資源簡介

第3節　凸透鏡成像的規律
素養目標
1.復述凸透鏡成像的規律。
2.經歷實驗探究,從觀察到的凸透鏡成像現象和收集的實驗數據,歸納出凸透鏡成像的規律。
3.體驗科學探究的過程和基本方法,培養交流合作、評價探究結果的初步能力。
◎重點:通過實驗探究,歸納出凸透鏡成像的規律。
【預習導學】
把一個裝水的玻璃杯放在漫畫前,驚奇地發現透過水杯看到漫畫中的老鼠變“胖”了,還掉頭奔向貓。
【問題】為什么會發生這種變化 要回答這個問題,我們需要掌握以下知識。
知識點1幾個基本概念
1.物距:物體到 的距離稱為物距,用字母 表示。
2.像距:像到 的距離稱為像距,用字母 表示。
3.實像: 在光屏上呈現的像,它是由 光線會聚而成的。
4.虛像: 在光屏上呈現的像,但 用眼睛直接看到,它是由光線的 的交點組成的。
·概念辨析·
實像和虛像的區別
1.成像原理不同:實像是實際光線的交點,所成實像都是倒立的。光經反向延長后相交所成的像叫作虛像。
2.承接方式不同:虛像能用眼睛直接觀看,或用照相機拍到,但不能顯示在光屏上;實像既可以顯示在光屏上、視網膜上,也能使照相底片感光。
對點自測
1.在圖中,人眼所觀察到的燭焰的像是 （ ）
A.實像,能用光屏承接
B.實像,不能用光屏承接
C.虛像,能用光屏承接
D.虛像,不能用光屏承接
【答案】知識點一
1.透鏡　u
2.透鏡　v
3.能　實際
4.不能　能　反向延長線
對點自測
1.D
知識點2探究凸透鏡成像的規律
1.實驗器材: 、蠟燭、光具座、光屏、火柴等。
2.器材組裝:在光具座上從左到右依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏,點燃 ,調節蠟燭、凸透鏡和光屏的 等高共線。
3.凸透鏡成像的規律:當物距 焦距時,成倒立、縮小的 像;當物距 焦距時,成倒立、等大的 像;當物距 焦距時,成倒立、放大的 像;當物距 焦距時,成正立、放大的 像。
對點自測
2.凸透鏡的焦距是15 cm,當將一個物體放在距這個透鏡50 cm處時,在凸透鏡的另一側可以得到 （ ）
A.倒立、放大的實像
B.倒立、縮小的實像
C.正立、放大的實像
D.正立、縮小的實像
【答案】知識點二
1.凸透鏡
2.蠟燭　中心
3.大于二倍　實　等于二倍　實　大于一倍且小于二倍　實　小于一倍　虛
對點自測
2.B
知識點3凸透鏡成像規律的應用
生活中用到凸透鏡的設備很多,如等。
對點自測
3.如圖所示,這是電影放映機及其成像原理圖。為讓觀眾在銀幕上看到清晰的影像,應將膠片放在距離透鏡的 位置(選填序號:①一倍焦距以內;②一倍焦距到二倍焦距之間;③二倍焦距以外);銀幕用表面粗糙的白色材料制成,其目的是使所有色光都能在其表面發生 (選填“鏡面反射”或“漫反射”),讓不同位置的觀眾都能看清銀幕上的影像,同時盡可能地還原影像的真實色彩。
【答案】知識點三
警眼、照相機、攝像機、電影放映機、投影儀、幻燈機、放大鏡、望遠鏡、顯微鏡
對點自測
3.②　漫反射
【合作探究】
任務驅動1探究凸透鏡成像的規律
【提出問題】生活中有許多光學器材都利用凸透鏡來成像,例如放大鏡可以成正立、放大的像,那么,
　　【猜想與假設】 。
【設計實驗與制訂計劃】
為了縮短實驗的時間,同時為了得出的結論具有普遍性,可以將學生分成幾個小組,各組使用焦距不同的凸透鏡探究凸透鏡成像的規律,然后再相互交流各自的探究結果。
【進行實驗與收集證據】
1.利用太陽光聚焦法測定幾個凸透鏡的焦距,選擇焦距為12 cm的凸透鏡進行實驗。
2.如圖所示,將蠟燭、凸透鏡、光屏依次排列在一條直線上,一側放置刻度尺,調整蠟燭、凸透鏡和光屏的高度,使燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度上。
