資源簡介

八年級上
第3節 凸透鏡成像的規律
第1課時 探究凸透鏡成像的規律
1. 通過實驗探究，知道凸透鏡所成像的正倒、大小、虛實與物距
的關系.
2. 通過對凸透鏡成像實驗的觀察分析，總結出凸透鏡成像的規律.
學習目標
新課引入
問題
通過前面的學習，我們已經看到了照相機、投影機、放大鏡的凸透鏡成像情況. 那么，凸透鏡成像究竟有什么規律呢?
投影機成倒立、放大的實像
照相機成倒立、縮小的實像
放大鏡成正立、放大的虛像
照相機和投影儀不同的是物體通常離照相機的鏡頭比較遠，而離投影儀的鏡頭比較近；另外放大鏡觀察物體時，物體離放大鏡也比較近.
像的虛實、大小、正倒與物距有什么關系？
思考
由此可見像的虛實、大小、正倒與物體離凸透鏡的距離(物距)有關系.
探究凸透鏡成像的規律
新知學習
實 驗
1. 設計方案，收集證據
【實驗思路】
如圖所示，把物體放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸移近，把每次觀察到的物距以及像的虛實、大小、正倒等情況都記錄在表格中，比較實驗數據，看看像的虛實、大小、正倒與物距有什么關系，尋找其中的規律.
【實驗過程】
1. 設計方案，收集證據
發光物體
凸透鏡 f = 10cm
光屏
帶有刻度尺的光具座
調整發光物體、透鏡和光屏的高度，使它們的中心高度相同.
(1)把發光物體放在較遠處，移動光屏，使光屏上呈現清晰的實像.觀察
實像的大小和正倒，測出物距和像距.
(3)繼續向凸透鏡移動發光物體并調整光屏的位置，重復以上操作.總能
在光屏上得到發光物體的像嗎?當在光屏上看不到發光物體的像時，
可以撤去光屏，從光屏一側向凸透鏡方向看去，觀察發光物體的像.
此時發光物體和它的像在什么位置?
(2)把發光物體向凸透鏡移近幾厘米，放好后重復以上操作.
(4)記錄凸透鏡的焦距 f，把實驗中得到的數據和觀察的結果填入下表. 每個小組可以自己選擇適當的物距，并與各小組共享測量的數據.
物距/cm
像的性質
像距/cm
正倒
大小
虛實
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性質
像距/cm
正倒
大小
虛實
30
倒立
縮小
實像
14.7
24
倒立
縮小
實像
16.6
20
倒立
等大
實像
20
15
倒立
放大
實像
28.3
12
倒立
放大
實像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虛像
——
5
正立
放大
虛像
——
實驗記錄表格
f = 10 cm
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性質
像距/cm
正倒
大小
虛實
30
倒立
縮小
實像
14.7
24
倒立
縮小
實像
16.6
20
倒立
等大
實像
20
15
倒立
放大
實像
28.3
12
倒立
放大
實像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虛像
——
5
正立
放大
虛像
——
【實驗結論】
2. 得出結論，作出解釋
f = 10 cm
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}實像
實像
實像
實像
實像
u＞f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}正立
正立
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}虛像
虛像
u＜f
一倍焦距分正倒、虛實，內正外倒、內虛外實
u = f
一倍焦距外成倒立的實像
一倍焦距內成正立的虛像
一倍焦距不成像
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}不成像
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性質
像距/cm
正倒
大小
虛實
30
倒立
縮小
實像
14.7
24
倒立
縮小
實像
16.6
20
倒立
等大
實像
20
15
倒立
放大
實像
28.3
12
倒立
放大
實像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虛像
——
5
正立
放大
虛像
——
u＞2f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
縮小
實像
倒立
縮小
實像
f＜v＜2f
等大
u = 2f
v = 2f
f＜u＜2f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
放大
實像
倒立
放大
實像
v＞2f
u = f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}正立
放大
虛像
正立
放大
虛像
u＜f
二倍焦距分大小，內大外小
二倍焦距外成縮小的實像
二倍焦距成等大的實像
一倍焦距到二倍焦距之間成放大的實像
一倍焦距內成放大的虛像
f = 10 cm
【實驗結論】
2. 得出結論，作出解釋
凸透鏡成像的規律：
一焦分虛實，內虛外實；
二焦分大小，內大外小；
虛像同側正，實像異側倒.
