探究凸透镜成像的规律
《探究凸透镜成像的规律》教学设计
●〇教学目标
知识与技能
①理解凸透镜成像规律。
②知道凸透镜成放大、缩小实像和虚的条件。
过程与方法
①能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。
②通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法。
③学习从物理现象中归纳科学规律的方法。学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法。
情感态度与价值观
①乐于参与观察、实验、制作等科学实践。
②通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。
●〇教学重点与难点
重点
①对凸透镜成像规律的理解和认识。
②组织指导学生完成探究凸透镜成像规律的实验。
难点
①指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。
②组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验。
●〇教学过程
■教学过■教师活动■学生活动■设计意图
程
根据上节课生活中的透镜提出利回忆生活中的透创设问题情
新课导入（第1课时）
（3分钟）用什么光学元件成像和成像有什
么差异的问题，再由凸透镜成像的
差异引入新课。
镜成像情况并回
答问题，并产生
凸透镜有什么规
律的想法，从而
激发探究的兴
景，从生活走
向物理，使学
生对凸透镜
成像规律产
生科学探究
趣。的兴趣。
新课导学
提出问题照相机、投影仪和放大镜都有凸透学生观察投影创设问题情
镜，但有大小、倒正和虚实的差异，仪、照相机和放景，培养学生
通过引导学生由凸透镜成像的差大镜的成像情由生活现象
异提出凸透镜成像的大小、倒正与景，从而提出问发现问题、提
物距有什么关系。题。出问题的能
力。
继续观察投影仪、照相机和放大镜
猜想成像的同相点及不同点，引导学生
针对像的大小、倒正和虚实分析并
做出其与物距或者像距大小关系学生讨论、观察学生猜想有
有关的猜想与假设，同时板书。投影仪、照相机多种多样，有
和放大镜成像情正确的，也有
况，做出猜想与不正确的猜
假设。想，但需给予
肯定与鼓励。
指导学生要检验猜想是否正确需教师可以创
要实验，提出实验是探究物理知识设适当的猜
最基本的一种方法。想情景，引导
设计实验给出器材，让学生根据猜想设计实学生猜想，并
验方法，并说出器材在其中所起的明确猜想的
作用。理由是什么，
指导学生阅读教材P66，明确实验
学生阅读、讨论、同时，教师板观察什么、测量什么和记录的数据作答，举手发言。书学生猜想，
以及实验的主要步骤及过程。其他同学评估、体现学生主
演示：根据学生的实验方法补充说改进实验方法。体地位。
明实验操作步骤、注意事项，如：明确实验目的。
蜡烛、凸透镜、光屏的摆放位置。回顾凸透镜焦距培养学生科
根据猜想，实验时先改变物距，由测量的方法，并学的能力及
大到小进行几次实验。让两位学生测出精神。
并提醒学生怎样观察像；怎样记录本节课凸透镜的培养交流合
物距、像距；注意分工合作。焦距．作精神、制订
计划能力、创教师巡视，对学生的探究过程进行造能力、表达
指导，及时对学生探究过程中出现能力、评估能
的问题进行指导，并鼓励最先完成力、勇于发表
实验的学生填写黑板的数据．（见见解的意识。
附表）教师指导、让
动手能力较
强的学生示进行实验范实验过程，
教师事先画好表格，指导学生根据是为了使所
实验现象及数据思考得到什么结有学生明确
论，是否证实了猜想和假设，并进实验目的及
一步思考、归纳出凸透镜成像的规方法，强化对
律并让学生以书面或口头形式表物距、像距概
达自己的观点。分二人小组实念的理解，从
验，观察记录，而突破难点。
思考猜想是否正起到教师的
分析和论确。引导作用。
证实验、记录、思
（第2课
考、作答。
时）
培养动手能
力、观察能
力、科学探究
讨论思考得出凸精神、实事求
透镜所成像的大是的科学态
小、倒正与物距度、交流合作
或与物距和像距精神、创造意
的大小关系有识。激励学生
关，进一步综合、的自我表现
分析归纳出：意识与成功
当u>2f时，成倒
感。
立、缩小的实验
像；
当f 启发学生从 成倒立、放大的实验数据中 实像．找出规律。数 当u 据较多，要加 立放大的虚像；强引导。自行 成实像时，物距总结出凸透 变小时，像距变镜成像规律， 大，像也变大。加深了对知 识的认识和 理解，突破了 难点，培养了 分析归纳的 能力。 请学生小结本节课的收获，教师同从知识、方法、重点小结凸时用Flash动 画展示凸透镜成像 有什么体会方面透镜成像规 归纳小结小结，并观看动律和科学探 规律．Flash动画下载地址： http：//flash．9d．ng．c．m/s．ftd．wn 画进一步理解凸究方法，让知/33/517K_swf_36-10852．swf 透镜成像的规识和方法系 律。统化。利用 Flash动画提 高了学生的 学习兴趣，同 时体现的新 技术在教学 中的运用。 ●〇教学反思 本节课的教学活动给学生一个全新的体验，学生活动进行热热闹闹，但我们一定要注意，要达成本节课的教学目标，结合凸透镜成像规律的特点的探究，通过培养学生对实验数据的分析和论证的能力，使学生得到从感性认识到理性认识的飞跃．让学生亲身体验在不断发现问题和提出问题的过程中逐步完善和升华，深化对凸透镜成像规律的认识，从而用实验探究的方法来得出凸透镜成像规律的特点，使学生进一步理解照相机、投影仪和放大镜的原理。 附表： 凸透镜焦距f＝cm 实验物距与焦物距像的性质像距实验者 次数距的关系u/cmv/cm 实虚大小正倒姓名 第1 次u>2f 2f>u>f u 第2 次u>2f 2f>u>f u ●〇教材分析 本节内容是本章的核心，它是学生在学习第2节“生活中的透镜”，对生活中常用的 透镜及对其成像情况获得丰富、具体的感性认识的基础上，带着问题，用探究的方法研究本节的内容。本节的主要内容，就是让学生通过科学探究的活动，找出凸透镜成像的规律，使学生在全过程中自主探究，体验科学探究的全过程，从而激发学生探究成像规律的兴趣，使学生能够体验科学探究的过程与方法。