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第六章 常见的光学仪器
第二节 学生实验：探究——凸透镜成像
北师大版 物理 八年级下册
学习目标
1、凸透镜成像
2、探究凸透镜成像
学习目标
1. 凸透镜成像原理
物体发出的光，经凸透镜折射后，折射光(或折射光的反向延长线)会聚形成物体的像，如图1 所示。
探究新知
新知一 凸透镜成像
深度理解
凸透镜成像实质上是光的折射现象。
2 . 物距和像距
(1)物距：物体到凸透镜的距离，用u 表示。
(2)像距：像到凸透镜的距离，用v 表示。
如图2 所示，从P 点发出的三条特殊光线经过凸透镜后会聚于P′点。现有一条光线也 从P 点发出，经过凸透镜后的传播路径，在下列四种表示中，正确的是( )
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 丁
例 1
A
解题秘方：根据凸透镜成像的原理进行解答。
解析：实像是由光线实际会聚形成的，P 点发出的光线经过凸透镜折射，都会会聚在其像点。
特别提醒
凸透镜所成的像是由折射光线(或其反向延长线)会聚而成的，每条折射光线(或其反向延长线)都通过像点。
1. 实验装置(如图3 所示)
新知二 透镜凸透镜成像
2. 实验过程
(1)把蜡烛和光屏分居于凸透镜(f=10 cm)两侧，点燃蜡烛，调节高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心，在一条与光具座平行的直线上。
(2)从远到近逐渐改变点燃的蜡烛到凸透镜的距离，观察像的大小、正倒、虚实各怎样变化，测量出每一种情况下物体和像到凸透镜的距离。
(3)在成虚像和成实像的两种情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，使它向左侧或右侧偏斜，观察火焰的像是向左侧还是向右侧偏斜。
深度理解
1. 烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，烛焰的像成在光屏中心。
2.清晰像的确定：光屏向前移，烛焰的像变模糊，光屏向后移，烛焰的像也变模糊，则这个位置就是成清晰像的位置。
3.实验中，蜡烛燃烧变短，烛焰的像向光屏上方移动。可以把蜡烛上调，或凸透镜下调，或光屏上调，将烛焰的像调到光屏中央。
4.多次测量：在同一个物距范围内取两组以上的物距探究，是为了排除偶然因素，使实验结论更具有普遍性。
3. 收集证据
(1)实验现象(如图4 所示)
(2)实验记录
物距u/cm 像距v/cm 像的性质
正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像
40 13 倒立 缩小 实像
25 17 倒立 缩小 实像
20 20 倒立 等大 实像
17 25 倒立 放大 实像
13 40 倒立 放大 实像
10 平行光不成像
8 >8 正立 放大 虚像
5 >5 正立 放大 虚像
4. 实验结论
(1)凸透镜成像的性质取决于物距与焦距的关系。
情况 物距u 像的性质 像距v
正立或 倒立 放大或 缩小 实像或 虚像
1 u＞2f 倒立 缩小 实像 2f＞v ＞f
2 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f
3 2f＞u＞f 倒立 放大 实像 v ＞2f
4 u=f 不成像
5 u＜f 正立 放大 虚像 v＞u
知识图解
凸透镜成像图解(图5)：
图5
(2)实像异侧，虚像同侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。
(3)1 倍焦距处是成实像和虚像的分界点：当物距大于1 倍焦距时成实像，当物距等于1 倍焦距时不成像，当物距小于1 倍焦距时成虚像。
(4)2 倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点：当物距大于2 倍焦距时成缩小的实像，当物距等于2 倍焦距时成等大的实像，当物距小于2 倍焦距时成放大的实像。
(5)凸透镜成实像时，像物上下、左右关系相反；成虚像时，像物上下、左右关系相同。
(6)动态规律
① 凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像越大；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越近，像越小；概括为“物近像远像变大，物远像近像变小”。
② 凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越近，像越小；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越远，像越大；概括为“物近像近像变小，物远像远像变大”。
③凸透镜成像时，物体和像的移动方向相同。
小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。
例2
解题秘方：根据探究凸透镜成像规律的实验过程及结论解答。
(1)实验前，使____________________________在 同一水平高度。
烛焰、凸透镜和光屏的中心
解析：为了使凸透镜所成的像成在光屏中央，实验
前，应调整烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一水平高度。
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在如图6 所示位置时，光屏上出现了等大清晰的像，此凸透镜的焦距为 _______cm。
10.0
解析：由图可知u=v=20.0 cm，此时光屏上成等大的像，所以u=v=2f=20.0 cm，即f=10.0 cm。
(3)保持凸透镜位置不动， 在(2) 实验基础上，要想在光屏上得到缩小清晰的烛焰像，接下来的操作是__________
_______________________________________________________________________。
将蜡烛向远
离凸透镜方向移动一段距离后，再将光屏向凸透镜移动，
直到光屏上出现清晰的像
解析：保持凸透镜位置不动，在(2)实验基础上，要想在光屏上得到缩小清晰的像，应将凸透镜移到u>2f 的位置，同时移动光屏到f(4)保持凸透镜位置不动，把蜡烛移到45 cm 处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像。小明观察到像的方法是____________________________________。
撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向观察
解析：保持凸透镜位置不动，把蜡烛移到45 cm 处，此时u特别提示
光屏上得不到像的原因：
一是蜡烛在焦点上(不成像)或焦点以内( 成虚像)；
二是烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度；
三是蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座上的光屏无法移动到该位置。
二、学生实验：探究——凸透镜成像
探究凸透镜成像的规律
实验基本要求
设计实验
进行实验
分析归纳实验结论
归纳新知
再 见

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