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36探究凸透镜成像规律
3.6 探究凸透镜成像规律
图3-6-1
一 探究凸透镜成像规律
1.物距(u)和像距(v)
物距(u):
________到透镜光心的距离。
像距(v):
________到透镜光心的距离。
2.探究凸透镜成像规律
实验器材:
光具座、光屏、凸透镜、蜡烛。
实验步骤:
(1)了解凸透镜的焦距,如果不知道焦距需测量;
(2)把________、________和________依次放在光具座上,使三者在同一直线上;
(3)点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们中心跟烛焰的中心大致在________,这样做的目的是________________________;
(4)移动蜡烛到某处,然后调整光屏的位置,直到在光屏上找到清晰的________的像;
(5)将蜡烛移到一倍焦距内,光屏上不会出现烛焰的像,需________,直接用眼睛透过透镜观察烛焰;
(6)记下各种成像情况时的物距和像距。
实验结论:
当u>f时,在透镜的另一侧形成________立的实像;
当u>2f时,像的大小比物体________;
当2f>u>f时,像的大小比物体________;
当u 交流评估: (1)当u=2f时,在透镜的另一侧成一个倒立、等大的实像。 用蜡烛实验时,由于烛焰的大小变化不定且难以测量,用发光二极管代替效果较好; (2)将蜡烛逐渐靠近一倍焦距时,像越来越大,由于光屏的大小以及光具座的长度有限,导致无法在光屏上找到清晰的像。 3.凸透镜成像规律 物距(u) 成像的特点 像物在透镜同侧或异侧 像距(v) 正倒 缩放 虚实 u>2f 倒立 ____ 实像 异侧 f u=2f 倒立 ____ 实像 异侧 v=2f(v=u) f 倒立 ____ 实像 异侧 v>2f(v>u) u=f 不成像 u ____ 放大 虚像 ____ v>u 4.实验图解: 利用凸透镜三条特殊光线中的两条可以画出相应的光路图,这是理解凸透镜成像规律的最好方法。 物距 图解 u>2f u=2f f u=f u 二 凸透镜的应用——放大镜 1.通常选用焦距比较短的________作为放大镜。 2.工作原理: 当物体位于凸透镜1倍焦距以内(即u<f)时,成________、________的虚像。 类型一 探究凸透镜成像规律 例1利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材,可进行“探究凸透镜成像规律”的实验。 图3-6-2 (1)实验时,首先在光具座上放置实验器材,若光具座A处放置蜡烛(如图3-6-2所示),则C处应放置________(选填“凸透镜”或“光屏”)。 器材正确放置后,还应对其进行调整,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的________上。 (2)实验后,可得出凸透镜成像规律。 根据成像规律判断下列说法,说法正确的是__________。 A.若凸透镜的焦距为10cm,则烛焰距离凸透镜30cm时,可在光屏上成放大的像 B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,则烛焰在光屏上的像会下移 C.若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像 D.若烛馅在光屏上成缩小的像,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离 (3)某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后,得到了如下数据: 实验序号 物距u/cm 焦距f/cm 像的性质 像距v/cm 1 12 10 倒立、放大、实像 60 2 14 10 倒立、放大、实像 35 3 15 10 倒立、放大、实像 30 4 30 10 倒立、缩小、实像 15 5 30 12 倒立、缩小、实像 20 6 30 15 倒立、等大、实像 30 下列对表中数据的分析,错误的是________。 A.当凸透镜的焦距相同,物距不同时,所成的像有可能相同 B.当物距相同,凸透镜的焦距越大时,像距越大 C.当物距相同,凸透镜的焦距不同时,所成像的性质有可能相同 D.当凸透镜的焦距相同,且成放大实像时,像距与物距之和随物距的增大而减小 [实验点拨] (1)实验过程中,需调节蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平线上),像才能呈现在光屏的中心。 (2)两个分界点: 焦点是实像和虚像的分界点,物体在焦点外成实像,在焦点内成虚像;2倍焦距是实像的放大和缩小的分界点,物体在2倍焦距外成缩小实像,在2倍焦距内、1倍焦距以外成放大的实像。 故有“1倍焦距定虚实、2倍焦距定大小”的说法。 (3)凸透镜成实像时,像与物上下、左右都相反。 (4)在实验过程中,若是将凸透镜挡住一半,因为透过凸透镜的光变少了,所以成的像比原来暗了一些,但是依旧能成完整的像。 类型二 凸透镜成像特点分析 例2如图3-6-3甲所示,某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜中心的距离v跟物体到凸透镜中心的距离u之间的关系图像,如图乙所示,下列判断正确的是[导学号: 47732044]( ) 图3-6-3 A.该凸透镜的焦距是16cm B.图甲中若用遮光板挡住凸透镜的上半部分,光屏上只出现像的下半部分 C.实验中,蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向下移动 D.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小 [方法指导]凸透镜动态成像问题 凸透镜成实像时,物像异侧,物像移动方向一致,物距减小,像距增大,像变大,可简记为: 物近像远像越大。 成虚像时,物像同侧,物像移动方向一致,物距减小,像距减小,像变小。 类型三 根据凸透镜成像规律判断焦距 例3张强同学在光具座上做“探究凸透镜成像”的实验,当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图3-6-4所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。 由此判断,他所用凸透镜的焦距[导学号: 47732045]( ) 图3-6-4 A.一定大于20cm B.一定在10~16cm之间 C.一定小于8cm D.一定在8~10cm之间 [方法指导]三步确定凸透镜焦距的取值范围 课堂反馈(十四)A [探究凸透镜成像规律] 1.物体到透镜光心的距离称为________,用u表示;物体通过透镜所成的像到透镜光心的距离称为________,用v表示。 2.在探究凸透镜成像的规律时,首先应将点燃的蜡烛、________和________从左到右依次摆放在光具座上,并调整三者的高度,使三者的中心大致在____________,然后进行实验探究。 3.凸透镜的成像规律: (1)当u>2f时,物体在凸透镜的另一侧成倒立、________的实像。 (2)当f (3)当u 4.凸透镜的焦距是5cm,将物体放在主轴上距透镜中心15cm处,物体所成的像是( ) A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的虚像 D.倒立、等大的实像 5.将一个凸透镜正对着太阳光,在凸透镜另一侧15cm处的纸上出现一个最小、最亮的光斑,将一个物体放在该凸透镜主光轴上距光心20cm处,则在凸透镜的另一侧光屏上会出现一个( ) A.正立、放大的虚像 B.正立、缩小的虚像 C.倒立、放大的实像 D.倒立、缩小的实像 课堂反馈(十四)B [凸透镜成像规律应用] 1.夏天的早晨,树叶上常常会有一些露珠,透过这些露珠看到的叶脉会更清楚(如图14-1所示),这是由于露珠相当于一个________镜,使叶脉放大了。 这种情形下,叶脉位于该“镜”的______________(选填“二倍焦距以外”“一倍焦距与二倍焦距之间”或“一倍焦距之内”)。 图14-1 2.在鉴定文物时,常用放大镜观察文物的细微部分,看到的像是正立、放大的________像。 如果在文物上有两条裂纹,要想使看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹稍________些。 3.一个物体放在距凸透镜36cm处,已知该凸透镜的焦距是9cm,经实验在凸透镜另一侧得到倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“虚”或“实”)像,________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。 若将此物体放在距凸透镜15cm处,经实验在凸透镜另一侧得到倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“虚”或“实”)像,________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。 4.艾力同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离透镜34cm的地方时,在光屏上观察到如图14-2所示的像,则该凸透镜的焦距可能是( ) 图14-2 A.10cmB.20cm C.30cmD.40cm 5.根据凸透镜成像规律,作出图14-3中物体AB经凸透镜所成的像A′B′。 并根据作图结果回答问题: 当物体靠近凸透镜时(物距始终大于一倍焦距),所成的像________,像距________。 当物体远离凸透镜时(物距始终大于一倍焦距),所成的像________,像距________。 (均选填“变大”“变小”或“不变”) 图14-3 课时作业(十四)A [第三章 3.6 探究凸透镜成像规律 第1课时 探究凸透镜成像规律] 一、选择题 1.