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第五章 透鏡及其應用
凸透鏡成像的規(guī)律
第2節(jié)
1
通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。
2
經(jīng)歷探究過程，提升對證據(jù)的分析和論證能力，體會實驗探究活動對認識事物過程中的重要意義。
用放大鏡近距離看書，看到文字被放大，可是用放大鏡看遠處的物體時，卻看到物體成了倒立縮小的像。
同樣是凸透鏡，物體到凸透鏡的距離不同，成像特點不同。為何成像特點會有如此大的差別呢？凸透鏡成像遵循什么規(guī)律呢？
一、實驗：探究凸透鏡成像的規(guī)律
【提出問題】凸透鏡能成什么樣的像呢？所成像的虛實、大小、正倒跟哪些因素有關？
【猜想與假設】①可能與物體到透鏡的距離有關。
②可能與凸透鏡的焦距有關。
③像的正倒很可能跟它與物體是否在同側(cè)有關。
【實驗器材】
(1)相關概念。
①物距u：物體到透鏡光心的距離。如圖所示，物距為　　 cm；
②像距v：像到透鏡光心的距離。如圖所示，像距為　　 cm；
③焦距f：焦點到凸透鏡光心的距離。
30
60
物距u
像距v
(2)實驗器材：凸透鏡(焦距為10 cm)、蠟燭、光屏、光具座。
f = 10cm
發(fā)光體—燭焰
光屏
【獲取與處理信息】
(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上，調(diào)節(jié)它們的高度，使燭焰中心、透鏡中心和光屏中心在一條與光具座平行的直線上。
(2)將點燃的蠟燭放在距離透鏡2倍焦距以外的位置，移動光屏，直到光屏上呈現(xiàn)出燭焰清晰的像，測量物距、像距，觀察像的正倒、大小、虛實。依次減小物距，測量出每一次的物距、像距，并觀察像的情況。
f
F
O
凸透鏡
光屏
物體
2f
像距v
物距u
(3)在成虛像和成實像兩種情況下，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。
將你觀察到的成像情況畫在圖中，并將實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表中。
實驗 次數(shù) 物距與焦距 的關系 物距 u/cm 像的性質(zhì) 像距
v/cm
虛實 大小 正倒 1
凸透鏡焦距
f=10 cm
u＞2f
30
實像 縮小 倒立
15
實驗 次數(shù) 物距與焦 距的關系 物距 u/cm 像的性質(zhì) 像距
v/cm
虛實 大小 正倒 2
u=2f
20
實像 等大 倒立
20
凸透鏡焦距
f=10 cm
實驗 次數(shù) 物距與焦距 的關系 物距 u/cm 像的性質(zhì) 像距
v/cm
虛實 大小 正倒 3
f＜u＜2f
15
實像 放大 倒立
30
凸透鏡焦距
f=10 cm
實驗 次數(shù) 物距與焦距 的關系 物距 u/cm 像的性質(zhì) 像距
v/cm
虛實 大小 正倒 4 u=f 10
凸透鏡焦距
f=10 cm
不成像
實驗 次數(shù) 物距與焦距 的關系 物距 u/cm 像的性質(zhì) 像距
v/cm
虛實 大小 正倒 5
u＜f
7
虛像 放大 正立
凸透鏡焦距
f=10 cm
【分析與論證】
(1) 是成實像和虛像的分界點。物體在焦點以外成　　像，焦點以內(nèi)成　　像。即一倍焦距分虛實。
(2) 　　　　　是成放大和縮小像的分界點。物體在二倍焦距以外成______的像，在二倍焦距以內(nèi)成　　　的像。沒有縮小的虛像。
(3)實像必異側(cè)　　　，虛像必同側(cè)　　　。(均選填“倒立”或“正立”)
(4)u>v，像是　　的；u實
虛
二倍焦距
縮小
放大
倒立
正立
縮小
放大
焦點
(5)成實像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越　　，像越　??；物體距離透鏡越遠，像距離透鏡越近，像越小。即成實像時，物近像遠且大，物遠像近且小。成虛像時，物體距離透鏡越近，像越　　，物體距離透鏡越遠，像越　　。即物體越靠近焦點像越大。
遠
大
小
大
【評估與交流】
(1)在做實驗時，某同學無論怎樣移動光屏，都無法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？
①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在 　　　　　上；
②蠟燭的位置在透鏡的　　　　　以內(nèi)；
③蠟燭的位置在透鏡的　　　上。
(2)用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像性質(zhì)不變，像是否完整？像的亮度有什么變化？
光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會變 　　些。
同一高度
一倍焦距
焦點
暗
