第4章 多彩的光第5节 科学探究：凸透镜成像 课件（45张）

第四章　多彩的光
第5节　科学探究：凸透镜成像　
以上都是生活中常见的透镜，他们成的像有什么不同呢？
新课引入
学习目标
1.能正确区分凸透镜和凹透镜.
2.能正确在图中标出凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距.
3.理解凸透镜成像的规律.
4.知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系.

新课目标
凸透镜是利用光的折射原理制成的光学器件，其形状是中央较厚、边缘较薄.凸透镜镜面的两个表面或至少一个表面是球面的一部分.它是放大镜、照相机及望远镜等光学仪器的基本元件.
凸透镜
一
新课讲解
如图所示，平行光通过凸透镜后将会聚于一点.可见，凸透镜对光有会聚作用.所以，凸透镜又叫做会聚透镜.
使平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，光从凸透镜的另一侧射出，观察到凸透镜能使平行于主光轴的光会聚到一点上.
实验现象说明凸透镜对光有会聚作用.
1.凸透镜对光的作用
2.透镜的光心与主光轴
主光轴：通过两个球面球心 的直线，叫做透镜的主光轴.简称光轴.
光心：凸透镜的中心 O 叫做光心.凡是经过这一点的光都不改变传播方向.
C2
C1
O
凡是通过透镜光心的光线，其传播方向不改变.
主光轴
光心
O
F
f
3. 凸透镜的焦点和焦距
焦点：平行于主光轴的光经凸透镜会聚的点称为凸透镜的焦点.凸透镜的两侧各有一个焦点.
焦距：焦点到光心的距离称为焦距.
焦距
焦点
主光轴
F
f
焦点
f
凸透镜有两个焦点
F
F
1.通过光心的光线:传播方向不改变.
2.平行于主光轴的光线:经凸透镜折射后通过焦点.
3.经过凸透镜焦点的光线:折射后平行于主光轴射出.
4.凸透镜的作图：三条特殊光线
拿一个凸透镜正对着太阳光，在把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变得最小、最亮，测量这个最小、最亮的光斑到透镜光心的距离，这就是焦距.
太阳光离我们非常远，射到地面的阳光可以看做平行光.想一想，怎样利用阳光测量凸透镜的焦距？
（一）提出问题：
像的实虚、大小、正倒跟物体到凸透镜的距离有什么关系？
（二）猜想与假设：
可能与物体到透镜的距离有关.
实验探究：凸透镜成像的规律
二
1.所需实验器材有哪些？
答：光具座（带刻度尺）、蜡烛、火柴、凸透镜、光屏.
2.实验器材的安装规则是什么？
答：摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏.使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上.
注意：调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
（三）设计实验与制定计划
理解物距、像距、焦距概念
物距：物体离凸透镜的距离.
像距：像到凸透镜的距离.
焦距：焦点到凸透镜光心的距离.
F
F
2F
2F
物距u
像距 v
焦距f

分别使物距u 在
1.大于二倍焦距（u > 2f ）
2.大于一倍焦距小于二倍焦距（f 3.小于一倍焦距（u （四）进行实验与收集证据
用一支蜡烛作为发光体，一块白色的硬纸板作为屏，研究蜡烛的成像情况.
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
虚实
大小
正倒



















像与物距的关系
凸透镜的焦距f= cm
把实验中得到的数据和观察结果填入下表.每个小组可以选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据.
1.像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？
2.在实验中，你能发现放大的像和缩小的像的分界点在什么位置吗？
（五）分析与论证
焦点是实像和虚像的分界点，当物距小于焦距时，成虚像，当物距大于焦距时，成实像，当物距等于焦距时，不成像.
二倍焦距是缩小像和放大像的分界点.
分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律.
3.像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？
成实像时都是倒立的，成虚像时都是正立的.
4.实验过程中在光屏上找不到像的原因有：
（1）烛焰、凸透镜、光屏三者中心
（2）当物体在焦点外侧处于靠近焦点处时，物体成像很，超过了光具座的范围，光屏接收不到像.
（3）烛焰 ，凸透镜不能成像.
（4）当烛焰 时，虚像不能用光屏承接到.
不在同一高度.
远
正好在焦点上
在焦点以内
大于2倍焦距
倒立、缩小、实像
①当u＞2 f 时
1.凸透镜成像规律
等于2倍焦距
倒立、等大、实像
②当u=2 f 时
小于2倍焦距
大于1倍焦距
倒立、放大、实像
③当f等于1倍焦距
不成像
④当u= f 时
小于1倍焦距
正立、放大、虚像
⑤当u＜f 时
1、什么情况下像和物体在凸透镜两侧？
什么情况下像和物体在凸透镜同侧？
成实像时物像异侧
成虚像时物像同侧
2、当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？
物距减少 像距增大
即物像同方向移动
像跟着物体在移动
一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小.
实像总是异侧倒；物近像远像变大.
虚像总是同侧正；物近像近像变小.
像的大小像距定；像儿跟着物体跑.
凸透镜成像记忆口诀
知识拓展 凹透镜
凹透镜中央
薄、边缘厚，
中央比边缘薄的透镜叫凹透镜.
使平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，光从凹
透镜的另一侧射出，观察到凹透镜能使平行于主光轴的
光向外发散.所以，凸透镜又叫做发散透镜.
1.凹透镜对光的作用

