中考“探究凸透镜成像规律”实验的延伸内容归类分析

论文导读:：这也是中考试题将“探究凸透镜成像规律”实验最为命题载体的重要原因。探究凸透镜成像规律”实验。
论文关键词：中考，探究凸透镜成像规律
 

“探究凸透镜成像规律”实验，不仅要求学生清楚凸透镜的光学作用（对任何光线均具有会聚作用），理解凸透镜的成像原理及其应用；而且要求学生同时具备一定的实验操作技能和知识整合能力。之因此决定了本实验既是初中光学教学的重点，同时也是光学教学的难点。这也是中考试题将“探究凸透镜成像规律”实验最为命题载体的重要原因。为了扩大凸透镜成像知识面，有利于“凸透镜成像规律”相关知识的整合。本文仅以人教版教材为例，对近年来中考试题中出现的关于“探究凸透镜成像规律”实验中延伸的相关内容进行归类分析。

一、教材中“探究凸透镜成像规律”实验的内容

1、探究当物距( U)大于凸透镜二倍焦距(2f)时，凸透镜成像的性质及成像的区间。

2、探究当物距( U)等于凸透镜二倍焦距(2f)时，凸透镜成像的性质及成像的区间。

3、探究当物距( U)大于凸透镜一倍焦距(f)小于凸透镜二倍焦距(2f)时，凸透镜成像的性质及成像的区间。

4、探究当物距( U)等于凸透镜一倍焦距(f)时，凸透镜能否成像。

5、探究当物距( U)小于凸透镜一倍焦距(f)时，凸透镜成像的性质及成像的区间。

为了便于分析比较和总结凸透镜成像规律，笔者将上述实验现象及其应用、凸透镜的成像规律等内容用表格呈现如下：

二、中考试题中关于“探究凸透镜成像规律”实验内容的延伸

1、已知物距、像的性质确定凸透镜的焦距范围

【例1】（2008年郴州市）在做观察“凸透镜成像”的实验时，物体放在距离凸透镜60cm处，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距可能是

A 、20cm B、30cm C 、60cm D、80㎝

分析解答：已知物距为60cm，又知此时在光屏上得到一个倒立、缩小的实像（像的性质），说明此时的物距U=60cm，大于该凸透镜的二倍焦距2 f ，即U＞2f，解得f ＜30 cm 。所以，正确答案为A

2、已知凸透镜焦距、物体大小及像的性质确定物距（或物距范围）

【例2】（2009年山东省德州市德城区）把高2 cm的发光棒立于焦距为5 cm的凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4 cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是

A．7.5 cm B．12.5 cm C．4.5 cm D． 10 cm

分析解答：已知物体（发光棒）的大小（高2 cm），在光屏上成像的大小（高4cm），说明得到是一个倒立、放大的实像，说明此时的物距U应满足 f ＜U＜2 f 初中物理论文初中物理论文，解得

5 cm＜U＜10cm 。所以，正确答案为A

3、基本实验操作技能

【例3】（2010年福州市）小泉同学在做“凸透镜成像”的实

验时，他在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，点燃蜡烛，

动光屏，发现在光屏上出现如图1所示的现象，其原因是

_________________________。

实验中在光屏上得到了清晰的像，这个像是____ ______

（选填“实”或“虚”）像。

分析解答：实验时，首先在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，其次，为了在光屏上接收到烛焰完整的像，要调整烛焰、凸透镜和光屏三者中心在同一高度上。然后才可以继续进行实验操作。现在光屏上出现如图1所示的现象，其原因是烛焰、凸透镜和光屏三者中心不在同一高度。光屏上接收到的像均为实像。

4、凸透镜成像作图

【例4】(2010年安徽省)凸透镜成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图2甲表示，O点为光心，F为其焦点。图2乙是运用经过凸透镜的两条特殊光线，所画物体AB 经凸透镜成的像A'B'的光路图。请参照图2乙，在图2丙中画出物体CD 经过凸透镜所成的像C'D'的光路图。

分析解答：凸透镜成像规律是光学的难点之一，通过作图可以帮助同学们理解凸透镜成像规律。可以利用两条特殊光线进行光路作图：第一条是平行于主光轴的近轴光线，通过凸透镜折射后通过焦点；第二条是通过凸透镜光心的光线，方向不改变。就可以作出物体所成的实像或虚像。如果不用作图法，依据凸透镜成像规律可以判断出物体CD在大于凸透镜一倍焦距与小于二倍焦距之间，在凸透镜的另一侧光屏上可以承接到一个倒立放大的实像，成像位置应在凸透镜右侧二倍焦距之外。用作图法可以得出同样的结论如图2丁所示。

5、控制物体与光屏之间的距离，探究凸透镜二次成像

【例5】（2008年上海市）某小组同学在做“验证凸透镜成像规律”实验的过程中发现：当发光物体与光屏之间的距离L确定时，将凸透镜从发光物体处缓慢向光屏移动的过程中，有时能在光屏上成两次清晰的像初中物理论文初中物理论文，有时只能成一次清晰的像，有时不能在光屏上成像。为了研究产生这些现象的条件，该小组同学进行实验，并将每次实验中的相关数据及现象记录在下表中。

