3.3 探究凸透镜成像的规律

“探究凸透镜成像规律”的教案设计
执教者：李德颖 2005年11月18日
【教学目的】
知道凸透镜成像规律，理解凸透镜能成实像和虚像。
【教学重点和难点】
凸透镜成像规律，物距、像距、实像和虚像的概念。
1、凸透镜成倒立、缩小的实像的条件是物体到凸透镜的距离大于二倍焦距。
2、凸透镜成倒立、放大的实像的条件是物体到凸透镜的距离在焦距和二倍焦距之间。
3、凸透镜成正立、放大的实像的条件是物体到凸透镜的距离在焦距之内。
【教具】
光具座、蜡烛、凸透镜、光屏，火柴。（2个学生一组）
【引入新课】
同学们，上节课我们观察了照相机、投影仪、放大镜所成的像，你们说，这些光学仪器是利用什么光学元件使物体成像的？它们所成的像一样吗？
【教学过程】
1.通过生活中的实例和演示实验来引入新课，激发学生研究凸透镜成像规律的兴趣。
演示实验：把凸透镜固定在光具座上，再将光屏上点燃的蜡烛分别放置在凸透镜的两侧，调整凸透镜和光屏，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度，移动蜡烛和光屏，使光屏上出现倒立缩小的像，再移动蜡烛和光屏，使光屏上又出现倒立放大的像。指出：凸透镜不但对光有会聚作用，而且还能成像，并进而设问：看了这个实验后，你们是否还想知道：凸透镜为什么能成上述两种不同特点的像？让我们通过实验来研究凸透镜的成像规律。
2.新课教学
(1)物距和像距
物距：物体到透镜光心的距离，常用“u”表示．
像距：物体通过透镜成的像到透镜光心的距离，赏用“v”表示．
(2)实像和虚像
实像：由实际的光线会聚而成的像．
虚像：由反射光线或折射光线的反向延长线相交而成的像．
（实像能用眼睛观察到，而且能用光屏接收，虚像只能用眼睛观察，不能用光屏接收．我们看到的无论是实像还是虚像，都是由于实际光线进入我们眼里的缘故．）
探究实验步骤：
①提出问题→②猜想→③设计实验→④进行实验→⑤分析和结论
↓实验表格：
3、全体学生实验：分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。
（1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？(u > f) 在什么条件下成虚像？(u < f)
（2）像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？凸透镜在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？
（3）像的正倒：凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
【例1】蜡烛放在凸透镜前，在另一侧光屏上得到清晰的烛焰像，若将蜡烛向凸透镜移动，要在光屏上得到清晰的像，光屏应当向____方向移动，所得到的像比原来_____些。
【分析】能够在光屏上得到的像是实像。
　　凸透镜成像规律告诉我们：成实像时，物距减小，像距增大，像变大。这一规律也可以用作图法来说明，见图①所示。
　　当物体AB从图中（1）的位置移动（2）的位置时，它的像从位置（3）的A′B′移到位置（4）的A″B″。物距减小时，像距增大。再比较A″B″与A′B′，可见像也变大了。
【解答】题中前后两个空分别填入“远离透镜”和“大”。
4、讨论：
①讨论下面问题，进一步掌握凸透镜成像的规律：（a）物体在凸透镜焦点以外的时候，总能成什么像？当物距变小时，像距怎样变？像的大小怎样变？（b）凸透镜成像时，像由缩小到放大的分界点是在什么地方？像由实像变为虚像的分界点是在什么地方？
②通过实验进一步认识凸透镜成像的特点。让学生在光具座上做成凸透镜成实像的实验，而后用黑纸片把凸透镜的上半部分（或下半部分）遮住，观察光屏上还能成完整的像吗？像的亮度如何？想一想，这是为什么？
堂上练习：
1．实验器材；光具座、蜡烛、　　　　　、光屏、火柴。　　　　　放于蜡烛和光屏之间，调整透镜、光屏的高度，使　　　　　、蜡烛、光屏的中心大致在　　　　　　。
2．实验过程：
(1)在阳光下测定凸透镜的　　　　，并记录下来。
(2)把蜡烛放在离透镜　　　　　的位置上，调整　　　　　到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个_______的像．观察像的 、　　　　，分别测量物距和像距．
(3)逐渐把蜡烛向凸透镜靠近，这时光屏应 凸透镜才能成清晰的像进行观察和测量.
3．分析归纳：分析实验数据，物体在　　　时，成倒立、缩小的实像；在　　　　时，成倒立、放大的实像；在　　　　　时，成正立、放大的虚像。
4、实像和虚像：　　　　像可以用光屏承接，　　　像不能用光屏承接
小结：
1、凸透镜成倒立、缩小的实像的条件是物体到凸透镜的距离大于二倍焦距。（应用照相机）
2、凸透镜成倒立、放大的实像的条件是物体到凸透镜的距离在焦距和二倍焦距之间。
（应用投影仪）
3、凸透镜成正立、放大的实像的条件是物体到凸透镜的距离在焦距之内。（应用放大镜）
5、布置作业：P68 动手支脑学物理 1、
附：板书设计
探究凸透镜成像规律
1、科学探究凸透镜成像规律
（1）物距大于焦距时，物距变小，像变大，像距变大。
（2）物距远远大于焦距时，成倒立、缩小的实像。
（3）物距稍大于焦距时，成正立、放大的实像。
（4）物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。
2、实像和虚像
实像：由实际光线会聚而形成，能用光屏承接。
虚像：不是实际光线会聚而形成，不能用光屏承接。
3、应用
（1）照相机原理和构造：被拍物体到镜头距离远远大于焦距时，在胶卷上得到倒立、缩小的实像。
（2）投影仪原理的构造：投影片（物体）到镜头的距离稍大于天花板上成倒立、放大的实像。
（3）放大镜原理：物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。
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