探究凸透鏡成像規(guī)律

實(shí)驗(yàn)探究：凸透鏡成像的規(guī)律

【實(shí)驗(yàn)步驟分解】

1、作出猜想：觀察下圖，你的猜想是。

【答案】凸透鏡所成像的大小、正倒可能與放大鏡以及物體的位置有關(guān)。

2、實(shí)驗(yàn)過程：用蠟燭作物體，把放在桌面

同一直線上。點(diǎn)燃蠟燭，

使。先

把蠟燭放在離透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸向移動(dòng)，移動(dòng)的過程中，選取若干個(gè)位置，并調(diào)整的位置，

直到，觀察。如果無論怎樣移動(dòng)光屏，

光屏上都不能成清晰的像，則。將所得數(shù)據(jù)填人表格，

根據(jù)所得數(shù)據(jù)和現(xiàn)象總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律。

【答案】蠟燭、凸透鏡、光屏依次；燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度；透鏡；光屏；光屏

上成清晰的像為止；成像的情況；在合適范圍內(nèi)，透過透鏡直接觀察像的情況.

3、對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的分析：

（1）調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度的目的是：。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲小組同學(xué)改變蠟燭位置后，移動(dòng)光屏去尋找蠟燭的像，而乙小組同學(xué)改變光屏的位置后，移動(dòng)蠟

燭在光屏上尋找像，你認(rèn)為做法比較合理，因

為。

（3）將蠟燭從很遠(yuǎn)的地方逐漸向凸透鏡靠近，觀察在這個(gè)過程中，蠟燭經(jīng)

過位置以后，所成的像由縮小變成放大，經(jīng)

過位置以后，由實(shí)像變成虛像。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，固定蠟燭和凸透鏡的位置，移動(dòng)光屏位置卻出現(xiàn)無論怎樣調(diào)整光屏的位置，都不能在光屏上成一個(gè)

清晰的像，原因可能是什么？

【答案】（1）成像在光屏的中央；

（2）甲；探究的是物距對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的影響，所以應(yīng)該改變物距后，去尋找像的位置；

（3）二倍焦距；一倍焦距

（4）原因是物體放在一倍焦距內(nèi)或焦點(diǎn)上，成的是虛像或不成像，無法用光屏承接或燭焰、凸透鏡、光屏的中心

不在同一直線、同一高度上

4、畫出此實(shí)驗(yàn)的表格。

【答案】略

5、從能量的角度解釋實(shí)像和虛像的區(qū)別。

【答案】光屏能承接到的是實(shí)像，是實(shí)際光線會(huì)聚成的，是能量的聚集；光屏上不能承接，但眼睛能看到的是

虛像，不是實(shí)際光線會(huì)聚成的，在像的位置上沒有能量的聚集。

6、實(shí)驗(yàn)時(shí)蠟燭在凸透鏡前，光屏上呈現(xiàn)燭焰倒立、放大的實(shí)像，保持蠟燭和光屏的位置不變，將透鏡向光屏方

向移動(dòng)至某一位置，光屏上將再次成一個(gè)像，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)像成在光

屏的上方，小宇的調(diào)節(jié)是將光屏向上調(diào)節(jié)，使像成在光屏的中央，你的調(diào)

節(jié)。請(qǐng)?jiān)u價(jià)你和小宇的方

法。而李明同學(xué)感覺兩位同學(xué)的方法在實(shí)驗(yàn)

中操作起來比較麻煩，于是他用發(fā)光二極管自制了一個(gè)格子光源和一個(gè)完全相同的格子光屏，請(qǐng)你評(píng)價(jià)一下李明同

學(xué)的方法的優(yōu)點(diǎn)

是

。

【答案】倒立、縮小實(shí)。將蠟燭向上調(diào)節(jié)。

小宇的調(diào)節(jié)方法在光屏上有可能不能成完整的像，無法觀察成像的情況，在改變物距時(shí)，需要重新調(diào)節(jié)器材，造

成操作上的麻煩。

跟燃燒蠟燭相比，發(fā)光體更安全、環(huán)保；可以增加物體的亮度，使成像更清晰不但可以觀察到像是倒立的還可以

觀察像和物左右相反；便于觀察凸透鏡成像的性質(zhì)；所成的像不會(huì)晃動(dòng)，更加穩(wěn)定；從像與物比較：蠟燭像與物大

小比較不準(zhǔn)確，二極管像與物大小比較非常準(zhǔn)確；從實(shí)驗(yàn)操作方面：蠟燭需不斷調(diào)整燭焰高度二極管不需調(diào)整燭焰

