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第3节 凸透镜成像的规律
第五章 透镜及其应用
目录
CONTENT
一、探究凸透镜成像的规律
二、凸透镜成像规律的应用
第五章 透镜及其应用
1.
2.
3.
4.
学习目标
学习从物理现象中归纳科学规律的方法
能够应用凸透镜成像规律解决一些生活中的实际问题
通过实验探究，归纳总结凸透镜成像的规律
学习凸透镜成像规律的光路分析
我们知道照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜。
照相机：物体离镜头比较远成倒立的、缩小的实像。
投影仪：物体离镜头比较近成一个放大的、倒立的实像。
放大镜：物体离镜头很近，能成放大的、正立的虚像。
为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？
一、探究凸透镜成像的规律
探究凸透镜成像的规律
提出问题：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？
作出猜想：①可能与物距有关；
②可能与焦距有关；
设计实验
F
F
2F
2F
物距u
像距 v
物距u：物体到 的距离；
像距v：像到 的距离。
凸透镜中心
凸透镜中心
实验设计：先把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜移近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。研究凸透镜的成像与物距的关系（保持焦距不变，即使用同一个凸透镜），物距的变化以焦距为标准，即观察物距大于2倍焦距、大于1倍焦距小于2倍焦距、小于1倍焦距的成像情况。
f
F
O
凸透镜
光屏
物体
2f
像距v
物距u
一、探究凸透镜成像的规律
实验仪器：光具座、蜡烛、光屏、凸透镜、火柴等。
摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏，也可以从右到左依次为蜡烛、凸透镜、光屏。使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上。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。固定凸透镜，移动蜡烛和光屏进行并观察实验。固定蜡烛，移动凸透镜、光屏进行并观察实验。
一、探究凸透镜成像的规律
实验步骤：
a．将凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏在凸透镜的两侧，使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度。
b．将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，用打火机点燃蜡烛。
c．移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止。
d．记录蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和正倒。
e．将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在光屏上得到烛焰的像。
f．蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的？
一、探究凸透镜成像的规律
使它们的中心处于同一高度，这样像才能成在光屏中心。
一、探究凸透镜成像的规律
实验记录：
物距u与焦距 f 的关系 物距 u/cm 像距 v/cm 成像的性质 像的变化情况
u＞2f 倒立、缩小、实像 物距变小时，像距变大，像(相对之前的像，下同）变大
u＝2f 倒立、等大、实像
f＜u＜2f 倒立、放大、实像 物距变小时，像距变大，像变大
20
56
56
12
20
12
18
23
23
18
一、探究凸透镜成像的规律
物距u与焦距 f 的关系 物距 u/cm 像距 v/cm 成像的性质 像的变化情况
u＝f 不成像
u＜f 正立、放大、虚像 物距变小时，像距变小，虚像变小
10
8
6
①当u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f。
一、探究凸透镜成像的规律
②当u＝2f 时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f。二倍焦距为成像大小的分界点。
③当f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f。
④当u＝f 时，不成像。焦点为成像虚实的分界点。
⑤当u＜f 时，成正立、放大的虚像。
一、探究凸透镜成像的规律
物距 （u） 像的性质 相对凸透镜位置 应用
倒正 大小 虚实 像距（v） u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f 与物异侧 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f 与物异侧 测焦距
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f 与物异侧 投影仪
u＝f 不成像、得到一束平行光 u＜f 正立 放大 虚像 与物同侧 放大镜
实验结论：
一、探究凸透镜成像的规律
1.在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗？
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？
焦点是实像和虚像的分界点
二倍焦距是缩小像和放大像的分界点
小组讨论
3.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、探究凸透镜成像的规律
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，二倍焦距物像等。
实像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。
虚像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。
像的大小像距定，像儿跟着物体跑，物距像距和在变。
口诀记忆
一、探究凸透镜成像的规律
1．一个凸透镜的焦距为8 cm，将点燃的蜡烛放在离凸透镜25 cm处，在另一侧用光屏能承接到(　 　)
A．缩小、倒立的实像 B．放大、正立的实像
C．缩小、正立的实像 D．放大、倒立的实像
2．将一物体放在凸透镜前20 cm处，成倒立、等大的实像，如果将此物体向凸透镜移动5 cm，此时的成像规律是生活中的__________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理，成倒立、________的实像。
A
投影仪
放大
二、凸透镜成像规律的应用
f
f
思考讨论：观察右边的图片你能总结凸透镜成实像时的规律吗？
f
f
物体左移像左移，物体右移像右移，像儿跟着物体跑。
规律：物近像远像变大,物远像近像变小。
思考：照相机是根据什么原理工作的？
二、凸透镜成像规律的应用
用照相机照相时，要使胶片上的像大一些。可使被拍摄物体离镜头近一些，同时胶片离镜头要远一些， 即镜头前伸，暗箱拉长。
(成实像：物近像远像变大)
照相机工作原理：
物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f
F
F
二、凸透镜成像规律的应用
二、凸透镜成像规律的应用
投影仪工作原理：
使用投影仪时，要使屏幕上的像大一些，应使投影片离镜头近一些，同时屏幕离镜头要远一些 。(成实像：物近像远像变大)
物距u：f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f
F
F
二、凸透镜成像规律的应用
幻灯机是根据物体距凸透镜大于焦距小于2倍焦距的原理制成的。
二、凸透镜成像规律的应用
放大镜工作原理
使用放大镜观察物体时，要想让被观察的物体大一些，应使被观察物体离放大镜稍远一些，但物体始终要在放大镜一倍焦距以内。
(成虚像：物远像远像变大)
f
2f
F
2F
F
2F
当u＜f 时，成正立、放大的虚像
二、凸透镜成像规律的应用
物距 像的特点 像的位置 应用
正倒 大小 虚实 同侧或异侧 像距 u>2f
u=2f
fu=f
u倒立
缩小
实像
异侧
f照相机
1.一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
2.凸透镜所成的实像都是倒立的，虚像都是正立的。
倒立
等大
实像
异侧
v=2f
测焦距
倒立
放大
实像
异侧
v>2f
投影仪
不成像
正立
放大
虚像
同侧
放大镜
1. 小明同学做凸透镜成像的实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前，在光屏上得到清晰的倒立、放大的实像。保持透镜位置不变，把蜡烛与光屏的位置对换，则( )
光屏上有倒立、缩小的实像 B. 光屏上有倒立、放大的实像
C. 光屏上有正立、等大的虚像 D. 光屏上没有像
A
2. 放幻灯片时，想在荧幕上得到一个放大的“F”字母，那么幻灯片正确的插法应选用图中的哪一种（ ）
A
B
C
D
D
3. 一凸透镜的焦距为f ,当物体从离凸透镜1.5f 处移到3f 处的过程中,像的大小和像距变化情况是（ ）
A.像变小,像距变小 B.像变小,像距变大
C.像变大,像距变小 D.像变小,像距变大
A
4．一个凸透镜焦距为5 cm，若用它看邮票上的细节，则邮票与这个凸透镜的距离应(　 　 )
A．等于5 cm B．在5 cm和10 cm之间
C．小于5 cm D．多少都可以
C
5. 回答下列问题：
①比较物距u与焦距f 的关系：当_________时，凸透镜成实像；当_________时，凸透镜成虚像。
②比较物距u与焦距f 的关系：当_____________时，凸透镜成倒立、放大的实像。
③比较物距u与焦距f 的关系：当_________时，凸透镜成倒立、缩小的实像。
④某凸透镜成实像，当物距变小时，像距________，像的大小_______。
u＞f
u＜f
2f＞u＞f
u＞2f
变大
变大
谢谢

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