沪科版初中物理 八年级 第4章 多彩的光1.5科学探究凸透镜成像 教案

第5节　科学探究:凸透镜成像
第1课时　凸透镜
教学目标：
1.知道什么是凸透镜,什么是凹透镜,会根据透镜的形状特点判断生活中的透镜.
2.了解透镜的焦点、焦距和主光轴,会根据凸透镜的会聚作用测量凸透镜焦距.
3.了解凸透镜和凹透镜对光的作用.
4.知道凸透镜能产生平行光,凹透镜能使平行光发散.
5.会根据透镜对光线的作用判断透镜的类型.
教学重点：
了解透镜的焦点、焦距和主光轴,会根据凸透镜的会聚作用测量凸透镜焦距.
教学难点：
知道凸透镜能产生平行光,凹透镜能使平行光发散.
教学过程：
【新课引入】
下雨之后,小狗花花在透明的雨棚下睡觉,这时候它窝上的薄塑料布上已经聚积了一层厚厚的雨水.一觉醒来,雨过天晴,太阳公公将阳光透过积水把花花照的暖烘烘的.花花正打算出去玩玩,突然,灾祸降临了,花花的尾巴起火了,天哪!这是谁干的呢?
一、凸透镜和凹透镜
【自主预习】
阅读课本第70、73页内容,完成下列填空:
1.镜片中间厚,边缘薄的透镜,叫做凸透镜.
2.镜片中间薄,边缘厚的透镜,叫做凹透镜.
3.透镜上两个通过球心的直线叫做主光轴,简称主轴.
4.在透镜中,凡是通过某一点的光,其传播方向不变,该点叫光心.
【小组讨论】
一些透镜的截面如图所示,在这些透镜中:
(1)属于凸透镜的是A、B、D,它们的共同特点是中间厚,边缘薄.
(2)属于凹透镜的是C、E,它们的共同特点是中间薄,边缘厚.
【教师点拨】
此处透镜的分类是依据透镜的形状特点进行的,应将透镜中间的厚度与透镜边缘的厚度进行对比,进而得出透镜是凸透镜还是凹透镜的结论.因此中间凸出来的透镜不一定就是凸透镜,如果中间凸出来,但是其厚度与边缘处的厚度相比要薄些,仍然属于凹透镜.
二、透镜对光的作用
【自主预习】
阅读课本第70、73页内容,完成下列填空:
1.凸透镜对光有会聚作用.
2.凹透镜对光有发散作用.
3.平行于凸透镜主光轴的光将会聚于一点,该点称为凸透镜的焦点(F).
4.从凸透镜焦点发出(或过焦点)的光经过凸透镜后将平行于主光轴射出.
5.平行于凹透镜的光将发散射出,其反向延长线将交于一点,该点叫凹透镜的焦点.
【小组讨论】
1.凸透镜和凹透镜对光线有什么作用?
2.演示实验(1):利用激光笔在磁性黑板上演示三条平行光线,根据演示实验在黑板上描出入射光线.猜想如果放凸透镜,三条光线将会怎样传播?
3.观察折射光线与入射光线的位置关系.
4.理解会聚:折射光线与入射光线比较,向中间偏折,中间的位置其实就是主光轴.因此会聚就是折射光线与入射光线比较,靠近主光轴.
5.演示实验(2):利用激光笔在磁性黑板上演示三条平行光线,根据演示实验在黑板上描出入射光线.请你猜想如果放凹透镜,三条光线将会怎样传播?
6.引导学生类比凸透镜,观察折射光线与入射光线的位置关系.
7.总结:凹透镜对光起发散作用,因此凹透镜又叫发散透镜.指导学生用作图法把上面的实验画出来.
结合演示实验引导学生解释发散:折射光线与入射光线比较,远离主光轴.
【教师点拨】
1.凸透镜对光具有会聚作用,不是指凸透镜一定使光线经过凸透镜后相交.一束平行光变得会聚、发散光变得平行(或更靠拢一些)、会聚光变得更会聚都是会聚作用的体现.
2.凹透镜对光具有发散作用,不是指凹透镜一定使光线经过凹透镜后散开.一束平行光变得发散、会聚光变得平行(或使相交的点变得更远)、发散光变得更发散都是发散作用的体现.
