【苏科版】2017年八年级物理上册：4.3《凸透镜成像的规律》课件

课件45张PPT。第四章
三 、 凸透镜成像的规律探究凸透镜成像的规律实验中烛焰、光屏、凸透镜三者的中心一定要在同一高度.u>2f,成倒立、缩小的实像， f2fuu u=f,不成像（1）不要将“放大的像”和“像变大”混淆：放大的像指所成像的大小比物体的大小要大；像变大指物体到凸透镜的距离发生变化时，像相对于原来的像变大.像变大不等同于所成的像是放大的，如物距从大于二倍焦距减小到等于二倍焦距的过程中，所成的像是缩小的，但像是逐渐变大的.（2）实验过程中无论怎样移动光屏，光屏上也不能呈现烛焰的像的原因：①若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，光屏上可能得不到烛焰的像，而像会在光屏的上方或下方；②若烛焰位于凸透镜的一倍焦距之内，烛焰通过凸透镜在同一侧成虚像，虚像不能呈现在光屏上；③若烛焰位于凸透镜的焦点处，烛焰发出的光经过凸透镜折射后，平行射出，无法相交，不能成像；④若烛焰在凸透镜的一倍焦距以外，但靠近焦点时，所成的像是被放大许多倍的实像，但像距较大，在实验距离范围内可能接收不到这个像.例1 （贵州安顺中考）在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在_____________.
（2）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中（透镜焦距f=10 cm）.同一高度上①根据表中信息，判断：当物距u=25 cm时，成倒立________、的实像；
②根据折射现象中光路是__________的，得出第4次实验的像距v= ____________cm；
③第5次实验，要观察到正立、放大的虚像，眼睛应与蜡烛在凸透镜的________（填“同”或“异”）侧；
④通过对实验数据的分析可得出，________倍焦距处是放大与缩小的实像的分界点.
解析：（1）在做实验的过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上，是为了使烛焰的像成在光屏的中央.缩小可逆30异二（2）①由题意可知， f=10 cm，当物距u=25 cm时，物距u＞2f，根据凸透镜成像的规律可知，此时成倒立、缩小的实像.②由第1组数据可知，物距为30 cm时，像距为15 cm，根据折射现象中光路可逆可知，当物距为15 cm时，像距为30 cm.③虚像与蜡烛在凸透镜同侧，所以要观察虚像，眼睛应与蜡烛在凸透镜的异侧.④由表中数据可知，当物距等于20 cm时，成等大的实像；当物距大于20 cm时，成缩小的实像；当物距小于20 cm时，成放大的实像.由此可知，20 cm=2f处是成放大与缩小实像的分界点.
答案：（1）同一高度上 （2）①缩小 ②可逆 30 ③异 ④二凸透镜成像的规律及其应用方法技巧：使用照相机时，要让胶片上的像大一些，根据凸透镜成实像时，“物近像远像变大”的规律可知，镜头应离被照物体近一些，胶片要远离镜头一些（即镜头前伸，暗箱拉长）；使用投影仪时，要使屏幕上的像小一些，根据凸透镜成实像时，“物远像近像变小”的规律可知，投影片应离镜头远一些，屏幕应离镜头近一些.
例2 （山东淄博月考）投影仪是教学时常用的仪器，物体发出的光线经过投影仪的凸透镜和平面镜后，可在屏上成一个清晰的像，一位教师在使用投影仪时，发现屏幕上的画面太小，则正确的调节方法是（ ）CA.减小凸透镜到物体间的距离，并减小投影仪与屏幕间的距离
B.增大凸透镜到物体间的距离，并减小投影仪与屏幕间的距离
C.减小凸透镜到物体间的距离，并增大投影仪与屏幕间的距离
D.增大凸透镜到物体间的距离，并增大投影仪与屏幕间的距离
解析：凸透镜成实像时，减小物距，增大像距，通常根据“物近像远像变大”来调节，即减小透镜到投影片的距离，增大投影仪与屏幕间的距离，才能将屏幕上较小的画面变大.故选C.