凸透镜的焦距是10cm,将物体放在主光轴上距透镜中心5cm处,物体所成的像是( ) A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的虚像 D.倒立、等大的实像 2.2019·泰州某凸透镜焦距为15cm,若将一物体放在此透镜前25cm处,则可在透镜的另一侧得到一个( ) A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像 C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像 3.2019·宜昌已知蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图14-K-1所示,此时光屏上出现烛焰清晰的像,则像的特点是 ( ) 图14-K-1 A.倒立、缩小B.倒立、等大 C.倒立、放大D.正立、放大 4.有一焦距为10cm的凸透镜,将物体放在距离凸透镜30cm处,则所成的像是( ) A.正立、放大的虚像 B.倒立、放大的实像 C.倒立、缩小的实像 D.正立、缩小的虚像 5.如图14-K-2所示,把一支点燃的蜡烛放在距离凸透镜二倍焦距以外的地方,在透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像,这个像是下图中的 ( ) 图14-K-2 6.小林同学用f=10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,实验中将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上(如图14-K-3所示),下列说法正确的是( ) 图14-K-3 A.能够在光屏上呈现出来的像为虚像 B.为了使像落在光屏中央,实验前要调整蜡烛火焰中心、凸透镜中心、光屏中心等高 C.蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上如图所示的位置上,光屏上恰好可以成倒立、缩小的实像 D.将蜡烛移到光具座45cm刻度线处,移动光屏,可以在光屏上看到清晰的烛焰的像 7.凸透镜放在蜡烛和光屏之间,在屏上恰好能成一倒立、放大的实像,如果用硬纸板遮住透镜的上半部分,这时屏上的像会( ) A.只存在下半部分 B.只存在上半部分 C.消失 D.仍能成完整的像,只是像稍暗些 8.2019·温州小明用焦距为10cm的凸透镜做成像规律实验,记录了光屏上成清晰像时的四组数据(如表),其中明显错误的一组是( ) 级别 甲 乙 丙 丁 物距(cm) 10 15 20 30 像距(cm) 40 30 20 15 A.甲B.乙C.丙D.丁 二、填空题 9.在探究凸透镜成像规律的实验中,三班学生在老师的要求下,全班分成7个小组,使用焦距都是10cm的凸透镜做实验。 最后,老师将各组实验的结果画在了图14-K-4中。 图中1和1′,2和2′…7和7′分别表示实验时各组的物和对应像的位置。 请你根据实验的要求和图中的信息,回答下列问题: (1)从________两组可以看出,当物体位于一倍焦距和二倍焦距之间时,所成的像是____________的实像。 (2)从________两组可以看出,当物体位于二倍焦距之外时,所成的像是____________的实像。 图14-K-4 (3)从6、7两组可以看出,凸透镜成虚像时,像与物在________侧,且像是________立的。 10.小明用如图14-K-5甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并“探究凸透镜成像规律”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时,在光屏上可成清晰的像。 该凸透镜的焦距是________cm;图乙中烛焰在光屏上成的是________、________的实像。 图14-K-5 11.将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜15cm处得到一个最小、最亮的光斑。 若将一个物体放在此透镜前30cm处,则像距是________cm;在光屏上成的是________、________的实像。 12.如图14-K-6所示是“探究凸透镜成像的规律”实验装置,在图示位置,烛焰恰能在光屏上成清晰的像。 则物距是________cm;光屏上成的是________、________的实像。 图14-K-6 三、实验探究题 13.在“探究凸透镜成像规律”的实验中: 图14-K-7 (1)让凸透镜正对着太阳,得到如图14-K-7甲所示的光路图,由图可知,凸透镜对光线有________作用,该凸透镜的焦距为________cm。 (2)利用图乙所示装置进行以下操作: ①如果烛焰在光屏上的像偏高,应将光屏向________(选填“上”或“下”)调节。 ②当烛焰距凸透镜30cm时,移动光屏,可以在光屏上得到一个清晰的倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的实像。 ③将蜡烛移到距凸透镜5cm处,无论怎样调节光屏,光屏上始终承接不到清晰的像,这时应从透镜________(选填“左”或“右”)侧透过凸透镜直接观察。 14.2019·包头用如图14-K-8所示的实验器材做“探究凸透镜成像规律”实验,记录的部分数据及现象见表: 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 60 12 倒立、缩小的实像 2 30 15 3 15 倒立、放大的实像 4 20 20 倒立、等大的实像 图14-K-8 (1)该实验所用凸透镜的焦距f=________cm。 (2)上表中空白处,像的性质是______________,像距v=________cm。 (3)当u与f的大小关系满足u________f时,光屏上接收不到像。 15.同学们要探究“凸透镜成像的规律”,选用的器材如图14-K-9所示,实验前应合理地摆放和调整器材。 图14-K-9 摆放的规律是: 蜡烛、凸透镜、光屏依次放在________; 调整的结果是: 烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________。 课时作业(十四)B [第三章 3.6 探究凸透镜成像规律 第2课时 凸透镜成像规律应用] 一、选择题 1.通过作图的方法也可以得出凸透镜成像的规律,如图14-K-10关于成像规律应用说法错误的是( ) 图14-K-10 A.图甲的成像规律与照相机原理相同 B.图乙的成像规律与幻灯机、投影仪原理相同 C.图丙的成像规律与放大镜原理相同 D.图丁的成像规律与摄像头原理相同 2.2019·营口改编在“探究凸透镜成像规律的实验”中,小红调节蜡烛,凸透镜和光屏的位置,在光屏上成清晰的像如图14-K-11所示,下列说法正确的是( ) 图14-K-11 A.教学中使用的投影仪就是利用了图中的成像规律 B.光屏上的像是倒立、缩小的实像 C.如果使蜡烛向左移动,光屏需要向右移动才能接收到清晰的像 D.如果把蜡烛与光屏对调,光屏上将不会出现清晰的像 3.2019·广州改编蜡烛放在如图14-K-12所示位置,通过凸透镜成倒立、缩小的像。 小红画了图中的光路。 下列说法不正确的是( ) 图14-K-12 A.小红画的光路是正确的 B.透镜成的是实像 C.透镜的焦距小于10cm D.成像规律与照相机原理相同 4.2019·淄博在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图14-K-13所示,这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出)。 以下判断正确的是( ) 图14-K-13 A.光屏上的像是倒立、放大的像 B.光屏上的像是倒立、缩小的像 C.凸透镜的焦距可能是10cm D.该次成像规律与照相机原理相同 5.2019·乌鲁木齐家用放大镜(凸透镜)成放大的像时( ) A.一定是实像B.一定是虚像 C.像距一定大于物距D.像距一定小于焦距 6.小明的爷爷在用放大镜看报纸时,为了看到更大的清晰的像,应保持 ( ) A.报纸与眼睛不动,放大镜离报纸远一些 B.报纸与眼睛不动,放大镜离报纸近一些 C.报纸与放大镜不动,眼睛离报纸近一些 D.报纸与放大镜不动,眼睛离报纸远一些 7.2019·枣庄在做凸透镜成像实验时,将点燃的蜡烛沿着光具座,从凸透镜二倍焦距以外的某位置向焦点移动。 在此过程中,像的大小及像距的变化情况是 ( ) A.像和像距都逐渐变大 B.像和像距都逐渐变小 C.像逐渐变大,像距逐渐变小 D.像逐渐变小,像距逐渐变大 8.在研究凸透镜成像实验时,当烛焰离透镜12cm时成的是放大的实像,当烛焰离透镜7cm时成的是放大的虚像,则这个透镜的焦距不可能是下列哪个值 ( ) A.14cmB.11cmC.10cmD.8cm 二、填空题 9.如图14-K-14所示,在用光具座研究凸透镜成像规律的实验时,保持凸透镜位置不变,先后把烛焰放在a、b、c、d各点,并分别调整光屏的位置,则烛焰放在点________时,屏上出现的像最小。 烛焰放在________点时,屏上出现清晰的像,且屏距凸透镜最远。 由此可以判断,保持凸透镜位置不变,将蜡烛从a点向c点移动的过程中,所成的像________;像到透镜的距离________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 图14-K-14 10.2019·潍坊如图14-K-15所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,凸透镜的焦距为10cm,点燃的蜡烛与凸透镜固定不动。 移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是________的实像;与这一成像原理相同的是________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。 