(共38张PPT)
第3节 凸透镜成像的规律
第2课时 凸透镜成像规律的综合应用
R·八年级上册
学习目标
知识与技能
1.帮助学生进一步学习凸透镜成像规律在生活中的综合应用.
2.培养学生根据实验现象和实验数据发现问题、分析问题、解决问题的能力.
过程与方法
1.通过探究活动,引导学生从物理现象中归纳科学规律的方法.
2.初步培养学生对探究过程和探究结果进行交流、评价的能力.
情感、态度与价值观
培养学生将物理知识运用到生活实践的意识,引导他们多观察、多提问、多思考、勇于探究物理科学的高峰.
学习难点
学习重点
发现探究凸透镜成像规律的实验中出现的问题,并能进行正确地分析,想出解决的方法.
掌握凸透镜成像规律在生活中的综合应用.
凸透镜成像的规律如图所示,完成填空.
1. 凸透镜所成的实像都是_____立的,且与物体位于凸透镜的______侧,______(填“能”或“不能”)用光屏承接;虚像都是_____立的,与物体位于凸透镜的_____侧,_______(填“能”或“不能”)用光屏承接.
倒
2. ____________是成像虚实的分界点,当物距大于凸透镜的一倍焦距时,物体成_____像,当物距小于凸透镜的一倍焦距时,物体成_____像.
一倍焦距
实
虚
两
能
正
同
不能
4. 凸透镜成实像时,当物体从较远处向凸透镜靠近时(物距变小),像到透镜的距离(像距)逐渐_______,像也逐渐_______.
3. _____________是成放大与缩小的实像的分界点,当物距大于凸透镜的二倍焦距时,物体成_______的实像,当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,物体成_______的实像.
二倍焦距
缩小
放大
变大
变大
物距 像的性质 像距
虚实 大小 正倒
u>2f 实像 缩小 倒立 2f >v> f
u=2f 实像 等大 倒立 v=2f
2f >u> f 实像 放大 倒立 v>2f
u=f 不成像
u<f 虚像 放大 正立 与物同侧
凸透镜成像的规律
知识点一
判断凸透镜成像时像的变化
复习凸透镜的3种光路图:
经凸透镜折射后过焦点
经凸透镜折射后平行于主光轴
经凸透镜后传播方向不变
(1)当物体在2倍焦距以外时,成像光路图如图甲(A、B为二倍焦距处,后同)所示,成倒立、缩小的实像.(可应用于照相机)
凸透镜成像的5种光路图:
(2)当物体在2倍焦距时,成像光路图如图乙所示,成倒立、等大的实像.(可应用于确定焦距)
(3)当物体在1倍焦距和2倍焦距之间时,成像光路图如图丙所示,成倒立、放大的实像.(可应用于投影仪)
(4)当物体在焦点时,光路图如图丁所示,不成像.
(5)当物体在1倍焦距以内时,成像光路图如图戊所示,折射光线不能在透镜后会聚成实像,只能是折射光线的反向延长线相交于一点,人眼透过凸透镜能看到正立、放大的虚像.(可应用于放大镜)
注意:
①由于凸透镜所成的像是通过凸透镜将来自物体的光线会聚形成的,所以凸透镜的大小不会影响透镜能否成像.
②像点是所有折射光线会聚而成的,也就是所有折射光线都要过像点.
例1 如图所示,处于主光轴上的物体AB经凸透镜后在光屏上成像为A′B′,请你根据图中所给的条件画出凸透镜,并确定焦点F 的位置.
解析:连接BB′.交主光轴于O,则O点即为透镜的光心;过O点作出凸透镜,如图所示;过B作平行于主光轴的光线,与透镜相交,连接交点与B′点,与主光轴的交点为F,则F即为透镜右侧焦点;过B′点作折射光线平行于主光轴,交透镜于另一个点,连接交点与B点,交主光轴于F,则F即为透镜左侧焦点;将图中的所有光线标上箭头,光路图即完成.
我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的,能说出它们的原理吗?
知识点二
凸透镜成像规律的综合应用
1. 照相机、投影仪、放大镜中凸透镜成像规律的具体应用
照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像.
投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和1倍焦距之间时,成倒立、放大的实像.
放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时,成正立、放大的虚像.
F
f
主要构造
1.镜头:相当于一个凸透镜。
2.胶片:相当于光屏。
3.调节控制系统。
①取景窗:观察所拍景物;
②光圈环:控制进入镜头的光的多少;
③调焦环:调节镜头到胶片间的距离,即像距;
④快门:控制曝光时间。
照相机
投影仪
利用凸透镜成像规律分析:
①如何让焦距不变的照相机得到更大的实像?
照相机中的凸透镜成实像是利用了u>2f,f<v<2f,若要想得到更大的实像,就要利用“物近像远像变大,物远像近像变小”,即在凸透镜成实像时,随着物距减小,所成像变大,像距也跟着变大;反之随着物距增大,所成像变小,像距也跟着变小.因此我们要让照相机镜头靠近被照物体(缩小物距),同时加大镜头到底片的距离(增大像距).
利用凸透镜成像规律分析:
②如何让投影仪得到更大的实像?
投影仪中的凸透镜成实像是利用了f <u<2f,v>2f,若要得到更大的实像,利用“物近像远像变大,物远相近像变小”的原理,就要让投影仪的凸透镜靠近投影片(缩小物距),同时加大镜头到屏幕的距离(增大像距).
