第五单元《透镜及其应用》2.凸透镜成像的规律（课时讲义）(共28张PPT)-【大单元教学】2023-2024学年八年级物理上册同步备课系列（人教版）

(共28张PPT)
2.凸透镜成像的规律
第五单元 透镜及其应用
1.通过实验探究,知道凸透镜成像的规律。
2.经历探究过程,提高对证据的分析和论证能力。
3.了解实像和虚像的区别。
4.通过探究活动,体会实验探究活动在认识事物过程中的重要意义。
如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏在一直线上依次排列，蜡烛放在离凸透镜尽量远一些的位置上，调整光屏到透镜的距离，使蜡烛在光屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离。
要使这个实验顺利完成，对蜡烛、凸透镜和光屏的高度有什么要求？
要想在光屏上得到更小的清晰的像，应该如何调节蜡烛和光屏的位置？
一、情景导入
知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
1.预备知识
（1）焦距（f）：透镜的焦点到透镜中心的距离；
（2）物距（u）：物体中心到透镜中心的距离；
（3）像距（υ）：像的中心到透镜中心的距离。
知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
2.实验 探究凸透镜成像的规律
【提出问题】照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像,为什么同样是凸透镜，成像特点却不相同呢？
【猜想与假设】
(1)照相机在拍照时、物体到透境的距离比像到透镜的距离大;投影仪成像时、物体到透镜的距离比像到透镜的距离小。看来像的大小可能跟物体和像到凸透镜的距离远近有关；
(2)比较照相机、投影仪和放大镜的成像情况，我们可以猜想，像的虚实、正倒可能跟像和物体是否在凸透镜的同侧有关；
知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
【设计和进行实验】
(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);
(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u＞2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u＞2f）,重做实验;
知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f＜u＜2f,调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(f＜u＜2f),重做实验;
(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝f,移动光屏并观察,看能否成像;
(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＜f,移动光屏,进行观察。
知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
【收集数据并分析】
凸透镜的焦距为12cm
物距与像距的关系 物距u/cm 像距υ/cm 像的性质 像的大小变化规律
u＞2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时,像距变大,像(相对之前的像，下同）变大
48 16 u＝2f 24 24 倒立、等大的实像 ——
f＜u＜2f 18 36 倒立、放大的实像 物距变小时,像距变大，
像变大
15 60 u＝f 12 不成像 ——
0＜u＜f 8 正立放大的虚象 物距变小时,像变小
6 知识点一　实验 探究凸透镜成像的规律
【得出结论】
u＞2f,成倒立、缩小的实像；u＝2f,成倒立、等大的实像；f＜u＜2f,成倒立、放大的实像；u＝f,不成像；0＜u＜f,成正立、放大的虚像。
典例精析
典例1．（2023·江西·统考中考真题）某同学探究凸透镜成像规律时，光屏上得到了烛焰清晰的像（像未画出），如图所示。下列说法正确的是（ 　）
A．光屏上的像是正立的
B．光屏上的像是放大的
C．投影仪是利用此成像原理制成的
D．撤去光屏，烛焰的像仍然在原处
D
【解析】ABC．如图所示，物距大于像距，光屏上能够得到了烛焰清晰的像，所成的是倒立缩小的实像，照相机是利用此成像原理制成的，故ABC错误。
D．光屏是呈现蜡烛所成的像，不会影响成像的特点，撤去光屏，烛焰的像仍然在原处，故D正确。
故选D。
典例精析
典例2．（2023·江苏苏州·统考中考真题）在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
（1）如图甲，把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，并将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上，目的是使像成在 ；
【解析】（1）[1]将蜡烛烛焰、凸透镜中心和光屏中央调到同一高度，目的是使像成在光屏中央。
光屏中央
典例精析
（2）按要求进行观察和测量，并将部分观测情况记录在下列表中：
①凸透镜焦距f＝ cm；
③当物距u=10cm时，像的性质是 ；
15
