(共73张PPT)
八上物理同步精品课件
人教版八年级上册
第五章 ——透镜及其应用
5.3 凸透镜成像的规律
2022秋人教版八年级（全）物理同步精品课件
①演示实验—《探究凸透镜成像的规律》
②动画演示—《凸透镜成像时，像与物的变化关系》
③课堂总结—《凸透镜成像的规律及其应用》
视频资源
清单
①由于ppt使用的是高质量素材（视频、插图等），故资源比较大（本ppt约100MB）。
②所用视频资源已全部内嵌在ppt中，不需另外下载。
③本节ppt共有73张、3个视频，可根据需要选择点播，比较方便。
④本课件使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放。
⑤本ppt画面比例为 宽屏16:9。
世界有多大？宇宙是什么样的？这些恒古以来就吸引并困惑着人类的问题，一定也经常萦绕在你的心头。人类怎样才能解开这些疑团呢？科学家们正在使用的一种方法就是利用巨大的天文望远镜来观察、接收来自宇宙的信息。
第五章
人民教育出版社
通过分析这些信息，人们对宇宙了解的越来越多了。然而你知道吗？这项伟大的事业竟然与小小的透镜密切相关。
1
探究凸透镜成像的规律
3
作图法研究凸透镜成像规律
第3节
凸透镜成像的规律
2
凸透镜成像规律的应用
①通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
②经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。
③通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。
复习
焦点F
1. 凸透镜的焦点和焦距
①焦点F：与主光轴平行的光线通过凸透镜后的会聚点。
②焦距f：从焦点到光心的距离。
焦距f
2. 照相机、投影仪、放大镜的成像情况
物体离照相机镜头比较远，成倒立、缩小的实像。
投影片离投影仪镜头比较近，成放大、倒立的实像。
物体离放大镜很近，成放大、正立的虚像。
可见凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的距离（即物距）有关系。
有什么关系呢？今天一起进行探究。
用放大镜近距离看书，看到文字被放大，可是用放大镜看远处的物体时，却看到物体成了倒立缩小的像。
同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？
第3节 凸透镜成像的规律
探究凸透镜的成像规律
01
PART
【提出问题】
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系？
【猜想假设】
①可能与物体到透镜的距离有关。
支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。
②可能与凸透镜的焦距有关。
支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。
1. 理解物距、像距
物距u：物体到透镜光心的距离。
像距v：像到透镜光心的距离。
如图所示，物距为15厘米
如图所示，像距为30厘米
【设计实验】
像距v
物距u
2. 我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f 有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
f
F
O
凸透镜
光屏
物体
2f
像距v
物距u
实验次数 物距 u/cm 物距与焦距 的关系 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
1
2
3
4
5
3. 数据记录表格
1. 实验器材
①光具座、凸透镜（焦距 f =10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。
【进行实验与收集证据】
f = 10cm
发光体—烛焰
光屏
②光具座
光具座就是可以把凸透镜、光屏、蜡烛等器材放置在上面的器材。它下部有刻度尺可以测量各器材之间的距离，帮助我们读出物距、像距。
点燃的蜡烛
凸透镜
光屏
2. 实验步骤
①调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。
目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
②将凸透镜固定在光具座中间40cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
1
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u＞2f
30
实像 缩小 倒立
15
③把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，并将数据记录在表格中。
实验 次数 物距与焦 距的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
2
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u=2f
20
实像 等大 倒立
20
④把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v ，记录在表格中。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
3
凸透镜的焦距：
f=10 cm
f＜u＜2f
15
实像 放大 倒立
30
⑤把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距(在焦点处) ，移动光屏，光屏上不成像；眼睛过透镜也看不到虚像。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
4 u=f 10 不成像 ——
凸透镜的焦距：
f=10 cm
⑥把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内，移动光屏，光屏上不成像，眼睛过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
5 ——
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u＜f
6
虚像 放大 正立