新教材以探究凸透镜成像情况与物距关系有关为主线，安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与结论”等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程。很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。为了降低学生理解凸透镜成像规律的难度，这次再版的人教版新教材把另一个难点实像和虚像放到了“生活中的透镜”中，相对于第1版来说，这次教材明确提出了实验时物体离凸透镜的距离分别为：u>2f、f 材这样处理，着重于学生的实际情况，降低探究的难度，这样更加有利于学生的学习的兴趣， 有利于探究的目的性，做到有的放矢。“想想议议”栏目让学生思考凸透镜成放大实像和缩小的实像，物距与像距的大小关系．这样加深学生对凸透镜规律，又让学生运用所学知识，分析生活中的透镜的成像原理。教材这样处理，体现了课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想。 ●〇教法分析 本节课是初中学生在物理学习过程中第一次进行全过程探究，本节课需要两个课时（每课时40分钟），第1课时重点在于培养学生猜想能力与设计实验的能力，学生猜想时一般 不懂怎样去猜想，有时猜想与提出的问题毫无关联，所以我们关键应该引导学生怎样去猜想，在教学中创设合理猜想情景，并且引导学生知道猜想要有猜想的理由，不能胡乱猜想。设计实验是探究的一个重要环节，所以我们要引导学生进行设计实验，让学生明白实验研究什么和怎样去研究，实验时应该观察什么、测量什么、记录什么？第二课时的重点放在培养学生对实验数据的分析和论证的能力方面，教师引导学生分析表格数据进行简单的比较，分析它们的相同点与不同点，让学生进行简单的因果推理，让学生以书面或口头表述自己的观点，最后教师归纳总结，这样让学生经历从物理现象和实验归纳科学规律的过程，培养了学生的处理信息的能力、分析概括的能力，从而提高了学生的科学素养。 探究“凸透镜成像规律”的实验专题 1．在探究“凸透镜成像规律”的实验中： （ 1）在光具座上从左至右依次放置蜡烛、和光屏，点燃蜡烛，调整烛焰、透镜和光屏的中 心在同一高度上，这样做的目的是． （ 2）如图甲所示，让一束平行光通过凸透镜后在光屏上得到一个最小最亮的光点，则可得到凸透镜的 焦距．器材处于图乙所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这与（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像特点相同． （ 3）记录实验数据如下表，请将所缺的实验数据和像的性质补充完整． 实验序号物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 1 30 15 ① 2 20 ②倒立、等大的实像 3 15 ③倒立、放大的实像 4 6 无正立、放大的虚像 请根据实验序号 4 的成像规律，写出在生活中的一个应用④． （ 4）在图乙中如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离后，要想在光屏上再次 得到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的眼镜（选填”近视”或”远视”）．2．某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，选用了焦距未知的凸透镜． （ 1）如图甲所示，该凸透镜的焦距为cm． （ 2）如图乙所示，想在光屏上得到烛焰清晰的像，需将蜡烛向（填“左”或“右”）移动，此时光 屏上能得到一个倒立（填“放大”或“缩小”）的实像，（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）就是根据此原理工作的． （ 3）在光屏上得到清晰的像后，该同学把他的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上烛焰的像变模 糊了，在不改变凸透镜和光屏位置的情况下，若想在光屏上再一次得到烛焰清晰的像，他应该将蜡烛向（填“左”或“右”）移动． （ 4）当蜡烛距离透镜很近时，无论怎样移动光屏都找不到像了，小明撤去光屏，从（选填“光屏一侧”或“蜡烛一侧”）向透镜方向看去，可以观察到蜡烛的像． 3．在做“探究凸透镜成像的规律”实验中，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点，如图所示． 凸透镜成像的规律 物距：物体到凸透镜的距离，用u表示。 像距：像（光屏）到凸透镜的距离，用v表示。 1.（1）当物距大于两倍焦距时（u＞2f）,成倒立，缩小的实像， 此时像距f＜v＜2f。 照相机应用此规律成像。 (2)当物距等于两倍焦距时（u=2f），成倒立，等大的实像，此时像距v=2f。 （3）当物距大于一倍焦距而又小于两倍焦距时(f＜u＜2f）,成倒立，放大的实像，此时像距v＞2f。 幻灯机（投影仪）应用此规律成像 （4）当物距等于焦距时（u=f），得到平行光，无法成像。 （5）当物距小于焦距时（u＜f），成正立，放大的虚像。 放大镜应用此规律成像。 2.焦点是成实像和虚像的分界点，也是成倒立和正立的像的分界点。 两倍焦距处是成放大缩小的像的分界点。 3．实像都是倒立的，虚像都是正立的。 4. 成实像时，物体离透镜越近，像就越大； 成虚像时，物体离透镜越近，像就越小。 5.成实像时，物体向前靠近凸透镜，光屏就要相应的向后移动远离透镜，才能成清晰的像。 凸透镜成像的规律口诀： （1）一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小 （2）虚则正，实则倒 （3）成实像口诀： 物近像远像变大，物远像近像变小 课后作业： 1．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光线变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的____ 上. 2．