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第三章　三、凸透鏡成像的規律
探究凸透鏡成像的規律
第1課時
1
學習組裝實驗器材和利用組裝的器材進行凸透鏡成像實驗。
2
通過探究，了解凸透鏡成像的規律。
提出問題
“活動3.5”中用凸透鏡觀察書上的文字。從貼近書上的文字開始，逐漸增大凸透鏡與書的距離，看到的文字的變化情況是： 放大的像、
放大的像、倒立 的像，通過凸透鏡觀察窗外的景物，看到的是 縮小的 像。
猜想：凸透鏡所成的像與物體距離凸透鏡的 有關。
正立
縮小
倒立
倒立
遠近
實
1.實驗器材： 等。
光屏的作用： 。
光具座作用： 。
2.相關概念：(1)物距：物體到透鏡的距離，常用u表示。
(2)像距：像到透鏡的距離，常用v表示。
凸透鏡、光屏、蠟燭、F形LED光源、光具座
實驗準備
使蠟燭通過凸透鏡所成的像成在光屏上，便于判斷像的特點
便于確定物體和像的位置
1.記錄所選凸透鏡的焦距f。
2.將有關器材放置在水平桌面上，使蠟燭、凸透鏡和光屏在 上且 大致在同一高度；
原因： 。
3.點燃蠟燭，并使之遠離凸透鏡。調整 位置，直至光屏上呈現燭焰
的像。再將蠟燭多次移近凸透鏡，體驗如何較好的調節成像，了解像的大小、正倒的大致變化情況。
實驗步驟
同一直線
燭心、光心和光屏中心
能使燭焰的像成在光屏的中央且便于測量物距和像距
光屏
清晰
5.逐次減小物距，重復上述操作并記錄，直至在光屏上 燭焰的像。
無法呈現
實驗 序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質 正立或倒立 放大或縮小 實像或虛像
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
4.點燃蠟燭，并使之遠離凸透鏡。調整光屏位置，直至光屏上呈現燭焰清晰的像。測量物距和像距，并將成像的情況記錄在下表中。
光屏上像的特點依次為： → → 。
倒立縮小
倒立放大
無法成像
6.根據測量記錄數據，當物距 時，就不能從光屏上觀察到像。此時人在 (選填“蠟燭”或“光屏”)一側通過透鏡可以觀察到燭焰
。生活實例： 等。
7.在逐次減小物距的過程中，像的變化情況是：
① →② →③ 。
猜想：凸透鏡成像時，像由倒立縮小變為倒立放大的過程中，應當存在
的像，此時像距 物距。為驗證猜想，需要繼續實驗，實驗中存在的困難是 ，你的操作是 。
倒立縮小實像
將蠟燭換成F形LED光源
燭焰像的界限模糊，像和物的大小很難測量比較
等于
倒立、等大
倒立放大實像
正立放大虛像
放大鏡觀察物體
正立、放大的虛像
光屏
小于焦距
物距 像的性質 像距 u與v關系
u>2f 倒立、 、實像 fv
u=2f 、等大、 像 _____ u=v
f2f _____
u=f 不成像 u8.換用不同焦距的透鏡，重復上面實驗。交流、總結得出凸透鏡成像規律，填寫下表。
縮小
放大
v=2f
倒立
實
實
正立
虛
點擊播放視頻
u總結提升　
物體通過凸透鏡成像的性質與物距有關。主光軸上有兩個位置是成像性質變化的分界點，一個是二倍焦距處，另一個是一倍焦距(或焦點)處，前者是成縮小像與放大像的分界點；后者是成倒立實像與正立虛像的分界點。
點擊返回
1.為了探究凸透鏡所成的像與物體左右的關系，需要將蠟燭換成
。
2.當蠟燭通過凸透鏡在光屏上成實像時，如果用手或其他不透明的物體擋住透鏡的一部分，光屏上的像將 。
原因：雖然擋住了透鏡的一部分，但光仍然可以從未被遮擋的地方透過透鏡， (選填“物距”或“像距”)沒有發生改變，所以像的大小、形狀沒有改變。透過透鏡的光較原來要少了許多，所以像的亮度變 。
F形LED光源
大小、形狀不變，亮度變暗
物距
暗
深度探究
1
2
3.通過凸透鏡在光屏上成清晰像時，凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏位置互換，發現 (選填“不需要”“靠近透鏡”或“遠離透鏡”)移動光屏可以在光屏上得到清晰的像，像的 (選填“倒立”或“大小”)發生改變。
規律：當u+v>4f時，凸透鏡可以在 位置成清晰的像，像的 不同。
