北師版 八年級(jí)上課時(shí)拔高學(xué)習(xí)拔高學(xué)習(xí)9　探究凸透鏡成像的規(guī)律CONTENTS目 錄一、凸透鏡動(dòng)態(tài)成像分析1. 蠟燭、凸透鏡、光屏的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)(1)裝置調(diào)節(jié)：燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一 高度。(2)實(shí)驗(yàn)中蠟燭燃燒變短，光屏上像的位置會(huì)偏上，為了 使像成在光屏中央的調(diào)節(jié)方法：①調(diào)節(jié)方法1：向上移動(dòng)蠟燭。(注：移動(dòng)蠟燭時(shí)注 意安全)②調(diào)節(jié)方法2：同時(shí)向下移動(dòng)凸透鏡和光屏。2. 器材移動(dòng)引起的變化(1)成實(shí)像時(shí)：物近像遠(yuǎn)像變大，即物距減小(增大)?像距 增大(減小)?像變大(變小)。(2)成虛像時(shí)：物近像近像變小，即物距減小(增大)?像距 減小(增大)?像變小(變大)。(3)無論成實(shí)像還是成虛像，物體離焦點(diǎn)越近，像越大。(1)更換焦距不同的鏡片：焦距變小后，則像距變小，如 圖甲所示；焦距變大后，像距變大，如圖乙所示。 　 3. 變焦問題①加凸透鏡：凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，像距變小，將 光屏向靠近透鏡方向調(diào)節(jié)。②加凹透鏡：凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，像距變大，將 光屏向遠(yuǎn)離透鏡方向調(diào)節(jié)。(2)加透鏡(3)水透鏡：注水后焦距變小，抽水后焦距變大。4. 物、像移動(dòng)速度：物體從2倍焦距外向2倍焦距處靠近的過 程中，物體移動(dòng)的速度大于像移動(dòng)的速度；物體在1倍焦 距和2倍焦距之間向焦點(diǎn)移動(dòng)的過程中，物體移動(dòng)的速度 小于像移動(dòng)的速度。二、光屏上找不到清晰的像的原因(1)“三心”不在同一直線上；(2)物距等于或小于一倍焦 距；(3)物距稍大于一倍焦距，此時(shí)像距遠(yuǎn)大于2倍焦距， 像超出了光具座。三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1. 用LED燈代替蠟燭，可使成像更清晰、穩(wěn)定，環(huán)保，提高 安全性。2. 用“F”字類型的光源，可探究像與物的左右關(guān)系。 [2023·廣東改編]小明在學(xué)習(xí)了凸透鏡成像的規(guī)律后，繼 續(xù)深入探究。選用表中某一規(guī)格的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，調(diào)整好器材后如圖1甲所示，此時(shí)燭焰在光屏上成放大的像。(1)光屏上的像是 (選填“虛像”或“實(shí)像”)。實(shí)像　(2)一段時(shí)間后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像如圖1乙所示，此時(shí)將蠟 燭向 調(diào)節(jié)可以使?fàn)T焰的像移到光屏中央。(3)小明選用的凸透鏡的焦距為 cm。上　10　思路引導(dǎo) 例(3)提取信息：判斷選用的凸透鏡的焦距信息轉(zhuǎn)化：根據(jù)成像性質(zhì)判斷焦距范圍分析解答：圖1甲中，u＝15.0 cm，成倒立、放大的實(shí) 像，說明f＜u＜2f，求出f的范圍后，與表中數(shù)據(jù)比較(4)小明將蠟燭換成“F”字LED光源，調(diào)整了光源和光屏的 位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，如圖2所示，則小 明看到的像應(yīng)是 (填字母)。D　(4)提取信息：圖2，判斷小明看到的像信息轉(zhuǎn)化：物距與像距的關(guān)系為u＞v，像應(yīng)為倒立、縮小 的實(shí)像分析解答：找倒立(上下、左右均相反)、縮小的圖思路引導(dǎo)(5)小明認(rèn)為凸透鏡成像的規(guī)律還與凸透鏡的直徑有關(guān)。若要 驗(yàn)證其猜想，應(yīng)在表中選取編號(hào)為 ?的兩個(gè)凸透鏡 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。①②　(5)提取信息：驗(yàn)證凸透鏡成像的規(guī)律與凸透鏡的直徑有關(guān)信息轉(zhuǎn)化：利用控制變量思想，選用的透鏡應(yīng)只有直 徑不同分析解答：從表中找出焦距相同、直徑不同的透鏡思路引導(dǎo)(6)圖1甲中，調(diào)整好蠟燭高度后，保持凸透鏡在光具座上的 位置不動(dòng)，僅將蠟燭和光屏的位置互換，發(fā)現(xiàn)光屏上仍能 觀察到燭焰清晰的像。