資源簡介

(共37張PPT)
5.2凸透鏡成像的規律
第五章 透鏡及其應用
北師大版2024版物理八年級上冊【精做課件】
授課教師：********
班 級：********
時 間：********
5.2 凸透鏡成像的規律教案
一、教學目標
知識與技能
理解凸透鏡成像的三種情況（成倒立、縮小的實像；成倒立、放大的實像；成正立、放大的虛像）及其條件，掌握物距、像距與焦距之間的關系。
能夠根據凸透鏡成像規律，解釋生活中照相機、投影儀、放大鏡等儀器的成像原理。
學會通過實驗探究得出凸透鏡成像規律，會畫簡單的凸透鏡成像光路圖。
過程與方法
通過實驗探究活動，培養學生觀察、分析、歸納實驗數據的能力，以及動手操作和合作交流的能力。
在探究過程中，讓學生經歷提出問題、猜想假設、設計實驗、進行實驗、分析論證等科學探究過程，提高科學探究能力。
情感態度與價值觀
激發學生對物理實驗的興趣，培養學生嚴謹的科學態度和勇于探索的精神。
讓學生感受物理與生活的緊密聯系，體會科學知識的應用價值，增強學生學習物理的自信心。
二、教學重難點
教學重點
探究并掌握凸透鏡成像的規律。
理解凸透鏡成像規律在生活中的應用。
教學難點
理解凸透鏡成像規律與物距、像距、焦距之間的關系，能靈活運用規律解決實際問題。
對實驗數據的分析和歸納，總結出成像規律。
三、教學方法
實驗探究法、講授法、討論法、多媒體演示法
四、教學過程
（一）導入新課（5 分鐘）
展示用照相機拍攝的照片、用投影儀投放的畫面以及用放大鏡觀察物體的視頻，提問學生：“這些設備都用到了凸透鏡，為什么它們呈現出的像各不相同呢？凸透鏡成像有怎樣的規律呢？” 引發學生的好奇心和探究欲望。
讓學生用放大鏡觀察書本上的字，再觀察遠處的物體，感受像的變化，進一步激發學生對凸透鏡成像規律的探索興趣，從而導入本節課課題。
（二）新課講授
提出問題與猜想（5 分鐘）
引導學生回顧上節課所學的凸透鏡的相關知識，提出問題：“凸透鏡成像情況與哪些因素有關呢？”
組織學生進行小組討論，鼓勵學生根據生活經驗和已有知識大膽猜想，如可能與物體到凸透鏡的距離（物距）有關，與凸透鏡的焦距有關等，并將小組的猜想結果記錄下來。
實驗探究（25 分鐘）
實驗器材準備：光具座、凸透鏡（焦距已知，如 10cm）、蠟燭、光屏、火柴。
實驗步驟講解：
將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，點燃蠟燭，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，目的是使像成在光屏的中央。
把蠟燭放在較遠處（物距 u＞2f），調整光屏到凸透鏡的距離，直到在光屏上得到清晰的像，觀察像的大小、倒正，記錄物距 u 和像距 v。
把蠟燭逐漸向凸透鏡移近，分別使物距 u = 2f、f＜u＜2f、u = f、u＜f，調整光屏的位置，觀察并記錄不同物距時像的大小、倒正和像距 v。當 u = f 時，觀察光屏上是否成像；當 u＜f 時，直接用眼睛透過凸透鏡觀察像的情況。
學生分組實驗：學生按照實驗步驟進行分組實驗，教師巡視指導，提醒學生注意安全使用火柴，規范操作實驗器材，準確測量和記錄數據。同時，引導學生認真觀察實驗現象，思考實驗過程中遇到的問題，如像不清晰時如何調整光屏位置等。
數據分析與討論：實驗結束后，各小組匯總實驗數據，進行分析討論。教師引導學生觀察數據，比較不同物距下像的特點（大小、倒正、虛實）以及像距的變化情況，思考物距、像距與焦距之間的關系。
總結規律（10 分鐘）
組織學生分享實驗結果，共同總結凸透鏡成像的規律：
當 u＞2f 時，成倒立、縮小的實像，f＜v＜2f，應用于照相機。
當 u = 2f 時，成倒立、等大的實像，v = 2f。
當 f＜u＜2f 時，成倒立、放大的實像，v＞2f，應用于投影儀。
當 u = f 時，不成像。
當 u＜f 時，成正立、放大的虛像，應用于放大鏡。
教師通過多媒體課件展示凸透鏡成像規律的動態示意圖，結合光路圖進一步解釋成像原理，幫助學生理解物距、像距與成像特點之間的關系，強化學生對成像規律的記憶。
生活實例分析（10 分鐘）
照相機：展示照相機的結構圖片和工作原理動畫，結合凸透鏡成像規律，講解照相機是如何利用 “u＞2f 時成倒立、縮小的實像” 這一原理工作的，包括鏡頭（凸透鏡）、膠片（光屏）的作用，以及調節焦距和物距實現清晰成像的方法。
投影儀：用同樣的方式，分析投影儀的成像原理，強調投影儀中 “f＜u＜2f 時成倒立、放大的實像”，以及平面鏡改變光路使像能投射到屏幕上的作用。
