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(共35張PPT)
物理 教科版（2024）
八年級上冊
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第4章 光的世界
5 科學(xué)探究：凸透鏡成像
新課引入
新課講授
隨堂練習(xí)
課堂小結(jié)
新課引入
為什么放大鏡既放大物體也可以縮小物體呢？
1. 凸透鏡：中間厚、邊緣薄，對光有會聚作用。
兩種透鏡及其對光的作用
知識點1
新課講授
2. 凹透鏡：中間薄、邊緣厚，對光有發(fā)散作用。
3. 透鏡的光心和主光軸：
透鏡的中心O 稱為光心，凡是經(jīng)過光心的光都不改變傳播方向。通過兩個球面球心的直線叫透鏡的主光軸。
4.透鏡的焦點和焦距
（1）凸透鏡的焦點和焦距：平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后，會聚于主光軸上的某一點，這一點也是光斑最小、最亮的一點，叫凸透鏡的焦點，用字母F 表示。從焦點到光心的距離叫焦距，用字母f 表示。凸透鏡的焦距越小，對光的會聚作用越強。
（2） 凹透鏡的焦點和焦距：如圖所示，平行于主光軸的光經(jīng)凹透鏡折射后將變成發(fā)散光線，將這些發(fā)散光線反向延長也會相交于主光軸上的一點，由于這一交點F 不是實際光線會聚的點，因此叫凹透鏡的虛焦點。從虛焦點到光心的距離叫焦距，用字母f 表示。
（1）凸透鏡對光有會聚作用：會聚作用是指經(jīng)凸透鏡折射后的光相對于入射光更靠近主光軸一些，并不是說通過凸透鏡的光都是會聚的。
5.正確理解透鏡對光的作用
（2）凹透鏡對光有發(fā)散作用：發(fā)散作用是指經(jīng)凹透鏡折射后的光相對于入射光更遠(yuǎn)離主光軸一些，并不是說通過凹透鏡的光都是發(fā)散的。
凸透鏡所成像的大小、正倒，可能與凸透鏡以及物體的位置有關(guān)。
1.問題與猜想
凸透鏡成像的規(guī)律
知識點2
實驗探究
物距與像距
物距：物體到透鏡光心的距離叫物距。
像距：像到透鏡光心的距離叫像距。
通過凸透鏡能成什么樣的像？成像情況與哪些因素有關(guān)？
2.制訂方案
②實驗方案：保持凸透鏡不動，使光源從距離凸透鏡較遠(yuǎn)處逐漸靠近凸透鏡，隨之調(diào)節(jié)光屏到凸透鏡的距離，使光屏上成清晰像。分別測量出成像時的物距和像距，觀察像像的大小、正倒。
①實驗裝置：光具座（包括導(dǎo)軌及支架、滑塊、標(biāo)尺、Ｆ平面光源、凸透鏡和白屏）
3.進行實驗、收集證據(jù)
判斷燭焰的像是否最清晰的方法：
向前或向后移動光屏，像都會變模糊。
③使蠟燭與凸透鏡間的距離大于2倍焦距，
即u>2f，沿直線移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)
明亮、清晰的燭焰的像。觀察像到凸透鏡的
距離、像的倒正和大小。
②將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上。點燃蠟燭，調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使凸透鏡的光心、光屏的中心和燭焰的焰心大致在同一高度上。
確保燭焰的像成在光屏中央。
①測量凸透鏡的焦距：利用平行光聚焦法測定凸透鏡的焦距。
④把蠟燭移向凸透鏡，使蠟燭與凸透鏡間的距離等于2倍焦距，即u=2f，移動光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
⑤把蠟燭再移向凸透鏡，使蠟燭與凸透鏡間的距離在1倍焦距與2倍焦距之間，即f⑥把蠟燭繼續(xù)移向凸透鏡，使蠟燭在凸透鏡的焦點上，即u=f，移動光屏，看是否能夠成像。
⑦把蠟燭移到凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，即u4.基于證據(jù)得出結(jié)論
物距 （u） 像的情況 像的位置
倒正 大小 虛實 像距（v）
u＞2f 倒立 縮小 實像 f＜v＜2f 與物異側(cè)
u＝2f 倒立 等大 實像 v＝2f 與物異側(cè)
f＜u＜2f 倒立 放大 實像 v＞2f 與物異側(cè)
u＝f 不成像、得到一束平行光
u＜f 正立 放大 虛像 v＞u 與物同側(cè)
5.交流與評估
凸透鏡成像的原理為光的折射，根據(jù)折射光路的可逆性可知，移動凸透鏡后，當(dāng)物距等于原來的像距，像距等于原來的物距時，光屏上仍能得到燭焰清晰的像。
②當(dāng)光屏上得到燭焰清晰的像時，若保持燭焰和光屏的位置不動，僅移動凸透鏡，能否再次在光屏上得到燭焰清晰的像？為什么？
燭焰向四面八方發(fā)出光，透鏡被卡片遮住的部分沒有光能夠透過，但未被卡片遮住的部分均有燭焰各個位置發(fā)出的光透過，故光屏上燭焰的像仍然完整，不過亮度變暗了（透過凸透鏡的光減少）。
①如果用一張卡片遮住凸透鏡的一部分，光屏上的像會如何變化？
