探究凸透镜的成像规律
学习要求：
1．理解凸透镜的成像规律。
2．在探究活动中，锻炼提出问题的能力。体验科学探究的全过程和方法。学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3．激发出对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理原理。乐于参与观察、试验、制作等科学实践。
知识内容：
凸透镜成像的规律：
典型例题
例1 下列关于实像与虚像的说法中，正确的是（ ）
A、虚像是人的幻觉，实像是有实际光线进入人眼；
B、虚像就是影子，实像是由实际光线形成的亮斑；
C、实像能在光屏上呈现，虚像则不能；
D、光线经折射后总是成实像，虚像则不能。
分析：此题易错选A、B或D，产生错解的原因是不能正确区分虚像与实像，虚像是由光线的反向延长相交而成的，不能在光屏上显示，但可用眼睛观察到，因而选项A说法错误；影子的形成是由于光的直线传播形成的阴影区，不是虚像，选项B说法错误；光折射后可以成实像也可成虚像，如用放大镜观察到的物体正立、放大的虚像，选项D说法错误；由于实像是由实际光线会聚而成的，能在光屏上显示，所以选项C说法是正确的。
答案：C。
例2 一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45cm处，则成像的情况是（ ）
A、放大的实像； B、缩小的实像；
C、等大的实像； D、上述三种情况都可能。
分析：凸透镜成像的性质与物质距有关，由第一次成倒立、放大的实像可知  ＜  ＜2  ，即  ＜30cm＜2  ，由此可见判断焦距的范围是15cm＜  ＜30cm，当物距为45cm时，物距肯定大于焦距，但由于焦距  在15cm和30cm之间变化，所以三种情况就都有可能。
答案：D。
例3 测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头的距离为（ ）
A、100mm以外； B、50mm以内； C、略大于50mm； D、恰为50mm
分析：航空摄影是指在飞机上向地面拍照，由于物距较远，相当于从无限远处入射的光线，它所成像在焦点附近且稍大于焦距。
答案：C。
例4 凸透镜的焦距为  ，将一个物体从距透镜5  处逐渐移动到离透镜1.5  处，在此过程中物体和它的像的距离变化是（ ）
A、逐渐减小； B、逐渐增大；
C、先逐渐减小后逐渐增大； D、先逐渐增大后逐渐减小。
分析：在凸透镜成像的情况中，当物体的位置发生移动时，像的位置也随之移动，像与物是朝同一方向移动的，当物体从很远处逐渐靠近凸透镜一倍焦距时，另一侧的像也逐渐远离凸透镜到二倍焦距以外；当物体由很远处移到离凸透镜二倍焦距处，物体移动的速度大于像移动的速度；物体从二倍焦距到凸透镜一倍焦距处时，物体移动的速度小于像移动的速度，所以当物体离凸透镜为二倍焦距时，像也离凸透镜为二倍焦距，这时像与物之间的距离最短为4  ，其余的实像与物之间的距离均大于4  ，因此将物体从距离透镜5  处移到离透镜1.5  处时，物体和它的像的距离是先减小后增大。
答案：C。
例5 物体从距凸透镜12cm处移动到距凸透镜20cm处，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立、放大的像，由此可知此凸透镜的焦距可能是（）
A、11cm； B、12cm； C、20cm； D、以上都不对。
分析：由凸透镜成像的幻灯机原理可知，当  ＜  ＜2  时，即物体位于1倍焦距到2倍焦距之间时，成一个倒立、放大的实像，因此焦距应小于12cm。
答案：A。
练习题
1、有一焦距为10cm的凸透镜，将物体从离凸透镜30cm处沿主光轴移到距透镜20cm处，这个过程中所成的像（ ）
A、始终是正立、放大的实像； B、始终是倒立、放大的实像；
C、离透镜越来越远，像变大； D、离透镜越来越近，像变小。
2、若有一物体从距离凸透镜6倍焦距的地方，沿主光轴移到距离凸透镜3倍焦距的地方，则（ ）
A、像距变大，像变大； B、像距变大，像变小；
C、像距变小，像变大； D、像距变小，像变小。
3、物体离凸透镜12cm，在凸透镜另一侧20cm处成一个放大的实像，该凸透镜的焦距大约是（ ）
A、12cm＜  ＜20cm； B、10cm＜  ＜12cm；
C、6cm＜  ＜10cm； D、20cm＜  ＜26cm。
4、在研究凸透镜成像的实验中，先在光屏上得到一个缩小倒立的实像，要想在光屏上再得到一个放大、倒立的实像，透镜不动，将物体靠近透镜，则（ ）
A、光屏应靠近透镜； B、光屏应远离透镜；
C、光屏不动； D、无法判断。
5、小明拿着一个直径比较大的放大镜伸直手臂观看远处的物体，可以看到物体的像，下面说法中正确的是（ ）
A、射入眼中的光一定是由像发出的； B、像一定是虚像；
C、像一定是倒立的； D、像一定是放大的。
6、在“研究凸透镜成像”的实验中，点燃的蜡烛分别放在a、b、c、d四个不同的位置，如图所示，其中蜡烛放在 处所得到的实像最小，放在 得到正立的虚像；在 处的成像规律就是幻灯机的原理。
7、有A、B、C三块凸透镜，现用这三块透镜做成像实验，当保持各透镜跟烛焰距离相等的条件下，得到如下表的实验记录，由此可知A、B、C三个凸透镜的焦距关系为（ ）
A、  ＞  ＞  ； B、  ＞  ＞  ；
C、  ＜  ＜  ； D、  ＜  ＜  。
练习题答案
1、分析：由凸透镜成像规律及照相机原理可知，当物距在2倍焦距以外运动时，所成的像始终为倒立、缩小的实像，但物距越小，像越大，像距越大。
答案：C。
2、分析：物距由6  变为3  ，物距始终大于2  ，所以都是成倒立、缩小的实像，但是物距减小了，由凸透镜成像规律可知，这时像距变大，像也会变大，但总是小于原物体。
答案：A。
3、分析：在透镜另一侧成像，则该像一定是实像，且为放大的像，则物距在一倍焦距到二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，所以12cm大于一倍焦距，小于二倍焦距，即焦距应大于6cm，20cm应大于二倍焦距，焦距应小于10cm。
答案：C。
4、分析：成缩小的像时，像距小于二倍焦距；成放大的像时，像距大于二倍焦距。因此应增大像距。
答案：B。
5、分析：放大镜为短焦距凸透镜，当伸直观看远处的物体时，人眼将在一倍焦距以外，也就是像距大于1倍焦距，所以成的像一定是倒立的实像。
答案：C。
6、分析：对凸透镜成像规律的考查是命题的热点，首先明确物距与焦距的关系来判断物与像的大小、虚实、倒正；其次从一倍  以外，物距越小则像越大，且物距在2  以内成放大的实像，所以a点像最小；d点成虚像；c点成倒立放大的实像。
答案：a d c
7、分析一：设物体距透镜距离为  ，则根据A成像的性质可以判定：  ＜  ＜2  ，经数学变形可得：  ＜  ＜  ①
根据B成像的性质可以判定：  ＞2  ，经数学变形可得：  ＜  ②
根据C成像的性质可以判定：  ＜  ，经数学变形可得：  ＞  ③
比较 ① ② ③ 可知：  ＞  ＞  。
分析二：根据A、B、C三种成像情况，以及已知物距相同这个条件，用作图方法确定出三种情况下凸透镜焦点的位置，如图所示，从图中可直观地判断出：  ＞  ＞  。
答案：B。 |