答案：C 对凸透镜成像中遮挡问题理解不清
例3 （甘肃白银期中）在探究凸透镜成像的实验中，光屏上有一个清晰的烛焰像，若用一张硬纸板遮住凸透镜上面的一半镜面，则光屏上像的变化情况是（ ）
A.屏上的像消失
B.像变得模糊不清，需要重新调节光屏的位置
C.光屏上只有一半烛焰的像
D.光屏上仍有完整的像，只是亮度减弱
D 解析：遮住凸透镜的上半部，烛焰上射向凸透镜下半部的任意一点，经凸透镜折射后，依然能会聚成像，像的大小不发生变化，但折射光线减少，会聚成的像变暗.故选D.
答案：D
错解：C
注意：误认为凸透镜被硬纸板挡住一半，只能透过一半光线，成一半的像而错选C；凸透镜被打掉或遮挡一部分后，剩余部分仍符合凸透镜的结构特征，因此成像性质不变.
对凸透镜成像特征的判断
例4 （山西临汾月考）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图4-3-1所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的像；若保持透镜位置不动，将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处，对于此时像的性质判断正确的是（ ）图4-3-1A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像
C.一定是等大的像 D.一定不成像A 解析：由图可知，物距u=50 cm-30 cm=20 cm，像距v=65 cm-50 cm=15 cm，物距大于像距，成倒立、缩小的实像.由于此时物距大于二倍焦距，像距处于一倍和二倍焦距之间，则有如下关系式：20 cm＞2f， f＜15 cm＜2f，解得7.5 cm＜f＜10 cm.将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处时，物距u=50 cm-40 cm=10 cm，处于一倍和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像.故选A.
答案：A错解：B或C或D
注意：部分同学不能熟记凸透镜成像规律，分析
不出物距和像距的大小关系，得不出焦距的大小范围，不知此时成像的特点，导致错选B或C；部分同学根据以往解题习惯，误认为凸透镜焦距是10 cm，当将蜡烛移到光具座的40 cm刻线处时，认为此时物距等于焦距，不成像，错选D.题型一 探究凸透镜成像的规律
例5 （天津蓟县月考）在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
图4-3-2（1）首先要把烛焰、凸透镜、光屏放在同一直线上，并调整三者的中心大致在_________________，烛焰的像才能呈现在光屏的中央.
（2）该凸透镜的焦距为10 cm，把烛焰由如图4-3-2所示的位置向凸透镜靠近5 cm，则需将光屏向__________（填“左”或“右”）移动到适当的位置，光屏上才能得到烛焰清晰的倒立、______________（填“放大”或“缩小”）的实像.同一高度右放大 解析：（1）调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，是为了使像呈现在光屏的中央.（2）点燃的蜡烛在30 cm处，凸透镜在50 cm处，将蜡烛向凸透镜靠近5 cm，则蜡烛到凸透镜的距离为50 cm-30 cm-5 cm=15 cm，凸透镜的焦距为10 cm，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，此时成倒立、放大的实像，像在二倍焦距以外，即v＞2f=20 cm，故光屏需向右移动.
答案：（1）同一高度（2）右 放大题型二 凸透镜成像的规律及其应用
角度a 凸透镜成像的规律
例6 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将点燃的蜡烛放在凸透镜前30 cm处时，在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像.若把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动20 cm，则此时烛焰经该凸透镜所成的像是（ ）
A.放大的虚像 B.等大的虚像
C.缩小的实像 D.缩小的虚像A 解析：由题可知，将点燃的蜡烛放在凸透镜前30 cm处（即u=30 cm）,在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像，表明此时f＜u＜2f，即f＜30 cm＜2f，则此凸透镜的焦距30 cm＞f＞15 cm；把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动20 cm，则此时物距u=30 cm-20 cm=10 cm＜f，根据凸透镜成像规律可知，此时所成的像是正立、放大的虚像.故选A.