③根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律，你能不能想到其他的粗略測量凸透鏡焦距的方法？
④隨著時間的流逝，蠟燭逐漸變矮，此時燭焰的像將成在光屏______，判斷的依據(jù)是__________________________________（選填透鏡的特殊光線）；若保持蠟燭和光屏不動，則僅將光屏向_____（選填“上”或“下”）調(diào)節(jié)可以使?fàn)T焰的像再次成在光屏中央。
上方
過凸透鏡光心的光傳播方向不變
下
保持凸透鏡的位置不變，移動蠟燭和光屏，保持物距等于像距，當(dāng)光屏上有燭焰清晰的像時，u=v=2f，由此可測出凸透鏡的焦距。
3.凸透鏡成像規(guī)律（靜態(tài)）
（3）凸透鏡成的實像都是倒立的，且像、物位于凸透鏡兩側(cè)；凸透鏡成的虛像都是正立的，且像、物位于凸透鏡同側(cè)。
（2）二倍焦距分大小：當(dāng)u＞2f 時，成縮小的像；當(dāng)u=2f 時，成等大的像；當(dāng) u＜2f 但≠ f 時，成放大的像。
（1）一倍焦距分虛實：當(dāng)u＞f 時，成實像；當(dāng)uF
F
O
4.利用光路圖理解凸透鏡靜態(tài)成像規(guī)律
2f
2f
u＞2f，成倒立、縮小的實像
像和物體在凸透鏡兩側(cè)
F
F
O
2f
2f
u=2f，成倒立、等大的實像
F
F
O
2f
2f
f＜u＜2f，成倒立、放大的實像
F
F
O
u=f，不成像，得到一束平行光
F
F
O
像和物體在凸透鏡同側(cè)
u＜f，成正立、放大的虛像
5.凸透鏡成像規(guī)律（動態(tài)）
（2）成虛像時，物近像近像變小：成虛像時，若物距減小，與凸透鏡主光軸平行的光被折射后傳播方向不變；過光心的光順時針旋轉(zhuǎn)，由于我們看到的虛像是光的反向延長線相交產(chǎn)生的，此時反向延長線的交點向下移動，故虛像變小。
（1）成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大：成實像時，若物距減小，與凸透鏡主光軸平行的光被折射后傳播方向不變；過光心的光順時針旋轉(zhuǎn)，使得兩束光的交點向下移動，實像變大。
F
F
O
6.利用光路圖理解凸透鏡動態(tài)成像規(guī)律
成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大
F
F
O
成虛像時，物近像近像變小
1.放大鏡
（1）原理：物體在凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，成正立、放大的虛像。
凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用
知識點4
（2）特點：在1倍焦距以內(nèi)，放大鏡離物體越近，所成的像越小；放大鏡離物體越遠(yuǎn)，所成的像越大。
2. 照相機
（1）原理：照相機的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，物體（人或景物）位于凸透鏡的2倍焦距以外，通過鏡頭在感光元件上成倒立、縮小的實像。
（2）特點：拍照時，物體離鏡頭越近，則像離鏡頭越遠(yuǎn)，所成的像越大。
3. 投影儀
（1）原理：投影儀的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，投影片位于凸透鏡1倍焦距和2倍焦距之間，通過鏡頭在銀幕上成倒立、放大的實像。
（2）特點：投影片離鏡頭越近，鏡頭到銀幕的距離越遠(yuǎn)，銀幕上的像就越大。
課堂小結(jié)
科學(xué)探究：凸透鏡成像
凸透鏡成像的規(guī)律
凸透鏡、凹透鏡
兩種透鏡
凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用
隨堂練習(xí)1
如圖所示，對光有發(fā)散作用的透鏡有（　　）
A. ①③⑤
B. ②④⑥
C. ①③⑥
D. ②④⑤
B
隨堂練習(xí)2
虛線框內(nèi)各放置一個透鏡，兩束光通過透鏡前后的傳播方向如圖所示，則（　　）
A. 甲為凹透鏡，乙為凸透鏡
B. 甲、乙都為凸透鏡
C. 甲為凸透鏡，乙為凹透鏡
D. 甲、乙都為凹透鏡
C
隨堂練習(xí)3
一塊凸透鏡被分成對稱的兩半，然后按如圖所示的方式對接。將一個物體ab置于凸透鏡前3倍焦距處，則關(guān)于凸透鏡所成的像，下列選項中可能正確的是（　　）
C
隨堂練習(xí)4
下圖是創(chuàng)新小組的同學(xué)們自制的照相機。在較暗的教室內(nèi)，讓凸透鏡對著明亮的室外，拉動紙筒，在半透明膜上可看到室外實驗樓清晰的像，若想在半透明膜上成實驗樓更大的清晰的像，下列做法正確的是（　　）
A. 相機向前移，紙筒向前伸
B. 相機向后移，紙筒向后縮
C. 相機不移動，紙筒向后縮
D. 相機和紙筒的位置均不變
A
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