3.当我们知道平行于凸透镜主光轴的光经过凸透镜后会聚于焦点这一光路后,可以利用“光路可逆”知识理解从焦点处发出的光经过凸透镜后会平行于透镜主光轴射出.
【跟踪训练】
1.放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光通过凸透镜后的光路如图所示,则下列说法正确的是
(　D　)
A.凸透镜可以对光线起发散作用
B.凸透镜只对平行于主轴的光线起会聚作用
C.通过凸透镜后的光线是发散的,因此凸透镜的作用是对光线起发散作用
D.通过凸透镜后的光线发散程度比原来小,仍然是会聚的一种表现
2.下列光路图正确的是
(　A　)
3.如图所示,甲图两条光线入射到凸透镜上,乙图一条光线入射到凹透镜上,F为焦点,虚线为主光轴.请完成甲、乙两图的光路作图.
解:如图所示.
三、凸透镜的焦距
【小组讨论】
1.如图所示,选择一晴好天气,取一凸透镜正对太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调节透镜与纸的距离,会发现纸上的光斑在某一位置最小最亮.如果持续一段时间,纸上的该点将会燃烧起来.凸透镜到纸上最小最亮的点的距离就是焦距.
2.将凹透镜正对太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调节纸与透镜间的距离,会发现纸上的光斑大而暗,无论怎样调节纸与透镜间距离都不能出现最小最亮的一点.
3.凹透镜对光没有会聚作用,它不能将平行光会聚于一点,它有焦点吗?答:有虚焦点.
【教师点拨】
1.凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点,这个点叫焦点,用“F”表示.焦点到光心的距离叫做焦距,用“f”表示.凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强.
2.由于这个焦点是由实际光线会聚而成,所以叫实焦点.
3.平行于凹透镜主光轴入射的光线,折射光线的反向延长线通过焦点.
4.由于这个焦点是由折射光线的反向延长线会聚而成,所以叫虚焦点.
5.总结:
凸透镜和凹透镜的三条特殊光路:
(1)平行于主光轴的光线折射后通过焦点.对凹透镜来说,是折射光线的反向延长线经过虚焦点.
(2)通过焦点的光线(对凹透镜而言,指其延长线通过焦点的光线)折射后与主光轴平行.
(3)通过光心的光线不改变传播方向.
【跟踪训练】
1.某物理学习小组,选择如图所示的四个透镜进行探究实验(其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成).
(1)为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验?答:A、C(填字母序号);器材确定后,接着小组同学让一束与主光轴平行的光,分别经过两凸透镜后会聚于焦点处,如图甲、乙所示.比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面越凸,凸透镜的焦距越小;
(2)如果选择A、B两个透镜,他们可以探究“凸透镜的焦距大小与材料的关系”.
2.如图所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑,从图中可知该凸透镜的焦距是11.0
cm.
第2课时　探究凸透镜成像规律
1.会通过实验探究凸透镜成像的规律.
2.知道凸透镜所成虚实、倒正、大小像所满足的条件.
3.掌握从物理现象中归纳科学规律的方法.
【新课引入】
潇潇同学在玩放大镜的时候,发现了如下有趣的现象:当用放大镜看自己的指纹时,看到的是放大的像.当用它观察窗外远处的景物时,是倒立放大的,更远处的窗户则是倒立、缩小的.这是怎么回事?
成像规律
【自主预习】
阅读课本第71、72、73页内容,查阅资料,完成下列填空:
1.物距在两倍焦距以外时,成倒立、缩小的实像.
2.物距在一倍焦距与两倍焦距之间时,成放大、倒立的实像.
3.物距等于两倍焦距时,成等大、倒立的实像.
4.物距在一倍焦距以内,成放大、正立的虚像.
5.物距等于一倍焦距时,不能成像.
【小组讨论】
1.熟悉基本概念.
(1)焦距:焦点到光心的距离叫做焦距,用f表示.
(2)物距:物体到凸透镜的距离叫做物距,用u表示.
(3)像距:像到凸透镜的距离叫做像距,用v表示.
(4)实像:由实际光线会聚而成,能在光屏上呈现的像是实像.