图14-K-15 11.2019·淮安如图14-K-16所示,保持烛焰、凸透镜的位置不变,调节光屏到图示位置,得到清晰倒立、________的实像,利用此成像特点可以制成________。 图14-K-16 12.2019·毕节某物理兴趣小组探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图14-K-17所示,凸透镜固定在50cm处,光屏和蜡烛分别在凸透镜两侧。 图14-K-17 (1)当蜡烛移到20cm处时,移动光屏到80cm处时,在光屏上成一个等大、清晰的像,则凸透镜的焦距是________cm。 (2)凸透镜位置不变,又将蜡烛从20cm处移到10cm处时,光屏上要成清晰的像,光屏应从80cm处向________(选填“左”或“右”)移动,则所成的像是________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。 这一成像原理在生活中的应用是________。 13.如图14-K-18所示,树叶上露珠下面的叶脉看起来比较大,这是因为圆形的露珠相当于________,通过露珠而形成______(选填“虚”或“实”)像。 生活中的________就是根据这一原理制成的。 图14-K-18 三、作图题 14.画出图14-K-19中AB的像。 图14-K-19 15.如图14-K-20所示,A′B′是在探究凸透镜成像规律时,光屏上所得到的像的位置。 请你在图中画出其所对应的物体AB的大致位置。 图14-K-20 16.如图14-K-21所示,MN为凸透镜的主光轴,A为蜡烛,A′为蜡烛通过凸透镜成的像,请根据凸透镜成像原理在图中画出凸透镜并标出它的焦点。 图14-K-21 17.有A、B、C三块凸透镜,用这三块透镜在光具座上做凸透镜成像实验,当保持各透镜跟烛焰距离相等的条件下,得到实验记录如表,由表可知,A、B、C三个透镜中: (1)焦距最长的是________; (2)焦距最短的是________。 在这里,保持各透镜跟烛焰距离相等的条件是运用物理学中常用的________法。 透镜 像的性质 A 放大 倒立 实像 B 缩小 倒立 实像 C 放大 正立 虚像 详解详析 【新知梳理】 一、1.物体 像 2.实验步骤: (2)蜡烛 凸透镜 光屏 (3)同一高度 使像呈现在光屏的中央 (4)烛焰 (5)移去光屏 实验结论: 倒 小 大 同 正 虚 3.缩小 等大 放大 正立 同侧 二、1.凸透镜 2.正立 放大 【应用示例】 例1 (1)光屏 主光轴 (2)D (3)A [解析] (1)探究凸透镜成像规律的实验时,在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏。 若图中A处放置蜡烛,则B处应放置凸透镜,C处应放置光屏;探究凸透镜成像规律时,调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,这样烛焰、光屏和凸透镜的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心。 (2)若凸透镜的焦距为10cm,则烛焰距离凸透镜30cm时,即f=10cm,u=30cm,物距大于2倍焦距,所以凸透镜成倒立、缩小的实像,故A选项错误;因为凸透镜成实像时,不仅上下颠倒,而且左右也颠倒,所以蜡烛燃烧变短时,所成的像移到了光屏中心的上方,故B选项错误;若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,物距增大或减小,此时像距、像的大小也跟着变化,则光屏上不能观察到清晰的烛焰像,故C选项错误;若烛焰在光屏上成缩小的像,物距u>2f,像距2f>v>f,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离,故D选项正确。 (3)当凸透镜的焦距相同,物距不同时,像大小都不可能相同,故A选项错误;由4、5、6次实验可知,凸透镜的焦距由10cm增大到15cm时,像距由15cm增大到30cm,则当物距相同,凸透镜的焦距越大时,像距越大,故B选项正确;由4、5次实验可知,物距都为30cm时,都成倒立、缩小的实像,则当物距相同,凸透镜的焦距不同时,所成像的性质有可能相同,故C选项正确;由1、2、3次实验可知,凸透镜的焦距相同,物距由12cm增大到15cm时,像距由60cm减小到30cm,则当凸透镜的焦距相同,且成放大实像时,像距与物距之和随物距的增大而减小,故D选项正确。 例2 D [解析]u=v=2f时,凸透镜成倒立、等大的实像,由题图知,2f=16cm,所以f=8cm,故A选项错误。 挡住了透镜上半部分,光能通过下半部分会聚成像,只是光线变少了,仍能成一个完整的像,故B选项错误。 由于成的实像是倒立的,所以蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像就应该向上移动,故C选项错误。 物体从距凸透镜12cm处移动到24
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