(3)蠟燭長度變短時，像在光屏上的位置怎樣變化？為了使像仍成在光屏的中央，應該怎樣進行調(diào)節(jié)？
像將會向上移動。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向　　移動；②將蠟燭向　　移動；③將透鏡和光屏向　　調(diào)節(jié)。
上
上
下
規(guī)律總結(jié)
物距u 像的性質(zhì) 物與像的位置 像距v 光屏能否承接
u>2f 倒立 縮小 實像 異側(cè) 2f>v>f 能
u=2f 倒立 等大 實像 異側(cè) v=2f 能
f2f 能
u=f 不成像 u在做“凸透鏡成像”的實驗中，凸透鏡焦距是10 cm，當光屏距凸透鏡
16 cm時，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動，將凸透鏡向光屏方向移動2 cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列說法正確的是 (　　)
A.蠟燭不動，像變小
B.蠟燭靠近凸透鏡，像變小
C.蠟燭遠離凸透鏡，像變大
D.蠟燭遠離凸透鏡，像變小
D
二、用作圖法描述凸透鏡成像的規(guī)律
1.與主光軸平行的光線經(jīng)凸透鏡折射后通過　　　。根據(jù)光路可逆可知，經(jīng)過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后會　　　　　　　。通過光心的光線傳播方向　　　。
焦點
平行于主光軸
不變
2.凸透鏡成像的規(guī)律既可以通過實驗探究，也可以通過凸透鏡的成像光路圖得出結(jié)論。如：當u>2f時，光路圖如圖所示。
由圖可得出規(guī)律：當u>2f時，在凸透鏡的　　　成　　　、 的_____像。
異側(cè)
倒立
縮小
實
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
3.如圖所示為u=2f、f(1)當物距u=2f時，在凸透鏡的　　　成______、　　　的　　像。
異側(cè)
倒立
等大
實
f
F
2F
F
2F
f
2f
2f
(2)當物距f異側(cè)
倒立
放大
實
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
(3)當物距u=f時，　　　像。
不成
f
F
2F
F
2F
2f
(4)當物距u正立
放大
虛
同
f
2f
F
2F
F
2F
1.某同學將一支點燃的蠟燭放在距凸透鏡15 cm處時，在光屏上得到一個縮小的像。當蠟燭距透鏡9 cm時，在光屏上得到一個放大的像。這個凸透鏡的焦距可能是(　　)
A.10 cm B.8 cm
C.6 cm D.4 cm
C
2.在探究凸透鏡成像的實驗中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列說法正確的是(　　)
A.凸透鏡的焦距是20 cm
B.此時光屏上的像是放大的
C.用f=15 cm的凸透鏡替換圖中透鏡，需向
　右移動光屏，可在光屏上成清晰的像
D.用f=15 cm的凸透鏡替換圖中透鏡，需向左移動光屏，可在光屏上成清
　晰的像
C
3.小萌在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗時，測量出物距和像距的數(shù)據(jù)，并繪制成如圖所示的圖像。根據(jù)圖像可知(　　)
A.該凸透鏡的焦距是20 cm
B.當物距大于20 cm時，成倒立、縮小的虛像
C.當物距等于15 cm時，成倒立、放大的實像
D.當物距等于30 cm時，成正立、縮小的實像
C
4.做凸透鏡成像實驗，當蠟燭距透鏡15 cm時，在光屏上成放大的像，則下列說法錯誤的是(　　)
A.蠟燭距透鏡45 cm時，一定成縮小的實像
B.蠟燭距透鏡20 cm時，一定成放大的實像
C.蠟燭距透鏡18 cm時，可能成放大的實像
D.蠟燭距透鏡6 cm時，一定成放大的虛像
B
5.一個物體到凸透鏡的距離是30 cm時，在光屏上得到一個放大的實像，若把物體沿凸透鏡的主光軸移到距凸透鏡65 cm處，則成像的情況(寫出像的性質(zhì))：　　　　　　　　　　　。
倒立、縮小、實像
6.如圖所示為“驗證凸透鏡成像規(guī)律”實驗的情景，所用透鏡焦距為
10厘米。
(1)圖中，A是　　　　，B是　　　。
(2)調(diào)試實驗裝置時，應使燭焰的中心和凸透鏡、光屏的中心大致在
　　　　　上，目的是為了　 　　　　。
光具座
光屏
同一高度
使像成在光屏中央
(3)圖示情景驗證的是凸透鏡成　 　　　 　(填寫像的性質(zhì))像的特點。
(4)如果還要驗證凸透鏡成倒立放大實像的特點，在不移動凸透鏡的情況下，應把蠟燭移到________(選填“小于30”“30~40”或“40~50”)厘米處，光屏移到　　　 　(選填“大于70”“60~70”或“50~60”)厘米處。
倒立、縮小、實
30~40
大于70

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