第五章 透镜及其应用 第3节 凸透镜成像规律（第2课时）学案 2022-2023人教版八年级物理上册（ word版有答案）

第3节 凸透镜成像规律（第2课时）
【学习目标】
1.进一步掌握凸透镜成像的规律；（俏面书生）
2.凸透镜的成像规律的应用（难点）
3.探究凸透镜成像规律的实验改进（重点）
一、知识滚动
1．如图5.3.2-1是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
（1）为了便于观察实验现象，实验环境应该　 　（选填“较亮”或“较暗”）一些。
（2）为了使烛焰的像呈现在光屏的中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在　 ________________________。
（3）当蜡烛位于图中的B处时，移动光屏到D处，观家到光屏上呈现清晰的像，此时像和物大小相等，则该凸透镜焦距为　 　cm。
（4）紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分，发现光屏上呈现的像是　 　（选填“完整”或“不完整”）的。
（5）当把蜡烛向右移动5cm，屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向________适当移动，此时光屏上的像应该是倒立、　 　（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像,日常生活中　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的。
图5.3.2- 1
新课导入
在探究凸透镜成像实验的实验中，焦距是如何确定的？探究时，我们遇到哪些问题？如何解决的？当物距逐渐变大时，像和像距是如何变化的？带着以上这些问题，我们进入这节课的学习。
课堂导学
序号 物距和焦距的关系 像距和焦距的关系 像的性质 应用
正倒 大小 实虚 与物位置关系
1 u>2f 在透镜___侧
2 u＝2f 在透镜___侧
3 f4 u＝f 不成像
5 u知识点一：凸透镜成像规律
观看凸透镜成像规律的Flash动画，回顾归纳凸透镜成像的性质如下：
例1．如图5.3.2-2所示，在探究“凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、透镜、光屏的位置如图5.3.2-1所示，在光屏上成一个清晰的像，应用这一原理可制成________；若固定蜡烛和光屏的位置，要将透镜移动到________cm刻度线处，这样能在光屏上再次成一个清晰的像，此时成的是__________、_________的_________像．
图5.3.2- 2
变式训练1-1. 某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制了如图5.3.2-3所示的图象(v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离)，用该凸透镜作放大镜使用时，被观察的物体到透镜的距离在________cm以内；把物体从距凸透镜5 cm处移动到距凸透镜20 cm处的过程中，像的大小将________(填“变大”“变小”“先变小再变大”或“先变大再变小”)．
图5.3.2- 3 图5.3.2- 4
变式训练1-2．做“探究凸透镜成像的规律”实验中，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点，如图5.3.2-4甲． (1)调整器材高度时，应使烛焰、透镜和光屏三者的中心在____________．
(2)当把蜡烛放在图乙位置时，移动光屏，在光屏上能成倒立、________的实像；生活中的________(举1个例子)就是利用这个原理制成的．
(3)凸透镜的位置固定不动，当蜡烛向右(靠近透镜)移动一段距离后，要在光屏上再次成清晰的像，需光屏向________(填“左”或“右”)移动，此时观察到的像将________(填“变大”“变小”或“不变”)
(4)随着蜡烛燃烧变短，此时光屏上的像将会发生移动，如果想让像仍然成在光屏的中央，可将光屏适当向________(填“上”或“下“)移动．
例2.如图5.3.2-5是一辆共享单车上的二维码，使用者用手机摄像头扫描车牌上的二维码并识别其中的内容，获取验证后自动开锁即可使用．关于单车的使用过程，下列说法正确的是( )
A．车牌上的二维码是光源 B．二维码经扫描后在手机上成实像
C．手机上的摄像头镜片是凹透镜 D．扫码时二维码要位于摄像头一倍焦距以内
图5.3.2- 5
变式训练2-1．用放大镜观察细小物体时，为了使看到的像再大一些，应该把物体放在凸透镜的（　　）
A．焦点以内，且远离焦点 B．焦点以外，且在焦点附近
C．焦点以内，且在焦点附近 D．焦点以外，且远离焦点
变式训练2-2．小李在水塘中看到形状特殊的“虾”，拍照得到虾的胶片后，他用如图5.3.2-6所示的幻灯机展示给同学看． (1)胶片上虾的头部朝________(填“上”或“下”)．
