沪科版八年级物理上册 第4章 第5节 科学探究：凸透镜成像 学案（有答案）

第五节　科学探究：凸透镜成像
第1课时　凸透镜
1．知道凸透镜和凹透镜．
2．认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用．
3．知道凸透镜的焦点和焦距．
凸透镜和凹透镜
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．
一些透镜的截面如图所示，在这些透镜中：
A　　　　B　　　　 C　　　　D　 　　　E
(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．
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．
透镜对光的作用
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．
1．如图，使用两支激光灯，平行于凸透镜的主光轴向凸透镜照射，发现通过凸透镜后的折射光线将交于一点．
2．如图，使用两支激光灯，平行于凹透镜的主光轴向凹透镜照射，发现通过凹透镜后的折射光线将散开．
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．
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
凸透镜的焦距
1．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．
1．凸透镜能将平行于主光轴的光会聚于一点，该点是凸透镜的焦点．凸透镜左右两侧各有1个焦点．
2．凹透镜对光虽然只有发散作用，但它的发散也不是杂乱的，平行于主光轴的入射光线的发散光的反射延长线也会交于一点，这一点没有实际光，所以该点称为凹透镜的虚焦点．凹透镜左右两侧各有1个虚焦点．
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”．
教学至此，敬请使用学案练习部分．
第2课时　探究凸透镜成像规律
1．知道物体成缩小实像的条件及其应用．
2．知道物体成放大实像的条件及其应用．
3．知道物体成放大虚像的条件及其应用．
成像规律
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．
请各小组同学相互合作，完成下列实验．
1．取一支蜡烛，一个焦距为10 cm的凸透镜，一个光屏，一个光具座．从左至右依次放好蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整透镜、光屏，使它们的中心与烛焰的中心在同一高度．
2．分别让蜡烛与透镜的距离为80 cm、60 cm、40 cm、30 cm、25 cm，并分别调节光屏的位置，使它们每次都出现清晰的像．在这几次实验中，像相对于原物体都是缩小(填“放大”或“缩小”)、倒立(填“正立”或“倒立”)的实像．物距的共同点是大于2f，像距的共同点是在f与2f之间，说明物体成倒立、缩小实像的条件是：物体在凸透镜的2倍焦距以外．
3．分别让蜡烛与透镜的距离为18 cm、15 cm、13 cm、11 cm，并分别调节光屏的位置，使它们每次都出现清晰的像．在这几次实验中，像相对于原物体都是放大(填“放大”或“缩小”)、倒立(填“正立”或“倒立”)的实像．物距的共同点是在f与2f之间，像距的共同点是大于2f，说明物体成倒立、放大实像的条件是：物体在凸透镜的1倍焦距与2倍焦距之间．
4．分别让蜡烛与透镜的距离为8 cm、6 cm、3 cm，在透镜的另一侧无论怎样调节光屏的位置，都不能得到烛焰的像．但是，此时若把眼睛移到光屏的一侧，你会看到正立、放大蜡烛的火焰．此时物体成的是放大(填“放大”或“缩小”)的虚(填“实”或“虚”)像．物距的共同点是小于f，说明物体成正立放大虚像的条件是：物体在凸透镜的1倍焦距以内．
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．可以利用如下作图法理解成像特点．
物距大于两倍焦距：
物距在一倍焦距到两倍焦距之间：
物距小于一倍焦距：
3．①2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．
小明在家中发现了一副眼镜，于是利用眼镜的镜片进行了如下实验：
　　　
　　　　甲　　　　　　 　　　　　　　乙
(1)如图甲所示，说明该镜片对光有会聚作用．
(2)按图甲方式测量该镜片的焦距，应如何测量？将凸透镜正对太阳光，在凸透镜的下面放置一个光屏，调整凸透镜的位置，直到光屏上出现一个最小、最亮的亮点，即焦点，用刻度尺测出光屏到凸透镜的距离即为焦距．
(3)如图乙所示，此时光屏上所成的是倒立、缩小的实像，从图中还能知道烛焰、镜片、光屏的中心在同一高度上．
(4)写出用烛焰在光屏上成放大像的条件：2f＞u＞f，并写出在图乙基础上，继续进行怎样的操作才能得到这样的像：向右移动蜡烛至1倍焦距和2倍焦距之间，同时向右移动光屏，直到屏上出现清晰的放大像．
教学至此，敬请使用学案练习部分．