资源简介

第三节 凸透镜成像的规律
教学目标
1.理解凸透镜的成像规律；
2.知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。
核心素养目标：通过对凸透镜成像实验现象的观察分析，总结出凸透镜成像规律，并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件，培养从物理现象中归纳科学规律的方法，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和规律。
教学重难点
教学重点：凸透镜成像的规律的探究过程。
教学难点：如何从数据分析得出凸透镜成像的规律。
教学过程
【情境导入】
用凸透镜观察课本上的字，让凸透镜逐渐远离课本，发现了什么现象？凸透镜还能成什么样的像？
【知识点一】凸透镜成像的规律
【自主学习】
阅读课本第97页、第98页，查阅资料，完成下列填空：
1.物体成倒立缩小实像的条件是：物距在两倍焦距以外的范围，像距在一倍与两倍焦距之间的范围；生活中常见透镜中哪一个运用了这一条凸透镜成像规律？照相机.
2.物体成倒立放大实像的条件是：物距在一倍与两倍焦距之间的范围，像距在两倍焦距以外的范围；生活中常见透镜中哪一个运用了这一条凸透镜成像规律？投影仪.
3.物体成正立放大虚像的条件是：物距在一倍焦距以内的范围；生活中常见透镜中哪一个运用了这一条凸透镜成像规律？放大镜.
【合作探究 】
一、探究凸透镜成像的规律
1．提出问题：(根据照相机、投影仪、放大镜的成像特点任选一种)，像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢？
2．猜想：
(1)____________________________________________。
(2)____________________________________________。
3．设计实验(根据猜想设计)
(1)选择焦距一定的凸透镜，如何测定凸透镜的焦距？你所测得凸透镜的焦距f＝____cm。
让凸透镜正对太阳光，用纸板承接最小最亮点，用刻度尺测亮点到透镜的距离，选择适当大小焦距的凸透镜(方便做实验)，最好在10cm－20cm。
(2)把物距相对于焦距分出不同的区域分析成像：
①物距较远处u>2f；②物距较近处f根据实验要求设计实验记录表格(每种物距范围选两组)。
物距（u） 像的性质 应用
倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 像距（ v）
平行光 测凸透镜焦距
u＞2f
u＝2f
f＜u＜2f
u＝f
u＜f
4.分三组进行实验探究，并把现象和数据填在表格中，实验步骤：
(1)在光具座上从左至右，依次安装蜡烛、凸透镜、光屏，使它们中心同高(三心同高)，这样做的目的是使成得的像在光屏中央。
(2)把蜡烛光放在较远处，使物距u>2f，调节光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像(轮廓最清)，观察像的大小、正倒，测出物距u，像距v，按要求依次做出表格中其它物距范围的成像实验，将数据填入上表。
5．分析数据，回答下面问题：
(1)当物距u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，像距f＜v＜2f；应用：照相机。
当物距f＜u＜2f时，凸透镜成倒立放大的实像，像距v＞2f；应用：投影仪。
当物距u﹤f时，凸透镜成正大放大的虚像；应用：放大镜。
(2)凸透镜成放大的像时，物距跟像距相比，________比较大，成缩小的像时，物距跟像距相比，________比较大，由此你可以得出什么结论？
(3)凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
二、实验后讨论：u＝2f，u＝f的成像情况。
1．当u＝2f时，______________。
2．当u＝f时，______________。
【交流展示】
1.实验中，使烛焰中心、光屏中心、凸透镜中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央；实验中，应让蜡烛从离凸透镜很远的地方向凸透镜靠近，每次在光屏上成像时，就记录下像的性质、物距、像距，这样便于寻求普遍规律；可以利用如下作图法理解成像特点。
利用上述方法可知，若把物体AB放在2F点上，物体将成倒立等大的实像，且像距也为2f；若把物体AB放在F点上时，物体将不成像.
2.该成像特点同样可以由右面的作图方法进行理解.也可以根据第一条规律由光路可逆的思路进行理解；
对比第一条、第二条规律可知：当物距大于2倍焦距时，所成的像都是缩小的，当物距小于2倍焦距时，所成的像都是放大的，由此可见，成实像时，2倍焦距点是放大像和缩小像的分界点；.对比第一条、第二条规律可知：当物距逐渐减小时，像距逐渐增大，像也逐渐增大.由此可见，成实像时，有“物近像远像变大”的规律.
3.可由右图理解物体成正立放大虚像的规律.且还可得出：同一凸透镜成虚像时，物体离凸透镜焦点越近，虚像离凸透镜越远，像越大；
对比一、二、三条规律可知：物体在一倍焦距外成实像，物体在一倍焦距内成虚像.焦点是成实像和虚像的分界点；对比一、二、三条规律可知：实像都是倒立的，虚像都是正立的。
【知识点二】 凸透镜成像的规律应用
【自主学习】
阅读课本第97页、98页，完成下列填空：
1.凸透镜第一条成像规律是当物体在凸透镜的两倍焦距以外，像在一倍焦距与两倍焦距之间，成倒立缩小的实像；照相机成的像的特征是成倒立缩小的实像.
2.凸透镜第二条成像规律是当物体在凸透镜的一倍焦距与两倍焦距之间，像在两倍焦距之外，成倒立放大的实像；投影仪成的像的特征是成倒立放大的实像.