关于凸透镜的三条特殊光线是，通过光心的光线传播方向____ ；平行主光轴的光线经透镜折射后____ 焦点；通过焦点的光线经透镜折射后____ 主光轴. 3．物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成____ 、____ 的____ 像，根据这个道理制成了____ . 4. 把物体置于凸透镜主光轴上距透镜40 cm，透镜的焦距为15 cm，则物体通过透镜成的像是____ 立____ 的____ 像.若将物体向透镜方向移动了15 cm，则物体的像将向____ 方向移动，同时像变为____ 立____ 的____ 像. 5.幻灯机和电影放映机的镜头是____ 镜，物体应放在____ ，像在____ ，像的性质是 凸透镜成像规律总结 教材、教法 本节课是初中学生在物理学习过程中第一次进行全过程探究，本节课需要两个课时，第 1 课时重点在于培养学生猜想能力与设计实验的能力，学生猜想时一般不懂怎样去猜想，有时猜想与提出的问题毫无关联，所以我们关键应该引导学生怎样去猜想，在教学中创设合理猜想情景，并且引导学生知道猜想要有猜想的理由，不能胡乱猜想。设计实验是探究的一个重要环节，所以我们要引导学生进行设计实验，让学生明白实验研究什么和怎样去研究，实验时应该观察什么、测量什么、记录什么？第二课时的重点放在培养学生对实验数据的分析和论证的能力方面，教师引导学生分析表格数据进行简单的比较，分析它们的相同点与不同点，让学生进行简单的因果推理，让学生以书面或口头表述自己的观点，最后教师归纳总结，这样让学生经历从物理现象和实验归纳科学规律的过程，培养了学生的处理信息的能力、分析概括的能力，从而提高了学生的科学素养。 教学目标 （一）、知识与技能 ①理解凸透镜成像规律。 ②知道凸透镜成放大、缩小实像和虚的条件。 二）、过程与方法 ①能在探究活动中，初步获得提出问题的能力 ②通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法。 ③学习从物理现象中归纳科学规律的方法。学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法。 （三）、情感态度与价值观 ①乐于参与观察、实验、制作等科学实践。 ②通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，乐 于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。 教学重点与难点 重点：①对凸透镜成像规律的理解和认识。 ②组织指导学生完成探究凸透镜成像规律的实验。 难点：①指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。 ②组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验。 教学过程 一、成像的几种情况（透镜成像的原理是光的折射现象）。 "探究凸透镜成像的规律"实验报告 1.记录所选凸透镜的焦距f= cm。 2.在光具座上组装并调整器材，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在，目的是 。（书上没有用光具座，要使烛焰和光屏的中心位于。）3.把蜡烛放在较远处,使物距u>2f（大于20cm）,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在屏上成清晰的实像,观察实像的大小和正倒.记下物距u和像距v(此步骤做两次,表格中数据只填1组数据) 。 4.把蜡烛向凸透镜移近,使物距u=2f（等于20cm）. 5.把蜡烛向凸透镜移近,使物距在2f和f之间,即2f>u>f （大于10cm小于20cm）），调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在屏上成清晰的实像,观察实像的大小和正倒.记下物距u和像距v(此步骤做两次，只填1组数据) . 6.继续移近蜡烛,使物距 u=f（等于10cm）. 7. 继续移近蜡烛,使物距u 探究凸透镜成像规律的实验题 1.小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”的实验。如图 所示： ⑴要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向调整(填 “上”或“下”)； ⑵实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是cm； ⑶接着使烛焰向左移动5cm，此时应该将光屏向移到某一位置(填“左”或“右”)，才能在屏上得到倒立、、清晰的实像(填“放大”、“缩小”或“等大”)。 2.在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中： (1)测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜的焦距为 _____cm． (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上．点燃蜡 烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____________ 上． (3)当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、________的实像．_______就是利用这一成像规律工作的(填光学仪器)． 3.在做凸透镜成像的实验中，所用透镜的焦距为 10cm。某同学按下图所示放置好蜡烛和透镜后， 左右移动光屏始终得不到烛焰完整的像，其原因 是。该同学作适当调整（物距不变）后，移动光屏，直到光屏上得到烛焰清晰、完整的像。该像的性质是。 4.小明利用光具座、凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、火柴、光屏， 做“探究凸透镜成像规律”的实验． (1)光具座上有A、B、C三个滑块用于放置凸透镜、光屏或蜡烛（如 图所示），其中在B上应放置：． (2)实验中发现光屏上成像如上右图，你认为造成这种现象的原因是： ________________ ________________________________． (3) 在观察凸透镜成像的实验中，光屏上已成清晰、缩小的像。