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 60 20 倒立、缩小、实像
2 30 30 倒立、等大、实像
3 20
4 10
正立、放大、虚像
60
②当物距u=20cm时，像距v＝ cm；
【解析】（2）[2] ①观察表格中数据，当物距为30cm时，像距也为30cm，可知，此时蜡烛在2倍焦距处，因此该凸透镜额焦距：f=15cm
【解析】[3] ②观察表格数据，当物距为60cm时，像距为20cm，根据光的折射中光路可逆可知，当物距为20cm时，像距为60cm。
【解析】[4]③当物距为10cm，物距小于一倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成正立、放大的虚像。
典例精析
（3）如图乙是航天员王亚平太空授课制作水球时呈现的情景，假设她稍向后远离水球，则她在球中所成的像将 （“变大”、“变小”或“不变”）。
变小
【解析】（3）[5]图中成倒立的像，说明此时成实像。当王亚平稍向后远离水球，则物距变大，根据凸透镜成实像时的规律（物远像近像变小）可知，她在球中所成的像变小。
方法归纳　
1、安装调节：烛焰、透镜、光屏三者的中心处于同一水平高度。
2、凸透镜成像的三种情况：
（1）u＞2f，2f＞ v ＞f ，成倒立、缩小的实像。
（2）2f＞u＞f，v ＞2f ，成倒立、放大的实像。
（3）u＜f，u＜ v ，成正立、放大的虚像。
知识点二　凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的光路分析
凸透镜对光有会聚作用,来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像。凸透镜有三条特殊光线,一条是平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线通过焦点；另一条是过光心的光线,经过凸透镜后传播方向不变；最后一条是过焦点的光线,经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴射出。
知识点二　凸透镜成像的规律
(1)当物体在二倍焦距以外（即u＞2f，2f＞ v ＞f）时,如图1所示,成倒立、缩小的实像。
(2)当物体在二倍焦距处（即u＝2f，v＝2f）时,如图2所示,成倒立、等大的实像。
知识点二　凸透镜成像的规律
(3)当物体在一倍焦距和二倍焦距之间（即2f＞u＞f，v ＞2f）时,如图3所示，成倒立放大的实像。
(4)当物体在焦点处（即u＝f）时,如图4所示,不成像。
(5)当物体在一倍焦距以内（即u＜f，v＞u）时,如图5所示,折射光线不能会聚成实像,但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。
知识点二　凸透镜成像的规律
2.凸透镜成像的理解
(1)实像异侧，虚像同侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。
(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点：当物距大于一倍焦距时成实像，当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于一倍焦距时成虚像。
(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点：当物距大于二倍焦距时成缩小的实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。
知识点二　凸透镜成像的规律
(4)动态规律：
①凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像越大；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越近，像越小；概括为“物近像远像变大，物远像近像变小”。
②凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越近，像越小；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越远，像越大；概括为“物近像近像变小，物远像远像变大”。
③凸透镜成像时，物体和像的移动方向相同。
典例精析
【解析】窗外远处的风景相当于物体，到透镜的距离大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
典例3．（2023·内蒙古赤峰·统考中考真题）如图所示，通过焦距为10cm的凸透镜观察窗外远处的风景，看到的是（ ）
A．正立放大的虚像 B．倒立放大的实像
C．倒立缩小的实像 D．倒立缩小的虚像
C
典例精析
典例4．（2023·黑龙江绥化·统考中考真题）如图所示，小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是（　　）
A．通过凸透镜观察到的像是实像 B．邮票到凸透镜的距离等于15cm
C．邮票到凸透镜的距离小于15cm D．邮票到凸透镜的距离大于30cm
【解析】A．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距
小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，故A错误，
B．邮票到凸透镜的距离即是物距，因为焦距等于15cm，当物距等
