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(共27張PPT)
物理 滬科版（2024）
八年級(jí)全一冊(cè)
第四章 神奇的透鏡
第二節(jié) 探究：凸透鏡成像的規(guī)律
新課引入
新課講授
課堂小結(jié)
隨堂練習(xí)
新課引入
如圖，在中國(guó)航天的“太空授課”中，航天員在空間站內(nèi)，做出了水透鏡。通過(guò)這個(gè)水透鏡，我們看到了航天員倒立縮小的像。
日常生活中的放大鏡中間比邊緣厚，屬于一種凸透鏡，將凸透鏡靠近物體時(shí)，我們可以看到放大的像，而當(dāng)放大鏡與物體相距較遠(yuǎn)時(shí)，看到的像則會(huì)縮小。
凸透鏡成像是否有特定的規(guī)律？
新課講授
知識(shí)點(diǎn)
探究：凸透鏡成像的規(guī)律
1.物距與像距
（1）物距（u）：物體到透鏡光心的距離簡(jiǎn)稱(chēng)為物距。
（2）像距（v）：像到透鏡光心的距離簡(jiǎn)稱(chēng)為像距。
物距 u
像距 v
（2）猜想與假設(shè)
①在放大鏡后面放一張白紙，放大鏡成的放大的像不會(huì)呈現(xiàn)在白紙上；而縮小的像則能呈現(xiàn)在白紙上，故凸透鏡可能成虛像，也可能成實(shí)像。
②物體到放大鏡的距離不同，即物距不同時(shí)，放大鏡的成像情況不同，故凸透鏡的成像情況與物距大小有關(guān)，物距與焦距的大小關(guān)系可能影響凸透鏡成像情況。
凸透鏡成的是實(shí)像還是虛像？
可能影響成像情況的因素有哪些？
2.實(shí)驗(yàn)：探究凸透鏡成像的規(guī)律
（1）提出問(wèn)題
根據(jù)放大鏡分析，凸透鏡能成什么樣的像？成像情況與哪些因素有關(guān)？
（3）實(shí)驗(yàn)裝置：凸透鏡（已知焦距）、光具座（帶刻度尺）、蠟燭、光屏和火柴。
（4）·實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：分別改變物距的大小，觀察并記錄此時(shí)像距的大小及像的大小、倒正、虛實(shí)情況。
（5）實(shí)驗(yàn)步驟
①將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上。點(diǎn)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。
②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(dòng)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。
確保燭焰的像成在光屏中央。
判斷燭焰的像是否最清晰的方法：向前或向后移動(dòng)光屏，像都會(huì)變模糊。
③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(dòng)光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
④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f⑤把蠟燭繼續(xù)移向凸透鏡，使蠟燭在凸透鏡的焦點(diǎn)上，即u=f，移動(dòng)光屏，看是否能夠成像。
⑥把蠟燭移到凸透鏡的1倍焦距以?xún)?nèi)，即u（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①當(dāng)u＞f 時(shí)，在凸透鏡的另一側(cè)形成倒立的實(shí)像：
當(dāng)u＞2f 時(shí)，物體成縮小的像；
當(dāng) f＜u＜2f 時(shí)，物體成放大的像。
②當(dāng)u＜f 時(shí)，在凸透鏡的同側(cè)形成正立的、放大的虛像。
物距 （u） 像的性質(zhì) 像的位置
倒正 大小 虛實(shí) 像距（v）
u＞2f 倒立 縮小 實(shí)像 f＜v＜2f 與物異側(cè)
u＝2f 倒立 等大 實(shí)像 v＝2f 與物異側(cè)
f＜u＜2f 倒立 放大 實(shí)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)
（7）分析與論證
①如果用一張卡片遮住凸透鏡的一部分，光屏上的像會(huì)如何變化？
燭焰向四面八方發(fā)出光，透鏡被卡片遮住的部分沒(méi)有光能夠透過(guò)，但未被卡片遮住的部分均有燭焰各個(gè)位置發(fā)出的光透過(guò)，故光屏上燭焰的像仍然完整，不過(guò)亮度變暗了（透過(guò)凸透鏡的光減少）。
②當(dāng)光屏上得到燭焰清晰的像時(shí)，若保持燭焰和光屏的位置不動(dòng)，僅移動(dòng)凸透鏡，能否再次在光屏上得到燭焰清晰的像？為什么？
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(dòng)凸透鏡后，當(dāng)物距等于原來(lái)的像距，像距等于原來(lái)的物距時(shí)，光屏上仍能得到燭焰清晰的像。