当烛焰向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，则光屏应向________透镜的方向移动（填“靠近”或“远离”）。 凸凹透镜成像规律光路图总结 实像可用承接物接收到，虚像承接不到，只能眼睛看到。 一、透镜 凸透镜：中间厚边缘薄的透镜； 凹透镜：中间薄边缘厚的透镜。 焦点：平行光线（太阳光）通过透镜后会聚的点，或通过透镜后发散光线的反向延长线的会聚点。（焦点一般有两个，并且一般关于透镜对称） 焦距：焦点到光心的距离。 凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用 光心：透镜的几何中心 *三条特殊光线 1.平行于主光轴的光线，通过凸透镜后会聚于焦点；通过凹透镜后，反向延长线会聚于焦点。 2.通过焦点的光线通过凸透镜后平行于主光轴；正向延长线通过焦点的光线 通过凹透镜后平行于主光轴。 3.通过光心的光线通过透镜后方向不变。 二、凸透镜成像规律 1、u>2f 2、u=2f f u2 v , = 2= >，f < v f 2< f f u2 在异侧成倒立、缩小的实像在异侧成倒立等大的实像 3、2f>u>f 4、u=f f v f u f 2,2><< 5、u 复习：《凸透镜成像的规律及应用》导学案 编写人：审核人:初三物理组学生姓名: 班级： 复习目标： 1。知道凸透镜所成的实像与虚像的区别 2。知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件,并能根据题目中的条件判断出凸透镜的焦距以及凸透镜成像的情况 3．能应用凸透镜成像的规律解决一些简单的实际问题以及照相机、投影仪、放大镜的成像原理及调节方法 知识储备： １。回顾“探究凸透镜成像规律”的实验，填写下列表格： 物距u与焦距的关系 像的性质像距v与 焦距的关系 应用正倒大小实虚 u＞2ｆ u=2ｆ—-———f “探究凸透镜成像的规律”实验报告 【提出问题】凸透镜成的像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系? 【设计实验】光具座、蜡烛、凸透镜(f=10cm)、光屏、火柴 【进行实验】(各组按步骤去探究成像规律,比一比哪一组能最快得出正确结论) 1.把蜡烛放在较远处,使物距u>2f,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在屏上成清晰的实像,观察实像的大小和正倒.记下物距u和像距v(此步骤做两次) 2.把蜡烛向凸透镜移近,使物距在2f和f之间,即f 一、凸透镜成像规律总结 一、凸透镜成像规律总结 一、凸透镜成像规律总结 1.u2f时，fv2f，成倒立缩小的实像，而且像物分处在透镜两侧；生活中具体应用是照相机。 2.fu2f时，v2f，成倒立放大的实像，而且像物分处在透镜的两侧；生活中具体应用为幻灯机。 3.uf时，初中不讨论此时的像距，成正立放大的虚像，而且像物处于透镜的同侧；生活中具体应用为放大镜。 4.u为无穷大时，即物体离透镜无穷远时（一般将物距远远大于镜头的尺寸或入射光为平行光时就认为物距为无穷大），vf，光屏上可得到一个极亮极小的亮斑，该亮斑就近似为焦点；生活中常用此方法来测量透镜的焦距。 5.两个特殊点 u2f时，成倒立等大的实像，而且像物分居在透镜两侧，此点为像放大与缩小的分界点； uf时，不成像，此点为实像与虚像的分界点。 二、凸透镜成像规律在解题中的应用1.由焦距、物距判断像距 例1.用一焦距为20cm的凸透镜做探究透镜成像规律实验时，如果将物体放在距透镜50cm处，移动光屏可接收到一个清晰的像，则光屏到物体的距离应在什么范围内？ 解析：要求光屏与物体的距离所在的范围，必须知道像距的范围，然后加上物距即可，所以此题转化为求像距的范围。 已知焦距f20cm，又已知u50cm，即u2f，所以成倒立缩小的实像，此时的像距fv2f，即20cmv40cm，所以，光屏到物体的距离D等于uv，即 70cmD90cm。 2.由物距、像距判断焦距 例2.一物体位于距凸透镜80cm处，在凸透镜的另一侧60cm处的光屏上得到一清晰的像，则此凸透镜的焦距大约在多大的范围内？ 解析：根据凸透镜成像的规律可知，当物距u大于像距v时，物体通过凸透镜只能成倒立缩小的实像，因此有以下的不等式成立： u2ffv2f12 代入数据为： 80cm2ff60cm2f解得：30cmf40cm 3.由焦距、像距判断物距 例3.将物体放在一焦距为12cm的凸透镜前，在凸透镜的另一侧距凸透镜27cm 处得到一清晰的像，估算物体离凸透镜的距离？ 解析：因为f12cm，而v27cm，所以v2f，即fu2f，因此， 12cmu24cm。 4.根据成像性质判断焦距 例4.一支点燃的蜡烛距离凸透镜20cm时，光屏上得到一个小于实物的清晰像；当蜡烛移至距凸透镜12cm时，在光屏上看到一个大于实物的清晰的像，请判断此凸透镜的焦距。解析：当u20cm时，在光屏上得到一缩小的像（光屏上像为实像），可知：u2f，即： 20cm2f1 物理凸透镜成像原理及归率 目标认知： 学习目标： 1.理解凸透镜的成像规律。 2.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。 3.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。 4.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 学习重点： 1、理解凸透镜的成像规律； 2、会应用凸透镜的成像规律解决实际问题。 学习难点： 凸透镜成像规律的探究和总结过程。 知识要点梳理： 探究凸透镜成像规律： 实验：从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。 1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）； 2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。 