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让更多的孩子得到更好的教育
凸透镜成像的规律（基础）
责编：冯保国
【学习目标】
1.理解凸透镜成像规律；
2.知道凸透镜成像倒立、缩小（或放大）实像的条件及应用；
3.知道凸透镜成正立、放大虚像的条件；
4.掌握探究凸透镜成像的过程。能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，通过探究活动，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。
【要点梳理】
知识点一、探究凸透镜成像规律
1、实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致
在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒
立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的
像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰
的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?
（7）表格：透镜焦距f= cm
像的性质
物距与焦距的关系 物距u/cm 像距v/cm
实虚 大小 正倒
要点诠释：
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1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、
10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距
与像距的大小。
3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观
察火焰的成像情况。
知识点二、凸透镜成像规律
1、【高清课堂：《凸透镜成像的规律》】凸透镜成像的规律和应用见下表：
物的位置 像的位置 像的性质 应用举例
u＞2f 2f＞v＞f 缩小、倒立、实像 照相机，眼睛
物像
u=2f v=2f 等大、倒立、实像 特点：实像大小转折点
异侧
2f＞u＞f v＞2f 放大、倒立、实像 幻灯机，电影机
u=f 不成像 特点：像的虚实转折点
u＜f 物像同侧 放大、正立、虚像 放大镜
2、凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，
它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记
住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1、总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成
虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外） ；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【典型例题】
类型一、探究凸透镜成像规律
1.在探究凸透镜成像的实验中，
（1）让凸透镜正对着太阳，得到图甲所示的光路图，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，在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是 ；
③将蜡烛移到距凸透镜5cm处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到清晰的像，这时应从
侧透过凸透镜直接观察（选填“左”或“右”）。
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【思路点拨】（1）测量凸透镜焦距的方法：平行光聚焦法，亮点为焦点，焦点到光心的距离为就焦距。（2）
做实验时要注意，为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上；已知凸透
镜的焦距和烛焰到凸透镜的距离，根据凸透镜成像规律可以判定成像的性质。
【答案】（1）会聚；10 （2）上；缩小；照相机；右
【解析】（1）阳光通过凸透镜后相交于一点，说明凸透镜对光线有会聚作用；在地面上得到的亮点即为凸透
镜的焦点，焦距指的是焦点到光心的距离。由此可知该凸透镜的焦距为10cm；
（2）①为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上。由于烛焰在光屏上
像的位置偏高，要想使像成在光屏中央，应将光屏向上调节；②因为物距u=30cm＞2f，所以物体通过凸透
镜成倒立、缩小的实像；成倒立、缩小、实像这一特点的应用是照相机；③当物距u=5cm＜f时，物体通过凸
透镜成放大的虚像，并且虚像和物体在同一侧。所以应从右侧透过凸透镜直接观察。
【总结升华】题目考查了粗测焦距的方法和凸透镜成像规律。让太阳光经凸透镜会聚成最小最亮的光斑，
用刻度尺测出亮斑到凸透镜的距离即为焦距；当u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，应用是照相机；当
u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，应用是测焦距；当f＜u＜2f时，凸透镜成倒立放大的实像，应用是投
影仪；当u=f时，不成像；当u＜f 时，成正立放大的虚像，应用是放大镜。
2.小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材，探究凸透镜成像的规律。
（1）如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出
现一个 的光斑，测得凸透镜的焦距是 cm。
（2）小明将蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像的原因
。
（3）实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向 移动。
【答案】（1）最小、最亮；10 （2）物距小于焦距，像是虚像 （3）上
【解析】（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所
以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑。这个光斑便
为焦点。测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距。由图知，凸透镜的焦距是10cm。
（2）蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，仍不能得到清晰的像，这说明此时成的是虚像或者物距小
于焦距。
（3）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将靠近光屏的上方。所以应向上
移动光屏。
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【总结升华】此题主要考查了粗略测量凸透镜焦距的方法，关键是掌握焦点和焦距的概念。同时考查了实
验过程中经常出现的两个问题，在平时遇到问题要善于分析原因。
举一反三：
【变式】如图所示，小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）凸透镜的焦距是10cm，当烛焰在图示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、 的实像。
在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是 。（2）实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像
（选填“向上”、“向下”或“不”）移动。
【答案】（1）放大；投影仪 （2）向上
类型二、凸透镜成像规律的应用
3.（2015•邵阳县模拟）一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm处的过
程中，像和像距的变化情况是（ ）
A．像变大，像距变小
B．像变小，像距变大
C．像变小，像距变小
D．像变大，像距变大
【思路点拨】掌握凸透镜成像的三种情况：u＞2f，成倒立、缩小的实像；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；u
＜f，成正立、放大的虚像；凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像也越大。
【答案】D
【解析】凸透镜的焦距是10cm，把点燃的蜡烛放在距凸透镜50cm处时，此时u＞2f，成倒立缩小的实像，2f
＞v＞f，当移到15cm处时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f；综上分析可得，像和像距的变化情况是
像变大，像距变大；故选D。
【总结升华】此题考查了学生对凸透镜成像规律的应用，首先要熟练掌握凸透镜成像的规律，搞清物距和
像距；然后才能准确判断像的性质。
举一反三：
【变式】点燃的蜡烛放置在离凸透镜15cm处，在凸透镜的另一侧得到一个倒立、放大的烛焰像，则该凸透
镜的焦距可能为（ ）
A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm
【答案】B
4. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清晰
的像。则（ ）
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A．所成的像是正立缩小的实像
B．所成的像是倒立缩小的实像
C．把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小
D．把蜡烛向右移动少许，调整光屏的位置，得到的像变小
【答案】C
【解析】由图知：f＜u＜2f，v＞2f，此时光屏上成倒立放大的实像，所以A、B说法错误；当把蜡烛向左移动
时，物距变大，像距变小，光屏上得到的像变小，所以C说法正确；当把蜡烛向右移动时，物距变小，像距
变大，光屏上得到的像变大，所以D说法错误。
【总结升华】要求学生能从图中获取信息，然后利用所学规律分析解答问题，这是考试中常见的题型，考查
学生的分析能力。此题的关键是掌握凸透镜成像的规律。搞清像距、像的大小与物距之间的关系。
举一反三：
【变式1】（2015•达州二模）张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中，当光屏、透镜及烛焰的
相对位置如图所示时，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为（ ）
A．一定大于20cm
B．一定在10cm到16cm之间
C．一定小于8cm
D．一定在8cm到10cm之间
【答案】D
【变式2】【高清课堂：《凸透镜成像的规律》例3】有时透过盛满水的玻璃杯能看见握着杯子的手指比实际
的手指要粗些，这是什么原因？
【答案】答：因为盛满水的玻璃杯相当于一个放大镜。
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