焦点
F
f
焦距
2. 凹透镜的焦点和焦距
平行于主光轴的光通过凹透镜发散后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点( F ).
F
凹透镜有两个焦点
f
F
3.凹透镜的作图：三条特殊光线
F
F
1.通过光心的光线:传播方向不改变.
2.平行于主光轴的光线:经凹透镜折射后发散，发散光线的反向
延长线通过焦点.
3.对着凹透镜异侧焦点入射的光线:折射后平行于主光轴射出.
1.完成下图中的光路图（画出每条入射光线对应的折射光线）.
解析：延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴.平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，如图所示：
凸透镜成像
中间厚、边缘薄
凹透镜
几个概念
对光有会聚作用
三条特殊光线
凸透镜
中间薄、边缘厚
对光有发散作用
三条特殊光线
主光轴
光心
焦点（F ）
焦距（f ）
课堂小结
1.透镜
fv=2f
v>2f
倒
缩小
实像
相反
倒
等大
实像
相反
倒
放大
实像
相反
—
—
不 成 像
正
放大
虚像
相同
2.凸透镜成像规律
1.说出哪些是凸透镜，哪些是凹透镜.
凸透镜：B、E、F
凹透镜：A、C、G
课堂训练
2.要使小灯泡发出的光经某透镜后变成平行光，应把小灯泡放在（ ）
A. 凸透镜前任意位置
B. 凸透镜的焦点上
C. 凹透镜前任意位置 　　
D. 凹透镜的焦点上
B
3.将物体放在凸透镜前16厘米处，在光屏上得到倒立缩小的像，则凸透镜的焦距可能是（ ）
Ａ、10cm Ｂ、7cm
Ｃ、8cm Ｄ、16cm
B
4.在探究凸透镜成像实验中，当物距为20厘米时，得到一个倒立缩小的实像，此时像距为13厘米，则凸透镜的焦距是（ ）
A、f > 20 cm
B、13 cm< f < 20 cm
C、10 cm < f < 13 cm
D、6.5 cm < f < 10 cm
D
5.小周同学在探究凸透镜成像规律实验时，在光屏上得到清晰的与烛焰等大的像，保持凸透镜位置不变，为了得到清晰缩小的像，他应该（ ）
A.让蜡烛远离透镜，同时让光屏也远离透镜
B.让蜡烛远离透镜，同时让光屏靠近透镜
C.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏也靠近透镜
D.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏远离透镜
B
6.小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分别置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所的a、b、c、d四点，分别调整光屏的位置.当把蜡烛位于______点时，屏上出现放大的像；当蜡烛位于_______点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像.
a
b
c
d
F
2f
b或c
d
7.下面两图是光线经过透镜后的光路图,请选择合适的透镜填入方框内.
Ｆ
Ｆ
8.完成下列光路图.
Ｆ
Ｆ
Ｆ
Ｆ
9.把物体放在凸透镜前10cm时，可以在凸透镜另一侧的光屏上得到放大的像.据此可以推断这个凸透镜的焦距范围为多少？
解：因为是光屏上的像,故像是实像，又是放
大的，所以必须满足：2f > u > f, 即：
2f >10(cm)>f
由于2f >10(cm) 得： f >5(cm)，
综合10(cm)>f 得：10cm >f >5cm