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(cè)量凸透鏡焦距的方法？
固定凸透鏡，移動(dòng)蠟燭和光屏，保持物距始終等于像距，當(dāng)光屏上有燭焰清晰的像時(shí)，u=v=2f，由此可測(cè)出凸透鏡的焦距。
④隨著時(shí)間的流逝，燭焰逐漸變矮，此時(shí)燭焰的像將成在光屏______，判斷的依據(jù)是______________________________（選填過(guò)透鏡的特殊光線）；保持蠟燭和光屏不動(dòng)，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(guò)凸透鏡光心的光傳播方向不變
下
3.凸透鏡成像規(guī)律（靜態(tài)）
（1）一倍焦距分虛實(shí)：當(dāng)u＞f 時(shí)，成實(shí)像；當(dāng)u（2）二倍焦距分大小：當(dāng)u＞2f 時(shí)，成縮小的像；當(dāng)u=2f 時(shí)，成等大的像；當(dāng) u＜2f 但≠ f 時(shí)，成放大的像。
（3）凸透鏡成的實(shí)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)。
F
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(shí)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(shí)像
4.利用光路圖理解凸透鏡靜態(tài)成像規(guī)律
F
F
O
2f
2f
f＜u＜2f，成倒立、放大的實(shí)像
4.利用光路圖理解凸透鏡靜態(tài)成像規(guī)律
F
F
O
u=f，不成像，得到一束平行光
4.利用光路圖理解凸透鏡靜態(tài)成像規(guī)律
F
F
O
像和物體在凸透鏡同側(cè)
u＜f，成正立、放大的虛像
4.利用光路圖理解凸透鏡靜態(tài)成像規(guī)律
典例
5.凸透鏡成像規(guī)律（動(dòng)態(tài)）
（1）成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大：成實(shí)像時(shí)，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(guò)光心的光順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得兩束光的交點(diǎn)向下移動(dòng)，實(shí)像變大。
F
F
O
成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大
F
F
O
成虛像時(shí)，物近像近像變小
典例
5.凸透鏡成像規(guī)律（動(dòng)態(tài)）
（2）成虛像時(shí)，物近像近像變小：成虛像時(shí)，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(guò)光心的光順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由于我們看到的虛像是光的反向延長(zhǎng)線相交產(chǎn)生的，此時(shí)反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)向下移動(dòng)，故虛像變小。
知識(shí)窗
自制照相機(jī)
用紙板做兩個(gè)可套在一起且能前后滑動(dòng)的紙筒，紙筒一端固定凸透鏡，即鏡頭；另一紙筒的一端粘貼半透膜，即底片。將鏡頭正對(duì)景物，前后伸縮紙筒調(diào)節(jié)成像位置，使半透膜上出現(xiàn)景物縮小、倒立的實(shí)像，這就是照相機(jī)成的像。
課堂小結(jié)
探究：凸透鏡成像的規(guī)律
凸透鏡成像規(guī)律（靜態(tài)）
一倍焦距分虛實(shí)；二倍焦距分大小；實(shí)像倒立虛像正。
成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大；
成虛像時(shí)，物近像近像變小。
凸透鏡成像規(guī)律（動(dòng)態(tài)）
隨堂練習(xí)1
B
在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖中所示的位置時(shí)，在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說(shuō)法正確的是 （ ）
A.該凸透鏡的焦距范圍為7.5 cm＜f＜15.0 cm
B.光屏上成倒立、放大的實(shí)像
C.保持透鏡不動(dòng)，向右移動(dòng)蠟燭，向左移動(dòng)光屏，可再次得到清晰的像
D.蠟燭和光屏不動(dòng)，移動(dòng)透鏡到適當(dāng)位置，光屏上可再次得到清晰的縮小的像
隨堂練習(xí)2
A
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