规律方法指导: 一、要解决凸透镜成像问题，同学们要弄清以下几个问题： 1.跟主光轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点； 2.通过焦点的光线，经凸透镜折射后跟主光轴平行； 3.通过光心的光线，经过凸透镜折射后方向不变。 现在，我们利用这三条光线完成凸透镜成像规律作图，作法： ①画一直线表示主光轴； ②把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置； ③物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）； ④画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.； ⑤通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出； ⑥两条折射光线在透镜另一侧相交于一点； ⑦过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像； ⑧若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧； ⑨过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示: 二、凸透镜成像规律口决记忆法： 口诀一： 一焦（点）分虚实，二焦（距）分大小；成虚像时：物近像近像变小；成实像时：物近像远像变大。 口诀二： 物远实像小而近，物近实像大而远， 如果物放焦点内，正立放大虚像现； 幻灯放像像好大，物处一焦二焦间， 相机缩你小不点，物处二倍焦距外。 口诀三： 凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大； 若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。 注1：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。 注2：照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。 三、放大倍数： κ =初中阶段不必掌握，但应知道：①、当ν＞μ时，成放大的像；②、当物体位于凸透镜一倍焦距以内时，物体越靠近焦点，所成的虚像越大。 经典例题透析: 凸透镜的应用 1、在使用照相机时，下列做法中正确的是 A.拍摄远景时，应当将镜头向前伸 B.拍摄近景时，应当将镜头向前伸 C.阴天拍摄景物时，应当把光圈的数值调小 D.阴天拍摄景物时，应当缩小光圈 物理实验报告 实验：探究凸透镜成像的规律 班级学号姓名时间评价 1.某物体放在离凸透镜20cm处，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像，则该凸透镜的焦距可能是（） A、30 cm B、15 cm C、10 cm D、5 cm 2.一个物体在凸透镜前20 cm处，在屏上成一倒立缩小的像，则透镜的焦距（） A.10 cm 凸透镜成像规律总结 一．成像规律 二．记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小； 物远像近像变小；物近像远像变大。 （物和像的移动方向一样） 三．考点归纳： 1.凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照射凸透镜，在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，用刻度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，即是凸透镜的焦距。由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用。 2.实验器材的摆放顺序：先将凸透镜、蜡烛、光屏依次放在光具座上。 3.点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同一高度上。目的是使像成在光屏中央。 4.无论怎样移动光屏都找不到像的原因： （1）烛焰在一倍焦距以内成虚像； （2）烛焰在一倍焦距处不成像； （3）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。 5.成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜；（物近像远像变大）； 6.成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚像时，物体越靠近焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的） 7.蜡烛燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 8.实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上升;烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更稳定，容易对比大小。 9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。 10.实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 12.实验中在光屏上得到了清晰的像，如果用遮光布遮住透镜的一半，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。 13.用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，移动光屏，光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，则人眼在图示位置能观察到蜡烛的像。 14.