探索凸透镜成像的规律
提出问题：
凸透镜成像，像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？
设计并进行实验：
实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10~20 cm之间）、刻度尺。见实验装置图。
实验步骤：
（1）先测出透镜的焦距：让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距。
（2）实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系：
[方案一]
①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置。
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离。把数据记录在表格中。
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出，将数据记录在表格中。
⑤当蜡烛到一定位置上时，光屏没有像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小的，像的正倒，填入表格中。
[方案二]
①把透镜放在桌子中央，把蜡烛、光屏放在其两侧，刻度尺放在桌子上，如课本图3.3—2所示。
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
③移动蜡烛，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离。把数据记入表格。
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化，是放大、等大还是缩小，是正立还是倒立，将蜡烛与凸透镜的距离，光屏与凸透镜的距离数据记入表格。
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上看不到蜡烛的像，拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。把蜡烛与凸透镜的距离，像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格。
分析和结论：
［1］当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的实像。像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间。
［2］当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等、倒立的实像。像与凸透镜的距离也等于2倍焦距。
［3］当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立放大的实像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距。
［4］当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏上不成像。
［5］当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像；在光屏端可以发现：像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的虚像。
△ 将以上结论表格化，以便于记忆和理解：（见实验记录表格）
△ 将以上结论简单化，以便于记忆和理解：
u > 2f，f<v<2f，成倒立缩小的实像，像物异侧；
u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，像物异侧；
f< u<2f，v > 2f，成倒立放大的实像，像物异侧；
u = f， 不成像
u < f，v > u，成正立放大的虚像，像物同侧。
附实验装置图和记录表格如下：
nanosurf
2023-08-25 广告
物距(u)像距(v)正倒大小虚实应用特点u>2ff<v<2f倒立缩小实像照相机-u=2fv=2f倒立等大实像测焦距大小分界点f<u<2fv>2f倒立放大实像投影仪
幻灯机-u=f不成像平行光源测焦距实虚分界点u<fv>u与物同侧正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧 物像同侧，虚像在物体之后
文字总结
（1）
当物体位于凸透镜二倍焦距以外时，成倒立缩小的实像；当物体位于凸透镜二倍焦距处时，成倒立等大的实像；
当物体位于凸透镜一倍焦距到二倍焦距之间时，成倒立放大的实像；当物体位于凸透镜一倍焦距处时不成像；
当物体位于凸透镜一倍焦距以内，成正立放大的虚像；物距无穷远时，像变成一个很小很亮的光点，仍为实像。
成实像时，物和像在凸透镜异侧；成虚像时，物和像在凸透镜同侧。
u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，像物异侧；
f< u<2f，v > 2f，成倒立放大的实像，像物异侧；
u = f， 不成像
u < f，v > u，成正立放大的虚像，像物同侧。
凸透镜成像，像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？
设计并进行实验：
实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10~20 cm之间）、刻度尺。见实验装置图。
实验步骤：
（1）先测出透镜的焦距：让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距。
（2）实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系：
[方案一]
①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置。
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离。把数据记录在表格中。
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出，将数据记录在表格中。
⑤当蜡烛到一定位置上时，光屏没有像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小的，像的正倒，填入表格中。
[方案二]
①把透镜放在桌子中央，把蜡烛、光屏放在其两侧，刻度尺放在桌子上，如课本图3.3—2所示。
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
③移动蜡烛，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离。把数据记入表格。
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化，是放大、等大还是缩小，是正立还是倒立，将蜡烛与凸透镜的距离，光屏与凸透镜的距离数据记入表格。
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上看不到蜡烛的像，拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。把蜡烛与凸透镜的距离，像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格。
分析和结论：
［1］当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的实像。像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间。
［2］当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等、倒立的实像。像与凸透镜的距离也等于2倍焦距。
［3］当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立放大的实像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距。
［4］当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏上不成像。
［5］当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像；在光屏端可以发现：像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的虚像。
△ 将以上结论表格化，以便于记忆和理解：（见实验记录表格）
△ 将以上结论简单化，以便于记忆和理解：
u > 2f，f<v<2f，成倒立缩小的实像，像物异侧；
u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，像物异侧；
f< u<2f，v > 2f，成倒立放大的实像，像物异侧；
u = f， 不成像
u < f，v > u，成正立放大的虚像，像物同侧。
