中考物理凸透鏡成像解題指導(dǎo)一、引言：中考中的凸透鏡成像凸透鏡成像是中考物理的高頻考點，涉及概念辨析、計算、實驗探究及應(yīng)用等多種題型，占分比例約為8%~10%。學(xué)生常見問題包括：概念混淆（如實像與虛像）、規(guī)律記憶不牢（如物距與像距的關(guān)系）、應(yīng)用能力不足（如照相機調(diào)節(jié)）。本文將從基礎(chǔ)概念出發(fā)，系統(tǒng)梳理核心規(guī)律，分類指導(dǎo)解題方法，幫助學(xué)生突破難點。二、基礎(chǔ)概念梳理：關(guān)鍵術(shù)語與性質(zhì)要解決凸透鏡成像問題，需先明確以下核心概念：1.凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡，對光線有會聚作用（又稱“會聚透鏡”）。2.焦點（F）：平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚于主光軸上的點（凸透鏡有兩個實焦點）。3.焦距（f）：焦點到凸透鏡光心（透鏡中心）的距離（單位：cm）。4.物距（u）：物體到凸透鏡光心的距離（恒為正）。5.像距（v）：像到凸透鏡光心的距離（實像為正，虛像為負）。6.實像與虛像：實像：由實際光線會聚形成，能呈現(xiàn)在光屏上，與物體在凸透鏡異側(cè)（如照相機成像）；虛像：由光線反向延長線會聚形成，不能呈現(xiàn)在光屏上，但能被眼睛看到，與物體在凸透鏡同側(cè)（如放大鏡成像）。三、核心規(guī)律總結(jié)：五種成像情況凸透鏡的成像規(guī)律取決于物距（u）與焦距（f）的關(guān)系，以下是五種典型情況的總結(jié)（表格清晰呈現(xiàn)，便于記憶）：物距u與f的關(guān)系像的性質(zhì)像距v與f的關(guān)系應(yīng)用例子u>2f倒立、縮小、實像f<v<2f照相機、攝像機u=2f倒立、等大、實像v=2f測凸透鏡焦距f<u<2f倒立、放大、實像v>2f投影儀、幻燈機u=f不成像（折射光線平行）——平行光源（如手電筒）u<f正立、放大、虛像v>u（像距大于物距）放大鏡、老花鏡注：“倒立”指像與物體的上下、左右均相反；“正立”指像與物體方向一致。四、解題方法分類指導(dǎo)1.概念辨析題：抓住本質(zhì)，避免混淆解題關(guān)鍵：根據(jù)實像與虛像的定義、成像性質(zhì)（正倒、大小）判斷。例1（2022·北京中考）：下列關(guān)于凸透鏡成像的說法中，正確的是（）A.實像一定是倒立的，虛像一定是正立的B.實像一定是放大的，虛像一定是縮小的C.實像能呈現(xiàn)在光屏上，虛像也能呈現(xiàn)在光屏上D.實像由實際光線會聚而成，虛像由光線的反向延長線會聚而成解析：A（實像倒立，虛像正立）、D（實像由實際光線會聚，虛像由反向延長線會聚）正確；B（實像可縮小、等大、放大，虛像一定放大）、C（虛像不能呈現(xiàn)在光屏上）錯誤。答案：AD。2.計算類題目：公式應(yīng)用與符號規(guī)則核心公式：\(\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}\)（\(f\)為焦距，恒正；\(u\)為物距，恒正；\(v\)為像距，實像正、虛像負）。解題步驟：①確定已知量（\(f\)、\(u\)或\(v\)）；②代入公式計算未知量；③根據(jù)\(v\)的符號判斷像的虛實。例2（2021·上海中考）：凸透鏡的焦距為10cm，當(dāng)物距為15cm時，像距為______cm，成______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“縮小”）的實像。解析：已知\(f=10\,\text{cm}\)，\(u=15\,\text{cm}\)，代入公式：\[\frac{1}{10}=\frac{1}{15}+\frac{1}{v}\]解得\(v=30\,\text{cm}\)（正號表示實像）。根據(jù)規(guī)律，\(f<u<2f\)時，成倒立、放大的實像。答案：30；倒立；放大。3.實驗探究題：操作細節(jié)與問題分析實驗步驟：①組裝器材：蠟燭、凸透鏡、光屏依次固定在光具座上，使三者中心在同一高度（目的：使像成在光屏中央）；②測焦距：凸透鏡正對太陽光，移動光屏找到最小最亮的光斑，光斑到凸透鏡的距離即為焦距\(f\)；③探究規(guī)律：改變物距\(u\)，移動光屏找到清晰的像，記錄\(u\)、\(v\)及像的性質(zhì)。