完成实验后，给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，为使光屏上再次得到清晰的像，光屏应该远离透镜。 15.把蜡烛放在一倍焦点处，移动光屏，光屏上无像，但是会有大小不变的光斑。 16.把蜡烛放在一倍焦点以内，移动光屏，光屏上无像，但是会出现大小变化的光斑。 17.如图所示，若光屏上有像，像必定是倒立、缩小、实像。这时候把凸透镜固定，把光屏和蜡烛调换，则光屏上的像是倒立、放大、实像。（口诀：物近像远像变大，光屏上的像都是倒立的实像） 一、初中物理凸透镜成像的规律 1．如图所示，有一圆柱体PQ，放在凸透镜前图示的位置，它所成像P′Q′的形状应该是下列图中的（） A．B．C．D． 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 圆柱体的右边Q在f和2f之间，所成的像是倒立放大的实像；圆柱体的左边P在2f以外，所成的像是倒立缩小的实像．当u＞f时，物距减小，像距变大像变大．右边的像距比左边的像距远，符合要求的只有图B． 2．城市的很多街口都安装了 360°高清晰摄像头，由公安局实施 24 小时监控，来保护人民的安全，摄像机的像距几乎不变，但镜头的功能类似于人眼睛的晶状体，焦距可以调节，如图所示，某嫌疑犯在成像板上已经成清晰的像，此时镜头的焦点在 F 处，在监控此人的过程中（该人在成像板上的像保持清晰），下列说法正确的是（） A．不管该人走近还是走远，所成的像都是正立缩小的实像 B．如果该人远离镜头，镜头的焦点可能变在 a 点 C．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在 c 点 D．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在 b 点 【答案】D 【解析】 【详解】 A．该人走近还是走远时，所成的像是倒立的实像，不是正立的，A错误； B．如果该人远离镜头，那么物距变大，像距变小，像更靠近焦点，如果还想要像成在成像板上，那么焦距应该变大，焦点不可能在a点，B错误； C D ．如果该人靠近镜头，那么物距变小，像距变大，像更远离焦点，如果还想要像成在成像板上，那么焦距应该变小，焦点不可能在c 点，可能变在b 点，C 错误、D 正确． 3．某同学将物体放在凸透镜前不同位置，依次得到倒立的放大的像和倒立的缩小的像，测得像距分别为26厘米和16厘米，则该透镜的焦距f 为（ ） A ．6厘米 凸透镜成像规律总结 1．成像规律 二．记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小； 物远像近像变小；物近像远像变大。 （物和像的移动方向一样） 三．考点归纳： 1.凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照射凸透镜，在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，用刻度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，即是凸透镜的焦距。由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用。 2.实验器材的摆放顺序：先将凸透镜、蜡烛、光屏依次放在光具座上。 3.点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同一高度上。目的是使像成在光屏中央。 4.无论怎样移动光屏都找不到像的原因： （1）烛焰在一倍焦距以内成虚像； （2）烛焰在一倍焦距处不成像； （3）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。 5.成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜；（物近像远像变大）； 6.成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚像时，物体越靠近焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的） 7.蜡烛燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 8.实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上升;烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更稳定，容易对比大小。 9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。 10.实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远 离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 12.实验中在光屏上得到了清晰的像，如果用遮光布遮住透镜的一半，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。 13.用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，移动光屏，光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，则人眼在图示位置能观察到蜡 烛的像。 14.完成实验后，给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在 光屏上成一个清晰的像，取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置 不变，为使光屏上再次得到清晰的像，光屏应该远离透镜。 15.把蜡烛放在一倍焦点处，移动光屏，光屏上无像，但是会有大小 不变的光斑。 16.把蜡烛放在一倍焦点以内，移动光屏，光屏上无像，但是会出现 大小变化的光斑。 30 40 c m 第五章 第3节：凸透镜的成像规律 一、选择题 1．