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第5章
第3节
课时1
人教版-物理-八年级上册
凸透镜成像的规律
通过实验探究，归纳总结凸透镜成像的规律。
通过探究活动，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
【重点】设计实验、分析数据、归纳总结、得出规律；
【难点】完成实验，探究出凸透镜成像的规律。
学习目标
学习目标
1.
照相机的成像原理
照相机是利用凸透镜能成倒立、缩小的实像的原理工作的。照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶卷相当于光屏。
2.
照相机的成像特点
(1)物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。
(2)物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像(或胶片)的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。
(3)照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。
学习目标
知识回顾
3.
投影仪的成像原理
投影仪是利用凸透镜能使物体成倒立、放大的实像。
4.
放大镜成像的特点
(1)物体通过放大镜所成的像是个正立、放大的像。
(2)像和物体在放大镜的同侧。
(3)在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大。
(4)
若放大镜与物体的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。
学习目标
知识回顾
课堂导入
课堂导入
新课引入
通过上节课的学习，我们知道照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜。
照相机：物体离镜头比较远成倒立的、缩小的实像。
投影仪：物体离镜头比较近成一个放大的、倒立的实像。
放大镜：物体离镜头很近，能成放大的、正立的虚像。
你知道像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系吗？
1.
基本概念
(1)物距：物体到透镜光心的距离，用字母u表示。
(2)像距：像到透镜光心的距离，用字母v表示。
探究凸透镜成像的规律
知
识
点
物距u
像距v
物体AB
B
A
像A’
B’
B’
A’
F
焦点
F
焦点
光心
新知探究
新知探究
注意：因初中阶段我们研究的透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，所以一般物距也可说为物体到透镜的距离，像距也可说为像到透镜的距离。
探究凸透镜成像的规律
新知探究
新知探究
（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：①可能与物距有关；②可能与焦距有关（由于凸透镜的偏折情况和焦距有关）；
（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
新知探究
新知探究
（4）实验仪器：光具座、蜡烛、光屏、凸透镜、火柴等。
（5）进行实验和收集证据
实验步骤：①如果凸透镜的焦距未知，可以利用太阳光粗测出凸透
镜的焦距。
新知探究
新知探究
②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。
③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。
新知探究
新知探究
④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。
⑤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。
⑥把蜡烛继续靠近凸透镜（
u=f
）
，移动光屏，观察是否能够成像。
新知探究
新知探究
⑦继续向凸透镜移动蜡烛（
u）并调整光屏的位置，你能在屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。改变物距，重做这一步。
⑧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=10cm
)。
新知探究
新知探究
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
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
20
56
56
12
20
12
10
8
6
18
23
23
18
新知探究
新知探究
新知探究
新知探究
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。
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。
①焦点是成实像和虚像的分界点。当u＞f
时成实像；当u时成虚像；当u=f
时不成像。
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。
新知探究
新知探究
（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：
新知探究
新知探究
1.
光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距为10cm左右的凸透镜，焦距过大（光具座总长不够4倍焦距长），有些实验无法完成。
2.
凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距。
3.
调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央。
4.
调整光屏时不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距改变。
5.
同一个物距范围内要取两个以上的物距进行实验，这样做是为了排除偶然因素，寻找普遍规律。
新知探究
特别提醒
思考讨论1：你知道实验中无论如何移动光屏都找不到像的原因有哪些？
(1)
烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。
(2)当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度有限，光屏不能承接到像。
(3)物体在一倍焦距之内或在焦点处。
新知探究
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思考讨论2：若把凸透镜遮挡一部分，像会发生什么变化？
若把凸透镜遮掉一部分，成像性质不变，只是成的像暗一些。
新知探究
新知探究
（广东中考）如图所示，小李用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验，凸透镜的焦距为12cm。
新知探究
典型例题1
(1)蜡烛和凸透镜的位置不变，要使光屏承接到一个倒立、______的清晰的实像，具体的操作是首先将光屏向
____________移动，直到找到最清晰的像。日常生活中______
(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的。
(2)当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往______偏离光屏中心。
(3)请你指出用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的两点不足之处：①
____________________________________
;
②____________________________________。
解析：（1）根据蜡烛在光具座上的位置可知，物距u=15.0cm，f2f，即清晰的像位于光具座“70.0cm”刻度线往右的位置，因此要将光屏往右移到适当的距离，直至光屏上出现清晰的像；投影仪就是根据凸透镜成放大的实像这一原理制成的。
（2）凸透镜成实像时，烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度，蜡烛燃烧变短时，烛焰向下偏离中心线，故烛焰的像往上偏离光屏中心。
新知探究
典型例题1
（3）蜡烛燃烧变短会导致像在光屏上的位置发生改变；烛焰容易晃动也会导致光屏上的像发生晃动，影响观察。
答案：（1）放大
右
投影仪
(2)上
(3)①蜡烛燃烧会变短使烛焰位置发生变化②烛焰容易晃动影响观察(答案合理即可)
探究凸透镜成像的规律
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
f：倒立、放大的实像，v>2f
放大镜原理
u：正立、放大的虚像
课堂总结
课堂总结
在探究凸透镜成像规律的实验中，某次实验的成像情况如图所示，小组成员提出“有哪些方法可以让光屏上的像变大”的问题，经过讨论后形成两个方案，而且都能达到目的。
方案一：保持蜡烛和光屏的位置不动，只将凸透镜向————移动适当距离；方案二：保持凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏都向————移动。
左
右
课堂作业
课堂作业
2.
如图为凸透镜成像的示意图，由于不慎将透镜的上沿摔掉一块(图中阴影部分)，则
(
)
A.
像的A'部分消失了
B.
像的B'部分消失了
C.
成像的效果不受影响
D.
像A'B'是完整的，但亮度变暗
D
课堂作业
课堂作业
3.
小明同学做凸透镜成像的实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前，在光屏上得到清晰的倒立、放大的实像。保持透镜位置不变，把蜡烛与光屏的位置对换，则(
)
A.
光屏上有倒立、缩小的实像
B.
光屏上有倒立、放大的实像
C.
光屏上有正立、等大的虚像
D.
光屏上没有像
A
课堂作业
课堂作业
4.
一凸透镜的焦距为20厘米，要得到放大的实像，物体应位于凸透镜前(??
)
A.
小于20厘米处
B.
大于40厘米处
C.
20厘米与40厘米之间?
D.
条件不足，无法确定
C
课堂作业
课堂作业
5.
在研究凸透镜成像规律的实验中，小明同学无论怎样移动光屏，在光屏上始终观察不到烛焰清晰的像，造成这种现象的原因可能是（
）
A.
蜡烛、凸透镜、光屏三者中心在同一条水平线上
B.
蜡烛距凸透镜距离大于焦距
C.
蜡烛距凸透镜距离小于焦距
D.
蜡烛距凸透镜距离等于2倍焦距
C
课堂作业
课堂作业