3. 数据记录
实验 次数 物距 u/cm 物距与焦距 的关系 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒
1 30 u > 2f 实像 缩小 倒立 15
2 20 u = 2f 实像 等大 倒立 20
3 15 2f >u >f 实像 放大 倒立 30
4 10 u =f 不成像
5 6 u 像与物距的关系
凸透镜的焦距 f=10 cm
分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律
1. 像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？
当物体放在一倍焦距以外时，凸透镜成实像，当物体放在一倍焦距以内时，凸透镜成虚像。
【分析与论证】
一倍焦距
分虚实
f
实像
虚像
2．像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？
当物体在二倍焦距外时，凸透镜成的像是缩小的实像。当物体在二倍焦距内一倍焦距外体时，凸透镜成的像是放大的实像。凸透镜没有缩小的虚像。
二倍焦距
分大小
2f
缩小像
放大像
3．像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？
凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。
实像异侧倒
虚像同侧正
虚像
实像
4．像的放大与缩小的条件：
凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？
凸透镜成放大实像时，物距小于像距；
成缩小实像时，物距大于像距。
物距小于像距
物距大于像距
5. 当凸透镜成实像时，随着物距的减小，像与像距是怎样变化的？
物距减小，像变大，像距变大，像与物同方向移动，像跟着物体在移动。
物距增大，像变小，像距变小，像与物同方向移动，像跟着物体在移动。
物距减小
像距增大
像变大
视频演示——《探究凸透镜成像的规律》
一焦分虚实，二焦分大小；
物近（离焦点）像远像变大；
虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，
像物相互跟着跑。
⑥口诀记忆
动画演示—
《凸透镜成的像与物的变化关系》
【实验拓展】
1. 在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？
可能原因有：
①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；
②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；
③蜡烛的位置在透镜的焦点上。
2. 用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？
光屏上的像性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。
3. 蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？
像将会向上移动。
调节方法：①将光屏向上移动；
②将蜡烛向上移动；
③将透镜和光屏向下调节.
③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。
④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。
①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大；
②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。
【例题1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则：
a
b
c
d
e
F
F
f
2f
c
d、e
c
a
【例题2】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．蜡烛不动，像变小 B．蜡烛靠近凸透镜，像变小
C．蜡烛远离凸透镜，像变大 D．蜡烛远离凸透镜，像变小
D
凸透镜焦距是10cm，光屏离凸透镜16cm（像距）时，2f＞16cm＞f，所以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。
保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，像距变小，像变小，则物距增大，故蜡烛应远离凸透镜。只有D正确。
凸透镜成像规律的应用
02
PART
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
①照相机原理：
物距u＞2f 时 ，成倒立、
缩小的实像，像距 f＜v＜2f
物体
镜头
胶片
②照相机工作示意图
投影仪
F
2F
F
2F
①投影仪原理：
物距u：f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f
2f
2f
f
f
②投影仪工作示意图
f
2f
F
2F
F
2F
当物距 u①放大镜成像原理
用作图法研究凸透镜成像规律
03
PART
凸透镜的三条特殊光线
经过凸透镜焦点的光线经
凸透镜折射后平行于主光轴
F
F
平行于主光轴的光线经
凸透镜折射后通过焦点
F
F
通过光心的光线传播方向不改变
F
F
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
①物距大于2倍焦距，即u＞2f 时
①物距 u>2f 时， 成倒立、缩小的实像，像距v fF
2F
F
2F
② 物距u ： f＜u＜2f 时
物距U ： f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f
2f
2f
f
f
当物距uf
2f
F
2F
F
2F
③物距u＜f 时
f
F
2F
F
2F
当物距u=2f时，凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=2f
④物距u=2f 时
f
2f
2f
f
F
2F
F
2F
当物距u=f时，凸透镜不成像。
物距 u=f 时，折射光线不能会聚，反向延长线也不能会聚。
⑤物距u=f 时
2f
课堂小结
04