這是因?yàn)樵诠獾恼凵洮F(xiàn)象中，光路 是 的。可逆　【拔高設(shè)問】(7)[動(dòng)態(tài)分析]在圖2的基礎(chǔ)上，保持光源與凸透鏡位置不 變，用另一個(gè)凸透鏡替換原透鏡，發(fā)現(xiàn)需將光屏向右 移動(dòng)才能在光屏上重新得到清晰的像，此時(shí)像與原來 的像相比 (選填“變大”或“變小”)，新?lián)Q 用的凸透鏡的焦距 (選填“大于”或“小 于”)原凸透鏡的焦距。變大　大于　思路引導(dǎo)(7)提取信息：換透鏡后，光屏向右移動(dòng)才能重新得到清 晰的像信息轉(zhuǎn)化：光屏向右移動(dòng)→像距變大，光線延遲會(huì)聚分析解答：像距變大→像變大；光線延遲會(huì)聚→焦距變大(8)[實(shí)驗(yàn)改進(jìn)]實(shí)驗(yàn)中，小明發(fā)現(xiàn)蠟燭燃燒產(chǎn)生的異味令人難 受，用LED燈替代蠟燭作為光源的好處是 ? ?。避免在燃燒時(shí) 產(chǎn)生異味，減少污染，且成像穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯　(9)[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]同學(xué)小紅認(rèn)為：凸透鏡成實(shí)像時(shí)，不但像與物 上下是顛倒的，而且左右也是相反的。請(qǐng)你根據(jù)光源的不 同設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的方法驗(yàn)證小紅的觀點(diǎn)： ? ? ? ? 。(合理即可)光源為點(diǎn)燃的 蠟燭，沿垂直于光具座方向水平吹動(dòng)燭焰，觀察光屏上像 的晃動(dòng)方向是否與燭焰的晃動(dòng)方向相反(或光源為不對(duì)稱 的LED光源，如“F”字LED光源，直接觀察光屏上的像 與物的左右特點(diǎn))　1. [2023·遼寧改編]小毛用凸透鏡、蠟燭、光屏和光具座等器 材探究“凸透鏡成像的規(guī)律”。(1)小毛將一束平行于凸透鏡主光軸的光射向凸透鏡，調(diào) 節(jié)光屏到凸透鏡的距離，直到光屏上出現(xiàn) ? ，此時(shí)凸透鏡和光屏的位置如圖甲所示， 從而測(cè)出凸透鏡的焦距。最小、最 亮的光斑　(2)實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整燭焰、透鏡和光屏的中心大致在 ? ，目的是使像成在光屏的中央?！军c(diǎn)撥】要使像成在光屏中央，組裝器材時(shí)應(yīng)“三心一 線”，即燭焰、透鏡、光屏的中心應(yīng)在同一高度。同一 高度　(3)將蠟燭、凸透鏡保持在如圖乙位置不動(dòng)，在 ? (選填“50～60 cm”“60～70 cm”或“70～80 cm”)刻度線之間移動(dòng)光屏，可使光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像。生活中的 (選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這一成像原理工作的。60～70cm 照相機(jī)　由圖甲可知，凸透鏡的焦距f＝10.0 cm；由圖乙可 知，物距u＝40.0 cm＞2f＝20.0 cm，所成的像是倒立、 縮小的實(shí)像，生活中照相機(jī)的成像原理與此相同，此 時(shí)像距的范圍是f＜v＜2f，因凸透鏡在50.0 cm刻度線 處，所以像在60～70 cm刻度線之間，故光屏位于此區(qū) 間內(nèi)?！军c(diǎn)撥】(4)在(3)的基礎(chǔ)上，保持凸透鏡位置不動(dòng)，交換蠟燭和光 屏的位置，則光屏上燭焰的像相對(duì)燭焰是 (選 填“放大”或“縮小”)的。小毛將近視眼鏡的鏡片放 在凸透鏡與蠟燭之間合適的位置，則應(yīng)將光屏 ? (選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)凸透鏡，才能使光屏上 再次出現(xiàn)燭焰清晰的像。放大　遠(yuǎn) 離　由(3)知，將蠟燭和光屏對(duì)調(diào)后，f＜u＜2f，成倒 立、放大的實(shí)像。近視眼鏡的鏡片為凹透鏡，對(duì)光有 發(fā)散作用，光線延遲會(huì)聚，像距變大，所以光屏應(yīng)遠(yuǎn) 離凸透鏡?！军c(diǎn)撥】2. [2023·丹東改編]小潘同學(xué)選用焦距為15 cm的凸透鏡，做 “探究凸透鏡的成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)在 (選填“較暗”或“較亮”)的環(huán)境中進(jìn) 行，現(xiàn)象更明顯。