粤沪版物理八年级上册 3.6 探究凸透镜成像规律 复习课件 (共41张PPT)

(共42张PPT)
第三章 光和眼睛
3.6探究凸透镜成像规律
探究凸透镜成像规律
内容
实验器材 凸透镜、蜡烛、光屏、打火机、光具座
实验步骤 (1)如右图所示，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用粉笔标出等于一倍焦距和二倍焦距的位置.
实验中烛焰、凸透镜、光屏三者的中心一定要在同一高度.
内容
实验步骤 （2）把凸透镜、蜡烛、光屏放在光具座上，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）移动蜡烛到某处，然后调节光屏的位
置，在光屏上分别找到缩小或放大的清晰的烛
焰的像.记下各种成像情况时的物距u，将探究
情况记录在表格中.
内容
实验步骤 （4）将蜡烛向凸透镜靠近，使蜡烛到凸透镜
的距离等于一倍焦距，观察光屏上是否有像，
并做记录.
（5）继续把蜡烛向凸透镜靠近，使蜡烛与凸
透镜的距离小于一倍焦距，观察光屏上是否有
像，若在光屏上观察不到蜡烛的像，则移去光
屏，直接用眼睛在蜡烛的异侧透过凸透镜观察
烛焰，找出像的位置，将数据记录在表格中
内容
实验数据
内容
实验
结论
巧记乐背
一倍焦距分虚实，
二倍焦距分大小；
物在焦点外，
物近像远像变大，
物在焦点内，
物远像远像变大.
内容
知识解读 （1）凸透镜成实像时，物像异侧，物像的移动方
向一致，物距减小，像距增大，像变大；凸透镜成
虚像时，物像同侧，物距减小，像距减小，像变小.
（2）u=f时，不成像；u=2f时，成等大的实像.
（3）凸透镜成实像时，物像上下、左右都相反
例1 小张同学探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图3-6-1所示，其中焦距为15 cm的凸透镜固定在光具座上50 cm刻线处，光屏和蜡烛分别位于凸透镜两侧.
图3-6-1
（1）小张将蜡烛移至光具座上10 cm刻线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是____（填“放大”“等大”或“缩小”）的实像.
缩小
（2）小张将蜡烛移至光具座上30 cm刻线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是____ （填“倒立”或“正立”）的实像.
（3）小张再将蜡烛移至光具座上40 cm处，他从透镜的右侧通过透镜可以看到烛焰____ （填“倒立”或“正立”）的像.
（4）以上（1）、（2）步骤中，小张将蜡烛从光具座上10 cm向30 cm处移动时，若要让烛焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏应____ （填“远离”或“靠近”）透镜，此时所成像的大小将____ （填“变大”“变小”或“不
倒立
正立
远离
变大
变”）.
（5）若烛焰已在光屏上成清晰的像，此时用遮光布遮住凸透镜的下半部分，则所成烛焰的像为____ （填“完整”或“不完整”）的像.实验过程中蜡烛燃烧时会逐渐变短，则光屏上烛焰的像也将逐渐向____移动.
完整
上
解析：由题意知f=15 cm，所以2f=30 cm.（1）当蜡烛在光具座上10 cm刻线处时，物距等于40 cm，大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像.（2）当蜡烛在光具座上30 cm刻线处时，物距等于20 cm，处于1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像.（3）当蜡烛在光具座上40 cm刻线处时，物距等于10 cm，小于1倍焦距，成放大、正立的虚像.（4）将蜡烛从光具座上10 cm向30 cm处移动时，物距减小但一直大于焦距，则像距变大，应将光屏向右移动才能再次在光屏上成清晰的像，且像变大.（5）凸透镜成实像时，烛焰发出的所有透过凸透镜的光会聚到光屏上成像.当将凸透镜
的下半部分遮住后，烛焰发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此像与原来相同，仍然完整；由于凸透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故亮度会减弱，像变暗了.蜡烛燃烧时会逐渐变短，根据凸透镜成实像时像与物上下、左右相反可知，像将逐渐向光屏的上方移动.
凸透镜的应用——放大镜
内容
实质 放大镜的实质是一个凸透镜
特点 焦距较短的凸透镜
工作原理 物距小于焦距时,可以成正立、放大的虚像
放大镜成正立、放大的虚像.
