【新教材】教科版4.5科学探究：凸透镜成像 精品课件（共42张）

(共42张PPT)
科学探究：凸透镜成像
第5节
第四章 光的世界
（教科版）八年级
上
01
学习目标
1.了解透镜的种类。
2.了解透镜的主光轴、光心、焦点、焦距。
3.理解凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。
4.知道物距和像距的概念。
5.记住凸透镜成像的规律。
6.知道实像与虚像的区别。
7.会运用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。
02
新课标要求+课标解读
2022课标要求：
2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透 镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。
4.2.8 探究凸透镜成像的规律。
课标解读：
首先，要明晰凸透镜对光有会聚作用，凹透镜则是发散作用，这是光学中透镜的基础光学特性，是理解后续成像等知识的前提。
其次，“探究并了解凸透镜成像的规律” 被多次强调，这体现出对实验探究与规律掌握的重视。通过实验，能发现物距、像距和焦距之间的关系，比如当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像；物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像等。
最后，了解凸透镜成像规律的应用也很关键，像照相机利用物距大于二倍焦距成倒立缩小实像的规律，投影仪利用物距在一倍到二倍焦距间成倒立放大实像的规律，放大镜则利用物距小于一倍焦距成正立放大虚像的规律，将光学知识与实际生活紧密联系，让知识更具实用性与生命力。
03
激趣导入
1700 多年前，古书《博物志》记载了用冰取火的方法:“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。”这是我国古人创造的神奇。
思考一下：你知道这其中的原理吗？
04
新课教学
一、认识透镜
1.定义：利用折射改变光线传播方向的一种透明光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面，或一个球面和一个平面的透明体。
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新课教学
3.分类
①凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。
凸透镜的符号
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新课教学
②凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。
凹透镜的符号
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新课教学
主光轴
C1
C2
主光轴
通过两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。
透镜厚度
凸透镜
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新课教学
C2
C1
主光轴
凹透镜
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新课教学
光心（o）
透镜的几何中心，主光轴上的一点，通过这点的光的传播方向不变。
C1
C2
主光轴
凸透镜
光心O
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新课教学
二、透镜对光的作用
【视频欣赏】
凸透镜对光有会聚作用
凹透镜对光有发散作用
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新课教学
【视频欣赏】
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新课教学
光线偏离原传播方向，向主光轴靠拢的情况。
光线偏离原传播方向，向远离主光轴方向偏转的情况。
会聚
发散
主光轴
光心
O
主光轴
光心
O
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新课教学
1. 焦点(F)
　　凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点。
O
F
凸透镜有两个实焦点
实焦点
【视频欣赏】
04
新课教学
凸透镜的焦距越小，使光偏折得越明显，对光的会聚能力越强。
思考一下：凹透镜有焦点吗？
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新课教学
F
f
焦距
F
虚焦点
凹透镜有两个虚焦点。
【视频欣赏】
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新课教学
2. 焦距( f )：
　焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距。
O
F
f
焦距
主光轴
焦点
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新课教学
三、透镜的三条特殊光线
1.第一条特殊光线
穿过光心的光线传播方向不改变。
2.第二条特殊光线
平行于主光轴入射凸透镜的光线过对侧的焦点出射。
3.第三条特殊光线
过焦点入射的光线平行于主光轴出射。
凸透镜的三条特殊光线
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新课教学
凹透镜的三条特殊光线
1.第一条特殊光线
穿过光心的光线传播方向不改变。
2.第二条特殊光线
平行于主光轴入射凹透镜的光线折射光线的反向延长线过同侧焦点。
3.第三条特殊光线
对准异侧焦点入射的光线，折射光线平行于主光轴出射。
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新课教学
箭头变大
箭头变小
思考一下：为什么会这样？
【视频欣赏】
四、探究凸透镜成像规律
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新课教学
将一个放大镜分别靠近观察书本和远处的楼房，看看有什么不同的情况？
放大镜离书本近
放大镜离楼房远
成正立、放大的像
成倒立、缩小的像
相同的放大镜为什么会成不同的像呢，其成像的规律是什么呢？
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新课教学
探究实验：凸透镜成像的规律
【提出问题】
凸透镜成像的大小、正倒与什么因素有关
【猜想与假设】
①可能与物体到透镜的距离有关。
②可能与凸透镜的焦距有关。
③像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
物距(u):物体到凸透镜光心的距离;
像距(v):像到凸透镜光心的距离。
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新课教学
【设计思路】
【实验器材】
不改变凸透镜焦距，改变物距，观察、记录像的正倒、大小、虚实以及像距。
