4.5科学探究：凸透镜成像第2课时探究凸透镜成像的规律课件(共39张PPT)2023-2024学年度沪科版物理八年级全一册

(共39张PPT)
4.5科学探究：凸透镜成像
第2课时 探究凸透镜成像的规律
八上 物理
沪科版
新课引入
观察视频中的现象，你发现了什么
同一凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同
那么，凸透镜成像遵循什么规律呢？我们一块来探究一下！
1.通过实验探究，知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系
2.通过对凸透镜成像实验的观察分析，总结出凸透镜成像的规律
难点
重点
学习目标
李永强
任务一：探究凸透镜成像规律
一、探究凸透镜成像规律
透镜与我们的生活和现代科技的联系非常密切
近视眼、远视眼患者戴着眼镜观看物体
利用相机可以拍摄眼前的美景
教室里用投影仪来展示图片
新知学习
验室里用放大镜、显微镜来观察微小物体的结构
利用望远镜可以看到远距离的景象
实 验 1
探究凸透镜成像的规律
提出问题：
改变物体与凸透镜之间的距离，可以得到不同的像。那么，凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟凸透镜与物体之间的距离有什么关系？
设定实验与制定计划：
如何组装实验装置？凸透镜、蜡烛、光屏如何放置？
注意：调整蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
实验装置：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座
F
F
2F
2F
物距u
像距 v
物距和像距
物距u：物体到凸透镜中心的距离.
像距v：像到凸透镜中心的距离.
实验方案
使烛焰从距离凸透镜较远处逐次靠近透镜，每次都调节光屏到凸透镜的距离，使烛焰经凸透镜分别成放大、缩小、等大的像；
分别测出成像时的物距和像距。
实验步骤：
进行实验与收集证据:
1. 按照顺序安装光具座、蜡烛、凸透镜和光屏，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上；
2. 调整物距，使烛焰在光屏上分别成倒立、缩小的像，倒立、放大的像，倒立、等大的像，测量并记录物距和像距；
3. 调整物距，将烛焰放在凸透镜焦点处，观察是否能成像；
4. 调整物距，将烛焰放在凸透镜一倍焦距以内时，移动光屏，在光屏上能看到烛焰的像吗？通过透镜观察烛焰，你能看到它的像吗？若成像，记录成像的正倒和大小。
实验数据：
实验序号 凸透镜 焦距f/cm 像放大或缩小 像的 正、倒 像的 虚、实 物距 u/cm 像距v/cm
1 10
2 10
3 10
4 10
5 10
30
20
15
10
7
15
20
30
/
/
实
实
实
不成像
虚
缩小
等大
放大
放大
倒立
倒立
倒立
正立
通过观察到的实验现象和收集的数据，我们可以看到，凸透镜成像的大小、虚实、正倒、位置等，取决于物距和透镜焦距的关系。
当物体位于凸透镜的 2 倍焦距之外时，成缩小、倒立的 ______ 像；
当物体位于凸透镜的 1 倍焦距与 2 倍焦距之间时， 成放大、 ______ 的实像；
当物体位于凸透镜的 __________ 时，成等大、倒立的实像；
当物体位于凸透镜的 __________ 以内时，成放大、正立的虚像；
当物体位于凸透镜的 __________ 时，不能成像
分析与论证:
实
倒立
2倍焦距处
1倍焦距
1倍焦距
讨论1：u=f 是虚像和实像的分界点，当物距大于透镜的1倍焦距时，物体成______，当物距小于透镜的1倍焦距时，物体成______。
实像
虚像
讨论2：u=2f 是成像大小的分界点，当物距大于透镜的2倍焦距时，物体成_____的像，当物距小于透镜的2倍焦距时，物体成_____的像。
缩小
放大
讨论3：当物距＞像距时，物体成______________像；
当物距＜像距时，物体成______________像。
倒立缩小的实
倒立放大的实
讨论4：凸透镜所成的实像都是______的，虚像是______的。
倒立
正立
讨论5：成实像时，当物体从较远处向透镜靠近时(物距变小)，像到透镜的距离(像距)逐渐_____，像逐渐_____.
