凸透鏡成像規(guī)律復(fù)習(xí)例談

楊戈 吳結(jié)霞

摘 要：凸透鏡成像是光學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一.學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容往往掌握不夠扎實(shí)，容易混亂，無法熟練運(yùn)用.本文運(yùn)用對(duì)比歸納法復(fù)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律，并針對(duì)像的性質(zhì)、成像規(guī)律的應(yīng)用、像的動(dòng)態(tài)變化、器材與操作調(diào)節(jié)以及求焦距大小等問題，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析點(diǎn)評(píng)，以求產(chǎn)生更好的復(fù)習(xí)效果.

關(guān)鍵詞：凸透鏡；成像規(guī)律；焦距；物距；像距

作者簡介：楊戈（1979-），男，廣東廉江人， 本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：教材教法研究；

吳結(jié)霞（1982-），女，廣東茂名人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中物理教學(xué)研究.

凸透鏡成像是光學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一.學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容往往掌握不夠扎實(shí)，容易混亂，無法熟練運(yùn)用.本文運(yùn)用對(duì)比歸納法復(fù)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律，并針對(duì)像的性質(zhì)、成像規(guī)律的應(yīng)用、像的動(dòng)態(tài)變化、器材與操作調(diào)節(jié)以及求焦距大小等問題，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析點(diǎn)評(píng).復(fù)習(xí)教學(xué)過程中要通過實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律，利用對(duì)比學(xué)習(xí)法熟練掌握其基本規(guī)律.

二、規(guī)律拓展

1.一倍焦距處是成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)；二倍焦距處是成放大像與縮小像的分界點(diǎn).

2.成實(shí)像時(shí)，物距變小，像變大，像距變大；成虛像時(shí)，物距變小，像變小，像距變小.

3.無論成實(shí)像還是虛像，像總是跟著物體移動(dòng)方向走；物體向焦點(diǎn)移，像變大且遠(yuǎn).

三、題型分類

1.凸透鏡成像的性質(zhì)

例題 （泰州中考）將一個(gè)凸透鏡正對(duì)太陽光，在距凸透鏡10cm處得到一個(gè)最小、最亮的光斑.若將一個(gè)物體放在凸透鏡前30cm處，則可在凸透鏡的另一側(cè)得到一個(gè)（ ）

A.倒立、縮小的實(shí)像 B.倒立、放大的實(shí)像

C.正立、縮小的實(shí)像 D.正立、放大的虛像

分析 本題通過太陽光聚焦的方法來確定凸透鏡的焦距，再根據(jù)凸透鏡成像的三種情況確定成像情況.由距透鏡10cm的地方得到一個(gè)最小的亮點(diǎn)可知凸透鏡的焦距f=10cm.物體放在透鏡前30cm處，即u>2f，因此成倒立、縮小的實(shí)像.

2.凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

例題 如圖1所示，將點(diǎn)燃的蠟燭移到標(biāo)尺10cm處，再移動(dòng)光屏，直到在光屏上得到一個(gè)清晰的像為止，則在光屏上得到一個(gè)倒立的實(shí)像.生活中就是利用這一成像原理來工作的.

分析 由圖中蠟燭、透鏡和光屏所處位置可知，物距u=50cm-10cm=40cm，像距v=15cm，u>2f，由凸透鏡成像規(guī)律可知光屏上得到的像是倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是利用這一成像原理工作的.

3.動(dòng)態(tài)變化問題

例題 （大連中考）在做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，將點(diǎn)燃的蠟燭沿著光具座，從凸透鏡二倍焦距以外的某位置向焦點(diǎn)移動(dòng).在此過程中，像的大小及像距的變化情況是（ ）

A.像和像距都逐漸變大

B.像和像距都逐漸變小

C.像逐漸變大，像距逐漸變小

D.像逐漸變小，像距逐漸變大

分析 此題主要考查凸透鏡成像特點(diǎn)與物距大小變化的關(guān)系，凸透鏡成實(shí)像時(shí)遵循“物近像遠(yuǎn)像變大”的特點(diǎn).將蠟燭從二倍焦距外的地方逐漸向凸透鏡焦點(diǎn)靠近過程中，成實(shí)像且物距變小，像距逐漸變大，像逐漸變大.