PART
物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距
f2f 能 投影仪
u＝f 不成像 获得平行光
uu 不能 放大镜
一、表格总结——凸透镜成像规律
二、视频总结——凸透镜成像规律
动手动脑学物理
05
PART
1. 照相机、投影仪、放大镜的成像都是遵循凸透镜成像的规律，说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律。
照相机利用了物距大于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像的规律；
投影仪利用了物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、放大的实像的规律；
放大镜利用了物距小于1倍焦距时，物体通过凸透镜成正立、放大的虚像的规律。
2. 找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水。把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到那支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，你会看到什么现象？实际做一做，验证你的猜想。与前面凸透镜所做的实验相比，这两个实验有什么共同之处？有什么不同？
①装水的玻璃瓶相当于一个凸透镜。当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时，透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔先突然改变方向。
继续解析见下页
2. 与前面凸透镜所做的实验相比，这两个实验有什么共同之处？有什么不同？
②如果用凸透镜做实验，当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时，透过凸透镜会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变。到某一位置时，铅笔线也会突然改变方向。
实验中开始看到的是虚像，而“改变方向”后的像为实像。在没有光屏的情况下，光线透过凸透镜会聚成实像，继续向前传播射入眼中，光是从实像的位置发出的，就如同看实际物体一样，实像不用光屏也能看到。
3. 学习使用照相机，向有经验的人了解光圈、快门和调焦环的作用。“傻瓜相机”有没有光圈和快门？是不是需要“调焦”？
“傻瓜相机”也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节。另外它也能自动聚焦，不需要手动调焦。
4. 一位同学利用类似所示的器材做实验，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的实像。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？
改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验时，物距大于2倍焦距，像距在1倍焦距与2倍焦距之间，即在50-60cm范围内，所以应该适当的向透镜方向移动光屏。
5. 小明同学在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凸透镜，这时光屏上会出现什么情况？小勇说，光屏上会有指尖的像；小强说，并屏上会出现指尖的影子。你说呢？
既没有指尖的像，也没有指尖的影子。
因为手指遮挡了光屏的一部分，但是折射光线仍然可以到达光屏上，只是这时所成的像与原来相比要暗一些。
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。
只能从观景框中看到城楼的一部分，说明像大了，镜头离城楼过近，应该将镜头适当远离天安门城楼，以增大物距，使所成的像变小，并同时缩短暗箱的长度。
课堂练习
06
PART
1. 回答下列问题：
①比较物距u与焦距f 的关系：当_________时，凸透镜成实像；当_________时，凸透镜成虚像。
②比较物距u与焦距f 的关系：当_____________时，凸透镜成倒立、放大的实像。
③比较物距u与焦距f 的关系：当_________时，凸透镜成倒立、缩小的实像。
④某凸透镜成实像，当物距变小时，像距________，像的大小_______。
u＞f
u＜f
2f＞u＞f
u＞2f
变大
变大
①当物体在2倍焦距以外时，凸透镜成______、______的_____像；像在1倍焦距和2倍焦距之间。
②当物体在1倍焦距和2倍焦距之间时，凸透镜成______、_______的______像；像距在二倍焦距以外。
③当物体在焦距以内时，凸透镜成______、_______的_______像；像距大于物距。
④当物体放在焦点上时，______成像（选填“能”或“不能”），光线经折射后平行射出。
倒立
缩小
实
倒立
放大
实
正立
放大
虚
不能
2. 回答下列问题：
3. 一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主光轴移到距凸透镜65cm处，则成像的情况（写出像的性质）：
____________________________。
凸透镜所成像的性质与物距u有关，
由u=30cm时成倒立、放大的实像可知：ff <30cm< 2f，解得：15cm当物距为65cm时，u>2f，所以成倒立、缩小的实像。
倒立、缩小、实像
4. 放映幻灯片时，为了使屏幕上的像更大一些，应采取的措施是（ ）
A．将镜头移近幻灯片，再将幻灯机向后移，
B．将镜头远离幻灯片，再将幻灯机向前移，
C．将镜头移近幻灯片，再将幻灯机向前移，
D．将镜头远离幻灯片，再将幻灯机向后移。
A
根据物近像远像变大进行分析：放映幻灯片时，为了使屏幕上的像更大一些，应将镜头移近幻灯片，同时再将幻灯机向后移。
所以选A。
5．现在有很多场所的安保工作中采用人脸识别系统(如图所示)，识别系统的摄像机可以自动将镜头前1 m处的人脸拍摄成数码相片传递给计算机进行识别，摄像机的镜头（ ）
A．相当于凸透镜，焦距可为0.5 m
B．相当于凸透镜，焦距可为0.1 m
C．相当于凹透镜，焦距可为0.5 m
D．相当于凹透镜，焦距可为0.1 m
B
摄像机的镜头相当于一个凸透镜，是利用了凸透镜成倒立、缩小的实像原理，此时物距大于2倍焦距，即u＞2f，得出 f ＜0.5m.
