巧用圖解法分析凸透鏡成像問(wèn)題
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廣東省梅州市梅縣高級(jí)中學(xué) 李葉賢
摘要：初二物理凸透鏡成像這一節(jié)比較難理解，但又非常重要，如何讓學(xué)生又快又好的理解凸透鏡成像問(wèn)題，是擺在初中老師面前的一個(gè)重要科題。凸透鏡能成各種各樣的像，這些像是怎樣產(chǎn)生的？它們的產(chǎn)生跟那些因素有關(guān)以及如何判斷所成像的性質(zhì)？利用圖解法分析物距就能快速直觀的解決此問(wèn)題。
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關(guān)鍵詞：凸透鏡成像 物距 焦距
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在初二物理凸透鏡成像這一節(jié)中，凸透鏡能成各種各樣的像，有些同學(xué)就會(huì)產(chǎn)生困惑，這些像是怎樣產(chǎn)生的？它們的產(chǎn)生跟那些因素有關(guān)以及如何判斷所成像的性質(zhì)？我們通過(guò)作圖法就能很快的解決這個(gè)問(wèn)題。
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我們透過(guò)同一個(gè)凸透鏡觀察同一個(gè)物體，當(dāng)物距發(fā)生改變時(shí)，就會(huì)得到不同的像，即凸透鏡成像與物距有關(guān)。
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凸透鏡成放大的像，縮小的像或等大的像跟物距有什么關(guān)系呢？首先，我們利用蠟燭、凸透鏡、光屏等器材，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)其相對(duì)位置，在光屏上接收到一次放大的像，一次縮小的像和一次等大的像，并把此時(shí)的物距記錄下來(lái)。如圖，我們以二倍焦距為分界點(diǎn)，把物距分為二段。
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?從圖可知：
2f是放大和縮小的像的分界點(diǎn)，物距大于2f時(shí)成縮小的像；物距等于2f時(shí)成等大的像；物距小于2f時(shí)成放大的像（除去物距=f時(shí)不成像）。
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然后，我們又來(lái)探究凸透鏡成虛實(shí)像（或正倒立像）時(shí)與物距的關(guān)系，不斷調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡、光屏的位置，在光屏上接收到一次正立的像，一次倒立的像和一個(gè)與凸透鏡大小相等的圓形光斑，并把此時(shí)的物距記錄下來(lái)。如圖，我們以一倍焦距為分界點(diǎn)，把物距分為二段。
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從圖可知：f是正立像和倒立像的分界點(diǎn)，物距大于
f時(shí)成倒立的像；物距等于f時(shí)不成像；物距小于f時(shí)成正立的像。
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在凸透鏡成像中，凡是正立的像是虛像，凡是倒立的像是實(shí)像。所以，f也是虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)，物距大于f時(shí)是實(shí)像；物距等于f時(shí)不成像；物距小于f時(shí)是虛像。
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最后，我們來(lái)探究凸透鏡所起作用與物距的關(guān)系，不斷調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡、光屏的位置。如圖所示，分別以二倍焦距和二倍焦距為分界點(diǎn)，把物距分為三段。
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我們知道，當(dāng)物距發(fā)生變化時(shí)，凸透鏡所起的作用也發(fā)生變化。在初中階段，我們只要求學(xué)生掌握照相機(jī)、投影儀（幻燈機(jī)）、放大鏡成像的原理。
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如圖，2f是投影儀（幻燈機(jī)）和照相機(jī)的分界點(diǎn)，物距大于2f時(shí)，凸透鏡起照相機(jī)的作用；物距小于2f而大于f時(shí)， 凸透鏡起投影儀（幻燈機(jī)）的作用。
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f是投影儀（幻燈機(jī)）和放大鏡的分界點(diǎn)，物距大于f而小于2f時(shí)，凸透鏡起投影儀（幻燈機(jī)）的作用；物距小于f時(shí)，凸透鏡起放大鏡的作用。
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把以上三個(gè)圖綜合起來(lái)，則如圖：
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因此，我們應(yīng)用交并集概念可得出結(jié)論：
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當(dāng)物距>2f時(shí)，凸透鏡起照相機(jī)的作用，成倒立縮小的實(shí)像；當(dāng)2f>物距>f時(shí)，凸透鏡起投影儀（幻燈機(jī)）的作用，成倒立放大的實(shí)像；當(dāng)物距<f時(shí)，凸透鏡起放大鏡的作用，成正立放大的虛像。
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