01实验剖析
：观察凸透镜成各种像的条件和规律
：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
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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u＞2f，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2f，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2f＞u＞f，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
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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）。其中利用太阳光来寻找焦点时一定要：让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴）。
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。
4、光屏上没有像原因：①蜡烛放在一倍焦距内；②焦距太大，像成在光具座外。③蜡烛放在一倍焦距处。
④三心没有在同一高度。
5、若像成在光屏左上角，可将①蜡烛左上移；②透镜右下移。
6、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，该如何操作：①向上移动光屏；②向上移动蜡烛③向下移动凸透镜。
7、燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央，应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。
8、用不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，光屏上的像仍是完整的，只是会变暗。
02经典母题
在“探究凸透镜成像规律“实验中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。
（1）在组装实验器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在__________上，这样做的目的是：__________。
（2）图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、__________（选填”放大”、“等大”或“缩小”）的实像，
（3）图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向（选填“左”或“右”）移动，此时光屏上成__________、__________的__________像。
（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，移动光屏__________（选填“能”或“不能”，下同）承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏__________承接到像。
（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是__________（选填“近视“或“远视”）眼镜的镜片，该镜片对光线具有__________作用。
（6）实验中，蜡烛燃烧一段时间后变得越来越短，那么在光屏上看到的像会__________（选填“上移/不动/下移”），若让像回到光屏中央位置，你的操作是：____________________。
（7）如果用一不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，那么看到的像会__________（选填“像部分消失/像完整不变/像完整变暗”）；
（8）其他三个小组同学用使用相同焦距的凸透镜进行实验时，从测得数据发现，当物距一定时，三个小组所测的像距都不相同，若他们的数据差别，不是因为测量误差导致的，你认为出现这种情况的操作原因可能是____________________。
（1）同一水平直线；使像成在光屏的中央；（2）等大；（3）右；倒立；缩小；实；（4）不能；不能；（5）远视；会聚；（6）上移；向上移动蜡烛（或向下移动透镜或向上移动光屏）（7）像完整变暗；（8）由于三个小组没有找到最清晰的像就开始读数记录了。（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；（2）由图可知，此时的物距等于像距，都等于20cm，所以成倒立、等大的实像，u=2f，则焦距f=10cm；（3）将透镜移到60cm刻度线处，此时u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，即光屏距离凸透镜的距离在10cm﹣20cm之间，故应将光屏向右移动；（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，此时的物距为5cm，小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上；（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，说明像距变小，对光线起到了会聚作用，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。（6）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。根据成像的规律可以把光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。（7）蜡烛火焰可视为无数个发光点，每个发光点都会发出无数条光线，总有部分光线经过透镜折射后汇聚在光屏上成像；遮挡住透镜的部分后，经过透镜的折射光线会变少，则光屏上的像会变暗。（8）出现像距数据不同是由于没有找到最清晰的像就开始读数并记录，因此会出现像距的差异。
03真题演练
