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第二節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律
情境導(dǎo)入
用一個(gè)凸透鏡來(lái)觀察周圍的物體，你能看到什么現(xiàn)象？
放大、正立
縮小，倒立
凸透鏡成像有什么規(guī)律？
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學(xué)生實(shí)驗(yàn) 探究凸透鏡成像的規(guī)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(diǎn)？
提出問(wèn)題：
實(shí)驗(yàn)器材：
光具座
點(diǎn)燃的蠟燭
凸透鏡
光屏
幾個(gè)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(shí)像：
由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，能呈現(xiàn)在光屏上。
幾個(gè)概念：
虛像：
　　由反射光線或折射光線的反向延長(zhǎng)線相交而形成，不能呈現(xiàn)在光屏上。人眼逆著出射光線可以看到虛像。
幾個(gè)概念：
問(wèn)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(wèn)題二：怎樣改變物距來(lái)研究像的性質(zhì)與物距的關(guān)系？
先把物體放在①u>2f處，②u=2f處，然后放在
③f這樣，由遠(yuǎn)到近，研究像的性質(zhì)與物距的關(guān)系。
問(wèn)題三：如何探究像與物體的左右關(guān)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。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
物與像相對(duì)于透鏡的位置關(guān)系 物距u 像距v 像的性質(zhì)
正倒 大小 虛實(shí)
f < v < 2f
倒立
縮小
實(shí)像
v > 2f
倒立
放大
實(shí)像
正立
放大
虛像
v = 2f
倒立
等大
實(shí)像
u > 2f
f u = 2f
u = f
u < f
不成像
異側(cè)
異側(cè)
同側(cè)
異側(cè)
v > u
探究凸透鏡成像的規(guī)律
通過(guò)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和收集的數(shù)據(jù)，我們可以得到，凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)、位置等取決于物距和透鏡焦距之間的關(guān)系。
（1）當(dāng)物距______于焦距時(shí)，成倒立的實(shí)像。當(dāng)物距_______于焦距時(shí)，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(shí)（實(shí)像和虛像）
（2）當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，在____________________得到了_________、_________的實(shí)像。當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，像距等于2倍焦距，得到了_________、_________的實(shí)像。當(dāng)物距在1倍焦距與2倍焦距之間時(shí)，在______________________得到了_________、_________的實(shí)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(shí)像和縮小實(shí)像）
與其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析所觀察到的現(xiàn)象和得到的成像規(guī)律有什么異同。
用焦距不同的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論相同嗎？你還發(fā)現(xiàn)了哪些新的問(wèn)題？
思考：當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，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(yuǎn)像近像變小，物近像遠(yuǎn)像變大。
物體成虛像和成實(shí)像時(shí)，像與物的左右、上下位置發(fā)生變化嗎？與平面鏡成像對(duì)比，凸透鏡成像有什么不同點(diǎn)？
當(dāng)成虛像時(shí)，像與物的左右不互換、上下不顛倒。當(dāng)成實(shí)像時(shí)，像與物的左右互換、上下顛倒。
課堂小結(jié)
一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小。
物遠(yuǎn)像近像變小，物近像遠(yuǎn)像變大。
自我檢測(cè)
1.如圖所示是“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作情景，下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A.從圖甲中可知該透鏡的焦距為10 cm
B.如圖乙所示，向左適當(dāng)移動(dòng)光屏可以得到放大的實(shí)像
C.如圖乙所示，將蠟燭移至30 cm刻度處，光屏上可以得到等大的實(shí)像