3.凸透镜第三条成像规律是当物体在凸透镜一倍焦距以内时，成正立放大的虚像；放大镜成的像的特征是成正立放大的虚像.
【合作探究】
一、(分组演示，教师可先示范)利用三条特殊光线分别作出凸透镜所成的倒立缩小的实像、倒立放大的实像和正立放大的虚像。
二、烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则(　　)
A．光屏上仍能成一个放大的像
B．光屏上能成一个缩小的像
C．光屏上不能成像，但通过透镜能看到
D．以上说法都不对
分析：既然在光屏上得到放大的实像，说明物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧二倍焦距之外，位置对调后，即变成物体在二倍焦距之外的成像情况，根据光路的可逆性可知，放在实像位置的物体发出(反射)的光也能通过凸透镜会聚到原物体位置，所以能在光屏上得到清晰的缩小的实像。
三、小组讨论：在做凸透镜成像实验时．无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能原因有：①烛焰在焦点以内；②烛焰在焦点上；③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④烛焰到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。正确的是(A)
A．①②③④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
四、已知物体和物体通过凸透镜后成的像的位置，确定凸透镜的位置，焦点位置并完成光路图。
【交流展示】
1.照相机成倒立缩小的实像，这与凸透镜成像规律的第一条“当物体在凸透镜的两倍焦距以外，像在一倍焦距与两倍焦距之间，成倒立缩小的实像”是吻合的.因此，可以利用这条规律来认识照相机；
根据凸透镜成实像的规律可知，当物距减小时，像距就会变大，像也会变大.因此，为使所有的同学进入镜头，应缩小照相机所成的实像，所以，应增大物距，减小像距来减小像.所以，照相机应远离小组同学，镜头往后缩.
2.投影仪成倒立放大的实像，这与凸透镜成像规律的第二条“当物体在凸透镜的一倍焦距与两倍焦距之间，像在两倍焦距之外，成倒立放大的实像”是吻合的.因此，可以利用这条规律来认识投影仪；根据凸透镜成实像的规律可知，当物距减小时，像距就会变大，像也会变大.因此，为使白色墙壁上像变大，应减小物距，增大像距来增大像.所以，投影仪的镜头应靠近投影片，同时投影仪远离白色墙壁.
3.放大镜成正立放大的虚像，这与凸透镜成像规律的第三条“当物体在凸透镜的一倍焦距以内时，成正立放大的虚像”是吻合的.因此，可以利用这条规律来认识放大镜；根据凸透镜成虚像的规律可知，当物距减小时，像距也会减小，像会变小.因此，为使书本上字的虚像变大，应使放大镜远离书本.
4.测绘人员绘制地图时，需从高空向地面照相，若使用的相机镜头焦距为50mm，则胶片到镜头的距离（D）
A.大于100mm
B.等于50mm
C.小于50mm
D.介于50mm和100mm之间
5.如图所示，用焦距为10cm的凸透镜，观察一张印有2014年南京青奥会会徽的图片，此时图片到凸透镜的距离应（C）
A.大于10cm小于20cm B.等于20cm
C.小于10cm D.大于20cm
6.如图是小明探究“凸透镜成像规律”时观察到的现象，下列哪种光学仪器的成像原理与其相同（C）
A.投影仪 B.照相机
C.放大镜 D.近视眼镜
课堂小结
本节课我们知道了以下内容；
1.照相机的原理
u＞2f f＜v＜2f 成倒立、缩小的实像
2.投影仪的原理
f＜u＜2f u＞2f 成倒立、放大的实像
3.放大镜的原理
u＜f 成正立、放大的虚像
作业设计
动手动脑学物理1、2、3题和课时作业本上相关题目。
板书设计
第三节 凸透镜成像的规律
一、基本定义：
1、焦距：焦点到透镜之间的距离，用f表示。
2、物距：物体到透镜之间的距离，用u表示。
3、像距：像体到透镜之间的距离，用u表示。
二、凸透镜成像的特点和性质：
物距(u) 像距(v) 正倒 大小 虚实 应用 特点
u>2f u>v 倒立 缩小 实像 照相机 实像和物体在透镜异侧
u=2f u=v 倒立 等大 实像 测焦距 实像和物体在透镜异侧 大小分界点
f u 倒立 放大 实像 投影仪
幻灯机 实像和物体在透镜异侧
u=f 不成像 平行光源测焦距 实、虚分界点
u v>u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 物像同侧，虚像在物体之后
二、像距和像随物距的变化情况：
物距范围 物的移动方向 （物距的变化趋势） 像的移动方向 （像距的变化趋势） 像的大小变化
u>2f 变小 变大 变大
f 变小 变大 变小
u 变大 变大 变大
三：规律
1、当u=2f时v=2f，此时像和物体间距离最小为4f。
2、凸透镜成像时，如果透镜遮住一部分，所成的像仍是完整的，只是亮度减小了。
3、凹透镜只能在透镜同侧成缩小的正立的虚像。
四：顺口溜：
实像正，位异侧
虚像正，位同侧
1倍焦距分虚实
2倍焦距分大小
物体移动凸透镜，实像变远且变大，虚像变近且变小。

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