簡記口訣：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距
像的性質
像距
正倒
大小
虛實
u>2f
倒立
縮小
實像
fu=2f
倒立
等大
實像
v=2f
f倒立
放大
實像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虛像
——
凸透鏡成實像時：物距減小，像距增大，像變大.
u=30 cm
u=15 cm
實驗中，當凸透鏡成實像時，在物距減小的過程中，你還發現了什么？
思考
你能畫出凸透鏡成像各種不同情況的光路圖嗎？
根據光路圖得出的結論與實驗得出的結論一致嗎？
？
A'
B'
A'
B'
A'
B'
A'
B'
倒立、縮小、實像
倒立、等大、實像
倒立、放大、實像
不成像
正立、放大、虛像
成實像時，物距減小，像距增大，像變大
u>2f
u=2f
fu=f
uv
u
f
2f
f
2f
等大測焦距u=v=2f
f＜v＜2f
v = 2f
v＞2f
成虛像時，物距減小，像距減小，像變小
u > v
u = v
u < v
4. 交流合作，評估反思
(1)在實驗時，如果不知道焦距，該如何測量焦距？
方案一：利用實驗裝置，調整光源、凸透鏡和光屏的位置，光屏上出現最小、最亮的光斑時物距即為焦距.
焦距
焦點
方案二：利用物距等于像距時成等大的像來確定焦距，此時u=v =2f ，即焦距等于物距的一半，f = .
A'
B'
u=2f
v = 2f
(2)當凸透鏡成實像時，用手或用不透明的物體擋住透鏡的上部分或下部分，成像情況如何呢？
4. 交流合作，評估反思
當透鏡被遮擋一部分時，仍能成完整的像，但像變暗了.
4. 交流合作，評估反思
(3)實驗為什么選擇發光二極管而不選擇點燃的蠟燭作為發光物體呢？
使用點燃的蠟燭作為發光體的不足：
①燭焰形狀不穩定，不易比較像與物的大小關系.
②蠟燭燃燒變短，像會偏離光屏的中央.
③燭焰亮度較小，成像不夠清晰.
④不能直接判斷像是否左右顛倒.
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距u
像的性質
像距v
正倒
大小
虛實
u>2f
倒立
縮小
實像
fu=2f
倒立
等大
實像
v=2f
f倒立
放大
實像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虛像
——
想 想 議 議
在照相機中，凸透鏡成倒立、縮小的實像，像的位置在哪個范圍內?物距與像距相比，哪個比較大?
在投影儀中，凸透鏡成倒立、放大的實像，像的位置在哪個范圍內?物距與像距相比，哪個比較大?
u >v
u＜v
想 想 議 議
在照相機中，凸透鏡成倒立、縮小的實像，像的位置在一倍焦距和二倍焦距之間，此時物距大于像距.
在投影儀中，凸透鏡成倒立、放大的實像，像的位置在二倍焦距以外，此時像距大于物距.
課堂小結
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距u
像的性質
像距v
正倒
大小
虛實
u>2f
倒立
縮小
實像
fu=2f
倒立
等大
實像
v=2f
f倒立
放大
實像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虛像
——
成像規律口訣：
一焦分虛實，內虛外實；二焦分大小，內大外小；
虛像同側正，實像異側倒；
實像物近像遠像變大，物遠像近像變小.
探究凸透鏡成像的規律
1. 某同學用如圖甲所示的裝置做“探究凸透鏡成像的規律”的實驗．
(1)實驗前老師讓同學們先將實驗室窗簾拉上再進行實驗，目的是________
__________．
(2)選擇合適的透鏡后，實驗時為了使像成在光屏的中央，需要調整實驗器材，下列已經調整好的是____(選填字母).