放大鏡：讓學生再次用放大鏡觀察物體，體會 “u＜f 時成正立、放大的虛像”，并引導學生思考放大鏡使用時物距的變化對像大小的影響。
（三）課堂小結（5 分鐘）
與學生一起回顧本節課所學內容，采用提問的方式，讓學生回答凸透鏡成像的規律，如不同物距下像的特點、物距與像距的關系以及對應的生活應用等。
教師進行總結歸納，強調重點知識，幫助學生構建完整的知識體系，同時對學生在實驗探究和課堂討論中的表現進行點評和鼓勵。
（四）課堂練習（10 分鐘）
給出一些關于凸透鏡成像規律的選擇題和填空題，如：
用照相機拍攝風景時，要使底片上的像變大一些，應該（ ）
A. 增大物距，減小像距 B. 減小物距，增大像距
C. 增大物距，增大像距 D. 減小物距，減小像距
當物體到凸透鏡的距離為 16cm 時，在光屏上得到倒立、放大的像；當物體到凸透鏡的距離為 8cm 時，在光屏上（ ）
A. 仍能得到倒立、放大的像 B. 得到倒立、縮小的像
C. 得不到像 D. 得到正立、放大的虛像
展示一些實際問題，如 “如何調整投影儀的位置和鏡頭，使屏幕上的像更大更清晰”，讓學生運用凸透鏡成像規律進行分析和解答，培養學生運用知識解決實際問題的能力。
（五）布置作業
書面作業：完成課本課后習題，加深對凸透鏡成像規律知識的理解和應用。
實踐作業：用手機或相機進行拍攝，嘗試不同的拍攝距離和變焦操作，觀察成像的變化，思考其中運用的凸透鏡成像原理，并寫一篇觀察報告。
五、教學資源
多媒體課件（包含凸透鏡成像規律的動畫、光路圖、生活中成像應用的圖片和視頻等）
實驗器材：光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏、火柴
六、教學反思
在教學過程中，關注學生在實驗探究和課堂練習中的表現，及時了解學生對知識的掌握情況。分析學生在理解成像規律和運用規律解決問題過程中遇到的困難和問題，總結教學中的不足之處，思考如何在今后的教學中更好地引導學生進行實驗探究，幫助學生理解抽象的物理規律，提高學生運用知識解決實際問題的能力。
此教案圍繞探究與應用設計，助力學生掌握凸透鏡成像規律。若你對實驗環節、練習內容等有調整想法，歡迎隨時溝通。
教案圍繞核心知識設計多種教學活動，促進學生理解。若你對教學環節時長、案例選取等有新需求，歡迎隨時提出。
5
課堂檢測
4
新知講解
6
變式訓練
7
中考考法
8
小結梳理
學習目錄
1
復習引入
2
新知講解
3
典例講解
課程導入
透過放大鏡分別觀察近處物體和遠處物體，你發現了什么？凸透鏡成像有哪些規律呢？
情境導入
用一個凸透鏡來觀察周圍的物體，你能看到什么現象？
放大、正立
縮小，倒立
凸透鏡成像有什么規律？
點擊播放視頻
學生實驗 探究凸透鏡成像的規律
新課探究
把物體放在距離凸透鏡不同的位置，成像有什么特點？
提出問題：
問題與猜想
制訂方案
實驗器材：
光具座
點燃的蠟燭
凸透鏡
光屏
幾個概念：
f
F
O
凸透鏡
光屏
物體
物距：物體到透鏡的距離，用u表示。
u
像距：像到透鏡的距離，用v表示。
v
實像：
由實際光線會聚而成的，能呈現在光屏上。
幾個概念：
虛像：
　　由反射光線或折射光線的反向延長線相交而形成，不能呈現在光屏上。人眼逆著出射光線可以看到虛像。
幾個概念：
問題一：如何保證蠟燭的像始終能成在光屏中央？
燭焰、透鏡、光屏三者的中心處于同一水平高度。　
問題二：怎樣改變物距來研究像的性質與物距的關系？
先把物體放在①u>2f處，②u=2f處，然后放在
③f這樣，由遠到近，研究像的性質與物距的關系。
問題三：如何探究像與物體的左右關系？
輕輕吹蠟燭的火焰，使它垂直于光具座沿水平方向偏斜，觀察燭焰的像與燭焰的偏斜方向是否相同。
收集證據
進行實驗：
點擊圖片播放視頻
物與像相對于透鏡的位置關系 物距u 像距v 像的性質 正倒 大小 虛實
f < v < 2f
倒立
縮小
實像
v > 2f
倒立
放大
實像
正立
放大
虛像
v = 2f
倒立
等大
實像
u > 2f
f u = 2f
u = f
u < f
不成像
異側
異側
同側
異側
v > u
探究凸透鏡成像的規律
通過觀察到的實驗現象和收集的數據，我們可以得到，凸透鏡成像的正倒、大小、虛實、位置等取決于物距和透鏡焦距之間的關系。
（1）當物距______于焦距時，成倒立的實像。當物距_______于焦距時，成正立的虛像，并且虛像的大小比物體______。
大
小
大
口訣一：一倍焦距分虛實（實像和虛像）
分析與論證
