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5.3 突透成像規(guī)律
第五章 透鏡及其應(yīng)用
人教版物理（八年級上冊）
新課引入
這個儀器我們在生物實(shí)驗課上是不是用過？這是什么？
科學(xué)家在觀察夜象時，要用什么？
新課引入
照相機(jī)、投影儀都利用了凸透鏡成像，放大鏡本身就是凸透鏡。但是它們所成像的特點(diǎn)卻不同。
物體離照相機(jī)鏡頭比較遠(yuǎn)，成倒立、、縮小的實(shí)像。
投影片離鏡頭比較近，成一個放大的、倒立的實(shí)像。
物體離放大鏡很近，成放大、正 立的虛像。
一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
提出問題：凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒跟什么因素有關(guān)系？
猜想假設(shè)：
2.可能與焦距有關(guān)。
1.可能與物體到透鏡的距離有關(guān).
由于凸透鏡對光的偏折程度跟透鏡的焦距 f 有關(guān)系，所以研究物距u的變化時，焦距可能是個應(yīng)該注意的參照距離。
從照相機(jī)、投影儀和放大鏡的成像特點(diǎn)看，凸透鏡的成像可能與物體到透鏡的距離有關(guān)。
探究新知
一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（一）設(shè)計實(shí)驗
1.實(shí)驗方案：我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近，觀察成像的情況．觀察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……時物體成像的情況．
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
2.測量的量：（1）物距：物體到透鏡的距離簡稱為物距，用符號u表示。(如上圖所示)
（2）像距：指像到透鏡的距離，用符號v表示。
3.實(shí)驗器材： 光具座、光屏、凸透鏡、蠟燭、火柴。
在光具座上放置蠟燭、凸透鏡、光屏?xí)r，透鏡放在光具座標(biāo)尺中央。將蠟燭點(diǎn)燃作為物體，研究燭焰所成的像。
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（二）進(jìn)行實(shí)驗與收集證據(jù)
1、實(shí)驗步驟：
（1）調(diào)整凸透鏡、蠟燭（燭焰的中心）、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度。（目的是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央）。
（凸透鏡的焦距：f=10cm）
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（2）將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使物距u＞2f，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒。同時測出此時的物距u和像距v。
（3）把蠟燭向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離等于二倍焦距，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小測出物距u和像距v，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（4）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距和二倍焦距之間，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小，測出物距u和像距v ,并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
（5）用不透明的紙板將凸透鏡的上半部分遮住，觀察光屏上所成的像是否 “完整” ，像的亮度有什么變化？
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（7）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距以內(nèi)，移動光屏，光屏上不成像，眼睛過透鏡，能看到虛像，記錄像的正倒和大小.測出物距u，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中。
（6）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離為一倍焦距(在焦點(diǎn)處) ,移動光屏，光屏上不成像;眼睛過透鏡看不到虛像；
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2.數(shù)據(jù)記錄：
實(shí)驗次數(shù) 物距u/cm 物距與焦距的關(guān)系 像的性質(zhì) 像距v/cm
虛實(shí) 大小 正倒 1 30 u > 2f 實(shí)像 縮小 倒立 15
2 20 u = 2f 實(shí)像 等大 倒立 20
3 18 2f >u >f 實(shí)像 放大 倒立 23
4 10 u =f 不成像
5 7 u 像與物距的關(guān)系
凸透鏡的焦距： f=10 cm
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（三）分析與論證
分析上表的記錄，找出凸透鏡成像的規(guī)律
1．像的虛實(shí)：凸透鏡在什么條件下成實(shí)像？在什么條件下成虛像？
當(dāng)物體放在一倍焦距外時，凸透鏡成實(shí)像，當(dāng)物體放在一倍焦距內(nèi)時，凸透鏡成虛像；即一倍焦距分虛實(shí)。
2．像的大小：凸透鏡在什么條件下成縮小的實(shí)像？在什么條件下成放大的實(shí)像？有沒有縮小的虛像？
當(dāng)物體在二倍焦距外時，凸透鏡成的像是縮小的實(shí)像。當(dāng)物體在二倍焦距內(nèi)一倍焦距外體時，凸透鏡成的像是放大的實(shí)像。凸透鏡沒有縮小的虛像。二倍焦距分大小。
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3．像的正倒：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？
凸透鏡所成的實(shí)像必異側(cè)倒立，虛像必同側(cè)正立。
4．像的放大與縮小的條件：凸透鏡成放大實(shí)像時，物距跟像距相比，哪個比較大？成縮小實(shí)像時，物距跟像距相比，哪個比較大？凸透鏡所成的像有沒有正立的實(shí)像？有沒有倒立的虛像？
凸透鏡成放大實(shí)像時，物距小于像距；成縮小實(shí)像時，物距大于像距。凸透鏡所成的像沒有正立的實(shí)像，沒有倒立的虛像。
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，二倍焦距物像等。
實(shí)像總是異側(cè)倒。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。
虛像總是同側(cè)正。物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大，物近像近像變小。
像的大小像距定，像兒跟著物體跑，物距像距和在變。
口訣記憶
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
（四）實(shí)驗拓展
1.在做實(shí)驗時, 某同學(xué)無論怎樣移動光屏, 都無法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？
可能原因有：
①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上。
②蠟燭的位置在透鏡的一倍焦距以內(nèi)；
③蠟燭的位置在透鏡的焦點(diǎn)上；
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一、實(shí)驗、探究凸透鏡成像規(guī)律
2.用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像性質(zhì)不變，像是 否完整？但像的亮度有什么變化？
光屏上的像還是完整的。但亮度會變暗些。
3.用卡片把燭焰遮住一部分，光屏上還能得到完整像嗎？
燭焰的像是不再是完整的。
像將會向上移動。
調(diào)節(jié)方法：①將光屏向上移動；②將蠟燭向上移動；③將透鏡和光屏向下調(diào)節(jié).
