学习任务一 探究凸透镜成像的规律
|实验探究|
探究凸透镜成像的规律
[实验思路]
(1)先把物体放在离透镜较远的地方，然后逐渐向透镜移动，如下图所示。

(2)移动的过程中，选取若干个位置，并调整光屏位置使物体在光屏上成清晰的像，把每次观察到的物距，以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中。
(3)比较实验数据，看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律。
[实验过程]
(1)记录所选凸透镜的焦距$f=10.0\ \mathrm{cm}$。记录
F形光源的高$h=3.0\ \mathrm{cm}$。
(2)按照如图所示组装实验器材，调节F形光源、透镜和光屏，使它们的中心高度相同。

(3)把F形光源放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距、像距（像到凸透镜的距离）和像高，并记录。
(4)把F形光源向凸透镜移近一些，放好后重复以上操作。
(5)继续移动F形光源进行实验（注意当像的大小超出光屏时，不再记录像的高度）。当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看，观察像的大小、正倒、虚实并记录物距。

[实验结论]
结合实验数据和观察，发现：
(1)物体通过凸透镜成像的性质跟物距与凸透镜的焦距的关系有关。
(2)成实像时，像总是立的；成虚像时，像是立的。
(3)成实像时，像距随物距的减小而，且像的大小随物距的减小而变。成虚像时，像距随物距的减小而，像的大小随物距的减小而变。
(4)当物距等于倍焦距时，像距等于物距，此时像与物等大。
(5)关于物距，有两个位置是影响成像性质的关键点：一个是物距等于倍焦距处，是物体成缩小的像还是放大的像的分界点；另一个是物距等于处（即物体在焦点处），是物体成倒立的实像还是正立的虚像的分界点。
(6)物距小于焦距时，成、的像，此时像随物距的减小而变（但仍是放大的虚像）。
|探究归纳|
(1)当物距大于倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像。
(2)当物距等于2倍焦距时，凸透镜成、的像。
(3)当物距于2倍焦距、于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像。
(4)当物距于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。

(2)倒 正
(3)增大 大 减小 小
(4)2
(5)2 焦距
(6)正立 放大 虚 小
探究归纳
(1)2
(2)倒立 等大 实
(3)小 大
(4)小

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的实验结论填空，解题思路是回忆凸透镜成像的核心规律：实像与虚像的正倒特点、物距变化对像距和像大小的影响、成像性质的分界点（2倍焦距、焦点），以及不同物距范围对应的成像情况，结合实验过程中的观察结论，逐个分析每个空的答案。
【解析】
1. 凸透镜成像中，实像都是倒立的，虚像都是正立的，因此成实像时像为倒立，虚像为正立；
2. 成实像时遵循“物近像远像变大”，即物距减小，像距增大，像变大；成虚像时遵循“物近像近像变小”，即物距减小，像距减小，像变小；
3. 当物距等于2倍焦距时，像距等于物距，成等大的实像；
4. 2倍焦距处是成缩小实像和放大实像的分界点，焦点（1倍焦距）处是成实像和虚像的分界点；
5. 物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，且物距减小，虚像变小；
探究归纳部分：
物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；
物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像；
物距在1倍和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。
【答案】
(2)倒 正
(3)增大 大 减小 小
(4)2
(5)2 焦距
(6)正立 放大 虚 小
探究归纳
(1)2
(2)倒立 等大 实
(3)小 大
(4)小
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题是对凸透镜成像规律基础结论的考查，属于光学实验的核心知识点，需要学生准确记忆不同物距对应的成像特点、像的变化规律及分界点，是学生必须掌握的基础内容。
【难度系数】
0.8