变大
变大
一焦分虚实，二焦分大小；
虚像同侧正，实像异侧倒；
实像物近像远像变大，物远像近像变小。
简记口诀：
归纳
在实验时，如果不知道焦距，该如何测量焦距？焦距的大小对实验结果会有影响吗？
？
利用实验装置，调整光源、凸透镜和光屏的位置，光屏上出现最小、最亮的光斑时物距即为焦距
焦距的大小，对实验结果没有影响，实验重点比较焦距和物距的关系
焦距
焦点
你能画出凸透镜成像各种不同情况的光路图吗？
根据光路图得出的结论与实验得出的结论一致吗？
？
物距与焦距的关系：u＞2 f
成倒立、缩小、实像
成像光路图：①当u＞2 f 时
F
F
2F
像距与焦距的关系：f2F
物距与焦距的关系：u=2 f
成倒立、等大、实像
成像光路图：②当u=2 f 时
F
F
2F
像距与焦距的关系：v=2 f
2F
物距与焦距的关系： f成倒立、放大、实像
成像光路图：③当 fF
F
2F
像距与焦距的关系：v＞2f
2F
物距与焦距的关系： u = f
不成像，平行光
成像光路图：④当 u = f 时
F
F
2F
2F
物距与焦距的关系： u ＜ f
成像光路图：⑤当 u ＜ f 时
F
F
2F
2F
成正立、放大、虚像
知识拓展
变焦问题
1.更换焦距不同的镜片：
焦距变小后，则相距变小
焦距变大后，相距变大
2.加透镜
凸透镜：对光有会聚作用，像距变小（将光屏向靠近透镜方向调节）
凹透镜：对光有发散作用，像距变大（将光屏向远离透镜方向调节）
3.水透镜
注水后焦距变小，抽水后焦距变大
1.当凸透镜成实像时，用手或用不透明的物体挡住透镜的上部分或下部分，那么所成的像_________（选填“完整”或“不完整”），像的亮度_______________。
完整
稍微暗些
思考与讨论
仍能成完整的像，但像变暗了。
2.实验中，蜡烛燃烧一段时间后会变短，则光屏上的像会向___移动，为使像成在光屏的中央，可行的操作是______________________________。
上
蜡烛上移或光屏上移或透镜下移
思考与讨论
A
A''
A'
3.发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前，与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，则红旗在光屏上所成清晰的像可能是图_____。
4.一支蜡烛位于凸透镜前，调节好透镜和光屏的位置后，在光屏上成倒立、缩小的像，若保持凸透镜的位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则在光屏上成________________的像。
B
“上下颠倒，左右相反”
倒立、放大
思考与讨论
物距（u） 像 的 性 质 像距（v） 应用
正、倒 大、小 虚、实 位置 u>2f
u=2f
fu=f u倒立
缩小
实像
异侧
f＜v＜2f
倒立
等大
实像
异侧
v=2f
v＞2f
倒立
放大
实像
异侧
不成像，大小不变的圆形光斑
正立
放大
虚像
同侧
v＞u
照相机
测焦距
投影仪
放大镜
成像规律口诀：
一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；
实像物近像远像变大，物远像近像变小。
课堂小结
1.在“探究凸透镜成像的规律”时，当烛焰离透镜13 cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8 cm时成放大的虚像，则这个透镜的焦距可能是( )
A.4 cm B.6 cm C.7 cm D.12 cm
D
放大的实像：2f >u>f； 即：2f >13cm>f 13cm>f >6.5cm
放大的虚像：f >u； 即：f >8 cm
综上所述：应满足条件为 13cm>f >8 cm
随堂练习
2. 小明将蜡烛、焦距为10 cm的凸透镜放置在如图所示的位置，通过移动光屏得到烛焰清晰的像，这个像是下列选项中的(　　)
u>2f，成倒立、缩小的实像
成实像时，像和物不仅仅上下颠倒，左右也颠倒了
A
3. A′B′是物体AB经凸透镜所成的像。请你通过光路图确定凸透镜的光心O，及两个焦点F的位置，并画出凸透镜。
F
F
O
A
B
B′
A′
丙
排水
大
→v↓
u↑
→要使v↑
→选择焦距更大的凸透镜
f
f
→排水
像成在光屏左侧
→折射光线更远离主光轴
4.某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图丙所示.将蜡烛向左移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该向水透镜中_______(选填“注水”或“排水”)，此时水透镜的焦距变_______(选填“大”或“小”).
5.(2023河北真题改编)小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律.将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如下表.下列说法正确的是(　　)
A.该凸透镜的焦距为20 cm
B.从第1次实验到第5次实验，成在光屏上的像越来越大
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
等大测焦距：u=v=2f =20 cm
×
→f =10 cm
u↓→v↑
u均>f，成实像
√
凸透镜成像规律相关的动态调节问题
知识拓展
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
成实像
√
烛焰下移，像上移
→眼睛在光屏的位置附近能看到像
×
f=10cm时：
u>2f，f即10 cmf′ =15cm时：
u′ =2f′ =v′
即v′ =30 cm
v↑
√
下列说法正确的是(　　)
C.当光屏上成清晰像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像
D.蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像会向下移
E.当u＝30 cm时，换成焦距为15 cm的凸透镜后，保持凸透镜和蜡烛的位置不变，为了使承接的像变清晰，光屏应向右移动
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
v↑
→透镜对光起发散作用
×
√
BCEG
下列说法正确的是( 　 　)
F.第5次实验后，在贴近凸透镜左侧放一透镜，向右移动光屏，能在光屏上成清晰的像，则透镜对光起会聚作用
G.用LED灯代替平常使用的蜡烛进行实验的优点有：便于观察实验现象、减少污染等