(共20张PPT)
第3节 凸透镜成像的规律
八年级
初中物理
第五章 透镜及其应用
学习目标
1.通过实验探究，归纳总结凸透镜成像的规律。
3.能够应用凸透镜成像规律解决一些生活中的实际问题。
2.知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。
实验：探究凸透镜成像的规律
1.提出问题：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？
2.作出猜想
物距：物体到透镜光心的距离，用字母u 表示。
像距：像到透镜光心的距离，用字母v 表示。
（1）可能与物距有关；
(2)可能与焦距有关。
3.实验设计：先把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜移近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。研究凸透镜的成像与物距的关系（保持焦距不变，即使用同一个凸透镜），物距的变化以焦距为标准，即观察物距大于2倍焦距、大于1倍焦距小于2倍焦距、小于1倍焦距的成像情况。
O
F
2f
光屏
4.实验仪器：光具座、蜡烛、光屏、凸透镜、火柴等。
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度。
使它们的中心处于同一高度，这样像才能成在光屏中心。
5.进行实验与收集证据
（3）把蜡烛移向凸透镜（ 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，测出物距u 和像距v。
（2）把点燃的蜡烛放在较远处（ u>2f ），然后调整光屏到凸透镜的距离，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，测出物距u和像距v。改变物距，重做这一步。
（4）把蜡烛移向凸透镜（ f＜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，测出物距u 和像距v。改变物距，重做这一步。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜（ u=f ） ，移动光屏，观察是否能够成像。
（6）继续向凸透镜移动蜡烛（ u像不能成在光屏上；撤去光屏，从光屏一侧直接用眼睛向透镜方向看去观察到蜡烛正立、放大的虚像；像位于物的同侧。
物距u与焦距 f 的关系 物距
u/cm 像距
v/cm 成像的性质 像的变化情况
u＞2f 倒立、缩小、实像 物距变小时，像距变大，像(相对之前的像，下同）变大
u＝2f 倒立、等大、实像 ——
f＜u＜2f 倒立、放大、实像 物距变小时，像距变大，像变大
20
56
56
12
20
12
18
23
23
18
u=f —— 不成像 ——
u＜f —— 正立、放大、虚像 物距变小时，像距变小，虚像变小
10
8
6
（7）将实验数据和观察结果填入表中(该实验所用凸透镜的焦距 f=10 cm )。
（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当u＞f 时成实像；当u（2）二倍焦距处是成放大像和缩小像的分界点。当u＞2f 时，成缩小的实像；当u=2f 时，成等大的实像；当f＜u＜2f 时，成放大的实像。
（3）凸透镜成的实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成的虚像都是正立的，且像、物位于凸透镜的同侧。
（4）凸透镜成实像时，随着物距的变小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的变小，像和像距都变小。
6.分析与论证
物距
（u） 像的性质 相对凸透镜位置 应用
倒正 大小 虚实 像距（v）
u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f 与物异侧 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f 与物异侧 测焦距
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f 与物异侧 投影仪
u＝f 不成像、得到一束平行光
u＜f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 放大镜
7.实验结论
（1）所选凸透镜的焦距最好在 10～20 cm 之间，太大或太小都不方便。
8. 实验注意事项
（2）应把蜡烛、凸透镜、光屏按顺序安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰中心、光屏的中心和凸透镜的中心大致在同一高度，这样做的目的是使烛焰通过凸透镜成的像能完整地成在光屏中央，便于观察。
典例1
在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已调好的实验装置如图所示，凸透镜在光具座50 cm刻度线处，凸透镜焦距为10 cm。
（１）先将蜡烛移到光具座上35 cm刻度线处，只移动光屏，可在光屏上得到烛焰所成的清晰、倒立、_____的实像。
放大