(5)虚像:不是由实际光线会聚而成,而是由光线的反向延长线相交而成,不能在光屏上呈现的像是虚像.
2.请各小组同学相互合作,完成下列实验.
(1)把凸透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上标出一倍焦距和2倍焦距的位置.
(2)点燃蜡烛调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
(3)把蜡烛放在离凸透镜远大于二倍焦距的位置,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成清晰的像,观察像的大小、倒正,测出物距、像距并记录.
(4)保持凸透镜固定不动,把蜡烛向凸透镜靠近,使蜡烛处于距离凸透镜等于二倍焦距的位置,观察像是放大还是缩小,正立还是倒立,测出物距、像距并记录数据.
(5)把蜡烛继续向凸透镜靠近,使蜡烛处于距离凸透镜大于一倍焦距小于二倍焦距的位置,观察像是放大还是缩小,正立还是倒立,测出物距、像距并记录数据.
(6)把蜡烛继续向凸透镜靠近,使蜡烛处于距离凸透镜等于一倍焦距的位置,观察像的变化是放大还是缩小,是正立还是倒立,测出物距、像距并记录数据.
(7)当蜡烛移到距离凸透镜小于一倍焦距的位置时,光屏上没有像.取下光屏,用眼睛直接对着凸透镜观察燃烧的蜡烛,会看到蜡烛的像,像是放大还是缩小,倒正如何,填入表格.
(8)用不同焦距的凸透镜重复以上实验,分析焦距的长短与成像间的关系.
(9)在以上成实像和成虚像的情况下,轻吹蜡烛的火焰,使它向左侧或右侧偏斜,观察火焰的像是向左侧还是右侧偏斜,找出物和像的左右、上下关系.
物距与
焦距关系
像距与
焦距关系
像的位置
像的性质
同侧或异侧
倒正
大小
虚实
u>2f
u=2f
fu=f
u【教师点拨】
1.实验中,使烛焰中心、光屏中心、凸透镜中心在同一高度,目的是使像成在光屏的中央;实验中,应让蜡烛从离凸透镜很远的地方向凸透镜靠近,每次在光屏上成像时,就记录下像的性质、物距、像距,这样便于寻求普遍规律.
2.凸透镜成像特点
(1)当u>2f时,2f>v>f,成倒立、缩小的实像.
(2)当u=2f时,v=2f,成倒立、等大的实像.
(3)当2f>u>f时,v>2f,成倒立、放大的实像.
(4)当u3.凸透镜成像规律
(1)2倍焦距点是放大像和缩小像的分界点.
(2)成实像时,有“物近像远像变大”的规律.
(3)同一凸透镜成虚像时,物体离凸透镜焦点越近,虚像离凸透镜越远,像越大.
(4)焦点是成实像和虚像的分界点.
(5)实像都是倒立的,虚像都是正立的.
【跟踪训练】
1.如图所示为凸透镜成像的示意图.由于不慎将透镜的上沿摔掉一块(图中阴影部分),则所成的像将
(　D　)
A.像的A'部分消失了
B.像的B'部分消失了
C.成像的效果不受影响
D.像A'B'是完整的,亮度变暗
2.一个物体在凸透镜前30
cm处时,在屏上成一倒立缩小的像,则凸透镜的焦距f为
(　C　)
A.15
cmcm
B.f>15
cm
C.f<15
cm
D.f>30
cm
3.某同学用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等实验器材探究“凸透镜成像的规律”.
乙
(1)为了测量凸透镜的焦距,让一束平行于主光轴的光射向凸透镜,移动光屏,直到光屏上出现最小、最亮的光斑,用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离,如图甲所示.凸透镜焦距为8.0
cm.
(2)将凸透镜固定在光具座50
cm刻度线处,蜡烛放置在光具座40
cm刻度线处,点燃蜡烛,左右移动光屏,出现图乙所示现象(成像清晰).为使像呈现在光屏中央,应将光屏向上调节.
(3)保持凸透镜位置不变,调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一高度.将蜡烛移至34
cm刻度线处,移动光屏,直到光屏上再次出现清晰的像,该像是倒立、等大的实像.保持凸透镜位置不变,将蜡烛继续向左移动10.0
cm,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向左移动一段距离.