答案：A角度b 凸透镜成像规律的应用
例7 （江苏扬州中考）人脸识别门禁一体机是通过摄像机镜头来捕捉人脸信息的.如图4-3-3所示,该摄像机镜头相当于_________透镜，它的成像与____________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相似，所成的是__________（填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，已知镜头焦距为f,人脸到镜头的距离应大于__________.要使屏幕上的像大些，人应离镜头___________（填“远”或“近”）些.
凸照相机缩小2f近图4-3-3 解析：摄像机的镜头相当于凸透镜，它的成像原理与照相机的相同，已知镜头焦距为f,则当人脸到凸透镜的距离大于2f时，成倒立、缩小的实像；同时当人靠近镜头时，物距变小，故像距应该变大，同时像变大.
答案：凸 照相机 缩小 2f 近题型三 确定物距或像距的范围
例8 （重庆万州模拟）将一物体放在距凸透镜20 cm处，在光屏上得到一个等大的像，若用此凸透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到凸透镜的距离应（ ）
A.小于10 cm
B.大于10 cm
C.大于20 cm
D.在10 cm和20 cm之间A 解析：将一物体放在距凸透镜20 cm处，在光屏上得到一个等大的像，则20 cm=2f，所以凸透镜的焦距是f=10 cm.若用此透镜来观察邮票上较小的图案，且要得到正立、放大的虚像，则邮票到凸透镜的距离应该小于凸透镜的一倍焦距.故选A.
答案：A
方法点拨：解答本题要根据凸透镜成像的四种情况进行判断：①u＞2f，成倒立、缩小的实像；②u=2f，成倒立、等大的实像；③2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；④u＜f，成正立、放大的虚像.例9 小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范.在图4-3-4所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像.图4-3-4（1）图示位置的成像情况与_________（填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的原理相同.
（2）在光具座45 cm处放置一个凹透镜（图中未画出），这时需要将光屏向________（填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像，____________（填“近视”或“远视”）眼矫正原理与这个相同.
（3）为了粗测凸透镜的焦距，小明将凸透镜平行于水平地面放置，并正对着太阳光，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点到光心的距离就是凸透镜的焦距.旁边的同学却告诉他，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是___________________________照相机右近视太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上（4）当光屏上成清晰的像时，小华用不透明的纸板挡住透镜的下半部分，则光屏上所成的像_________（填“完整”或“不完整”）.
（5）若将第（1）步中蜡烛和光屏的位置对调，则光屏上是否还会呈现蜡烛清晰的像？_______（填“会”或“不会”），理由是_______________________________.
解析：（1）由题图可知，物距大于像距，此时成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的.完整会在光的折射现象中光路是可逆的（2）凹透镜对光有发散作用，使光发散，像成在光屏的后方，即像距增大，则要在光屏上得到清晰的像，光屏应远离凸透镜，近视眼矫正原理与这个相同.（3）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点，小明将凸透镜平行于水平地面放置，太阳光没有垂直照射到凸透镜的表面，与主光轴不平行，所以不能正确测量出焦距.（4）用不透明的纸板挡住透镜的下半部分，凸透镜的其他部分仍然能够会聚光而成像，所成像是完整的，只是比原来暗了一些（5）若将蜡烛与光屏对调，则物距介于一倍焦距与二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，仍能在光屏上成像，理由是在光的折射现象中光路是可逆的.
答案：（1）照相机（2）右 近视（3）太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上（4）完整
（5）会 在光的折射现象中光路是可逆的
知识链接：实验过程中移动光屏找不到像的原因有：
①蜡烛在焦点以内；②蜡烛在焦点上；③烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光屏无法移到该位置.
解读中考：本节知识在中考中的考查重点是凸透镜成像规律以及凸透镜成像规律的应用等.一般以选择题、填空题和实验题为主，难度中等.