光源、凸透镜、光屏、光距座 。
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新课教学
安装好凸透镜与光屏，使发光物和光屏分别置于在凸透镜________；点亮发光物，调节高度，使凸透镜中心、光屏中心、发光中心大致在___________，这样目的是使像成在____________。
两侧
同一高度
光屏中央
【安装调节】
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新课教学
　　保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若千个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。
【实验过程】
【视频欣赏】
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物距u/cm 像的性质 像距v/cm
正倒 大小 虚实 30 倒立 缩小 实像 16.5
20 倒立 等大 实像 20.5
15 倒立 放大 实像 36.2
10 不成像
6 正立 放大 虚像
f=10cm
【数据分析】
物距与焦距 的关系 像的性质 像距v
正倒 大小 虚实 u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f
u=2f 等大 v=2f
f＜u＜2f 放大 v＞2f
u=f
u＜f 正立 放大 虚像
不能成像
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新课教学
1.像的虚实
　凸透镜成实像和成虚像的条件是什么？
当u＞f 时时，物体成实像；当u＜f 时，物体成虚像。即u=f 是成虚像和实像的分界点。
实像
虚像
f
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当u＞2f时时，物体成缩小的像；当u＜2f 时，物体成放大的像。即u=2f 是成像大小的分界点。
缩小像
放大像
2f
2.像的大小
　凸透镜成像大小的条件是什么？
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3.像的正倒
凸透镜成正立和成倒立的像的条件？
凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。
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新课教学
4.物距、像距与像的大小关系
Ａ
Ｂ
Ａ＇
Ｂ＇
当物距＜相距时
当物距＞相距时
Ａ
Ｂ
Ａ＇
Ｂ＇
成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。
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新课教学
5.像和像距随物距的变化规律
①凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大，像与物同方向移动;
物距增大，像距变小，像变小，像与物同方向移动。
②凸透镜成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。
【视频欣赏】
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新课教学
凸透镜的成像规律是设计光学仪器的依据之一，利用这个规律，人们有许多发明、创造，使我们的生活更加美好。
放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。放大镜呈现的是物体正立、放大的虚像。
1. 放大镜
放大镜成像原理图
五、凸透镜成像规律的应用
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新课教学
①成像原理：
物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f。
2. 照相机
照相机的镜头相当于一个凸透镜，被拍物体成像在相机内感光元件上。
f＜u＜2f
【视频欣赏】
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新课教学
②照相机的调节
物距不变，改变焦距，可以改变像的大小。
a.调节依据
凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。
b.调节方法
像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长；
像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。
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3. 投影仪
投影仪原理：
当f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。
投影仪成像原理图
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新课教学
B
1.在验证凸透镜成像实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的像；若保持透镜位置不变，将蜡烛在光具座上移动5厘米，对于此时成像的性质判断正确的是（ ）。
A．一定是缩小的实像；B．可能是放大的实像；
C．一定是正立的虚像；D．可能是放大的虚像
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新课教学
D
2.在做凸透镜成像的实验时，小明把物体放在距离凸透镜40cm处，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距可能是（ ）。
A．30cm； B．25cm； C．20cm； D．15cm
3.一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物体距凸透镜20cm时，能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像，当物体离凸透镜9cm时，则（ ）。
A．一定成正立、放大的虚像；B．一定成倒立、缩小的实像；
C．可能成倒立、缩小的实像；D．可能成正立、放大的虚像
D
04
新课教学
4.小燕同学在做“研究凸透镜成像规律”实验时，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调试到如图所示的位置，光屏中心正好出现清晰的像（未画出）。下列说法中正确的是（ ）。
A．凸透镜焦距为20cm； B．屏上的像是倒立、缩小的实像；
C．焟烛燃烧变短，屏上像的位置会下降；D．取走光屏，则凸透镜不成像
B
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课堂小结
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课堂小结
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