(1)分析比较实验序号1、2、3(或5、6、7)的第一次成像数据中像距v物距u的变化关系及相关条件，可得出的结论___________________________________________________；

(2)分析比较实验序号1(或2、或5、或6)的第一和第二次成像数据中物距与像距的关系及相关条件，可得出的结论：同一凸透镜，当_____________________一定，移动凸透镜能在光屏上成两次像时， _______________________________；

(3)继续分析比较表格中物屏距离L与凸透镜焦距f的数据及观察到的现象，可得出的结论：在____________________________________________________条件下，移动凸透镜，可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。

分析解答：此题以“当发光物体与光屏之间的距离L确定时”，为条件，深度探究凸透镜二次成像的问题。通过给出的实验数据，考查学生解读信息及分析问题的能力。通过对表格数据的观察和分析即可找到答案。

（1）同一凸透镜，成实像时，像距V随物距u的增大而减小。

（2）物屏距离L； 第一次成像的物距是第二次成像的像距。

（3）物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距。

6、模拟近视眼远视眼成因及矫正办法。

【例6】（2008年江苏省淮安市）小明进行“视力的矫正”的探究活动，他将自己戴的近视眼镜放在烛焰与凸透镜之间．如题3-1图所示，在光屏上得到了一个倒立、缩小的清晰实像，拿开眼镜后，光屏上的像变得模糊．

（1）小明为了使光屏上的像重新变得清晰，在不移动光屏和凸透镜的前提下．他应该____________________．如果他不戴眼镜看书，应该将书______________(填“靠

近”或“远离”)眼睛．

（2）如题3-2所示的（a）、（b）、（c）、（d）四幅图，能正确表示近视眼成像情况的是图

_________，其矫正做法是图_____________．

分析解答：近视眼镜的镜片是凹透镜，所以初中物理论文初中物理论文，将近视眼镜片放在烛焰与凸透镜之间时，由于凹透镜的发散作用，使得此时光屏上呈现清晰的实像要远离凸透镜，也就是说此时所成像的像距增大（要比没有放置镜片时光屏上呈现的像距要大）。所以当拿开眼镜片后，光屏上的像变得模糊，为了使光屏上的像重新变得清晰，在不移动光屏和凸透镜的前提下．他应该减小物距，将蜡烛靠近凸透镜。因为小明戴的是近视眼镜，所以，当他不戴眼镜看书应该将书靠近眼睛，使物体所成的像正好落在视网膜上中国论文下载中心期刊网。表示近视眼成像情况的是图3-2（C）。

7、对科学探究要素的考查

【例7】（哈尔滨市2009年）同学们要探究“凸透镜成像规律”．他们来到实验室，选用的器材如下图4：

(1)请你简要说出实验探究前应怎样合理摆放和调整器材；

(2)器材调好后，蜡烛从离透镜较远的地方逐渐向透镜移动，调整光屏位置，在光屏上测出了不同位置时像的高度．并将数据填在表格中．

凸透镜焦距f=l0 cm

文莉同学通过实验现象得出的结论是：凸透镜成的像是倒立的：

林哲同学通过实验数据得出的结论是：物体到凸透镜距离越近。像就越大．请你对他们的实验过程及实验结论作出点评。

分析解答：此题通过给出的实验数据及两名同学得出的结论，间接的对科学探究环节中的分析论证、评估交流两个要素进行考查。

(1) 在刻度尺上进行实验，首先，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上；其次，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，保证光屏能够接收到完整清晰的像。

(2)文莉、林哲两位同学的结论，在收集的数据据范围内成立，符合实验数据和现象所体现出的规律。从表格中的数据可以看出，两位同学收集了凸透镜成实像的三种情形（缩小、等大、放大），但是，两位同学都没有收集u≤f范围内的数据，所以结论不完整初中物理论文初中物理论文，结论不具有普遍意义。

8、利用折射现象中光路的可逆性，调换物体与光屏的位置成像

【例8】（2008年茂名市)小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律，如图5所示是其实验的部分过程。

（1）由图5可知，凸透镜的焦距是____________㎝。

（2）将凸透镜、蜡烛、光屏放在光具座上,如图乙所示,为使光屏的象清晰,应将光屏向___________移动。______________

（填“光学仪器”名称）是利用这原理制成的。

（3）在（2）中移动光屏成清晰像后,拿走光屏,再将蜡烛放在光屏位置处，则此时光屏应放在___________位置才能成清晰的像，此现象说明凸透镜的光路是_______________。

分析解答：（1）由图5甲可知凸透镜的焦距为15㎝。

（2）从图5乙看出，此时物距大于二倍焦距，成像范围应在f＜v＜2 f，即15cm＜v＜30cm，而此时的像距仅为15cm，所以应将光屏向右移动才能得到清晰地像；照相机就是利用此原理制成的；

（3）因为在光的折射现象中光路是可逆，所以蜡烛与光屏互换位置仍可成像。则此时光屏应放在蜡烛位置才能成清晰的像，此现象说明凸透镜的光路是可逆的。

以上本文站在中考的高度，仅对全国各地中考物理试题中关于“探究凸透镜成像规律”实验的延伸内容进行了归类和分析，还不够全面，仅供大家参考。