（12南通）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，点燃的蜡烛放在凸透镜前某位置处，在光屏上成一清晰的像。现将蜡烛向远离透镜方向移动一段距离，移动光屏后，又在屏上成一清晰的像。则D A ．像变小，像距变大 B ．像变大，像距变小 C ．像变大，像距变大 D ．像变小，像距变小 2．（12常州）如图所示，一束平行光经过一凸透镜，调节光屏的位置直到在屏上得到一个最小、最亮的光斑．小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，当物体距凸透镜30cm 时，重新调节光屏的位置，清晰可得A A ．倒立缩小的实像 B ．倒立等大的实像 C ．倒立放大的实像 D ．正立放大的虚像 3．（12镇江）在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，某实验小组所描绘的图线如图所示．图线中A 、B 、C 三点分别与蜡烛 在光具座上移动过程中的三个位置相对应．则下列说法正确的是C A ．蜡烛处于A B 间某一位置时，成倒立缩小的实像 B ．蜡烛处于B C 间某一位置时，成倒立放大的实像 C ．将蜡烛从C 移动到B 的过程中，所成像逐渐增大 D ．将蜡烛从B 移动到A 的过程中，所成像逐渐减小 4．（12宜昌）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已知凸透镜的焦距 为15cm ，若将蜡烛放在离凸透镜l0cm 处时，移动光屏，在光屏上将看到D A ．倒立缩小的实像 B ．倒立放大的实像 C ．正立放大的虚像 D ．无像 5．（12恩施州）在做“探究凸透镜成像实验”时，将焦距为10cm 的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上：A A ．成倒立放大的实像 B ．成倒立 缩小的实像 C ．光屏上不会得到像 D ．像距大 于10cm 小于20cm 6．（12荆门）在“探究凸透镜成像的规律”时，把蜡烛放在凸透镜前30cm 处，光屏上可接受到倒立、放大的像。 若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则在光屏上D A ．无法成像 B ．呈现正立、放大的像 C ．呈现倒立、放大的像 D ．呈现倒立、缩小的像 7．（12龙东）小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，所用凸透镜的焦距为15cm 。将蜡烛放在距离该透镜35cm 处时，蜡烛在光屏上所成清晰的像是C 物距/ 像距 /c m 20 0 60 40 40 60 20 A B C cm 凸透镜的成像规律 凸透镜在生活中有着广泛的应用，是常见光学器材的重要组成部分。凸透镜的成像规律是初中物理光学部分的重点和难点，也是中考考查的热点之一。彻底了解凸透镜所成像的变化规律及物距和像距的对应关系是解决凸透镜成像问题的关键。下面对成像规律作一总结： 一．凸透镜所成的像与物体所处位置的变化规律 （1）物体在无穷远处时，像成在焦点上。（无穷远处的物体射向凸透镜的光线可以近似地认为是平行光，平行于主光轴的光线经凸透 镜折射后过焦点，这个点我们可以认为就是无穷 远处的物体通过凸透镜所成像的位置。）（如图1 所示） 实例应用：太阳离我们很远，我们利用太阳 光可以近似地看成平行光来确定凸透镜焦距时， 将凸透镜正对太阳光，在凸透镜的另一侧所看到 的亮点就可以认为是太阳通过凸透镜所成的像。这也是确定凸透镜的焦距比较简便的一种方法。 （2）物体在由无穷远处向二倍焦距处 靠近的过程中，通过凸透镜所成的像由焦点 处向二倍焦距处移动，像是倒立、缩小的实 像，像逐渐变大，但像始终小于物体。（如 图2所示） 实例应用：照相机。当用照相机拍摄远 景时，胶片前移靠近焦点；拍摄近景时，胶片后 移远离焦点。 （3）当物体移动到二倍焦距上时，像也正好 移动到凸透镜另一侧的二倍焦距上，此时像是倒 立、与物体大小相等的实像，此时像和物体的距 离最近。（如图3所示） （4）物体在由二倍焦距处向焦点处移动的 过程中，像由凸透镜另一侧的二倍焦距处向远处 移动，像是倒立、放大的实像。随着物体的移动， 像逐渐远离凸透镜，像同时逐渐变大。（如图4 所示） 实际应用：幻灯机（或投影仪、电影放映机） 将胶片倒插在卡座上，在银幕上可以得到放 大的正立的实像。 （5）当物体移动到焦点上时，像就移动到了无 穷远处。（两条经过凸透镜折射后的光线正、反向都 不相交，故既不成实像，也不成虚像，我们可以认 为此时的像在无穷远处）。 实际应用：将点光源放在焦点上，在凸透镜的 另一侧可以得到一束平行光，某些探照灯就是利用 这个原理制成的。 初中物理知识：凸透镜成像规律八种记忆方法 一、作图成像法 光学作图，是掌握光学内容的有效途径之一。因此，凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条，而找到像点，这种方法适用于基础较好的学生，也可以作为实验后，强化知识的一种补充，也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生，作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点，画出三条特殊光线中的任意两条，然后找到光线通过凸透镜后相交的点，或者光线的反向延长线的交点，就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系，画出像也与主光轴垂直，就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。 本文列举两种利用作图法探究成像规律，作图在下： 两条光线：(1)过光心的光线方向不变；(2)平行于主光轴光线通过焦点。 这种方法适合学习能力较好的学生，初二学生接受起来可能有些困难，可以在初三第一轮复习时，帮助学生记忆，减轻复习时的学生的记忆压力。 