4.器材與操作調(diào)節(jié)問題

4.1 實(shí)驗(yàn)前器材調(diào)節(jié)

例題 如圖2甲所示是“研究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置圖，放好儀器，點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整和的高度，使它們的中心跟燭焰的中心大致在同一高度，這樣做的目的是.

分析 根據(jù)透鏡成像光路可知燭焰經(jīng)凸透鏡折射后成像在同一高度，為了便于接收到完整的像，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整燭焰中心、透鏡光心和光屏的中心大致在同一高度，以便燭焰的像落在光屏的中心.

4.2 實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象器材調(diào)節(jié)

例題 如果實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光屏上的像如圖2乙所示，在不移動(dòng)光屏和透鏡的情況下，應(yīng)將蠟燭向（選填“上”或“下”）移動(dòng)可使像成在光屏中間.

分析 在實(shí)驗(yàn)過程中，若發(fā)現(xiàn)成像不在光屏中心，可以調(diào)節(jié)蠟燭和光屏的高度，由于實(shí)驗(yàn)過程中燃燒的蠟燭越來越短，燭焰高度越來越矮，像會(huì)向上移.根據(jù)圖2乙所示，要使像落在光屏中心像應(yīng)向下移，因此蠟燭應(yīng)向上移動(dòng).

5.求焦距大小

5.1 利用平行光找焦點(diǎn)求焦距

例題 將凸透鏡安裝在光具座上，用平行光作光源，移動(dòng)光屏，在光屏上得到一個(gè)最小最亮的光斑，如圖3所示，則該凸透鏡的焦距為cm.

分析 平行主光軸的平行光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚于焦點(diǎn)，在光屏上得到一個(gè)最小最亮光斑的位置即為焦點(diǎn)位置，由此可知，凸透鏡到光屏的距離就是焦距，f=60cm-50cm=10cm.

5.2 利用等大的實(shí)像求焦距

例題 如圖4，當(dāng)蠟燭在凸透鏡左側(cè)距凸透鏡20cm的時(shí)候，在光屏上得到一個(gè)倒立等大的實(shí)像，則凸透鏡的焦距是cm.

分析 蠟燭距凸透鏡20cm，即u=20cm，此時(shí)在光屏上得到一個(gè)倒立等大的實(shí)像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知u=2f=20cm， 所以f=10cm.

5.3 利用像距v和物距u的關(guān)系圖求焦距

例題 如圖5是凸透鏡成實(shí)像時(shí)像距v和物距u的關(guān)系圖象，分析圖象可知，該凸透鏡的焦距是.

分析 本題主要考查學(xué)生的看圖解題能力，圖中以物距u為橫坐標(biāo)，以像距v為縱坐標(biāo)，通過圖象方法表示像距與物距的關(guān)系，另外當(dāng)像距等于物距時(shí)，像和物等大且物距等于二倍焦距，由圖知u=v=2f=20cm，f=10cm.

5.4 利用成像性質(zhì)求焦距范圍

例題 （泰安中考）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，物體距離凸透鏡30cm時(shí)，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上可得到一個(gè)倒立的、放大的實(shí)像.該凸透鏡的焦距可能（ ）

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

分析 根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，要成倒立、放大的實(shí)像，物距必須大于一倍焦距小于二倍焦距，即f

綜上所述，要提高凸透鏡成像的復(fù)習(xí)效果，必須以凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)操作為主線，以凸透鏡成像規(guī)律為抓手，解決凸透鏡成像的性質(zhì)、具體應(yīng)用及有關(guān)焦距的問題，只有這樣初三總復(fù)習(xí)才能收到事半功倍的效果.

參考文獻(xiàn)：

[1]義務(wù)教育教科書.物理.八年級(jí)上冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2012.