（2）當物距大于2倍焦距時，在____________________得到了_________、_________的實像。當物距等于2倍焦距時，像距等于2倍焦距，得到了_________、_________的實像。當物距在1倍焦距與2倍焦距之間時，在______________________得到了_________、_________的實像。
1倍焦距與2倍焦距之間
倒立
縮小
倒立
等大
大于2倍焦距處
倒立
放大
口訣二：二倍焦距分大小（放大實像和縮小實像）
分析與論證
評估與交流
與其他同學的實驗現象和數據進行比較，分析所觀察到的現象和得到的成像規律有什么異同。
用焦距不同的凸透鏡做實驗所得到的結論相同嗎？你還發現了哪些新的問題？
思考：當凸透鏡成實像時，隨著物距的減少，像距是怎樣變化的？
物距減小，像距增大，像變大。
口訣三：物遠像近像變小，物近像遠像變大。
評估與交流
物體成虛像和成實像時，像與物的左右、上下位置發生變化嗎？與平面鏡成像對比，凸透鏡成像有什么不同點？
當成虛像時，像與物的左右不互換、上下不顛倒。當成實像時，像與物的左右互換、上下顛倒。
1. 在做“探究凸透鏡成像實驗”時，將焦距為10 cm的凸透鏡和蠟燭放在光具座上，位置如圖所示。則在光屏上( )
A．成倒立、放大的實像
B．成倒立、縮小的實像
C．光屏上不會承接到像
D．像距大于10 cm小于20 cm
習題練習
A
習題練習
2. 把物體放在主光軸上，當物體距凸透鏡40cm時，在光屏上得到一個倒立、放大的像，則該凸透鏡的焦距可能為( )
A.40cm B.30cm C.20cm D.10cm
B
3. 一物體經凸透鏡在光屏上成一個實像，如果這時用紙將透鏡遮住一半，則( )
A．屏上不能成像
B．屏上成的像是原來的一半
C．要移動光屏，才能成清晰的像
D．屏上仍成原來的像，但比原來的暗
D
4. 現在航拍越來越多地應用到了日常生活中。某學校使用小型無人機來拍攝學校運動會的盛況。如圖所示，無人機底部的攝像機鏡頭可以看成一個凸透鏡，那么當無人機在高空拍攝整個運動會場面時，所成縮小、倒立、清晰的實像應最靠近凸透鏡主軸上的a、b、c、d哪一點 說出你判斷的依據。
習題練習
a
b
c
d
F
2f
習題練習
a
b
c
d
F
2f
答：無人機所成縮小、倒立、清晰的實像應最靠近凸透鏡主軸上的b點，因為當u＞2f 時，成倒立縮小實像，此時f知識點1　凸透鏡成像規律靜態應用
1. 在“探究凸透鏡成像的規律”實驗中，蠟燭、凸透鏡、光
屏在光具座上的位置如圖所示，這時燭焰在光屏上能成清
晰等大的像。關于本實驗，下列說法正確的是(　B　)
(第1題)
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A. 凸透鏡的焦距是20 cm
B. 把蠟燭移至刻度尺10 cm處，凸透鏡不動，移動光屏，
能在光屏上得到清晰的像
C. 把蠟燭移至刻度尺32 cm處，凸透鏡不動，移動光屏，
能在光屏上得到倒立、縮小的實像
D. 把蠟燭移至刻度尺45 cm處，凸透鏡不動，移動光屏，
會再次在光屏上得到清晰的像
【答案】B
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2. [2023·綏化]如圖所示，小明通過焦距為15 cm的凸透鏡觀
察到郵票正立、放大的像。下列說法正確的是(　C　)
A. 通過凸透鏡觀察到的像是實像
B. 郵票到凸透鏡的距離等于15 cm
C. 郵票到凸透鏡的距離小于15 cm
D. 郵票到凸透鏡的距離大于30 cm
(第2題)
C
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知識點2　凸透鏡成像規律動態應用
3. 如圖所示為小明做“探究凸透鏡成像規律”的實驗裝置
圖，凸透鏡的焦距為10 cm。此時要使蠟燭在光屏上成清
晰的像，在蠟燭、凸透鏡和光屏三者中只移動其中的一
個，其余兩個不動。下列措施中可行的是(　B　)
A. 光屏向左移動 B. 蠟燭向左移動
C. 光屏向右移動 D. 透鏡向右移動
B
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4. 小明同學在探究凸透鏡成像規律時，用焦距分別為f1、f2
的甲、乙兩個凸透鏡進行實驗。先將點燃的蠟燭、透鏡甲
和光屏放置在光具座上，調整后的位置如圖所示，此時在
光屏上得到燭焰清晰的像(圖中未標出)；再用透鏡乙替換
透鏡甲，且保持蠟燭和透鏡的位置不變，將光屏向左移動
再次得到燭焰清晰的像。下列判斷正確的是(　　)
A. 圖中光屏上的像是放大的
B. 圖中光屏上的像是縮小的
C. f1＜f2
D. 兩次在光屏上成的像一樣大
