所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像.,图4-3-4,(1)图示位置的成像情况与_(填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的原理相同. (2)在光具座45 cm处放置一个凹透镜(图中未画出),这时需要将光屏向_(填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像,_(填“近视”或“远视”)眼矫正原理与这个相同. (3)为了粗测凸透镜的焦距,小明将凸透镜平行于水平地面放置,并正对着太阳光,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,小明认为此点到光心的距离就是凸透镜的焦距.旁边的同学却告诉他,这个距离不是凸透镜的焦距,其理由是_,照相机,右,近视,太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上,(4)当光屏上成清晰的像时,小华用不透明的纸板挡住透镜的下半部分,则光屏上所成的像_(填“完整”或“不完整”). (5)若将第(1)步中蜡烛和光屏的位置对调,则光屏上是否还会呈现蜡烛清晰的像?_(填“会”或“不会”),理由是_.解析:(1)由题图可知,物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,照相机就是利用此原理制成的.,完整,会,在光的折射现象中光路是可逆的,(2)凹透镜对光有发散作用,使光发散,像成在光屏的后方,即像距增大,则要在光屏上得到清晰的像,光屏应远离凸透镜,近视眼矫正原理与这个相同.(3)太阳光可以近似看为平行光源,将凸透镜正对着太阳光,太阳光经凸透镜后将会聚在焦点,小明将凸透镜平行于水平地面放置,太阳光没有垂直照射到凸透镜的表面,与主光轴不平行,所以不能正确测量出焦距.(4)用不透明的纸板挡住透镜的下半部分,凸透镜的其他部分仍然能够会聚光而成像,所成像是完整的,只是比原来暗了一些,(5)若将蜡烛与光屏对调,则物距介于一倍焦距与二倍焦距之间,像距大于二倍焦距,仍能在光屏上成像,理由是在光的折射现象中光路是可逆的. 答案:(1)照相机(2)右 近视(3)太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上(4)完整 (5)会 在光的折射现象中光路是可逆的 知识链接:实验过程中移动光屏找不到像的原因有: 蜡烛在焦点以内;蜡烛在焦点上;烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度;蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距,成像在很远的地方,光屏无法移到该位置.,
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