D.如圖乙所示，將蠟燭移至45 cm刻度處，移動(dòng)光屏可以得到縮小的實(shí)像
AC
2.在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中:
（1）先在光具座上依次安裝蠟燭、凸透鏡、光屏，然后點(diǎn)燃蠟燭并調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心在______________________________。
（2）如圖所示，移動(dòng)光屏，在光屏上觀察到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像。
①實(shí)驗(yàn)中使用的凸透鏡的焦距（ ）。
A.等于15 cm B.小于5 cm
C.小于15 cm D.大于15 cm
一條與光具座平
C
行的直線上
2.在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中:
（1）先在光具座上依次安裝蠟燭、凸透鏡、光屏，然后點(diǎn)燃蠟燭并調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心在______________________________。
（2）如圖所示，移動(dòng)光屏，在光屏上觀察到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像。
②保持凸透鏡的位置不動(dòng)，僅將蠟燭和光屏的位置互換，光屏上__________(選填“能”或“不能”）
觀察到燭焰清晰的像。
一條與光具座平
能
行的直線上
3. 現(xiàn)在航拍越來(lái)越多地應(yīng)用到了日常生活中。某學(xué)校使用小型無(wú)人機(jī)來(lái)拍攝學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)的盛況。如圖所示，無(wú)人機(jī)底部的攝像機(jī)鏡頭可以看成一個(gè)凸透鏡，那么當(dāng)無(wú)人機(jī)在高空拍攝整個(gè)運(yùn)動(dòng)會(huì)場(chǎng)面時(shí)，所成縮小、倒立、清晰的實(shí)像應(yīng)最靠近凸透鏡主軸上的a、b、c、d 哪一點(diǎn)？說(shuō)出你判斷的依據(jù)。
鏡頭
a
F
b
c
d
2f
鏡頭
a
F
b
c
d
2f
b點(diǎn)。當(dāng)凸透鏡成倒立、縮小、清晰的實(shí)像時(shí)，像距在
1倍焦距與2倍焦距之間，所以可先排除a點(diǎn)和d點(diǎn)。由于無(wú)人機(jī)在高空拍攝時(shí)物距遠(yuǎn)大于2倍焦距，根據(jù)“凸透鏡成實(shí)像時(shí)物遠(yuǎn)像近像變小”可知，此時(shí)像距會(huì)略大于1倍焦距，故像最靠近的點(diǎn)是b點(diǎn)。
4.為探究凸透鏡成像的規(guī)律，小紅進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。
(1)在探究前，小紅將三個(gè)凸透鏡分別正對(duì)太陽(yáng)光， 調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏間的距離，使太陽(yáng)光在光屏上會(huì)聚成一個(gè)最小最亮的點(diǎn)，測(cè)得凸透鏡到光屏的距離分別為48cm、15cm和4cm。小紅選擇了15cm的那個(gè)凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其他兩個(gè)凸透鏡則不在本實(shí)驗(yàn)中使用。你認(rèn)為小紅這樣做的原因是什么？
(1)三個(gè)凸透鏡的焦距分別是48 cm、15 cm和 4 cm。焦距為48 cm的透鏡焦距太大，光具座不夠長(zhǎng)，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)；焦距為4 cm 的透鏡焦距太小，難以調(diào)節(jié)物距在1倍焦距以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能不易區(qū)分而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差，不利于進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。
(2)小紅開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，把點(diǎn)燃的蠟燭放在離凸透鏡盡可能遠(yuǎn)一些的位置上，此時(shí)光屏應(yīng)該放在什么位置上來(lái)承接燭焰的實(shí)像？得到實(shí)像后，把蠟燭適當(dāng)?shù)叵蛲雇哥R靠近一些，這時(shí)光屏應(yīng)向什么方向移動(dòng)才能重新承接到實(shí)像？
開始實(shí)驗(yàn)時(shí)光屏應(yīng)放在1倍焦距和2倍焦距之間。把蠟燭適當(dāng)?shù)叵蛲雇哥R靠近一些后，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)。
(3)當(dāng)蠟燭移動(dòng)到距凸透鏡只有12cm時(shí)，將光屏放在凸透鏡的另一側(cè)（相對(duì)蠟燭而言），光屏不管怎樣移動(dòng)都承接不到實(shí)像，這時(shí)把光屏放在蠟燭的同側(cè)能否承接到燭焰的像？
不能。當(dāng)物距小于焦距時(shí)凸透鏡成虛像，虛像不能被光屏承接。

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