常見問題分析：光屏上無像：\(u<f\)（虛像）、三者中心不在同一高度、\(u=f\)（不成像）；像不清晰：光屏未移動到像的位置（需來回調(diào)節(jié)）。例3（2022·廣東中考）：在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中：（1）組裝器材時，應(yīng)使蠟燭、凸透鏡、光屏的中心在______；（2）若凸透鏡的焦距為10cm，當(dāng)蠟燭到凸透鏡的距離為15cm時，移動光屏，會在光屏上得到一個______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“縮小”）的實像；（3）若蠟燭到凸透鏡的距離為8cm，此時光屏上沒有像，原因是______。解析：（1）同一高度（使像成在光屏中央）；（2）\(f<u<2f\)，倒立、放大；（3）\(u<f\)，成虛像。答案：（1）同一高度；（2）倒立；放大；（3）物距小于焦距，成虛像。4.應(yīng)用類題目：聯(lián)系生活，規(guī)律應(yīng)用（1）照相機：原理：\(u>2f\)，倒立、縮小實像；調(diào)節(jié)：拍近景（\(u\)減小），需增大像距（鏡頭向前伸）；拍遠景（\(u\)增大），需減小像距（鏡頭向后縮）。（2）投影儀：原理：\(f<u<2f\)，倒立、放大實像（幻燈片需倒放）；調(diào)節(jié)：使像變大（增大像距：光屏遠離投影儀；減小物距：鏡頭向下調(diào)）。（3）放大鏡：原理：\(u<f\)，正立、放大虛像；調(diào)節(jié)：使像變大（增大物距，但不超過\(f\)）。例4（2023·浙江中考）：用投影儀放映幻燈片時，若要使屏幕上的像變大一些，下列操作中正確的是（）A.減小屏幕與投影儀的距離，增大幻燈片與鏡頭的距離B.增大屏幕與投影儀的距離，減小幻燈片與鏡頭的距離C.減小屏幕與投影儀的距離，減小幻燈片與鏡頭的距離D.增大屏幕與投影儀的距離，增大幻燈片與鏡頭的距離解析：投影儀成倒立放大實像，要使像變大，需增大像距（屏幕遠離）、減小物距（幻燈片靠近鏡頭），符合“物近像遠像變大”規(guī)律。答案：B。五、常見誤區(qū)避坑：易混淆點分析1.“放大”與“變大”的區(qū)別：“放大”指像比物大（\(v>u\)）；“變大”指像的大小隨物距減小而增大（如\(u\)從3f減小到2f，像從縮小變?yōu)榈却?，是“變大”但不是“放大”）?.虛像能否用眼睛看到：虛像不能呈現(xiàn)在光屏上，但能被眼睛看到（眼睛晶狀體將虛像光線會聚成實像在視網(wǎng)膜上）。3.公式符號規(guī)則：實像\(v>0\)，虛像\(v<0\)（如\(u=3\,\text{cm}\)，\(f=5\,\text{cm}\)，\(v=-7.5\,\text{cm}\)，負號表示虛像）。六、解題技巧提煉：快速判斷與計算1.“物近像遠像變大”規(guī)律：實像（\(u>f\)）：物距減小→像距增大→像變大；物距增大→像距減小→像變小。虛像（\(u<f\)）：物距減小→像距減小→像變??；物距增大→像距增大→像變大（與實像相反）。2.特殊點快速判斷：\(u=2f\)：等大實像，放大與縮小的分界點；\(u=f\)：不成像，實像與虛像的分界點。3.畫圖輔助法：畫兩條關(guān)鍵光線（平行于主光軸的光線折射后過焦點；過光心的光線傳播方向不變），交點即為像點，可快速判斷像的性質(zhì)。七、實戰(zhàn)演練：中考真題解析例5（2023·湖南中考）：小明用照相機給同學(xué)拍照，拍完后發(fā)現(xiàn)同學(xué)的像太小，要使像變大，小明應(yīng)（）A.讓同學(xué)靠近照相機，同時鏡頭向后縮B.讓同學(xué)靠近照相機，同時鏡頭向前伸C.讓同學(xué)遠離照相機，同時鏡頭向后縮D.讓同學(xué)遠離照相機，同時鏡頭向前伸解析：照相機成倒立縮小實像，要使像變大，需減小物距（同學(xué)靠近）、增大像距（鏡頭向前伸）。答案：B。例6（2022·山東中考）：凸透鏡的焦距為10cm，蠟燭放在離凸透鏡15cm的位置，光屏應(yīng)放在離凸透鏡______cm到______cm之間才能得到清晰的像，此時成的像是______（填“正立”或“倒立”）、______（填“放大”或“縮小”）的實像。解析：\(f=10\,\text{cm}\)，\(u=15\,\text{cm}\)（\(f<u<2f\)），像距\(v>2f\)（即\(v>20\,\text{cm}\)），成倒立、放大實像。答案：20；無限遠（或“大于20”）；倒立；放大。八、結(jié)語：復(fù)習(xí)建議與注意事項凸透鏡成像是中考物理的重點，復(fù)習(xí)時需注意：