考点一 凸透镜成像规律及其探究实验
教材第88页“学生实验”
探究凸透镜成像的规律
凸透镜成像规律：u＞2f时，成倒立、缩小的实像；u=2f时，成倒立、等大的实像；f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像；u=f时，不成像；u＜f时，成正立、放大的虚像. 例10 （江苏盐城中考）小明用蜡烛和毛玻璃光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验.
（1）测量焦距时，将凸透镜正对太阳光，移动透镜，让太阳光在白纸上会聚成一个__________的光斑，用刻度尺测量光斑到__________的距离，结果为10.0 cm.
（2）如图4-3-5所示，刚开始实验时烛焰的像只有一小部分成在光屏边缘的A处，大部分不在光屏上，产生这一现象的原因是________________________________________________________.最小、最亮透镜中心烛焰的中心、透镜中心和光屏中心没在同一直线上图4-3-5（3）当蜡烛距透镜5.0 cm时，光屏上__________（填“有”或“没有”）烛焰经透镜折射后的光线，此时，像成在______（填“光屏”或“蜡烛”）一侧.有蜡烛（4）小明用LED灯做成字母“ ”替换蜡烛，将它放在距透镜15.0 cm处，在光屏上成清晰的像.小明在毛玻璃光屏后面观察物和屏上的像，他直接看到的物为“ ”,则他看到光屏上像的形状为_________________________；移去光屏，在光屏处看到像的形状为____________________________.
解析：（1）将凸透镜正对太阳光，这样做是让太阳光与凸透镜的主光轴平行，调节并移动透镜，让太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的光斑，该光斑的位置为透镜的焦点位置，用刻度尺测出该光斑到透镜中心的距离即为倒立、放大的实像，如图倒立、放大的实像，如图焦距. （2）刚开始时烛焰的像只有一小部分成在光屏边缘的A处，造成这一现象的原因是烛焰的中心、透镜中心和光屏中心没在同一高度上.（3）当蜡烛距透镜5.0 cm时，光屏上有烛焰经透镜折射后的光线，只不过折射光线是发散的，不会聚成像.凸透镜的焦距f=10 cm，当蜡烛距透镜5.0 cm时，u＜f，成正立、放大的虚像，物与像在凸透镜的同侧，即像成在蜡烛一侧.眼睛透过凸透镜观察，可以看到正立、放大的虚像.（4）将它放在距透镜15.0 cm处，2f＞u＞f，光屏上像的形状为倒立、放大的实像，如图 .在毛玻璃光屏后面看到的像与光屏上的像是对称的，相当于平面镜成像，故在毛玻璃光屏后面看到光屏上的像的形状为倒立、放大的实像，如图 . 答案：（1）最小、最亮 透镜中心（2）烛焰的中心、透镜中心和光屏中心没在同一直线上（3）有 蜡烛（4）倒立、放大的实像，如图 倒立、放大的实像，如图
考点二 凸透镜成像的应用
教材第90页“图4-23”
投影仪的原理是当2f>u>f时，
成放大、倒立的实像.例11 （湖北恩施中考）投影仪能将文字和图像等信息投射到屏上，其镜头相当于一个________，屏上出现的文字相对于投影仪内部发光元件产生的“文字”是一个____立、放大的像.若需让屏上的文字变大，应将镜头适当________（填“靠近”或“远离”）发光元件.
解析：投影仪的镜头相当于一个凸透镜，投影仪能使物体成倒立、放大的实像.若要让屏幕上的文字大一些，根据凸透镜成实像时，物距越小，成的像越大，可知应将投影仪镜头靠近发光元件.
答案：凸透镜 倒 靠近凸透镜倒靠近核心素养
例12 （福建泉州质检）有两只完全相同且干净的玻璃杯，一只盛满不含气泡和杂质的纯净水，一只是空的，杯口都盖上盖子.你怎么用眼睛来判断哪只杯中有水？说明你判断的理由.
解析：盛水的杯子形成一个水凸透镜，能起到放大镜的作用.把手放在两只玻璃杯的后面，能对手起放大作用的是盛满纯净水的玻璃杯，不能对手起放大作用的是空玻璃杯.
答案：见解析