凸透鏡成像易錯點

彭潤龍

照相機(jī)能照出這個美麗的世界，投影儀能給我們帶來震撼的視覺盛宴，顯微鏡向我們展現(xiàn)出了一個不一樣的天地，這些儀器都離不開對凸透鏡的應(yīng)用，凸透鏡成像規(guī)律在初中階段是理解的難點，也是易錯點。

易錯點1：對物距、像距與焦點的關(guān)系不清楚

在進(jìn)行“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗時，首先要弄清楚三個基本的物理量：焦距（f）、物距（u）、像距（u），不僅要知道物距與焦距之間的關(guān)系，還要清楚此時像距與焦距的關(guān)系，以及此時成像的特點，反之亦然，這是同學(xué)們?nèi)菀子浕煜模⒁猓?倍焦距分虛實，u=f是成實像與虛像的分界點；2倍焦距分大小，u=2f是成放大像與縮小像的分界點。

例1，小夏用圖1所示的凸透鏡探究凸透鏡成像規(guī)律，在圖2所示的四個實驗情景中。能夠在光屏上得到清晰像的是（ ）。

錯解：B、D

錯因分析：錯解原因是沒有明確焦距為10cm，并且沒有記清楚各個物距所對應(yīng)的像距，導(dǎo)致分析時思路混亂。

正解：由圖1可知，凸透鏡的焦距為10cm，A、B選項中，由圖可知，u=15cm，此時f2f，圖A中，v=30cm>2f可以在光屏上得到清晰像；而圖B中v=15cm<2f，因此不能在光屏上得到清晰的像，故A正確，B錯誤，C選項中，由圖可知，u=30cm>2f，成倒立、縮小的實像，有f2f，因此不能在光屏上得到清晰的像，故C錯誤，D選項中，由圖可知，u=7cm

正確答案：A

易錯點2：不了解凸透鏡成像的動態(tài)變化問題

凸透鏡成像時，像與物變化的關(guān)系是：實像異側(cè)成倒像，物近像遠(yuǎn)像變大：虛像同側(cè)成正像，物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大，部分同學(xué)在判斷成虛像的動態(tài)過程中，也誤認(rèn)為是“物體越靠近凸透鏡，像越大，像離凸透鏡越遠(yuǎn)”。

例2，探究凸透鏡成像的規(guī)律時，將焦距為10cm的凸透鏡放置在光具座上50cm處，如圖3，在蠟燭從10cm處逐漸移至45cm處的過程中。燭焰成像的變化情況是（ ）。

A.像一直在變大

B.先變小后變大

C.先成實像后成虛像

D.先成虛像后成實像

錯解：A、B或D

錯因分析：錯解原因是不清楚像距是如何隨物距的變化而變化的，像又是如何變化的，本題要注意當(dāng)蠟燭移過40cm處后，也就處在了1倍焦距以內(nèi)，此時成的是虛像。

正解：由題意知f=10cm，蠟燭在10cm到40cm之間，u>f成實像，蠟燭由10cm處逐漸移至40cm處的過程中，物距變小，成的像逐漸變大，蠟燭由40cm處到45cm處的過程中，凸透鏡成虛像，虛像是逐漸變小的，由以上分析知，蠟燭從10cm處逐漸移至45cm處的過程中，像先變大后變小，先成實像后成虛像。

正確答案：C

易錯點3：不理解物與實像不僅上下顛倒，而且左右顛倒

物體經(jīng)凸透鏡成實像時，所成的實像是倒立的，即物與像不僅上下顛倒，而且左右顛倒，若將物向上移動，則所成的實像會向下移動，如實驗時間過長，蠟燭燃燒變短，則實像向光屏上方移動，實像與物體的移動方向相反。

例3，如圖4所示，小夢同學(xué)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗時，燭焰在光屏上成了一個清晰的像，下列說法正確的是（ ）。

A.利用這一成像規(guī)律可制成幻燈機(jī)

B.實驗中，蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像向上移動

C.為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較光滑的玻璃板

D.要使光屏上燭焰的像變小。只須將蠟燭靠近凸透鏡

錯解：D

錨因分析：錯解原因是沒有理解蠟燭的燭焰向下移動時，所成的像是如何移動的，同時還需要知道成實像的時候物遠(yuǎn)像近像變小。

正解：由圖知，蠟燭放在2倍焦距之外，所以此時成縮小、倒立的實像，照相機(jī)就是根據(jù)這個原理制成的，而幻燈機(jī)的物距處于f和2f之間，故A錯誤，由于此時成的實像是倒立的，所以蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像就應(yīng)該向上移動，故B正確，為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較粗糙的毛玻璃板，故C錯誤，要使光屏上的燭焰的像變小，蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡，故D錯誤。

正確答案：B

易錯點4：不清楚為什么不能在光屏上成像

在探究凸透鏡成像實驗中，若發(fā)現(xiàn)無論光屏如何移動，均無法在光屏上得到像，原因有三個：①物體在焦點或焦點以內(nèi)；②燭焰的中心、凸透鏡的中心心和光屏的中心不在同一高度；③光具座太短了，同學(xué)們要注意這些細(xì)節(jié)。

例4，在研究凸透鏡成像的實驗中，點燃蠟燭后，無論怎樣移動光屏，在光屏上都不能形成燭焰的像，其原因可能是（ ）。

A.蠟燭放在了凸透鏡的2倍焦距以外

B.蠟燭放在了凸透鏡的2倍焦距處

C.蠟燭放在了凸透鏡的焦距以外

D.蠟燭放在了凸透鏡的焦距以內(nèi)

錯解：C

錯因分析：錯解原因是沒有掌握凸透鏡什么時候不成實像，或不注意當(dāng)凸透鏡所成的是虛像時，不會在光屏上看到像。

正解：蠟燭放在凸透鏡的2倍焦距以外時，成倒立、縮小的實像；蠟燭放在凸透鏡的2倍焦距處，成倒立、等大的實像；蠟燭放在了凸透鏡的焦距以外，會成倒立的實像，但是沒有確切的物距不能確定像的大小；蠟燭放在了凸透鏡的焦距以內(nèi)，成正立、放大的虛像，虛像不能在光屏上呈現(xiàn)。

正確答案：D

學(xué)即用，練一練：

1.將一個凸透鏡正對太陽，在距凸透鏡20cm處得到一個最小、最亮的光斑，將一個物體放在此透鏡前40cm處，則可在凸透鏡的另一側(cè)得到一個（ ）。

A.倒立、放大的實像

B.倒立、縮小的實像

C.倒立、等大的實像

D.正立、放大的虛像

2.把一支點燃的蠟燭（如圖5）放在焦距為10cm的凸透鏡前16cm處，在凸透鏡的另一側(cè)調(diào)節(jié)光屏的位置可找到一個清晰的燭焰的像，這個像是圖6中的（ ）。

參考答案：1.C，2.B

責(zé)任編輯：程哲