(2)小潘將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃 蠟燭后，調(diào)整蠟燭、凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、 凸透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度，這樣做的 目的是使像呈現(xiàn)在 ?。較暗　光屏的中央　(3)小潘將蠟燭放在10 cm刻度線處，移動(dòng)凸透鏡和光屏到 如圖所示位置，光屏上恰好呈現(xiàn)一清晰的像，該像的 性質(zhì)是倒立、 (選填“放大”“縮小”或“等 大”)的實(shí)像。縮小　(4)實(shí)驗(yàn)過程中，小潘同學(xué)不小心用手指指尖觸摸到了凸 透鏡，這時(shí)光屏上 (選填“會(huì)”或“不會(huì)”)出 現(xiàn)指尖的像?！军c(diǎn)撥】手指指尖觸摸到了凸透鏡，因指尖處于凸透鏡的1 倍焦距以內(nèi)，成虛像，虛像不能成在光屏上，所以在 光屏上不能看到指尖的像。不會(huì)　(5)保持凸透鏡位置不變，小潘將蠟燭移動(dòng)到25 cm刻度 處，若想在光屏上得到清晰的像，應(yīng)把光屏向 (選填“左”或“右”)移動(dòng)，像將 ? (選填“變大”“變小”或“不變”)。【點(diǎn)撥】將蠟燭從10 cm刻度線處移動(dòng)到25 cm刻度線處， 物距減小，像距變大，像變大，應(yīng)將光屏向右移，才 能再次得到清晰的像。右　變大 (6)保持凸透鏡位置不變，小潘將蠟燭移動(dòng)到40 cm刻度線 處，無論怎樣移動(dòng)光屏，在光屏上都找不到清晰的 像。當(dāng)小潘的眼睛在凸透鏡的右側(cè)時(shí)，透過凸透鏡觀 察到燭焰 (選填“正立”或“倒立”)、放大的 像，生活中的 (選填“照相機(jī)”“投影儀” 或“放大鏡”)就是利用這樣的成像原理工作的。正立　放大鏡　蠟燭移動(dòng)到40 cm刻度線處時(shí)，u＝10 cm，因焦距f ＝15 cm，u＜f，所以成正立、放大的虛像，物、像同 側(cè)，其應(yīng)用是放大鏡。【點(diǎn)撥】(7)將蠟燭從10 cm刻度線處移動(dòng)到15 cm刻度線處的過程 中，光屏上始終呈現(xiàn)清晰的像，則光屏移動(dòng)的距 離 (選填“大于”“小于”或“等于”)5 cm?！军c(diǎn)撥】小于　蠟燭從10 cm刻度線處移動(dòng)到15 cm刻度線處，物 距始終大于2倍焦距，且物距減小，所以始終成倒立、 縮小的實(shí)像，且像移動(dòng)的距離小于蠟燭移動(dòng)的距離， 即光屏移動(dòng)的距離小于5 cm。3. 樂樂同學(xué)用自制的水透鏡來探究“凸透鏡成像的規(guī)律”， 當(dāng)向水透鏡里注水時(shí)，水透鏡的焦距變??；當(dāng)從水透鏡向 外抽水時(shí)，水透鏡的焦距變大。 (1)如圖甲所示，一束平行于主光軸的光射向水透鏡，在 光屏上得到一個(gè)最小、最亮的光斑，則此時(shí)水透鏡的 焦距為 cm。8.0　平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，該點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以此時(shí)水透鏡的焦距f＝18.0 cm－10.0 cm＝8.0 cm?！军c(diǎn)撥】(2)樂樂同學(xué)移動(dòng)蠟燭、水透鏡和光屏至圖乙所示位置 時(shí)，恰能在光屏上看到清晰的像，利用此成像特點(diǎn)可 制成 (選填“照相機(jī)”或“投影儀”)；若僅 將蠟燭與光屏的位置對(duì)調(diào)，則在光屏上 (選填 “能”或“不能”)看到清晰的像。照相機(jī)　能　由圖乙可知，物距大于像距，成倒立、縮小的實(shí) 像，應(yīng)用于照相機(jī)；在光的折射中光路是可逆的，故 保持水透鏡的位置不變，將光屏與蠟燭的位置對(duì)調(diào)， 在光屏上能看到清晰的像?！军c(diǎn)撥】(3)在圖乙所示實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，樂樂同學(xué)從水透鏡中抽出適 量的水后，發(fā)現(xiàn)燭焰清晰的像變得模糊了，為了使光 屏上再次得到清晰的像，應(yīng)該將光屏向 (選填 “左”或“右”)移動(dòng)；樂樂同學(xué)把自己的眼鏡給水透 鏡“戴上”(如圖丙所示)，在不移動(dòng)光屏的情況下，光 屏上也能成清晰的像，由此判斷樂樂同學(xué)戴的是 ? (選填“遠(yuǎn)視”或“近視”)眼鏡。右　遠(yuǎn) 視　【點(diǎn)撥】由題知，當(dāng)從水透鏡內(nèi)抽出適量水后，水透鏡 的焦距變大，對(duì)光的會(huì)聚能力減弱，為了使像正好 成在光屏上，應(yīng)使光屏向右移動(dòng)，遠(yuǎn)離水透鏡；在 不移動(dòng)光屏的情況下，光屏上也能成清晰的像，說 明眼鏡使光線提前會(huì)聚了，由此判斷樂樂同學(xué)戴的 是遠(yuǎn)視眼鏡。

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