高度

7、在實(shí)驗(yàn)中已得到清晰的實(shí)像，當(dāng)用黑色硬紙片遮住透鏡的上半部分，則所成的像將是（選填“完整”或“不

完整”）的，亮度變，所成像的形狀和大小。原因

是。

【答案】完整暗不變當(dāng)不用硬紙板遮住凸透鏡時(shí)，整個(gè)凸透鏡都能透過光線，但用硬紙板遮住凸透鏡的

一半后，其另一半仍是凸透鏡，所以仍能成像，但通過的光線要少一些

【真題實(shí)踐】

8、同學(xué)們用焦距為10cm的透鏡探究“凸透鏡成像的規(guī)律”。

（1）裝置擺放如圖，接下來的操作是，這樣做的目的是。（2）

調(diào)整好器材后，保持凸透鏡位置不動(dòng)，蠟燭放在20cm刻度線處，移動(dòng)光屏，在光屏上出現(xiàn)清晰的像，此時(shí)像的性

質(zhì)是。

（3）在（2）實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，蠟燭向凸透鏡靠近過程中，光屏需要（選填“靠近”或遠(yuǎn)離”）凸透鏡方向

移動(dòng)，才能承接到清晰的像，此過程中看到光屏上像的大小變化情況是。

【答案】（1）將凸透鏡向下移動(dòng)，直至燭焰凸透鏡、光屏的中心在同一高度使?fàn)T焰的像完整成在光屏中

央（2）倒立、縮小、實(shí)像（3）遠(yuǎn)離逐漸變大

9、創(chuàng)新小組的同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)“認(rèn)識(shí)凸透鏡”時(shí)，將一個(gè)凸透鏡放在距物理書遠(yuǎn)近不同位置，驚奇地發(fā)現(xiàn)在從凸透鏡

中分別看到正立放大的像和倒立縮小的像，如圖甲所示。于是，同學(xué)們決定探究“凸透鏡成像的規(guī)律”。

（1）由甲圖可知，凸透鏡成像情況可能與有關(guān)。

（2）小明同學(xué)選用一個(gè)焦距f為10cm的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖乙是他第一次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象。請(qǐng)你指出

小明同學(xué)操作中存在的問題是。

（3）在解決了上述問題后，小明同學(xué)改變蠟燭的位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，并將收集的證據(jù)填入表格。

①由小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中收集了多組證據(jù)，分析起來感覺很麻煩。針對(duì)表中數(shù)據(jù)的分析處理，請(qǐng)?zhí)岢瞿愕慕ㄗh

是。

②請(qǐng)你根據(jù)表中信息，歸納結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)后，小明又選擇不同焦距的凸透鏡，又重復(fù)上述操作，發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像情況其實(shí)是

由決定的。

【答案】

（1）物體到凸透鏡的距離

（2）燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度上

（3）①將數(shù)據(jù)按像的性質(zhì)進(jìn)行分類，分析成同種性質(zhì)的像時(shí)，物距與凸透鏡焦距的關(guān)系②

物距像的性質(zhì)

u>2f

倒立縮小實(shí)像

2f>u>f

倒立放大實(shí)像

u

正立放大虛像

（4）焦距與物距的關(guān)系

10、曉彤和小雪在進(jìn)行光學(xué)復(fù)習(xí)時(shí)，進(jìn)行了如下探究實(shí)驗(yàn)，所用的凸透鏡焦距為10cm。請(qǐng)回答下列問題。（1）