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二、應(yīng)用
1．照相機(jī)是根據(jù)什么原理工作的？
　　照相機(jī)是根據(jù)物體距凸透鏡大于2倍焦距的原理制成的。
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二、應(yīng)用
2．幻燈機(jī)是根據(jù)什么原理工作的？
幻燈機(jī)是根據(jù)物體距凸透鏡大于焦距小于2倍焦距的原理制成的。
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課堂小結(jié)
本堂重點(diǎn)：理解凸透鏡的成像規(guī)律.
本堂難點(diǎn)：知道凸透鏡成放大、縮小、實(shí)像和虛像的條件.
物距u 像的特征 物與像 的位置 像距v 光屏能 否承接 應(yīng)用
u>2f 倒立 縮小 實(shí) 異側(cè) 2f>v>f u>2f 照相機(jī)
u＝2f 倒立 等大 實(shí)像 異側(cè) v＝2f 能 測焦距
f2f 能 投影儀
u＝f 不成像 獲得平行光
uu 不能 放大鏡
1.（2020 黃石市）實(shí)驗：某實(shí)驗小組做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗。
(1)為使凸透鏡所成的像便于觀察，該實(shí)驗的環(huán)境光線應(yīng)該較___（選填“暗”“亮”）為好；
(2)調(diào)節(jié)好蠟燭、凸透鏡、光屏位置，如圖所示，在光屏上看到燭焰清晰的像，______（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）與此時成像原理相同；
(3)把蠟燭稍稍豎直上移,光屏上燭焰像會豎直______（選填“上”“下”）移;
暗
下
照相機(jī)
課堂練習(xí)
2.（2020 河北省）在探究凸透鏡成像的實(shí)驗中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列說法正確的是（　　）
A．凸透鏡的焦距是20cm
B．將蠟燭和光屏都向右移動，光屏上成清晰的像，該規(guī)律應(yīng)用在照相機(jī)上
C．在貼近凸透鏡的左側(cè)放置一眼鏡片，只向左移動光屏，可在光屏上成清晰縮小的像，該鏡片對光起發(fā)散作用
D．用f＝15cm的凸透鏡替換圖中透鏡，只向右移動光屏，可在光屏上成清晰的像
D
課堂練習(xí)
3.在做觀察“凸透鏡成像”的實(shí)驗時，把物體放在距離凸透鏡45cm處，在光屏上得到一個倒立、放大的像，則該凸透鏡的焦距可能是
A.20cm B.30cm C.60cm D.80㎝
答案：B
課堂練習(xí)
4. 一凸透鏡的焦距為f ,當(dāng)物體從離凸透鏡1.5f 處移到3f 處的過程中,像的大小和像距變化情況是
A.像變小,像距變小 B.像變小,像距變大
C.像變大,像距變小 D.像變小,像距變大
答案：A
5.一凸透鏡的焦距為f ,當(dāng)物體從離凸透鏡8 f 處向2 f 處移動的過程中，其所成的像始終是 、 像，但像距將逐漸變 、像的大小將逐漸變 。
答案：倒立、實(shí)、大、大
課堂練習(xí)
（1）小明將蠟燭移至光具座上10cm刻線處，移動光屏，直到燭焰在光屏上成清晰的像，則該像是（填“放大”“等大”
或“縮小”）的實(shí)像。
6.小明同學(xué)探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗裝置如下圖所示，其中焦距為15cm的凸透鏡固定在光具座上50cm刻線處，光屏和蠟燭分別位于凸透鏡兩側(cè)。
課堂練習(xí)
（4）在步驟（1）（2）中，小明將蠟燭從光具座上10cm向30cm處移動時，若要讓燭焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏應(yīng)____ （填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）透鏡，此時所成像的大小將___ _ （填“變大”“變小”或“不變”）。
（2）小明將蠟燭移至光具座上30cm刻線處，移動光屏，直到燭焰
在光屏上成清晰的像，則該像是___ _ （填“倒立”或
“正立”）的實(shí)像。
（3）小明再將蠟燭移至光具座上40cm處，他從透鏡的右側(cè)通過
透鏡可以看到燭焰____ （填“倒立”或“正立”）的像。
答案（1）縮小 （2）倒立 （3）正立 （4）遠(yuǎn)離、變大
課堂練習(xí)
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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