凸透镜成像规律复习例谈

杨戈 吴结霞

摘 要：凸透镜成像是光学内容的重要组成部分，也是中考重点考查的内容之一.学生对这部分内容往往掌握不够扎实，容易混乱，无法熟练运用.本文运用对比归纳法复习凸透镜成像规律，并针对像的性质、成像规律的应用、像的动态变化、器材与操作调节以及求焦距大小等问题，结合实例进行分析点评，以求产生更好的复习效果.

关键词：凸透镜；成像规律；焦距；物距；像距

作者简介：杨戈（1979-），男，广东廉江人， 本科，中学一级教师，研究方向：教材教法研究；

吴结霞（1982-），女，广东茂名人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理教学研究.

凸透镜成像是光学内容的重要组成部分，也是中考重点考查的内容之一.学生对这部分内容往往掌握不够扎实，容易混乱，无法熟练运用.本文运用对比归纳法复习凸透镜成像规律，并针对像的性质、成像规律的应用、像的动态变化、器材与操作调节以及求焦距大小等问题，结合实例进行分析点评.复习教学过程中要通过实验再现凸透镜成像规律，利用对比学习法熟练掌握其基本规律.

二、规律拓展

1.一倍焦距处是成实像与虚像的分界点；二倍焦距处是成放大像与缩小像的分界点.

2.成实像时，物距变小，像变大，像距变大；成虚像时，物距变小，像变小，像距变小.

3.无论成实像还是虚像，像总是跟着物体移动方向走；物体向焦点移，像变大且远.

三、题型分类

1.凸透镜成像的性质

例题 （泰州中考）将一个凸透镜正对太阳光，在距凸透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑.若将一个物体放在凸透镜前30cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个（ ）

A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像

C.正立、缩小的实像 D.正立、放大的虚像

分析 本题通过太阳光聚焦的方法来确定凸透镜的焦距，再根据凸透镜成像的三种情况确定成像情况.由距透镜10cm的地方得到一个最小的亮点可知凸透镜的焦距f=10cm.物体放在透镜前30cm处，即u>2f，因此成倒立、缩小的实像.

2.凸透镜成像规律的应用

例题 如图1所示，将点燃的蜡烛移到标尺10cm处，再移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，则在光屏上得到一个倒立的实像.生活中就是利用这一成像原理来工作的.

分析 由图中蜡烛、透镜和光屏所处位置可知，物距u=50cm-10cm=40cm，像距v=15cm，u>2f，由凸透镜成像规律可知光屏上得到的像是倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一成像原理工作的.

3.动态变化问题

例题 （大连中考）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

分析 此题主要考查凸透镜成像特点与物距大小变化的关系，凸透镜成实像时遵循“物近像远像变大”的特点.将蜡烛从二倍焦距外的地方逐渐向凸透镜焦点靠近过程中，成实像且物距变小，像距逐渐变大，像逐渐变大.

4.器材与操作调节问题

4.1 实验前器材调节

例题 如图2甲所示是“研究凸透鏡成像规律”实验装置图，放好仪器，点燃蜡烛，调整和的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度，这样做的目的是.

分析 根据透镜成像光路可知烛焰经凸透镜折射后成像在同一高度，为了便于接收到完整的像，实验前应调整烛焰中心、透镜光心和光屏的中心大致在同一高度，以便烛焰的像落在光屏的中心.

4.2 实验过程中根据实验现象器材调节

例题 如果实验中发现光屏上的像如图2乙所示，在不移动光屏和透镜的情况下，应将蜡烛向（选填“上”或“下”）移动可使像成在光屏中间.

分析 在实验过程中，若发现成像不在光屏中心，可以调节蜡烛和光屏的高度，由于实验过程中燃烧的蜡烛越来越短，烛焰高度越来越矮，像会向上移.根据图2乙所示，要使像落在光屏中心像应向下移，因此蜡烛应向上移动.

5.求焦距大小

5.1 利用平行光找焦点求焦距

例题 将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图3所示，则该凸透镜的焦距为cm.

分析 平行主光轴的平行光线经凸透镜折射后会聚于焦点，在光屏上得到一个最小最亮光斑的位置即为焦点位置，由此可知，凸透镜到光屏的距离就是焦距，f=60cm-50cm=10cm.

5.2 利用等大的实像求焦距

例题 如图4，当蜡烛在凸透镜左侧距凸透镜20cm的时候，在光屏上得到一个倒立等大的实像，则凸透镜的焦距是cm.

分析 蜡烛距凸透镜20cm，即u=20cm，此时在光屏上得到一个倒立等大的实像，根据凸透镜成像规律可知u=2f=20cm， 所以f=10cm.

5.3 利用像距v和物距u的关系图求焦距

例题 如图5是凸透镜成实像时像距v和物距u的关系图象，分析图象可知，该凸透镜的焦距是.

分析 本题主要考查学生的看图解题能力，图中以物距u为横坐标，以像距v为纵坐标，通过图象方法表示像距与物距的关系，另外当像距等于物距时，像和物等大且物距等于二倍焦距，由图知u=v=2f=20cm，f=10cm.

5.4 利用成像性质求焦距范围

例题 （泰安中考）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，物体距离凸透镜30cm时，在凸透镜另一侧的光屏上可得到一个倒立的、放大的实像.该凸透镜的焦距可能（ ）

A.5cm B.10cm C.15cm D.18cm

分析 根据凸透镜成像规律，要成倒立、放大的实像，物距必须大于一倍焦距小于二倍焦距，即f

综上所述，要提高凸透镜成像的复习效果，必须以凸透镜成像实验操作为主线，以凸透镜成像规律为抓手，解决凸透镜成像的性质、具体应用及有关焦距的问题，只有这样初三总复习才能收到事半功倍的效果.

参考文献：

[1]义务教育教科书.物理.八年级上册[M].北京：人民教育出版社，2012.