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实验——探究凸透镜成像的规律
目 录
CONTENTS
1
实验目的
实验器材
2
知识准备
3
进行实验
4
5
交流讨论
初中物理
配套实验
探究凸透镜成像的规律
01
PART
实验目的
（1）通过实验探究， 知道凸透镜成像的规律。
（2）通过经历探究过程， 提升学生对证据的分析和论证能力。
（3）通过探究活动， 体会实验探究活动在认识事物过程中的重要意义。
01 实验目的
02
PART
实验器材
02 实验器材
凸透镜、 蜡烛、 光屏、 火柴、 带刻度尺的光具座。
03
PART
知识准备
03 知识准备
（1）凸透镜是许多光学仪器的重要元件， 可以呈现不同的像。 凸透镜在照相机中成_______ 、 ______立的_____像； 通过投影仪成______、____立的_____ 像； 用凸透镜做放大镜时， 成______ 、______立的_______ 像。
（2）实像和虚像的区别是：实像由 _____光线会聚而成， 虚像由 _____________________会聚而成；实像一定是 ______（填“倒立的”或“正立的”）； 实像一定能用_____承接，虚像不能。
倒
放大
倒
缩小
实
实际
实际光线的反向延长线
光屏
倒立的
实
放大
正
虚
04
PART
进行实验
（1）提出问题
照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是：物体距离照相机的镜头比较远，在胶片上成的是______的实像；物体距离投影仪的镜头比较近，在屏幕上成的是______的实像。当凸透镜作为放大镜使用时，成的是______的虚像，物体必须距离放大镜比较近。 可见，像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的_______ （物距） 有关系。
像的虚实、大小、正倒跟物距有什么对应关系呢
04 进行实验
缩小
放大
放大
距离
（2）猜想与假设
结合 《生活中的透镜》 跟小组同学讨论， 将合理的猜想写在下面空白处。
①可能与物体到_____________有关。生活中的支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。
②可能与凸透镜的______有关。生活中的支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。
04 进行实验
焦距
透镜的距离
04 进行实验
（3）设计实验
如图所示，我们把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。以焦距为参照距离，对物距和像距进行研究。
04 进行实验
（4）实验提示
①实验时把凸透镜放在光具座的中央位置不动， 并调节_____________________三者的中心在 __________处。
②在选择凸透镜时， 不能选择焦距过长的凸透镜，是 因为_____________________。
烛焰、 凸透镜、 光屏
光具座长度有限
同一高度
（5）实验步骤
①凸透镜、蜡烛、光屏从左到右的摆放顺序是________。
②如果没有光具座， 应先在实验桌上用粉笔画一条直线， 然后在该直线上按一定顺序放上凸透镜、 蜡烛和光屏。 这一直线的作用是_______________。
③为使实验中实像能呈现在光屏的中心， 应该做怎样的调节？
04 进行实验
蜡烛 凸透镜 光屏
能够使蜡烛、 凸透镜、 光屏三者在同一直线上
调节烛焰、凸透镜、 光屏三者中心在同一高度处。
④把物体放在离凸透镜较远的地方，逐渐移近，同时调节光屏的位置，直到光屏上出现清晰的实像，分别记录物距和像距的大小，同时记录下成像情况。
⑤如果成的是虚像， 则_______ （填 “无法” 或 “仍需”） 用光屏承接， 想看到虚像的方法是 _________。
04 进行实验
透过凸透镜向烛焰那侧观察
无法
（6）收集证据
实验数据记录表格：
04 进行实验
像与物距的关系 凸透镜的焦距f=10cm 物距与焦距的关系 物距u /cm 像的性质 像距v
/cm
虚实 大小 倒正 u > 2f 30 实像 缩小 倒立 15
u = 2f 20 实像 等大 倒立 20
2f >u >f 15 实像 放大 倒立 30
u 04 进行实验
（7）分析论证
① 两个分界点
一倍焦距处是成_____ 像和_____ 像的分界点。
二倍焦距处是成_____ 像和 _____像的分界点。
② 成像规律
成实像时，物体离凸透镜越近像越 ____，像距越______ 。 即凸透镜成实像时， 物近像_____ 像变 _____。
成虚像时， 物体离凸透镜越近像越 ____。即凸透镜成虚像时， 物近像____像变_____。
实
虚
放大
缩小
大
大
远
大
小
近
小
05
PART
交流讨论
（1）实验中， 无论怎样调节光屏， 光屏上都没有像， 原因可能有哪些？
05 交流讨论
【解析】可能原因有：
①蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上；
②蜡烛在焦点上，凸透镜不成像；
③蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动到该位置；
④烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。
（2）当烛焰通过凸透镜在光屏上成实像时， 如果用不透明的物体挡住透镜的上半部分或下半部分， 光屏上的像会发生什么变化？
05 交流讨论
【解析】仍然能成完整的像，只是略暗些。
遮住凸透镜的上半部分或下半部分，烛焰上任一点射向凸透镜的下半部分或上半部分的光线，经凸透镜折射后，仍然能会聚成完成的像，像的大小不发生变化，由于折射光线减少，所以成的像变暗。
（3）随着实验进程的展开， 蜡烛越烧越短， 光屏上烛焰的像将向_____方向移动。 为使像继续呈现在光屏中央， 可以把蜡烛向 ______调节， 或者将凸透镜镜向_____ 调节， 也可以将光屏向 _____调节。 （均填 “上” 或 “下”）
05 交流讨论
上
上
下
上
06
PART
巩固提高
06 巩固提高
【例题】小华和小明在老师指导下完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为f=10cm，他们把凸透镜固定在光具座上50cm处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。
①如图甲所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在_________（选填“50～60cm”、“50～60cm”）范围内移动；
②他们保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在 30cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会在光屏上看到烛焰_____（选填“放大”、“缩小”或“等大”）倒立的像；
解析见下页
等大
60~70cm
06 巩固提高
①由图可知，物距u=40cm>2f，则成倒立、缩小的实像，像距满足f②保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30cm刻度处，此时物距
u=20cm=2f，所以凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=20cm.
凸透镜焦距
f=10cm
06 巩固提高
③他们想模拟投影仪的成像原理，应在步骤②的基础上将蜡烛向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使光屏向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。
投影仪的成像原理是：当f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，因此物距：10cm＜u＜20cm，要减小；像距v＞2f=20cm要增大，即蜡烛向靠近凸透镜，光屏远离凸透镜。
靠近
远离
凸透镜焦距为f=10cm
④他们保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。小明移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时小华从透镜的右侧透过透镜现察烛焰的像，图乙是小华整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断出最先看到的像的编号是_____（选填代表像编号的数字）。
④保持凸透镜位置不变，蜡烛从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，即物距原来处于2倍焦距以外，当它从2倍焦距以外向焦点处移动时，物距变小，像距变大，像变大，且成倒立的像，故最先看到的是编号1。
焦距为f=10cm
1
06 巩固提高

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