专题4.2 探究：凸透镜成像的规律【四大题型】（举一反三）（原卷版）.docxVIP

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专题4.2探究：凸透镜成像的规律【四大题型】

【沪科版2024】

TOC\o1-3\h\u【题型1探究凸透镜成像规律】 4

【题型2凸透镜成像规律的应用】 10

【题型3凸透镜成像规律与图像结合】 13

【题型4求解凸透镜焦距范围】 16

知识点1：探究凸透镜成像规律

提出问题

照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是:物体通常离照相机的镜头比较远，成缩小的实像;物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像。物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。可见，像的虚实、大小、正倒与物体离凸透镜的距离(物距)有关系。

像的虚实、大小、正倒与物距有怎样的关系呢?

实验思路

为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近(图5.3-1)，把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中，比较实验数据，看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。

实验器材

光具座、发光二极管、凸透镜、光屏等

实验过程与收集证据

用发光二极管作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况(图5.3-2)。

把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。

把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。

继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置?

分析论证

分析记录，回答下列问题，找出凸透镜成像的规律。

1.像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？

2.像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？

3.像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？

由于凸透镜对光的偏折程度与透镜的焦距f有关系，因此在描述物距和像距的数据时，建议用焦距f作为参照距离，这样或许更有利于凸显凸透镜成像的规律。

归纳结论

（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成实像；当物距小于一倍焦距时，成虚像；当物距大于一倍焦距时，不成像；

（2）二倍焦距是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距大于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像；

（3）凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是正立的，且像、物同侧；

得出结论

实验表明：当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像;当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。这就是凸透镜成像的规律。

物距u

像距v

成像性质

u2f

fv2f

倒立缩小的实像

u=2f

v=2f

倒立、等大的实像

fu2f

v2f

倒立、放大的实像

u=f

不成像

uf

vu

正立、放大的虚像

评估与交流

（1）调整发光二极管、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让发光二极管的像成在光屏的中央；

（2）在做实验时,某同学无论怎样移动光屏,都无法在光屏上观察到发光二极管的像。发生这一现象可能原因有哪些？

可能原因有：①发光二极管、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②发光二极管的位置在透镜的一倍焦距以内；③发光二极管的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。

（3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到发光二极管的像有什么变化？

光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。

（4）成实像时，将发光二极管和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。

（5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。

（6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。

特别提醒

凸透镜的焦距越长，凸透镜对光的会聚作用越小。

知识点2：凹透镜

凸透镜成像的规律及其应用

（1）静态规律

物距u与焦距f的关系

像的性质

像距v与焦距f的关系

相对凸透镜的位置

应用

正倒

大小

虚实

u2f

倒立

缩小

实像

fv2f

与物异侧

照相机

u=2f

倒立

等大

实像

v=2f

与物异侧

测焦距

fu2f

倒立

放大

实像

v2f

与物异侧

投影仪

u=f

不成像

uf

正立

放大

虚像

——

与物同侧

放大镜

一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近像远像变大，物远像近像变小。

（2）动态规律

成实像时，物体距离透镜越近，