二、光路可逆法 光路可逆性是光学的一个重要知识点，学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根 据作图法作出一种成像规律的图后，提醒学生从光路可逆性来考虑问题，把作出来的图，从反面看一下，又是什么成像规律这样所有的成像规律，就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性，完成两个成像规律！ 这种方法理解层次较高，学生理解起来也很难，可以作为新课以后的辅助练习。 三、童话故事记忆法 一个天气晴朗、阳光明媚的冬天，唐僧师徒一行四人，为取真经，他们继续向西方徒步前行。他们来到一个山洞中休息吃饭。山洞前有一个大的冰山，冰山中间厚、边缘薄。孙悟空到外面弄了一些吃的回到山洞前，他看到冰山后面的山洞里，也有一只倒立、缩小的孙悟空，他以为是妖精，又来吃唐僧的肉了，连忙拿出金箍棒，准备降服妖精。这时，冰山后的孙悟空也拿出小金箍棒。孙悟空连忙向前冲去，准备与之决斗。这时，孙悟空发现，妖精好像怕自己似的，连忙向远处逃去，而且变得很大，但还是倒立的。孙悟空大声呼道：“妖精，哪里逃”忙连翻几个筋斗，但有冰山挡着，翻到冰山前时，山洞中的“妖精”没有了！ 这时，在山洞中刚睡着的猪八戒被孙悟空的叫声惊醒了，连忙从山洞中出来叫道：“猴哥，哪里有妖精”出来一看，看到冰山外有一个身材魁梧的孙悟空，哈哈大笑到：“猴哥，你又在变戏法哄人了，让我来教训你一下！”连忙拾起钯子，向孙悟空打去，没打到孙悟空，把冰山打碎了，孙悟空又变成了原来一样大小！同学们，你们知道他们师哥俩分别看到了什么吗同学们，谁能把刚才的故事重述一遍 凸透镜呈像规律推导方法 凸透镜的成像规律是1/u+1/v=1/f（即：物距的倒数与像距的倒数之和等于焦距的倒数。）一共有两种推导方法。分别为“几何法”与“函数法” 几何法 【题】如右图，用几何法证明1/u+1/v=1/f。 几何法推导凸透镜成像规律 【解】∵△ABO∽△A'B'O ∴AB:A'B'=u:v ∵△COF∽△A'B'F ∴CO:A'B'=f:(v-f) ∵四边形ABOC为矩形 ∴AB=CO ∴AB:A'B'=f:(v-f) ∴u:v=f:(v-f) ∴u(v-f)=vf ∴uv-uf=vf ∵uvf≠0 ∴(uv/uvf)-(uf/uvf)=vf/uvf ∴1/f-1/v=1/u 即：1/u+1/v=1/f 函数法 【解】一基础 右图为凸透镜成像示意图。 其中c为成像的物体长度，d为物体成的像的长度。u为物距，v为像距，f 为焦距。 步骤 （一）为便于用函数法解决此问题，将凸透镜的主光轴与平面直角坐标系的横坐标轴（x轴）关联（即重合），将凸透镜的理想折射面与纵坐标轴（y轴）关联，将凸透镜的光心与坐标原点关联。则：点A的坐标为（-u,c），点F的坐标为（f,0），点A'的坐标为（v,-d），点C的坐标为（0，c）。 （二）将AA’，A'C双向延长为直线l1,l2，视作两条函数图象。由图象可知：直线l1为正比例函数图象，直线l2为一次函数图象。 （三）设直线l1的解析式为y=k1x,直线l2的解析式为y=k2x+b 依题意，将A(-u,c),A'(v,-d),C(0,c)代入相应解析式得方程组： c=-u·k1 -d=k2v+b c=b 把k1,k2当成未知数解之得： k1=-(c/u)k2=-(c/f) ∴两函数解析式为： y=-(c/u)x y=-(c/f)x+c ∴两函数交点A'的坐标（x,y)符合方程组y=-(c/u)x y=-(c/f)x+c ∵A'(v,-d) ∴代入得： -d=-(c/u)v -d=-(c/f)v+c ∴-(c/u)v=-(c/f)v+c=-d ∴(c/u)v=(c/f)v-c=d cv/u=(cv/f)-c fcv=ucv-ucf fv=uv-uf ∵uvf≠0 ∴fv/uvf=(uv/uvf)-(uf/uvf) ∴1/u=1/f-1/v 即：1/u+1/v=1/f 实验五、探究凸透镜成像规律 【实验目的】： 观察凸透镜成各种像的条件和规律 【实验器材】： 凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴 【实验步骤】： ①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 ②把蜡烛放在较远处，使2u f >，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 ③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 ④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2f u f >>，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 ⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像 ⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗? ⑦表格：透镜焦距f= cm 物距与焦距的关系 物距u/cm 像的性质 像距v/cm 实虚 大小 正倒 2u f > 2u f = 2f u f >> 【实验结论】： 【考点方向】： 1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。其中利用太阳光来寻找焦点时一定要：让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴）。 2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。 3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。 4、光屏上没有像原因： ①蜡烛放在一倍焦距内； ②焦距太大，像成在光具座外。 ③蜡烛放在一倍焦距处。 ④三心没有在同一高度。 5、若像成在光屏左上角，可将①蜡烛左上移；②透镜右下移。 6、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光(完整版)探究“凸透镜成像规律”的实验专题.doc
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