（2）保持透镜位置不变，将蜡烛放到光具座上15cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上得到烛焰所成的清晰、倒立、______的实像。
(3)在(2)的基础上将透镜换成焦距为8 cm的凸透镜，发现光屏上的像变得模糊，应将光屏_______（填“远离”或“靠近”）凸透镜，光屏上又可得到清晰的像。
（4）此时再把蜡烛和光屏位置对调，_____（填“能”或“不能”）得到清晰的实像，理由是光在折射时 _____________。
缩小
靠近
光路是可逆的
能
解析：由题可知，凸透镜的焦距f =10 cm，凸透镜在50 cm刻度线处，当蜡烛移到35 cm刻度线处时，u =50 cm-35 cm=15 cm，满足f2f， 此时凸透镜成倒立、缩小的实像。 对比两透镜，由于后者焦距变小，蜡烛和透镜未动，物体相当于“变远”了。 根据“物远像近”的特点可知，要使像变清晰，只要把光屏靠近凸透镜即可。 由于在光的折射中光路是可逆的，因此把蜡烛和光屏位置对调，仍能得到清晰的实像。
答案：（1）放大 （2）缩小 （3）靠近 （4）能光路是可逆的
课堂小结
u>2f ：倒立、缩小的实像，fu=2f ：倒立、等大的实像，v=2f
照相机原理
u=f ：平行光束，不成像
投影仪原理
f2f
放大镜原理
u凸透镜成像的规律
D
随堂练习
1.如图所示，是一款手机屏幕放大器，其主要部件是一个透镜，通过它就可以看到正立、放大的手机视频画面，下面关于它的说法错误的是（ ）
A．该透镜是一个凸透镜
B．通过透镜看到的画面是放大的虚像
C．手机离透镜的距离要小于该透镜的焦距
D．手机离透镜越近看到的像越大
2.在探究凸透镜成像规律时，记录实验数据并绘制了物距u和像距v之间的关系图象（如图所示），下列说法正确的是（ ）
A．当物体从距凸透镜16 cm处移到10 cm处的过 程中，其所成像逐渐变大
B．当u=8 cm时，在光屏上得到放大的像
C．实验过程中移动光屏，只要光屏上观察到像就可以直接利用光具座上的刻度尺读取此时物距所对应的像距大小
D．该凸透镜的焦距是16 cm
A
3.如图所示，点燃的蜡烛及焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上，要在光屏上承接到烛焰______（选填“正立”或“倒立”）、放大的清晰实像，需将光屏向______（选填“左”或“右”）移动。
倒立
右课题 第五章 第3节 凸透镜成像的规律 1课时
授课教师 授课类型 新授课
教学目标 1.能够利用老师提供的器材自主设计实验。2.通过实验，知道实像与虚像的区别，探究凸透镜成像的规律。3.通过小组合作实验探究，提升自己设计实验、动手操作、整理数据、归纳总结的能力，形成与他人合作的意识。 4.能够利用所学知识解释生活中的现象。
教学重点、教学难点 重点：对凸透镜成像规律的理解和认识。难点：引导学生设计实验，分析数据，归纳总结，得出规律。
教学方法 在教师的引领和指导下，通过学生合作自主探究问题，解决问题，总结规律，锻炼学生动手操作，动脑思考，总结规律的能力，也让学生体验到自主探究解决问题的乐趣。
教学准备 凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、光具座（带有刻度尺）、多媒体课件等。
教学过程 一、新课引入照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是：物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像;物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像。物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。那像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系呢？引导学生总结得出：像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的距离(物距)有关系。二、讲授新课知识点 探究凸透镜成像的规律1.探究实验实验1：根据教师提供的实验器材设计实验，能够探究凸透镜成像的规律，并上台展示小组内的实验方案。实验2：探究u＞2f时，凸透镜成像特点，并填写实验表格。说明：学生在操作过程中应使烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心三者在同一高度，这样所成的像才在光屏的中心。实验3：改变物距，像会怎么变化呢？我们接下来再分别探究一下u=2f、f教学设计反思 凸透镜成像规律是学生学习的难点，在教这部分内容时，老师往往先在教室里演示一遍凸透镜成像规律，学生再来验证一遍。虽然学生在实验时都能在光屏上找到像，但对物距、像距、焦距之间的关系还是弄不清楚，对于规律也是记不牢，且容易忘。根据新教材注重探究，让学生在学习过程中主动获取知识，经历提出问题、设计实验探究、合作交流等几个过程，并在得到初步结论时，及时用作图法帮助理解记忆凸透镜成像的规律，同时与生活中照相机、投影仪等实例结合，利用实际知识加深对凸透镜成像规律的理解和记忆。可利用学生的生活经验——放大镜的使用体验，发现它也能成倒立的像。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