4.實驗過程中，蠟燭燃燒越來越短，光屏上像將向 (選填“上”或“下”)移動，為了使像重新成在光屏中央，可以___________________
操作。
不需要
大小
兩個
大小
上
將光屏上移、將蠟燭
上移、將凸透鏡下移
3
4
深度探究
5.當把凸透鏡換成焦距較小的透鏡時，保持蠟燭的位置不變，應將光屏
(選填“靠近”或“遠離”)透鏡移動，可以再次得到清晰的像。
6.凸透鏡成實像時，若將光屏移走，則燭焰通過透鏡所成實像，將_____
(選填“依然存在”或“不會成像”)。
7.實驗時，無論怎樣移動光屏，光屏上都得不到像，你認為導致這一現象的原因可能有哪些？
_______________________________________________________________
。
靠近
依然
存在
可能是物體在一倍焦距內或在焦點處，也可能燭焰、透鏡、光屏三者中
不在同一高度
5
6
7
深度探究
學以致用　
(2023·泰州)小華用如圖所示的器材探究凸透鏡成像規律，已知凸透鏡的焦距為10.0 cm。
實驗 序號 物距/cm 像的大小 像的正倒 光屏到透鏡
的距離/cm
① 50.0 縮小 倒立 12.5
② 30.0 縮小 倒立 15.0
③ 20.0 等大 倒立 20.0
④ 15.0 放大 倒立 30.0
⑤ 12.5 放大 倒立 50.0
⑥ 9.0 光屏上沒有像 ⑦ 7.0 光屏上沒有像 (1)組裝并調整器材，使燭焰、光屏的中心位于凸透鏡的　　　 上；
(2)小華按照實驗方案完成各操作步驟，將觀測到的現象和數據記錄在表格中，分析表中信息可得：
①當物距　　　　 焦距時，成倒立、縮小的實像；
②成實像時，隨著物距的減小，像的大小逐漸　　 。
(3)在第⑥、⑦兩次實驗中小華無論怎樣移動蠟燭、凸透鏡和光屏，都不能在光屏上觀察到燭焰的像，于是她認為：“物距小于一倍焦距時，物體通過凸透鏡不能成像。”這個結論并不嚴謹，為得出正確的結論，她應該增加的一步操作是：________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
。
取下光屏，從光屏一側通過透鏡看能否觀察
到燭焰的像
主光軸
大于兩倍
變大
解析　(1)探究凸透鏡成像規律時，調整蠟燭燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，這樣燭焰、光屏和透鏡的中心在同一直線且同一高度上，像成在光屏的中央便于測量物距和像距；
(2)①分析表中信息，可得到的結論是：當物距大于2倍焦距時，成倒立縮小的實像；
②由實驗數據，可得出物距、像距、成像大小變化規律是：凸透鏡成實像時，物距減小，像距變大，像變大(即物近像遠像變大)；
(3)光屏上不能成像，即可能物體通過透鏡沒有成像，也有可能成的是虛像，所以，她應該：取下光屏，從光屏一側通過透鏡觀察是否有燭焰的像，如果觀察不到像，說明凸透鏡沒有成像，如果可以觀察到物體的像，說明凸透鏡成的是虛像。
1.如圖所示，記錄了三次改變物距的成像情況，請用A'、B'、C'分別對應標出物體在位置A、B、C時所成的像。
B′
A′
C′
解析　根據凸透鏡的成像規律可知，成實像時，物體靠近透鏡，像逐漸遠離透鏡，所以位置標注如圖所示。A在2倍焦距以外，像A'在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立縮小實像，B在2倍焦距位置，像B'在2倍焦距處，成倒立等大實像，C在1倍焦距和2倍焦距之間，像C'在2倍焦距外，成倒立放大實像。
2.如圖所示，將一個凸透鏡正對著太陽，可在距凸透鏡20 cm處得到一個最小、最亮的光斑。若將一個物體放在此透鏡前30 cm處，則像的性質(　　)
A.倒立縮小的實像 B.倒立放大的實像
C.正立放大的實像 D.正立放大的虛像
B
解析　根據題意，太陽光在光屏上的會聚點是凸透鏡的焦點，這時凸透鏡與光屏的距離就是凸透鏡的焦距，為20 cm。物體放在透鏡前30 cm處，根據凸透鏡成像規律，物距大于1倍焦距(20 cm)小于2倍焦距(40 cm)，因此像的性質是倒立放大的實像。

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