2.2 光的折射 教案

凸 透 镜 成 像
1．教学目标
知识与技能
过程与方法
能识别凸透镜和凹透镜
知道凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用
知道透镜的主光轴、光心、焦点和焦距
理解凸透镜成像的初步规律
知道照相机、幻灯机、放大镜的成像原理
领会研究凸透镜成像的方法，感受验证过程的科学方法
学会验证凸透镜成像的规律
能运用凸透镜成像规律讨论、解决一些简单的实际问题
2．知识网络图
结构：中间厚、边缘薄
凸透镜
对光线的作用：会聚
（1）透镜 结构：中间薄、边缘厚
凹透镜
对光线的作用：发散
验证凸透镜成像的方法
成像规律 验证过程的科学方法
运用规律解决实际问题
（2）凸透镜成像
照相机
成像应用 幻灯机
放大镜
经典例题类析
[例题1] 完成图9中的光路图
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解析：图9中所给的四个透镜，（a）、（b）是凸透镜，（c）、（d）为凹透镜，并且（a）、（c）给出入射光线，要求画出折射光线。而（b）、（d）则给出折射光线，要求画出入射光线。根据光心、焦点的定义方法就能画出这些特殊光线。
在画图中要注意光的传播方向。 （利用基本概念完成作图）
答案：如图10所示。
思维拓展：图11中正确表示了光通过透镜的是 （ ）
A．甲图 B． 乙图 C．丙图 D．丁图
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解析：根据凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，对比观察入射前和出射后光的变化情况。光通过甲图中的凸透镜（如图12所示）变得比原来会聚了，光通过乙图中的凹透镜变得比原来会聚了，光通过丙图中的凸透镜变得比原来发散了，光通过丁图中的凹透镜变得比原来会聚了。透镜对光的（明确会聚和发散的区别）“会聚”作用和“发散”作用并非只是针对平行于主轴的平行光而言，“会聚作用”应该理解为出射光比入射光会聚了一些；“发散作用”应该理解为出射光比入射光发散了一些。
答案：A
[例题2] 物体放在凸透镜的主光轴上，在距透镜40厘米处的光屏上得到一个倒立、放大的像，则该透镜的焦距可能为 （ ）
A．40cm B．30cm C．20cm 10．5cm
解析：本题可以用“不等式法”来确定焦距的范围。根据题意“距透镜40厘米处的光屏”，可知像距v，且所得的像是倒立、放大的，根据凸透镜成像的规律得v>2f，即40厘米>2f，由此推得该凸透镜的焦距f<20厘米，符合这一要求的只有选项D。
答案：D
思维拓展1：物体距凸透镜20cm时，可在光屏上得到一个缩小的实像，若把物体向透镜方向移8cm，又可在光屏上得到一个放大的实像，则透镜的焦距是 （ ）
A．20cm B．10cm C．9cm D．5cm
解析：根据题意，当物距u=20cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立、缩小的实像。即物距必须满足u>2f，也就是f<10cm。这是焦距的第一个解。又从题意可知：把物体向透镜方向移8cm，所以当物距u=12cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立、放大的实像。即物距必须满足2f>u>f，也就是2f>12cm>f ，求得12cm>f>6cm。这是焦距的第二个解。选取两个解的公共部分，求得最后结果为10cm>f>6cm。因此选C正确。
答案：C （注意：物体移动时的分析方法）
思维拓展2：物体距凸透镜30厘米时，在距透镜20厘米处的光屏上成一清晰的像，由此可以确定该凸透镜的焦距可能为 ( )
A．f=10cm B．f=15cm C．15cm>f>10cm D．无法确定
解析：本题有两种解法：
解法一：“不等式法”。由题意可知，光屏上成清晰的像，必定是实像，但到底是缩小的像还是放大的像，有的学生就分辨不清，故直接错选了“D”。其实物距30厘米大于像距20厘米，所以光屏上像是缩小的，物距30 cm>2f，求得f<15cm；而像距v满足：2f>20cm>f，求得20cm>f>10cm，取两个解的公共部分，得最后结果为15cm>f>10cm。因此选C正确。
解法二：“公式法”。根据题意，物距u=30cm时，像距v=20cm，直接带入凸透镜成像公式：1/u+ 1/v = 1/f，即1/30cm+1/20cm=1/f，求解得：f=12cm。因此选C正确。
答案：C（注意方法的灵活运用）
[例题3] 物体放在凸透镜前20厘米处，在透镜另一侧的光屏上成一个倒立放大的像。当物体距凸透镜12厘米时，所成的像 （ ）
A．一定是倒立放大的实像 B．可能是倒立缩小的实像
C．可能是正立放大的虚像 D．可能是正立等大的虚像
解析：本题可以用“不等式法”先确定焦距的范围。由题意可知，当物距u=12cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立放大的实像。即物距必须满足2f>u>f，也就是2f>20cm>f ，求得20cm>f>10cm。当物体离透镜12cm时，解题的关键是判断12cm与焦距f的关系，，较简单可行的方法是“特殊值法”。由于20cm>f>10cm，则f可能11cm或19cm，当f为11cm时，2f>12cm>f，成倒立放大的实像；当f为19cm时，12cm答案：C
思维拓展：当蜡烛距凸透镜30厘米时，在离该透镜40厘米的光屏上能成一个清晰的烛焰像；如果蜡烛到该透镜的距离为40厘米时，则在光屏上 （　 ）
A．一定成一个放大的像 B．一定成一个缩小的像
C．可能成一个倒立的像 D．可能不成像
解析：本题若用“不等式法”解题，也是能正确解答的，但较繁。建议利用“光路可逆法”解题，因为这样更简单。由题意可知，当物距u=30cm，像距v=40cm时，光屏上成清晰的像，因为物距小于像距，光屏的像一定是放大的，物距u应满足2f>30cm>f，像距v满足40cm>2f，当物距发生变化，变为40cm时，物距一定大于2f，故答案是唯一的，只能成“缩小倒立实像”。
答案：B
总结：解决以上有关问题，关键是熟记凸透镜成像的规律，每种情况下成像的性质是怎样的，这时物距、像距、焦距的关系怎样。另外，要养成仔细审题的习惯，要分清题目告知的是“物距”还是“像距”，才能正确找到切入点。