利用凸透镜成像规律分析:
③如何让放大镜得到更大的虚像
放大镜中的凸透镜成虚像是利用了u<f,若要想得到更大的虚像,就要让放大镜远离物体(增大物距),同时物体的像也会远离放大镜(像距增大),但距离不能大于焦距,若物距大于焦距,则起不到放大镜的作用了.
例2 小丽组在探究凸透镜成像的规律时,使用的透镜焦距为10cm,他们把蜡烛和凸透镜分别放在如图所示位置,然后调节光屏至合适的位置,则显示出一个倒立、________(选填“放大”或“缩小”)的像,像的位置在60cm刻度处的_____侧(选填“左”或“右”).在照相机和投影仪中,成像情况与此类似的是________.
30cm > 2f
缩小
左
f<v<2f
倒立、缩小的实像
照相机
2. 凸透镜成像规律的综合应用
例3 在“验证凸透镜成像规律”实验中,某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体、光屏和光具座进行实验,将测得的物距u,像距v 以及所成像的高L 像分别记录在下表中.在验证得到凸透镜成实像的初步规律后,为了进一步研究,他们进行适量的运算,将结果分别记录在下表的后两列中.
f =10厘米
(1)根据实验1~6的数据,分析比较像距v 随物距u 的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:凸透镜成像时,______________________________.
像距v随物距 u的减小而增大
(2)根据实验1~6的数据,分析比较像高L 像与v/u的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:凸透镜成实像时,_________________________________.
同一发光体,物高与像高的比值等于物距与像距的比值
物高3厘米
(3)该小组同学继续利用表中的数据及相关条件,分析、归纳得出结论.
①根据实验1~3的数据,分析比较物距变化量Δu与像距变化量Δv的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是___________________________________.
当凸透镜成缩小实像时,Δu大于Δv
u>2f
(3)该小组同学继续利用表中的数据及相关条件,分析、归纳得出结论.
②根据实验1~6的数据,分析物距u变化时,L像、u+v的变化情况,可得出的初步结论是_____________
______________________________________________.
u>2f
当凸透镜成实像时,物距u减小,像高L像增大,u+v先变小后变大
f 1. (山东泰安中考)在“探究凸透镜成像的规律”时,当烛焰离透镜13cm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.6cm C.7cm D.12cm
f<13cm<2f
f<13cm
成放大的实像
f >8cm
成放大的虚像
8cm<f<13cm
D
1)
2)
2.第一张照片变成了第二张照片,拍照的人是怎样做到的?
若想使底片上的像变大,应使相机靠近物体,同时使镜头远离底片(增大暗箱长度)。
1.透镜成像的光路分析:
(1)照相机的光路图:u>2f,2f>v>f,成倒立缩小实像(如图甲).
(2)投影仪的光路图:f<u<2f,u>2f,成倒立放大实像(如图乙).
(3)放大镜的光路图:u<f,成正立放大虚像(如图丙).
(A、B为二倍焦距处)
2.凸透镜成像规律的综合应用:
(1)照相机、投影仪、放大镜中凸透镜成像规律的具体应用.
(2)分析探究凸透镜成像规律的实验中出现的状况.
(3)凸透镜成像规律的综合应用.
凸透镜成像规律的综合应用
凸透镜成像的5种光路图:
1.从课后习题中选取;
2.完成练习册本课时的习题。
1.本课时的目的是深入了解凸透镜成像规律的实验,并掌握凸透镜成像的光路图.在实验过程中,交流讨论是探究的重要环节之一,要求学生能用自己的语言描述结论,还要能认真听取别人的观点,汲取正确有益之处.关于凹透镜的结构、性能、成像规律等内容,可以通过相关实验和阅读让学生认识.可以让学生通过实验,对凹透镜成像特点有感性认识.
2.在学习“凸透镜成像规律的综合应用”时,教师要突出从生活中或以往的经验引入,引导学生从具体事例中提出关键问题,对于凸透镜成像规律的理解,教师要注意不要让学生死记硬背,而应结合凸透镜在生活中的应用,如照相机、投影仪、放大镜的使用方法和结构特点去巧记,让理论联系实际,从而强化学生运用物理知识解决实际问题的意识.
4.一位同学利用类似如图所示的器材做实验,先用焦距为20cm的透镜甲进行实验,在屏上得到了清晰的缩小实像.接下来他想改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验.如果不改变发光体和凸透镜的位置,要在光屏上成清晰的像,光屏应该向哪个方向移动?
(教材P99“动手动脑学物理”)
解:向左移动.(提示:若改用焦距为10cm的透镜,观察图可知,此时物距是大于二倍焦距,则其所成的像的像距应在一倍焦距到二倍焦距之间,故应向左移动光屏)
5.小明同学做探究凸透镜成像规律的实验中,光屏上得到发光体清晰的像,但他不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上会出现怎样的情况?小勇说,光屏上会有指尖的像;小强说,光屏上会出现指尖的影子.你说呢?
解:小勇和小强的说法都不正确,手指指尖触摸到凸透镜时,手指指尖挡住了一部分通过透镜的光线,因此像会变暗,但仍然是完整的像,而手指指尖本身离透镜距离太近,只能成虚像,不能通过凸透镜在另一侧成实像,因此画面上不会有手指指尖的像.
6.在天安门广场某处,小丽想拍摄天安门城楼的全景,但发现在该位置只能从观景框中看到城楼的一部分.请你利用本节课学到的知识,帮小丽想想办法.应如何做,才能拍摄到天安门城楼的全景?
解:让照相机离天安门城楼远一些,镜头往里缩短一些.