3.點燃蠟燭,使燭焰從距離凸透鏡較遠處逐漸靠近凸透鏡,每次都調整光屏到凸透鏡之間的距離,使燭焰在光屏上形成清晰的像。注意觀察像的大小、正倒是如何隨物距變化的。
(1)當燭焰在光屏上成清晰、倒立、縮小的像時,測量并記錄這時的物距和像距。
(2)當燭焰在光屏上成清晰、倒立、等大的像時,測量并記錄這時的物距和像距。
(3)當燭焰在光屏上成清晰、倒立、放大的像時,測量并記錄這時的物距和像距。
(4)當無論怎樣調節光屏都不能得到像時,在透鏡的另一側,通過凸透鏡能直接觀察到燭焰的像,測量記錄這時的物距。
實驗數據記錄如下表。凸透鏡的焦距f=12 cm。
實驗 次數 物距 u/cm 像距 v/cm 成像的特點 像與物在透鏡的同側還是異側
正、倒 縮、放 虛、實
1 60
2 48
3 24
4 18
5 16
6 10
7 8
8 12
　　【實驗結論】
物距u與 焦距f的 關系 成像的特點 像距v與焦距f的關系
正、倒 縮、放 虛、實
u>2f fu=2f v=2f (v=u)
f2f (v>u)
uu)
u=f 不成像
　　【交流與評估】
(1)實驗中,我們為什么選擇焦距為10 cm左右的凸透鏡做實驗
(2)實驗中,凸透鏡放在光具座的中間位置有什么好處
(3)為何實驗中有時無論怎樣移動光屏,光屏上總得不到像
(4)在探究過程中,當擋住凸透鏡的一部分時,所成的像有何變化
(5)實驗中若用發光二極管按“F”字樣拼裝在不透明的紙板上代替燭焰進行實驗,你認為有什么好處
(6)在探究凸透鏡成像規律的實驗中,往往看到的燭焰的像不在光屏的中央,要么在光屏的上方,要么在光屏的下方,應該怎么辦呢
【答案】驅動一
【提出問題】凸透鏡所成的像有什么規律呢
【猜想與假設】凸透鏡的成像規律可能與凸透鏡本身的光學性質(如焦點、焦距)有關,與物體到透鏡的距離有關
【實驗結論】
倒立　縮小　實像
倒立　等大　實像
倒立　放大　實像
正立　放大　虛像
【交流與評估】
(1)因為焦距過大,將難以調節物距、像距。
(2)將凸透鏡放在光具座的中間位置,有利于調節物距和像距;調整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度,讓燭焰的像成在光屏的中央。
(3)實驗中看不到像的原因可能是以下幾種情況:(1)若燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度,光屏上可能看不到燭焰的像,或者燭焰的像會偏向光屏的上方或下方;(2)若燭焰位于凸透鏡的一倍焦距以內,所成的像是虛像,與燭焰在凸透鏡的同一側,光屏是接收不到的;(3)若燭焰在凸透鏡的一倍焦距以外,但非常靠近焦點時,所成的像很大,且像距也很大,而光具座的長度有限,光屏不能移到所成像的位置。
(4)當擋住凸透鏡的一部分時,成像的特點不變,通過凸透鏡的光線變少,所以變化的是像的亮度,亮度變暗了。
(5)與燭焰相比,實驗使用的光源不會晃動,光屏上所成的像比較穩定。
(6)凸透鏡成的實像是倒立的,即燭焰向上,它的像向下。物與像的位置相反,即物在上、像在下,物在左、像在右。根據這一特點,如果實驗中發現燭焰在光屏的上方,有兩種調節方法:(1)在不移動光屏和透鏡的情況下,將蠟燭向上移動可使像成在光屏中央;(2)在不移動蠟燭和透鏡的情況下,將光屏向上移,可使像成在光屏中央。
任務驅動2獨立思考,學以致用
通過上面的學習,請你推測漫畫中的老鼠為什么會“變胖”“調頭”
【答案】驅動二
由圖乙可知,此時的老鼠的像與圖甲中的老鼠相比,是放大的、左右顛倒的像,該像屬于實像。
發生這種現象的原因是:裝水的杯子相當于一個凸透鏡,漫畫中的老鼠與透鏡的距離在一倍焦距到兩倍焦距之間。
2

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