内容
成像特点 （1）物体通过放大镜成正立、放大的虚像；
（2）物体通过放大镜所成的像和物体在凸透镜的同侧；
（3）当物体位于放大镜焦点以内时，放大镜离物体越近所成的像越小，放大镜离物体越远，所成的像越大
内容
知识解读 （1）放大镜常选用焦距比较短的凸透镜；
（2）使用它观察物体时，物体到放大镜的距离小于放大镜的一倍焦距，在这个前提下，物体到透镜的距离越远，所成的像越大；
（3）两个凸透镜的大小相同时，厚度越大，焦距越小，放大倍数越大；
（4）如果放大镜与物体的距离大到一定程度，所成的像便会消失
例2 昆虫观察盒的盒盖是一个凸透镜（如图3-6-2所示），盒盖到盒底的距离为10 cm，是利用凸透镜能成正立、放大的________（填“实”或“虚”）像的原理制成的，可以方便地观察小昆虫.在一次实验中，小明不小心把盒盖上的凸透镜打碎了，为了修好观察盒，老师给他提供了焦距分别为4 cm、8 cm、10 cm和12 cm的凸透镜各一个，他应该选择焦距为________ cm的凸透镜.
图3-6-2
解析：凸透镜做放大镜使用时，u＜f时，成正立、放大的虚像，盒盖处安装凸透镜，盒底处有昆虫，要使凸透镜作放大镜使用，物距要小于焦距，此时物距是10 cm，所以应该选择焦距为12 cm的凸透镜.
答案：虚 12
根据凸透镜作放大镜使用时，物距和焦距的关系进行判断：当u＜f时，成正立、放大的虚像；当u=10 cm，要成正立、放大的虚像时，透镜的焦距应大于10 cm.
不清楚凸透镜成像的本质原因
例3 把一支点燃的蜡烛立于凸透镜的一侧，在另一侧光屏上可以得到蜡烛清晰的像.如果用不透光的纸遮住凸透镜的上半部，则( )
A.光屏上仍能成像，像与原来一样
B.光屏上仍成原来的像，只是比原来暗
C.要通过移动光屏，才能得到清晰的像
D.光屏上不能成像
解析：凸透镜成实像是因为蜡烛发出的光线经过凸透镜后会聚到像点，若遮住凸透镜的一部分，则凸透镜的其他部分仍然能够会聚光线，所以仍能成完整的像，只是照射到像上的光线数量减少，像比原来暗，故选B.
答案：B
错解：A或C或D
注意：尽管将凸透镜遮住一部分，但没有遮住的部分仍然是个凸透镜，仍能使光线折射后会聚成像，只是进光面积减少了，会聚的光线数量减少，使像的亮度降低了，但每一个物点仍能对应成像，所以像仍然是完整的.
题型一 探究凸透镜成像的规律
例4 某小组利用如图3-6-3所示的装置探究“凸透镜成像规律”.
图3-6-3
（1）他们首先进行以下操作：将实验器材按蜡烛、凸透镜和光屏的顺序放置在光具座上，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的________大致在同一高度.
（2）将蜡烛移到距凸透镜很远处，慢慢移动光屏，发现光屏上得到一个最小、最亮的光斑，此时凸透镜到光屏的距离为10 cm，则凸透镜的焦距为________ cm；再移动凸透镜和光屏到如图3-6-3所示位置时，在光屏上得到了一个清晰的倒立、 ________ （填“放大”或“缩小”）的实像.
中心
10
缩小
（3）将蜡烛移到距凸透镜5 cm处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到清晰的像，这时应从________ （填“左”或“右”）侧透过凸透镜直接观察.
（4）快下课时，蜡烛随着燃烧而变短，光屏上的像将向________ （填“上”或“下”）移动.
右
上
解析：（1）将实验器材按蜡烛、凸透镜和光屏的顺序放置在光具座上，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度.（2）将蜡烛移到距凸透镜很远处，进入凸透镜的光行光，经凸透镜折射后形成一个最小、最亮的光斑，这个点就是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10 cm；根据题图可知，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像.（3）当物距u=5 cm＜f时，物体通过凸透镜成放大的虚像，并且虚像和物体在同一侧，所以应从右侧透过凸透镜直接观察.（4）蜡烛随着燃烧而变短，根据凸透镜所成实像都倒立，像将向上移动.
题型二 判断凸透镜的焦距
例5 （湖南娄底中考）某班同学在“探究凸透镜成像规律”实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图3-6-4所示.下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是4 cm
B.当u=3.5 cm时，在光屏上能 得到一个缩小的像
C.当u=5 cm时，成放大的像， 投影仪就是根据这一原理制成的
D.把物体从距凸透镜3 cm处 移动到8 cm处的过程中，像逐渐变小
图3-6-4
解析：由题图知，当u=4 cm时，v=4 cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，此时像距与物距相等，所以2f=4 cm，则f=2 cm，故A错误； f=2 cm，2f=4 cm，当u=3.5 cm时，f＜u＜2f,所以成倒立、放大的实像，故B错误；当u=5 cm时，u＞2f，所以此时成倒立、缩小的实像，照相机是利用这一原理制成的，故C错误；把物体从距凸透镜3 cm处移到8 cm处的过程中，物距逐渐增大且一直大于焦距，所以成的像逐渐变小，故D正确.
