5.3凸透镜成像的规律第1课时探究凸透镜成像的规律课件(共40张PPT)2023-2024学年度人教版物理八年级上册

(共40张PPT)
5.3凸透镜成像的规律第1课时 探究凸透镜成像的规律
八上 物理
人教版
照相机：
利用凸透镜成______、______、______。
倒立
实像
缩小
投影仪:
放大镜:
利用凸透镜成______、______、______。
倒立
实像
放大
利用凸透镜成______、______、______。
正立
虚像
放大
为什么照相机、投影仪、放大镜成的像会不同呢？
思考
新课引入
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
观察视频中的现象，你发现了什么
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
学习目标
重点
1. 问题与猜想：
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？
探究凸透镜成像的规律
实 验
新知学习
2. 设计实验
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.
3. 进行实验与收集证据
分别使物距u在
大于二倍焦距( u>2f )
大于一倍焦距小于二倍焦距( f小于一倍焦距( u观察烛焰通过凸透镜在光屏上成像的变化
凸透镜的焦距 f = cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f
u=2f
fu=f
u收集数据
30
10
倒立
缩小
实
15
20
倒立
等大
实
20
15
倒立
放大
实
30
10
不成像
/
7
正立
放大
虚
/
f＜v＜2f
v=2f
v＞2f
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。
(1)当物距____于1倍焦距时，成倒立实像。当物距____于1倍焦距时，成正立虚像，并且虚像比物体的尺寸____。
(2)当物距大于2倍焦距时，在______________________得到了______、______的实像。当物距等于2倍焦距时，像距等于2倍焦距，得到了______、______的实像。当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，在______________得到了______、______的实像。
大
小
大
1倍焦距与2倍焦距之间
倒立
缩小
倒立
等大
大于2倍焦距处
倒立
放大
4. 分析和结论
结论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______。
凸透镜的焦距 f = 10 cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f 30 倒立 缩小 实 15
u=2f 20 倒立 等大 实 20
fu=f 10 不成像 /
u实像
虚像
结论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。
凸透镜的焦距 f = 10 cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f 30 倒立 缩小 实 15
u=2f 20 倒立 等大 实 20
fu=f 10 不成像 /
u缩小
放大
结论3：当物距＞像距时，物体成______________像；
当物距＜像距时，物体成______________像。
凸透镜的焦距 f = 10 cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f 30 倒立 缩小 实 15
u=2f 20 倒立 等大 实 20
fu=f 10 不成像 /
u倒立缩小的实
倒立放大的实
结论4：凸透镜所成的实像都是______的，虚像是______的。
凸透镜的焦距 f = 10 cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f 30 倒立 缩小 实 15
u=2f 20 倒立 等大 实 20
fu=f 10 不成像 /
u倒立
正立
结论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_____.
凸透镜的焦距 f = 10 cm
物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
正倒 大小 虚实 u>2f 30 倒立 缩小 实 15
u=2f 20 倒立 等大 实 20
fu=f 10 不成像 /
u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：f应用：照相机
2F
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
应用：测焦距
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
应用：投影仪
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
应用：放大镜
成正立、放大、虚像
A'
B'
A'
B'
A'
B'
A'
B'
倒立、缩小、实像 照相机
倒立、等大、实像 测焦距
倒立、放大、实像 投影仪
不成像
正立、放大、虚像 放大镜
成实像时，物距减小，像距增大，像变大
成虚像时，物距减小，像距减小，像变小
u>2f
u=2f
fu=f
uv
u
f
2f
f
2f
等大测焦距u=v=2f
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
思考与讨论
蜡烛越烧越短，若还想使像成在光屏中央，则凸透镜_______，蜡烛
_______，光屏_______。（均填“向上”与“向下”）
此类解题方法
向下
向上
向上
凸透镜向下，蜡烛、光屏向上
对号形
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. 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′
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.(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
√
知识拓展
凸透镜成像规律相关的动态调节问题
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
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＝40 cm时，将蜡烛和光屏都向右移动，光屏上可成清晰的像，该成像规律应用在照相机上
成实像
√
烛焰下移，像上移
→眼睛在光屏的位置附近能看到像
×
u>2f
u↓、v↑
fv>2f
f成倒立、放大的实像
应用：投影仪
×
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
×
√
BCFH
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( 　 　)
F.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
G.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
H.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
4. 小聪同学为探究凸透镜成像规律，进行了如下实验：
(1)将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为________cm.
(2)在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度上，这样做的目的是____________________.
10.0
使像呈现在光屏中央
焦距
焦点
(3)在如图乙所示实验情形下，此时恰好在光屏上得到烛焰清晰的像.此像是_______(选填“正立”或“倒立”)、_______(选填“放大”或“缩小”)的实像.
(4)在如图乙所示实验情形下，如果保持蜡烛和光屏的位置不变，把凸透镜移到光具座上35 cm刻度处，可以在光屏上再次得到烛焰清晰的像.生活中的_________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理工作的.
倒立
缩小
投影仪
u>2f，fF
F
2F
2F
A'
B'
u>2f
f凸
→v↑
u↓
像成在光屏右侧
→要使v↓
→折射光线更靠拢主光轴
(5)在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当靠近凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清. 为呈现一个清晰的像，则应在蜡烛与凸透镜中间加一个_____透镜.
(6)将光源放置在45 cm刻度的位置，拿掉光屏，从凸透镜右侧看向光源时，发现凸透镜上有很小一个污点，这时人眼看到的成像情况是_____
(填写序号).
①不能成像 ②部分放大的像
③完整放大的像 ④完整缩小的点
③
不会影响成像大小，但所成的像将会变暗一些
成正立、放大的虚像
u(7)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”).
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