所以选B。
6. 某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是 （ ）
A．10 cm B．8 cm C．6 cm D．4 cm
C
因为物距u＝15cm时，是缩小的实像，所以u＞2f，
即 15 cm＞2f f＜7.5 cm
又知物距u＝9cm时，是放大的实像，
所以 f＜9 cm＜2f 9cm＞f＞4.5 cm
综合两个不等式得焦距f ：4.5cm＜f＜7.5 cm
所以选C。
（1）图中，A是________，
B是___________。
（2）调试实验装置时，应使烛焰的中心和凸透镜、光屏的中心大致在_________上，目的是为了______________。
（3）图示情景验证的是凸透镜成________________像的特点（填写像的性质）。
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
cm
A
B
光屏
光具座
同一高度
使像成在光屏中央
倒立、缩小、实
7. 图所示为“验证凸透镜成像规律”实验的情景，所用透镜焦距为10厘米。
图示情景物距是30cm，大于2倍焦距20cm，所以成倒立缩小的实像。
7. 图所示为“验证凸透镜成像规律”实验的情景，所用透镜焦距为10厘米。
（4）如果还要验证凸透镜成倒立、放大实像的特点，在不移动凸透镜的情况下，应把蜡烛移到_________cm处（选填“小于30”、“30~40”或“40~50”），光屏移到________cm处（选填“大于70 ” 、“60~70 ”或“50~60 ” ）。
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
cm
A
B
30~40
大于70
8．如图所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（ ）
A．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些
B．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些
C．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些
D．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些
B
用放大镜看指纹时，指纹必须在焦点以内，且指纹离焦点越近，虚像越大，所以为使指纹的像大一些，让放大镜离手指稍远些。
选项B正确。
9. 在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜的焦距是20cm
B．此时光屏上的像是放大的
C．用f＝15cm的凸透镜替换图中透镜，
需向右移动光屏，可在光屏上成清晰的像
D．用f＝15cm的凸透镜替换图中透镜，
需向左移动光屏，可在光屏上成清晰的像
C
此时，物距等于像距，所以此时光屏上的像和物体是等大的 ，物体处于2倍焦距处，凸透镜的焦距是f＝10cm，故AB错误。
用f＝15cm的凸透镜替换透镜，物体在1倍焦距与2倍焦距间，透过凸透镜成放大的像，故需向右移动光屏，可在光屏上成清晰的像。
所以选C。
10. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上成倒立、缩小的实像
B．图中成像特点与照相机的成像特点相同
C．透镜不动，蜡烛向左移动，光屏向右移
动，可再次得到清晰的像
D．透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，光屏上仍能得到清晰的像
D
由图知，物距小于像距，此时光屏上成倒立、放大的实像，幻灯机或投影仪利用了此原理，选项AB错误；成实像时：物远像近像变小，若将蜡烛向左远离凸透镜，则应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像变小，选项C错误；透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，根据光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，选项D正确。
11. 做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15cm时，在光屏上成放大的像，则下列说法错误的是 （ ）
A．蜡烛距透镜45 cm时，一定成缩小的实像
B．蜡烛距透镜20 cm时，一定成放大的实像
C．蜡烛距透镜18 cm时，可能成放大的实像
D．蜡烛距透镜6 cm时，一定成放大的虚像
B
要想判断凸透镜成像的性质，需要比较物距跟焦距的大小关系， 根据蜡烛距凸透镜15cm时，在光屏上成放大的像，可知2f＞15cm＞f，即15cm＞f＞7.5cm。然后根据蜡烛距凸透镜的距离跟1倍焦距、2倍焦距之间的大小关系，可判断凸透镜成像的性质。
选项B错误。
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