解析“凸透镜成像的规律”

来源 :初中生世界·初二物理 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xgimi1985
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  凸透镜是初中光学的一个重要仪器,它所涉及的知识点历来是中考命题的重点和难点.所以我们对于这一知识点的学习一定要打好基础,练习到位.
  首先,我们通过动态研究来总结复习一下凸透镜成像的规律.
  


  1.物体AB处在很远处时,u>2f,则f<v<2f,且像靠近焦点F,成倒立缩小的实像.
  2.将物体向凸透镜方向移动,仍然是成倒立缩小实像.二者同时运动,物比像运动得快.
  3.当u=2f,则v=2f,成倒立等大的实像.
  4.继续移动物体,f<u<2f,则v>2f,成倒立放大实像,像变大.继续移动,像距更大了.
  成实像时,u+v≥4f,物像间距最小为4f,此时u=v=2f.
  物近像远像大.u>2f时,物比像运动得快,f<u<2f时,像比物运动得快.
  5.u=f,不成像或成像于无穷远处.
  6.u<f,成正立放大虚像.继续移动,物近像近像小,像比物运动得快.
  规律总结:
  1.焦点F是实像和虚像的分界点,2F是放大像与缩小像的分界点.
  2.实像总是与物体异侧、倒立.虚像总是与物体同侧、正立.
  3.像跟物总是同方向移动,且像近像小,像远像大.
  4.像距大于物距,则像速大于物速.反之,像速小于物速.
  5.成实像时,物像可互换位置.原来成放大的像,互换位置后成缩小的像.(成实像时,将物放在像的位置,则像成在原来物的位置,根据光路的可逆性.成虚像时不行,因为虚像不是实际光线会聚而成.)
  6.成实像时,u+v≥4f.
  关于“凸透镜成像的规律”很多题目需要根据题中像的性质和物距(或像距)判断成像情况,这就需要同学们理解并记住凸透镜成像规律,会用数学方法解不等式组,灵活运用凸透镜成像规律.下面我们就来看看凸透镜成像规律的几种题型.
  例1一束平行光沿透镜主光轴射向凸透镜,经透镜折射后会聚于透镜另一侧主光轴上距透镜中心15cm处.若将一支点燃的蜡烛分别置于该透镜主光轴上25cm和35cm处,两次的像分别是什么样的?
  解析根据第一句话,我们能得到这样的信息:该凸透镜的焦距为f=15cm,所以,当物距u=25cm时,满足f<u<2f的条件,成倒立、放大的实像;当物距u=35cm时,满足u>2f的条件,成倒立、缩小的实像.
  例2一物体位于凸透镜一侧80cm处,在凸透镜的另一侧60cm处的光屏上得到一清晰的像,则此凸透镜的焦距大约在什么范围?
  解析根据凸透镜成像的规律可知,当物距u大于像距v时,物体通过凸透镜只能成倒立缩小的实像,因此有以下的不等式成立:
  u>2f
  f<v<2f
  代入数据为
   80cm<2f
   f<60cm<2f
  解得30cm<f<40cm.
  例3小民将一支蜡烛点燃后放在离一架老花镜30cm处,在光屏上得到一个缩小的像;当蜡烛离透镜18cm时,在光屏上得到一个放大的像,做成这个老花镜的透镜焦距可能在什么范围?
  解析当u=30cm时,在光屏上得到一个缩小的实像可知
   u>2f,即30cm>2f (1)
  当u=18cm时,在光屏上得到一个放大的实像可知:
   f<u<2f,即f<18cm<2f(2)
  由(1)和(2)得9cm<f<15cm.
  例4初二(1)班的同学们利用星期天出去春游,在照集体照时发现有几个同学在画面外,于是同学们请教在场的物理老师,老师说根据我们刚刚学过的透镜知识,同学们自己想想看,该如何调节?
  解析因为有几个同学在画面外,说明通过照相机镜头(凸透镜)所成的像太大,要想使所成的像变小,就要让物体(同学们)远离镜头.所以只要拍照的人远离同学们后退,同时为了在胶片上得到清晰的像,照相机的暗箱要变短,即保持像物移动方向一致.
  例5(实验题)如果无论怎么调节光屏和透镜的距离,光屏上都找不到像,产生这一现象的原因可能有哪些?
  解析在光屏上找不到像的原因可能有两种:第一,根据u  由以上例题可见,只有准确把握凸透镜的成像规律及特点,然后根据题目中所提供的信息,如物距u、焦距f、像距v的相互间关系,以及像的正立与倒立,放大与缩小,虚与实,以及应用场所等等,才能熟练准确快捷地解题.纵观近几年中考对于这一知识点的命题,命题素材源于教材,向生活、生产扩展,这又需要我们一方面要牢固掌握各知识点,还要能结合实际灵活运用它们来解决生活中的实际问题,做到从生活走向物理,从物理走向社会.
  
  责任编辑/南 冲
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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