(2)测得胶片到凸透镜的距离为8 cm，则该凸透镜的焦距可能是( )
A．2 cm B．7 cm C．9 cm D．10 cm
(3)要使像变得更大，应将幕布向______移，并将凸透镜向_______移(均选填“左”或“右”)．
图5.3.2- 6
例3.在“探究凸透镜成像的规律“时，当烛焰离透镜14cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像则这个透镜的焦距可能是（　　）
A．4cm B．7cm C．10cm D．16cm
变式训练3.张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图5.3.2-7所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像．由此判断，他所用凸透镜的焦距 ( )
A. 一定大于20 cm B．一定在10 cm到16 cm之间
C．一定小于8 cm D. 一定在8 cm到10 cm之间
图5.3.2- 7
知识点二：实验方案改进
回顾实验过程中遇到的问题，比较下列三个实验方法的优点和缺点：
实验方案 优缺点
优点：取材方便，成本低缺点：①蜡烛成像不稳定 ②不方便测量物距和像距
优点：①光源改用LED灯的优点是_________________ ②光屏换成带有方格光屏的优点是_________________.缺点：不方便测量物距和像距
优点：①零刻度值从凸透镜的位置开始的优点是_______________
例4.如图5.3.2-8所示，小李用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验，凸透镜的焦距为12cm．
图5.3.2- 8
蜡烛和凸透镜的位置不变，要使光屏承接到一个倒立、清晰的实像，具体的操作是： 首先将光屏向右移动，________________________，直到找到最清晰的像，日常生活中________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理制成的．
当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往______偏离光屏中心．
（3）请你指出用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的两点不足之处：
①；________________________________ ②__________________________________．
变式训练4．小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后，发现蜡烛火焰飘忽不定，像与物对比难判定等问题，小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列创新，创新点如图5.3.2-9所示：光具座上凸透镜所在位置为零刻度，数值向左、向右依次增大；在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯替代蜡烛；光屏上标有同样的均匀格子。
图5.3.2- 9
（1）请分析创新后实验装置的优点：①可以直接读出物距以及　 　： ②光屏上成像更清晰、　 　；
③从光屏上可以准确得出像与物的　 　关系。
（2）完成“探究凸透镜成像的规律”实验后，还可以更换（或增加）实验器材进行拓展探究。请仿照示例写出两种不同方案。
项目 更换（或增加）实验器材及操作 探究的问题
示例 用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分 探究凸透镜没被遮挡部分的成像情况
方案1 ①　 　 ②　 　
方案2 ③　 　 ④　 　
课堂提升
1.如图5.5.2-10所示，利用作图，分析照相机、投影仪和放大镜的成像特点。
图5.3.2- 10
2、（回归课本）阅读下面的文字，回答问题
傻瓜相机和AF相机
傻瓜相机的“核心机密”是镜头焦距短,对于近处和远处的景物好比是从无穷远射来的光线，一定距离以外的远近的景物都能成相对清晰的像。当然，这只是一个基本原理，傻瓜相机在镜头设计上还有许多独到之处。傻瓜机内部有光圈、快门和调焦环。
快门速度通常简称为快门，是指相机快门从开启到关闭的时间，通过快门来控制CCD的感光时间。
光圈是用来控制光线透过镜头进入机身感光面光量的装置。光圈系数越小，孔径越大，表明光圈越大，能透过的光越多；反之光圈系数越大，孔径越小，表明光圈越小，能透过的光越少。光圈数值每增加一档，和快门速度提高一倍效果是一样的，通光量也会减少一半。
因为快门速度提高后缩短了感光材料的感光时间，所以为了保证感光材料能正常受光，光圈的通光量就要相应加大，才能保证拍摄到清晰的照片。
