凸透鏡成像規律復習例談

楊戈 吳結霞

摘 要：凸透鏡成像是光學內容的重要組成部分，也是中考重點考查的內容之一.學生對這部分內容往往掌握不夠扎實，容易混亂，無法熟練運用.本文運用對比歸納法復習凸透鏡成像規律，并針對像的性質、成像規律的應用、像的動態變化、器材與操作調節以及求焦距大小等問題，結合實例進行分析點評，以求產生更好的復習效果.

關鍵詞：凸透鏡；成像規律；焦距；物距；像距

作者簡介：楊戈（1979-），男，廣東廉江人， 本科，中學一級教師，研究方向：教材教法研究；

吳結霞（1982-），女，廣東茂名人，本科，中學一級教師，研究方向：初中物理教學研究.

凸透鏡成像是光學內容的重要組成部分，也是中考重點考查的內容之一.學生對這部分內容往往掌握不夠扎實，容易混亂，無法熟練運用.本文運用對比歸納法復習凸透鏡成像規律，并針對像的性質、成像規律的應用、像的動態變化、器材與操作調節以及求焦距大小等問題，結合實例進行分析點評.復習教學過程中要通過實驗再現凸透鏡成像規律，利用對比學習法熟練掌握其基本規律.

二、規律拓展

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

2.成實像時，物距變小，像變大，像距變大；成虛像時，物距變小，像變小，像距變小.

3.無論成實像還是虛像，像總是跟著物體移動方向走；物體向焦點移，像變大且遠.

三、題型分類

1.凸透鏡成像的性質

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

A.倒立、縮小的實像 B.倒立、放大的實像

C.正立、縮小的實像 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的地方得到一個最小的亮點可知凸透鏡的焦距f=10cm.物體放在透鏡前30cm處，即u>2f，因此成倒立、縮小的實像.

2.凸透鏡成像規律的應用

例題 如圖1所示，將點燃的蠟燭移到標尺10cm處，再移動光屏，直到在光屏上得到一個清晰的像為止，則在光屏上得到一個倒立的實像.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，由凸透鏡成像規律可知光屏上得到的像是倒立、縮小的實像，照相機就是利用這一成像原理工作的.

3.動態變化問題

例題 （大連中考）在做凸透鏡成像實驗時，將點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移動.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與物距大小變化的關系，凸透鏡成實像時遵循“物近像遠像變大”的特點.將蠟燭從二倍焦距外的地方逐漸向凸透鏡焦點靠近過程中，成實像且物距變小，像距逐漸變大，像逐漸變大.

4.器材與操作調節問題

4.1 實驗前器材調節

例題 如圖2甲所示是“研究凸透鏡成像規律”實驗裝置圖，放好儀器，點燃蠟燭，調整和的高度，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 根據透鏡成像光路可知燭焰經凸透鏡折射后成像在同一高度，為了便于接收到完整的像，實驗前應調整燭焰中心、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 實驗過程中根據實驗現象器材調節

例題 如果實驗中發現光屏上的像如圖2乙所示，在不移動光屏和透鏡的情況下，應將蠟燭向（選填“上”或“下”）移動可使像成在光屏中間.

分析 在實驗過程中，若發現成像不在光屏中心，可以調節蠟燭和光屏的高度，由于實驗過程中燃燒的蠟燭越來越短，燭焰高度越來越矮，像會向上移.根據圖2乙所示，要使像落在光屏中心像應向下移，因此蠟燭應向上移動.

5.求焦距大小

5.1 利用平行光找焦點求焦距

例題 將凸透鏡安裝在光具座上，用平行光作光源，移動光屏，在光屏上得到一個最小最亮的光斑，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凸透鏡折射后會聚于焦點，在光屏上得到一個最小最亮光斑的位置即為焦點位置，由此可知，凸透鏡到光屏的距離就是焦距，f=60cm-50cm=10cm.

5.2 利用等大的實像求焦距

例題 如圖4，當蠟燭在凸透鏡左側距凸透鏡20cm的時候，在光屏上得到一個倒立等大的實像，則凸透鏡的焦距是cm.

分析 蠟燭距凸透鏡20cm，即u=20cm，此時在光屏上得到一個倒立等大的實像，根據凸透鏡成像規律可知u=2f=20cm， 所以f=10cm.

5.3 利用像距v和物距u的關系圖求焦距

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

分析 本題主要考查學生的看圖解題能力，圖中以物距u為橫坐標，以像距v為縱坐標，通過圖象方法表示像距與物距的關系，另外當像距等于物距時，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 利用成像性質求焦距范圍

例題 （泰安中考）在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，物體距離凸透鏡30cm時，在凸透鏡另一側的光屏上可得到一個倒立的、放大的實像.該凸透鏡的焦距可能（ ）

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

分析 根據凸透鏡成像規律，要成倒立、放大的實像，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習效果，必須以凸透鏡成像實驗操作為主線，以凸透鏡成像規律為抓手，解決凸透鏡成像的性質、具體應用及有關焦距的問題，只有這樣初三總復習才能收到事半功倍的效果.

參考文獻：

[1]義務教育教科書.物理.八年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012.