练习1：（·云南）现有如下器材：光具座、焦距为12.5cm的凸透镜、光屏、蜡烛、火柴。小明根据上述实验器材，进行了“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）实验前应将蜡烛、凸透镜、光屏依次放到光具座上，把烛焰、凸透镜、光屏的中心大致调到______。为了验证凸透镜的焦距是否等于12.5cm，小明把蜡烛和凸透镜放在如图所示的刻度线处，把光屏移到光具座的____cm刻度线处，观察光屏上是否承接到等大、清晰的像。经验证，凸透镜的焦距准确。
（2）实验进行一段时间后，发现光屏上烛焰的像上移了一段距离，在没有移动器材的情况下，造成上述现象的原因是____________。保持蜡烛、凸透镜的位置和高度不动，需将光屏______（选填“向上”或“向下”）移动，使烛焰的像呈现在光屏中央。
（3）分别把蜡烛放在如图所示的A、B、C、D四个点对应的刻度线处，在______点能够在光屏上承接到清晰、最大的烛焰的像，在______点所成像的性质与眼睛的相同。
（4）实验结束后，小明又将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间且较靠近凸透镜，结果光屏上原来清晰的像变得模糊，将光屏远离凸透镜移动到某一位置时，光屏上又看到烛焰清晰的像，由此可知该眼镜片可用来矫正______眼（选填“近视或“远视”）。
(1)同一高度；25.0；(2)蜡烛变短；向上；(3)C；A；(4)近视。(1)实验中，应调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，这样烛焰的像才能成在光屏的中央。根据凸透镜成像的规律，当u=2f时，凸透镜成等大的像，因为焦距等于12.5cm，所以两倍焦距等于25.0cm，因此烛焰应放在50.0cm-25.0cm=25.0cm。(2)凸透镜成倒立的实像，随着蜡烛燃烧变短，光屏上烛焰的像向上移运动。凸透镜成倒立的实像，随着蜡烛燃烧变短，光屏上烛焰的像向上移运动，保持蜡烛、凸透镜的位置和高度不动，需将光屏向上移动使烛焰的像呈现在光屏中央。(3)根据凸透镜成像的规律，当2f＞u＞f时，凸透镜成倒立放大的实像且物体向凸透镜靠近时像变大，所以把蜡烛放在C点能够在光屏上承接到清晰、最大的烛焰的像。根据凸透镜成像的规律，当u＞2f时，凸透镜成缩小倒立的实像，这是照相机的工作原理，眼睛的工作原理和照相机相同，根据图形可知在A点所成像的性质与眼睛的相同。(4)近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光有发散的作用。小明将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，结果光屏上原来清晰的像变得模糊，将光屏远离凸透镜时，光屏上又看到烛焰清晰的像，由此可知该眼镜片对光具有发散的作用，所以该眼镜片可用来矫正近视眼。
练习2：（·包头）某同学用光具座凸透镜蜡烛，光屏和度尺等实验器材，探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了测量凸透镜的焦距，让一束平行于主光轴的光射向凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小，最亮的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离，如图甲所示，凸透镜焦距为____cm；
(2)将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，蜡烛放置在光具座40m刻度线处，点燃蜡烛，左右移动光屏，出现图乙所示现象（成像清晰）为使像呈现在光屏中央，应将光屏向____调节；
(3)保持凸透镜位置不变，调整烛焰中心透镜中心和光屏中心在同一高度，将蜡烛移至34cm刻度线处，移动光屏直到光屏上再次出现清晰的像，该像是倒立____的实像，保持凸透镜位置不变，将蜡烛续向左移动10.0cm，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向____移动一段距离
(1)8.0；(2)上；(3)等大；(4)左。(1)结合图甲及题意知，凸透镜的焦距为8.0cm。(2)由图乙知，蜡烛在光屏上的像偏上，是因为蜡烛的高度太低了，应该向上调整蜡烛的高度。(3)蜡烛在34cm刻度线时，物距为16cm，即物距等于二倍焦距，所成的倒立、等大的实像。凸透镜位置不变，蜡烛向左移动10.0cm，则光屏应向左移动，才能在光屏上再次得到清晰的像，其根据是：物近像远像变大，反过来，物远，像就变近了。
练习3：（·滨州）小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像；物体离放大镜比较近，成放大，正立的虚像，据此小明提出的问题是：像的虚实、大小、正倒跟______有什么关系？
（2）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=______cm。
（3）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在光具座刻度50cm位置处不变，把蜡烛放在刻度10cm处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是_______(选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)
（4）如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐_______。当u2f时，物体移动速度________(选填“大于”、“小于”、或“等于”)像移动的速度。当fu2f时，物体移动速度________(选填“大于”、“小于”、或“等于”)像移动的速度。
（1）物距（物体到凸透镜的距离）；（2）10；（3）照相机；（4）增大；大于；小于。（1）由题中提供的情景可以看出，物距（物体到凸透镜的距离）不同，成像虚、实、大小、正倒不同，故提出的问题是像的虚、实、大小、正倒与物距（物体到凸透镜的距离）有什么关系？（2）平行光经凸透镜折射后，会聚最小最亮的光斑为焦点，焦点到透镜的距离为焦距，由图可以看出此时光斑到透镜的距离为10cm，则透镜的焦距为10cm；（3）图乙中蜡烛到凸透镜的距离为40cm大于二倍焦距，此时成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同；（4）由图丙可以看出凸透镜成实像时物距逐渐减小,像逐渐增大。当u2f时,物距变化很大时，像距变化很小，则物体移动速度大于像移动的速度；当f＜u2f时，物距变化很小时，像距变化很大，则物体移动速度小于像移动的速度。
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