曉彤用圖甲探究小孔成像的特點(diǎn)，小孔成像的原理

是。

（2）小雪使用的器材如圖乙所示。（刻度尺上標(biāo)記著點(diǎn)相鄰兩點(diǎn)間距為10cm）實(shí)驗(yàn)中，曉彤將凸透鏡放在D

點(diǎn)，保持凸透鏡位置不動(dòng)，想耍在光屏上得到燭焰放大清晰的像，接下來的最合理操作

是。

（3）實(shí)驗(yàn)后，曉彤和小雪想到：小孔、凸透鏡及平面鏡都可以成像，它們所成像的性質(zhì)有哪些異同呢？

①請(qǐng)你對(duì)比小孔成像與平面鏡成像，找出它們成像性質(zhì)的相同點(diǎn)（寫出一條）；

②請(qǐng)你對(duì)比小孔成像與凸透鏡成像，找出它們成像性質(zhì)的不同點(diǎn)（寫出一條）：

【答案】（1）光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播

（2）將蠟燭放在B、C間某一位置固定，在F點(diǎn)右側(cè)移動(dòng)光屏，直到光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像為止

（3）①相同點(diǎn)：小孔與平面鏡都可以成等大的像②不同點(diǎn)：小孔一定成實(shí)像凸透鏡可以成虛像

11、小聰小組在探究“凸透鏡成像規(guī)律”及“模擬近視和遠(yuǎn)視眼成因”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）實(shí)驗(yàn)中對(duì)器材的擺放與調(diào)整是：①將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上；②點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整燭焰、

凸透鏡、光屏三者。

（2）如圖甲，光屏上呈現(xiàn)清晰的像，此像的性質(zhì)應(yīng)是像。此次成像物距（蠟燭至凸透鏡的距離）應(yīng)

滿足的條件是。

（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)凸透鏡既能成實(shí)像，也能成虛像；既能成放大的像，也能成縮小的像。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)，凸

透鏡所成像的性質(zhì)取決于的關(guān)系。

（4）如圖乙，在燭焰和凸透鏡之間放一副眼鏡，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了，將光屏遠(yuǎn)離透鏡適當(dāng)距離后光屏上

再次呈現(xiàn)清晰的像，則該眼鏡是眼鏡。（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）

【答案】（1）中心在同一高度上（2）倒立放大實(shí)像2f>u>f（3）物距與焦距（4）近視

12、用蠟燭做實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何驗(yàn)證像與物左右顛倒？

【答案】?jī)蓚€(gè)蠟燭并排放置且燭焰高度不同，然后觀察光屏上兩個(gè)燭焰像的情況（或用嘴輕輕的吹燭焰使其左

右擺動(dòng)，然后觀察光屏上燭焰像的變化情況或用物體在燭焰前擋住左側(cè)或右側(cè)一部分火焰，然后觀察光屏上燭焰像

的變化情況或找一個(gè)發(fā)光的F字母作為物體，觀察光屏上的成像情況

12、小涵和實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究“凸透鏡成像的規(guī)律”。

（1）如圖甲，小涵取來一個(gè)大燒杯，里面充以煙霧，倒扣在桌上。她在燒杯中充煙霧的目的

是。然后小涵用手電筒射出一平行光束，垂直杯底射人燒杯中，并進(jìn)行觀察。她又在

杯底放上凸透鏡，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。問：小涵是怎樣發(fā)現(xiàn)凸透鏡對(duì)光線有什么作用的？

（2）在研究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行調(diào)節(jié)。小明說要使?fàn)T焰，凸透鏡，光屏的中心在同一高

度上（如圖乙），小涵說她想按照?qǐng)D丙的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你對(duì)小涵這種擺放實(shí)驗(yàn)器材的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。（3）

小涵將蠟燭從很遠(yuǎn)的地方逐漸向凸透鏡靠近，發(fā)現(xiàn)了在這個(gè)過程中，蠟燭經(jīng)過某兩個(gè)位置時(shí)，成像的性質(zhì)發(fā)生了改

變。請(qǐng)你寫出小涵的具體發(fā)現(xiàn)是。

【答案】（1）顯示光路，便于觀察凸透鏡對(duì)光線的作用在未放置凸透鏡時(shí)看到光是沿直線傳播的，放置凸

透鏡后看到光線會(huì)聚了，通過比較發(fā)現(xiàn)凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用

（2）這種擺放器材的方式可以使像呈在光屏的中央，但是每次改變物距后，都需要重新調(diào)節(jié)這種擺放方式，操作

比較麻煩

（3）二倍焦距的位置是放大和縮小的像的分界點(diǎn)；一倍焦距的位置是虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)。