隨堂練習
使發光體的像更清晰
B
為了能清楚觀察到實驗現象，實驗環境應較暗一些，便于觀察成像．因此將實驗室窗簾拉上，目的是使發光體的像更清晰
發光體、凸透鏡的光心以及光屏的中心大致在同一高度(三心等高)
三心不等高
×
三心等高
√
三心不等高
×
(3)該同學將圖甲中凸透鏡置于60 cm刻度線處，再將發光體置于透鏡前，調節發光體和光屏的位置，發現光屏上出現等大、倒立、清晰的像，此時發光體和光屏相距60 cm，則此凸透鏡焦距是____cm.
(4)保持圖甲中透鏡和光屏位置不變，該同學把發光體移至50 cm刻度線處，此時他需要從_____(選填“發光體”或“光屏”)一側觀察，才能看到一個_____、放大的虛像．
u+v =60 cm
u=v=2f
15
u=10 cm，即u＜f，成正立、放大的虛像，物、像位于同一側，應從光屏一側觀察
f =15 cm
光屏
正立
(5)當光屏上成清晰的像時，更換焦距更小的透鏡，且不改變發光體與凸透鏡的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏應該向____移動.
(6)若實驗中他不小心用手指尖觸碰到了凸透鏡，這時光屏上_____(選填“會”或“不會”)出現指尖的像.
不會
左
透鏡焦距變小，折射光線更靠近主光軸，像左移，光屏應該向左移動才能在光屏上成清晰的像
相當于透鏡被遮擋一部分時，仍能成完整的像，但像變暗了
(7)該同學找來了如圖乙所示的實驗裝置，光具座上凸透鏡所在的位置為零刻度，數值向左向右依次增大，在畫有均勻格子的面板上制作字母“A”狀LED燈代替發光體，光屏上畫有同樣的格子，與圖甲的實驗裝置相比，此裝置的優點是：_______________________________________________
________.(寫出一個即可)
可以直接讀出物距與像距(可以準確得出像與物的大小關系等)
可以直接讀出物距與像距
可以準確得出像與物的大小關系
2. 某同學為探究凸透鏡成像的規律，進行了如下實驗：(1)將平行光正對凸透鏡，移動光屏，直到光屏上形成一個最小最亮的光斑，如圖甲所示，該凸透鏡的焦距為_____cm.
10.0
焦距
焦點
(2)在如圖乙所示實驗情形下，如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將發光體適當靠近凸透鏡，發現光屏上發光體的像變得模糊不清. 為呈現一個清晰的像，則應在發光體與凸透鏡中間加一個____透鏡.
凸
物距減小
成實像時，物距減小，像距增大，像成在光屏右側
要使像左移，折射光線更靠攏主光軸，在發光體與凸透鏡中間凸透鏡
(3)某同學用自制的水透鏡做凸透鏡成像實驗，在光屏上得到了清晰的像，如圖丙所示.將發光體向左移動，如果要保證光屏上還是成清晰的像，我們應該向水透鏡中_______(選填“注水”或“排水”)，此時水透鏡的焦距變___(選填“大”或“小”).
排水
大
物距增大
成實像時，物距增大，像距減小，像成在光屏左側
應該使像距增大，像右移，折射光線更遠離主光軸，所以應該想水透鏡中排水，使水透鏡焦距變大
丙
3. 如圖甲所示，當汽車倒車時，尾部的攝像頭會將拍下的圖像呈現在車內的顯示屏上．某同學發現，倒車時屏上呈現的像逐漸變大．他用圖乙所示裝置模擬倒車時顯示屏上像的變化，該同學在進行實驗模擬前應該進行的操作是：________________________________________________________
________________；調好后，該同學保持“F”形發光二極管的位置不變，應將透鏡逐漸_____(選填“靠近”或“遠離”)“F”形發光二極管，同時移動光屏，觀察像的變化情況. 在模擬實
驗中，為了準確判斷像大小的變化，請
你寫出一條改進建議：________________.
“F”形發光二極管明顯低于凸透鏡，要做到三心等高，應上調“F”形發光二極管的高度
向上調節“F”形發光二極管高度，使其中心與凸透鏡和光屏的中心位于同一高度上
靠近
在光屏上貼方格紙
成實像時，物近像遠像變大，因此應將透鏡逐漸靠近“F”形發光二極管
實驗過程中，像的大小變化不易準確判斷，為了準確判斷像大小的變化，可以在光屏上貼方格紙

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