答案：D
题型三 利用凸透镜成像规律作图
例6 如图3-6-5所示，O1O2为透镜的主光轴，S′为点光源S经透镜成的像.试确定用的是什么透镜，并用作图法求出透镜和焦点的位置.
图3-6-5
解析：像S′在物的后面，且都在主光轴上方，故是凸透镜不是凹透镜；连接物像S、S′并延长，与主光轴交于O点，则O点为凸透镜的光心，过O点垂直主光轴作出凸透镜；从S点平行于主光轴作一条入射光线，与凸透镜相交于A点，连接S′A并延长，与主光轴交于F点，F点即为焦点.
答案：如图3-6-6所示
图3-6-6
例7 如图3-6-7所示人在鉴定文物时，常用放大镜观察文物的细微部分，这时他看到的像是___________________.如果在文物上有两条裂纹，其夹角是5度，要想使看到的像更大些，应该将放大镜离裂纹______.放大镜的放大倍数是6倍，则他看到的角是______度.
图3-6-7
5
正立、放大的虚像
远些
解析：因放大镜成像时物距小于焦距，所成的像是正立、放大的虚像，而成像时物距越大，像距越大，像越大，所以要想像变大，就要增大物距.无论放大镜的放大倍数是多大，都只能放大物体本身，不能改变物体之间的角度.
解读中考：本节知识的重点是理解凸透镜在各种条件下所成像的性质及变化情况、实验探究过程，用探究结论解决实际问题.出题形式主要有选择题、填空题和实验探究题.
考点一 凸透镜成像的应用
教材第72页“作业第3题”
取一个盛水的圆柱形玻璃杯，将手紧靠在杯的背面，透过水杯看到的手“变大”了.请实际试一试，并解释这个现象.
例8 (吉林中考) 如图3-6-8所示是装有水的圆柱形玻璃杯，将铅笔靠近玻璃杯的后面，透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧，此时成像为正立、_______的虚像.如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动，你会看到笔尖指向_____侧.
图3-6-8
放大
右
解析：题图是装有水的圆柱形玻璃杯，其构造相当于一个凸透镜，即中间厚，边缘薄，所以将铅笔靠近玻璃杯的后面，相当于将铅笔放在凸透镜的1倍焦距以内，故能看到铅笔成一个正立、放大的虚像；如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动，当铅笔大于该“凸透镜”的1倍焦距后，即成倒立的像（处于1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像；处于2倍焦距以外，成倒立、缩小的实像），故你会看到笔尖指向会改变，即指向右侧.
考点二 探究凸透镜成像规律.
教材第72页“作业第1题”
如图3-61所示是用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，若将蜡烛放于图中位置，要在光屏上成清晰的像，需要进行的调节是.若要使像变大，应将蜡烛向移.
图3-61
例9 (湖南益阳中考)如图3-6-9所示，在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像，所成的像是倒立、______（填“放大”“等大”“缩小”）的实像.现将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动，要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像，则光屏应沿主光轴向______ （填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动.
图3-6-9
靠近
放大
解析：由题图知，物距小于像距，此时在光屏上成倒立、放大的实像，当将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动时，物距变大，像距变小，光屏上得到的像变小，因此要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像，则光屏应沿主光轴向靠近凸透镜的方向移动.
例10 物理兴趣小组想知道某透镜的焦距f为多少，做了如图3-6-10甲所示的实验，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出如图乙所示的图线.
核心素养
图3-6-10
（1）可判断该透镜的焦距f为________.
（2）将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上（如图丙），器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的________上.做成像实验，记录每次成实像的物距u，像距v，物像间距L（u+v），绘出如图丁所示的图线（以f为长度单位），由图丁可知，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥ ________ （用f表示）.
4f
12 cm
主光轴
解析：（1）由题图乙可知，当透镜与白纸间距s=12 cm时，白纸被烤焦的时间t=4 min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸的间距即为焦距，即f=12 cm.（2）将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，且烛焰、光屏和透镜中心在同一高度，即位于凸透镜的主光轴上；根据凸透镜成实像时满足u＞f，由题图丁可知，随着物距u的增大，物像间距L先减小后增大，当物距u=2f时，物像间距L最小为4f，因此要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f.