调焦环用来调节镜头 ( http: / / www. / s q=%E9%95%9C%E5%A4%B4&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )到胶片 ( http: / / www. / s q=%E8%83%B6%E7%89%87&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )的距离 ( http: / / www. / s q=%E8%B7%9D%E7%A6%BB&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )，调焦环上刻着数字 ( http: / / www. / s q=%E6%95%B0%E5%AD%97&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )，表示拍摄的景物到镜头的距离。物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。因此，平时我们调节调焦环，并非调焦距 ( http: / / www. / s q=%E7%84%A6%E8%B7%9D&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )，而是调镜头到胶片的距离。
用傻瓜相机一般是照不出高质量的像片的，尤其是对很近的和很远的景物都无能为力，所以为了提高拍摄质量，人们发明了“自动对焦”相机。
"自动对焦"(AF，是英文Auto Focus的缩写)又称为“自动调焦”，是照相机上所设的一种通过电子及机械装置自动完成对被摄物对焦，并达到使影像清晰的功能。
自动对焦可分为主动式自动对焦和被动式自动对焦两类。主动式自动对焦主要是利用发射红外线或超声波量度被摄物的距离，自动对焦系统根据所获得的距离资料驱动镜头调节像距，从而完成自动对焦；被动式自动对焦主要是通过接受来自被摄物的光线，以电子视测或相位差检测的方式完成自动对焦。
（1）用傻瓜机拍摄近的景物 ( http: / / www. / s q=%E6%99%AF%E7%89%A9&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )时，镜头往_ ( http: / / www. / s q=%E5%BE%80%E5%89%8D&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn" \t "https: / / wenda. / q / _blank )_____调节（选填“前”或“后”），________像距（选填“增大”或“减小”）；
（2）快门速度提高后，感光材料的感光时间长度_______，为了保证拍摄到清晰的照片，需要________光圈系数（均选填“增大”或“减少”）；
(3)某款主动式自动对焦相机主要是利用发射超声波量度被摄物的距离的，假设照相机距离被拍摄物体的距离是17m，照相机从发出到接受超声波所经历的时间为_________s；该照相机在月球上________（选填“能”或“不能”）实现自动调焦功能；（超声波在空气中的传播速度是340m/s）
第3节 凸透镜成像规律（第2课时）
一、知识滚动
1.（1）较暗（2）同一水平高度（3）10.0（4）完整（5）右 放大 投影仪
三、课堂导学
知识点一：凸透镜成像规律
fv>2f 倒立 放大 实像 异 投影仪； 不成像 聚光灯 正立 放大 虚像 同 放大镜；
例1.投影仪 70 倒立 缩小 实 变式训练1-1. 5 先变大后变小；
变式训练1-2.（1）同一水平高度（2）缩小 照相机（3）右 变大（4）上
例2.B 变式训练2-1.A 变式训练2-2.（1）下（2）A（3）右 左 例3.C 变式训练3. B
知识点二：实验方案改进
成像更稳定 方便比较像与物的大小关系 方便确定像距和物距
例4.（1）在比较清晰的像的位置左右移动 投影仪（2）上（3）①成像不清晰 ②不环保（或蜡烛会变短）
变式训练4.（1）①像距②稳定③大小（2）①用焦距不同的透镜进行实验 ②探究凸透镜成像的性质与焦距的关系；③用透明薄玻璃板代替凸透镜，完全相同的字母A带光屏 ④探究平面镜成像规律
四、课堂提升
1.如图5.5.2-10所示
2.（1）前 增大 （2）减少 减少 （3）0.1s 不能
第3节 凸透镜成像规律（第2课时）小测本
1.倒立 缩小 实像 照相机；倒立 等大 实像；倒立 放大 实像 投影仪； 正立 放大 虚像 放大镜；右 变大
2.（1）倒立 缩小 照相机 （2）倒立 放大（3）把光屏向左移动 （4）成像更稳定（5）光源和光屏上都设有格子
方法归纳：凸透镜成像规律的常考问题
测量焦距的方法：聚焦法、等距法
聚焦法 等距法
凸透镜成像规律：成实像时，物近，像远，像变大； 成虚像时，物远，像远，像变大；
口诀：物近像大像距大；
3.一焦分虚实，二焦分大小；同正虚 ，异倒实；
凸透镜成像规律的应用：照相机、投影仪和放大镜
无论怎样移动光屏，在屏上都找不到像的位置，可能的原因：
（1）蜡烛焰心、凸透镜光心、光屏中心不在 水平高度 ；
（2）蜡烛的位置放在凸透镜的 1倍焦距以内 ；
（3）蜡烛的位置放在凸透镜的 焦点上 ；
（4）蜡烛的位置稍大于焦距，成像在极远处，光具座的光屏无法移到该位置；