4.5科学探究：凸透镜成像 课时2 凸透镜成像规律 课件(共18张PPT)2023-2024学年沪科版八年级上册物理

(共18张PPT)
第四章　多彩的光
第五节　科学探究:凸透镜成像　
第2课时　凸透镜成像规律
1.经历实验探究，从观察到的凸透镜成像现象和收集的实验数据，归纳出凸透镜成像的规律。
2.体验科学探究的过程和基本方法。
3.养成交流合作、评价探究结果的初步能力。
◎重点:通过实验探究，归纳出凸透镜成像的规律。
　　在西天取经的路上，猪八戒在路上捡到了一个凸透镜，他隔着凸透镜朝远处的大师兄孙悟空一看，大叫“师傅，不好啦，师兄是倒着的，而且变小了。”悟空闻声飞近八戒，八戒一看又嚷道:“师傅，师兄又变大了，师兄是妖精变的！”
【问题】你知道八戒为何两次看到的情况不同吗？凸透镜成像有什么规律吗？你会如何进行探究？
1.提出问题:生活中有许多光学器材都利用凸透镜来成像，例如放大镜可以成正立、放大的像，那么，　凸透镜所成的像有什么规律呢　？
凸透镜所成的像有什
么规律呢　
【实验】:探究凸透镜成像规律
·导学建议·
教学中应激发学生探究凸透镜成像规律的兴趣，引导学生从日常生活、自然现象或实验现象中发现与物理学科有关的问题，通过一些意外的发现，明确凸透镜成像的情况与物距、像距有关，进而进行科学探究。
2.猜想与假设:　凸透镜的成像规律可能与凸透镜本身的光学性质(如焦点、焦距)有关，与物体到透镜的距离有关　。
3.设计实验与制订计划:
为了缩短实验的时间，同时为了使得出的结论具有普遍性，可以将学生分成几个小组，各组使用焦距不同的凸透镜探究凸透镜成像的规律，然后再相互交流各自的探究结果。
凸透镜的成像规律可能与凸透镜本身的光学性
质(如焦点、焦距)有关，与物体到透镜的距离有关　
·导学建议·
实验中 ，应选择10~15 cm的凸透镜，将蜡烛、凸透镜和光屏放在桌上(成一直线)，用米尺测量距离，也可以在光具座上进行。虽然用蜡烛作为发光体简单易行，但由于它自身沿凸透镜主轴有一定的厚度，使物距不是唯一的值，这会给确定像的位置带来困难，从而使所得数据有一定的误差。
4.进行实验与收集证据:
(1)利用太阳光聚焦法测定几个凸透镜的焦距，选择焦距为10 cm左右的凸透镜进行实验。
(2)如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次排列在一条直线上，一侧放置刻度尺，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上。
(3)点燃蜡烛，使烛焰从距离凸透镜较远处逐渐靠近凸透镜，每次都调整光屏到凸透镜之间的距离，使烛焰在光屏上形成清晰的像。注意观察像的大小、正倒是如何随物距变化的。
①当烛焰在光屏上成清晰、倒立、缩小的像时，测量并记录这时的物距和像距。
②当烛焰在光屏上成清晰、倒立、等大的像时，测量并记录这时的物距和像距。
③当烛焰在光屏上成清晰、倒立、放大的像时，测量并记录这时的物距和像距。
④当无论怎样调节光屏都不能得到像时，在透镜的另一侧，通过凸透镜能直接观察到烛焰的像，测量并记录这时的物距。
实验数据记录如下表。凸透镜的焦距f＝ cm。
物距u与焦 距f的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
大小 正倒 虚实
u＞2f
u＝2f
f＜u＜2f
u＝f
u＜f
5.实验结论:
物距u与焦距f的关系 成像的特点 像距v与焦距f的关系
正、倒 缩、放 虚、实
u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f(v＜u)
u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f(v＝u)
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f(v＞u)
u＜f 正立 放大 虚像 物像同侧(v＞u)
u＝f 不成像
倒立
缩小
实像
倒立
等大
实像
倒立
放大
实像
正立
放大
虚像
·方法突破·
凸透镜成像的深层规律
凸透镜所成的实像总是倒立的，且和物体位于凸透镜的两侧；虚像总是正立、放大的，像和物位于凸透镜的同侧。凸透镜成实像时，物近移，像远离且变大。即物体从无穷远处靠近凸透镜的焦点时，所成的实像将由另一侧的焦点处向无穷远处远离，且所成的像将逐渐变大。
6.交流与评估:
(1)实验中，我们为什么选择焦距为10 cm左右的凸透镜做实验？
答：因为焦距过大，将难以调节物距、像距。
(2)实验中，凸透镜放在光具座的中间位置有什么好处？
答：将凸透镜放在光具座的中间位置，有利于调节物距和像距，调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，让烛焰的像成在光屏的中央。
(3)为何实验中有时无论怎样移动光屏，光屏上总看不到像？
答：实验中看不到像的原因可能是以下几种情况:(1)若烛焰位于凸透镜的一倍焦距以内，所成的像是虚像，与烛焰在凸透镜的同一侧，光屏是接收不到的；(2)若烛焰在凸透镜的一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，所成的像很大，且像距也很大，而光具座的长度有限，光屏不能移到所成像的位置。
(4)在探究过程中，当挡住凸透镜的一部分时，所成的像有何变化？
答：当挡住凸透镜的一部分时，成像的特点不变，通过凸透镜的光线变少，所以变化的是像的亮度，亮度变暗了。
(5)实验中若用发光二极管按“F”字样拼装在不透明的纸板上替代烛焰进行实验，你认为有什么好处？
答：与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定。
(6)通过上面的实验探究，你知道八戒为何两次看到的情况不同吗？
答：通过凸透镜看悟空时，第一次喊道:悟空是倒立、缩小的；悟空闻讯赶来，八戒第二次喊道:悟空是倒立、放大的。很明显这里是凸透镜成像规律的应用。第一次，u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像；第二次，2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的实像。