探究凸透镜成像规律
第1章 对环境的察觉 · 第5节 透镜和视觉
探究凸透镜成像规律出自浙教版八年级上册《科学》第1章，改变物距观察像的大小、正倒与虚实。凸透镜成像是中考光学重中之重，一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小是核心口诀。学生最易忘调三者同高，物距区间与像的性质对应记混。优创优星科学馆（义乌1+1教育旗下）把五段物距对应像逐一列表，帮孩子排得对、背得牢。
实验情境
投影仪把小图片放大到银幕上，照相机却把高楼装进小屏幕，同是凸透镜为什么成像天差地别？移动蜡烛与光屏，亲手摸清凸透镜成像的脾气。
实验目标
- 通过改变物体相对于凸透镜的位置，探究凸透镜成像的特点
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 凸透镜 | 成像元件 |
| 蜡烛 | 发光物体 |
| 光屏 | 承接实像 |
| 光具座 | 固定并测量物距像距 |
| 火柴 | 点燃蜡烛 |
实验原理
凸透镜对光有会聚作用，物距大于一倍焦距成实像，小于一倍焦距成虚像
实像位置随物距变化，遵循「物近像远像变大」的规律。
实验步骤与现象
- 1提出问题：物体经凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？
- 2设计实验：物距是自变量，把物体放在距凸透镜较远的位置开始实验，逐渐减小物距，重点观察物距小于、等于或大于1倍焦距、2倍焦距时物体成像的情况
- 3进行实验：选择焦距已知的凸透镜，用点燃的蜡烛火焰作物体、白色光屏承接像；把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节三者中心大致在同一高度；把蜡烛放在较远位置，调整光屏到凸透镜的距离使蜡烛火焰成清晰的像，观察像的大小、正倒，测出物距和像距
- 4将蜡烛逐次移近凸透镜重复操作；当光屏上观察不到像时撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向观察能否看到蜡烛火焰的像及像的大小、正倒
- 5记录实验数据：把测得的物距、像距和像的性质记录在表格中
- 6分析与论证：分析像的正倒、虚实、大小分别对应什么物距条件，得出结论
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：
实验准备烛焰、透镜、光屏中心不调同高
后果：像成不到光屏中央
正确做法：把三者中心调到同一高度
找像光屏上没有像就乱移蜡烛
后果：规律总结不出
正确做法：沿光具座缓慢移动光屏寻找清晰像
记规律只记一次实验数据
后果：结论偶然
正确做法：在u>2f、u=2f、f<u<2f等多区间各测一次
实验结论
当物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像；等于2倍焦距时成倒立、等大的实像；物距在1倍焦距与2倍焦距之间时成倒立、放大的实像；物距小于1倍焦距时成正立、放大的虚像。
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| 凸透镜成像规律 | 八上第1章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 一焦分虚实二焦分大小，口诀年年考。 |
| 物近像远像变大 | 八上第1章 | ⭐⭐⭐⭐ | 成实像时物距减小像距增大像变大。 |
| 虚像与实像的判断 | 八上第1章 | ⭐⭐⭐⭐ | 同侧虚像异侧实像，光屏能否承接判断。 |
| 实验的同高调节 | 八上第1章 | ⭐⭐⭐⭐ | 烛焰透镜光屏三者中心同高，像才能成在光屏中央。 |
| 照相机投影仪放大镜 | 八上第1章 | ⭐⭐⭐⭐ | u>2f、f<u<2f、u<f 对应三种应用，连线必考。 |
注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
常见问题
怎样快速记成像规律？
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时物近像远像变大。
u=2f 时成什么像？
等大倒立的实像，像距也是2f。
遮住透镜一半，像怎么变？
像仍完整，只是变暗，因为另一半透镜仍能成像。
u=f 时还能成像吗？
不能成实像，出射光平行不成像，这是虚实分界点。
蜡烛燃烧变短后像往哪移？
像向上移动，要让像回到光屏中央应把透镜下移或光屏上移。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
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