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【點撥】
由題圖可知u＞v，成倒立、縮小的實像，A錯誤，B正
確；由“保持蠟燭和透鏡的位置不變，將光屏向左移動，再
次得到燭焰清晰的像”可知，透鏡的會聚作用變強了，會聚
作用越強，焦距越短，故f1＞f2，C錯誤；f1＞f2，透鏡乙物
距與像距的比值比透鏡甲大，所以第二次在光屏上成的像變
小，D錯誤。
【答案】B
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5. 如圖甲所示，在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，選取
焦距為10 cm的凸透鏡，將一個F形LED燈依次放在光具
座A、B、C三點處，所成像如圖乙所示，則人眼在透鏡右
側透過透鏡觀察到像的先后順序是(　　)
A. ③②① B. ③①②
C. ②③① D. ②①③
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【點撥】
將F形LED燈放在光具座A點處，此時物距u1＝50 cm－
15 cm＝35 cm＞2f，成倒立、縮小的實像，即③；將F形
LED燈放在光具座B點處，此時2f＞u2＝50 cm－32 cm＝18
cm＞f，成倒立、放大的實像，即②；將F形LED燈放在光具
座C點處，此時物距u3＝50 cm－43 cm＝7 cm＜f，成正立、
放大的虛像，即①；因此人眼在透鏡右側觀察到像的先后順
序是③②①。故選A。
【答案】A
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6. [2023·益陽]點燃蠟燭，燭焰通過焦距為20 cm的凸透鏡甲
成縮小的像。現用焦距為10 cm的凸透鏡乙替代凸透鏡
甲，且保持燭焰和凸透鏡的位置不變，燭焰通過凸透鏡乙
所成的像是(　A　)
A. 縮小的實像 B. 放大的虛像
C. 倒立的虛像 D. 正立的實像
A
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7. [圖像分析]如圖所示，線段AB為一凸透鏡成像的物距倒數
和像距倒數的對應關系。下列推測正確的是(　　)
A. 該凸透鏡的焦距等于0.2 m
B. 物距為0.3 m時，所成像為正立、放大的
虛像
C. 物距從0.05 m增至0.1 m的過程中，所成的像逐漸變小
D. 物距從0.1 m增至0.8 m的過程中，像距逐漸變小
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【點撥】
當u＝v＝2f時，凸透鏡成倒立、等大的實像，由圖知＝
＝5 m－1，解得u＝v＝0.2 m，即2f＝0.2 m，所以凸透鏡的
焦距f＝0.1 m，A錯誤；當物距為0.3 m時，物距大于二倍焦
距，則凸透鏡成倒立、縮小的實像，B錯誤；物距從0.05 m
增至0.1 m的過程中，物距小于焦距，成正立、放大的虛
像，且物距增大時，像距增大，所成的像變大，C錯誤；
物距從0.1 m增至0.8 m的過程中，物距大于一倍焦距，凸透
鏡成實像，且物距變大時，像距變小，像變小，D正確。
【答案】D
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8. [2023·郴州]如圖所示，燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在
同一高度，該凸透鏡的焦距為10 cm，凸透鏡的位置保持
不變。假設光具座足夠長，以下說法正確的是(　B　)
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A. 當蠟燭放在圖中A區域時，光屏應放在圖中D區域才可
能呈現清晰的像
B. 蠟燭從圖中位置逐漸遠離透鏡時，所成的像會逐漸變小
C. 若無論怎么移動光屏，在光屏上都找不到像，則蠟燭可
能放在圖中B區域
D. 若光屏上要得到一個放大的像，則蠟燭應該放在圖中C
區域
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課堂小結
一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小。
物遠像近像變小，物近像遠像變大。
謝謝觀看！

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