凸透镜成像规律 · 一张图真正弄懂

别死背“二倍焦距分大小、一倍焦距分虚实”。拖动物体，观察物距、像距、正倒和大小怎样同时变化。

八年级上册光路作图动态规律实验探究
✓ 规律已校验演示使用薄透镜模型，满足 1/f = 1/u + 1/v；物距等于焦距时，折射光平行，不在有限位置成像。

先认清三个距离

焦距 f

平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚于焦点，焦点到光心的距离叫焦距。

物距 u 与像距 v

物体到光心的距离是物距；像到光心的距离是像距。实像能落在光屏上，虚像不能。

1/f = 1/u + 1/v　　放大率 |m| = |v/u|
初中阶段最重要的边界：2f 决定实像放大还是缩小；f 决定能否在光屏上得到实像。

交互光路图

物体像实际光线反向延长线
30 cm　焦距 f = 10 cm
所在区域u > 2f
像的性质倒立、缩小、实像
像距15.0 cm
放大率0.50 倍
光屏能够承接

五种位置，一表吃透

物体位置像的位置像的性质生活应用
u > 2ff < v < 2f倒立、缩小、实像照相机
u = 2fv = 2f倒立、等大、实像测焦距
f < u < 2fv > 2f倒立、放大、实像投影仪
u = f无穷远折射光平行，不成有限像分界位置
u < f物体同侧正立、放大、虚像放大镜

实验操作四步

  1. 从左到右摆放发光物、凸透镜、光屏。
  2. 调节三者中心大致在同一高度，让像落在光屏中央。
  3. 大范围寻找像，再小范围移动光屏，找到最清晰位置。
  4. 记录 u、v、虚实、正倒和大小，至少覆盖 2f、f 两个边界。

最常见的四个坑

把“倒立”只理解为上下颠倒——实像上下、左右都发生倒转。
u < f 时仍去移动光屏——虚像只能透过透镜观察。
遮住半个透镜就认为只剩半个像——像仍完整，只是变暗。
物体靠近透镜，像一定靠近——物体在焦点外靠近透镜时，像反而远离并变大。

内容依据

知识范围与实验流程参照人民教育出版社“探究凸透镜成像的规律”活动，以及教育部门发布的初中物理实验操作规范。交互图采用理想薄透镜模型，用确定性公式校验成像位置。

人民教育出版社：八年级物理探究实践　·　湖南省教育厅：初中物理实验操作规范