于焦距时，经凸透镜折射后成平行光射出，所以不成像，故B错误；
C．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距小于一倍
焦距，即是邮票到凸透镜的距离小于15cm，故C正确；
D．如果邮票到凸透镜的距离大于30cm，即是物距大于二倍焦距，应在光屏上成缩小、倒立的实像，故D错误。故选C。
C
典例精析
典例5．（2023·上海·统考中考真题）放大镜是生活中常见的凸透镜：
（1）成虚像时，物距和像距的大小关系为： ；
（2）成虚像时，物距越大，像距越大，像 ；
（3）物体在物距L1时，成虚像，物体在物距L2时，成实像，请比较L1、L2
的大小关系并说明理由： 。
物距小于像距
越大
根据凸透镜成像规律知，物距小于凸透镜的一倍焦距时，成正立放大的虚像；物距大于凸透镜的一倍焦距时，成倒立的实像；物体在物距L1时，成虚像，物体在物距L2时，成实像，所以物距L1小于物距L2。
方法归纳　
利用凸透镜成像的规律解题时，记住以下口诀：
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，
实像物在焦点外，物近像远像变大。
虚像物在焦点内，物远像远像变大。
实像总在异侧倒，虚像总在同侧正。
像的大小像距判，像距大像远像大。
课堂反馈
1．（2023·江苏南通·统考中考真题）运载火箭搭载神舟十六号飞船腾空而起，它在地面摄像机中所成的像是（　　）
A．实像，像变大 B．实像，像变小 C．虚像，像变大 D．虚像，像变小
2．（2023·山东东营·统考中考真题）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（　　）
A．该凸透镜的焦距是15cm
B．图中成像特点与投影仪的成像特点相同
C．燃烧的蜡烛不断变短，光屏上成的像会下移
D．保持蜡烛与光屏不动，向左移动透镜至合适位置，光屏上仍能得到清晰的像
B
D
课堂反馈
3．（2023·湖南株洲·统考中考真题）如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之处。下列能用来说明其成像原理的图是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2023·福建·九年级校联考专题练习）在探究凸透镜成像规律实验时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜38cm处，在透镜另一侧距透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像，则下列分析正确的是（　　）
A．光屏上所成的是倒立、放大的实像
B．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
C．该透镜的焦距f一定满足8cm＜f＜19cm
D．该透镜的焦距f一定满足10cm＜f＜16cm
C
B
5．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）小潘同学选用焦距为15cm的凸透镜，做“探究凸透镜的成像规律”的实验。
（1）实验在 （选填“较暗”或“较亮”）的环境中进行，现象更明显；
（2）小潘将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，这样做的目的是使像呈现在 ；
（3）小潘将蜡烛放在10cm刻度线处，移动光屏到如图所示位置，光屏上恰好呈现一清晰的像，该像的性质是倒立、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像；
（4）保持凸透镜位置不变，小潘将蜡烛移动到25cm刻度线处，若想在光屏上得到清晰的像，应把光屏向 移动（选填“左”或“右”），像将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
较暗
课堂反馈
光屏中央
缩小
右
变大
（5）保持凸透镜位置不变，小潘将蜡烛移动到40cm刻度线处，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到清晰的像，当小潘的眼睛在凸透镜的右侧，透过凸透镜观察到烛焰 、放大的像（选填“正立”或“倒立”）。
6．（2023·北京·统考中考真题）在探究凸透镜所成实像的高度与物距、焦距的关系时，三个小组的同学用高度相同的发光体以及焦距不同的凸透镜等器材进行了实验，部分实验数据如表中所示。
表1（f =5cm） 表2（f =8cm） 表3（f =10cm）
（1）由表中数据可知：物体高度、凸透镜焦距一定时，物距变大，所成实像高度的变化情况是： ；物体高度、物距一定时，凸透镜焦距变大，所成实像的高度变化情况是： 。
（2）讲台上有一发光体，同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像，小京所用凸透镜离发光体较近，小强所用凸透镜离发光体较远，发现两人光屏上呈现的像的高度相等，则小京所用凸透镜的焦距 小强所用凸透镜的焦距。（选填“大于”“等于”或“小于”）
正立
课堂反馈
物距u/cm 像高h/cm
11 5
17 2.5
40 0.9
物距u/cm 像高h/cm
24 3
36 1.7
40 1.5
物距u/cm 像高h/cm
25 4
28 3.3
40 2
变小
变大
小于
课堂小结
凸透镜成像的规律
实验 探究凸透镜成像的规律
凸透镜成像的规律