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5.3凸透镜成像的规律
【学习目标】
1.理解凸透镜成像的规律。
2.知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。
3.学会运用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。
4.学习从物理现象、实验数据中归纳科学规律的方法。
【教学重难点】
重点：知道凸透镜的成像规律。
难点：根据实验数据，分析归纳凸透镜成像的规律。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是：物体离照相机的镜头比较远，成缩小的像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的像。放大镜成放大、正立的虚像，物体离放大镜比较近。可见，像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的距离（物距）有关系。
像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢？
新课讲授：
探究点、探究凸透镜成像的规律
活动1：引导学生提出问题：
像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢？
活动2：引导学生进行合理的猜想与假设：
学生可能提出的猜想和假设：
可能与物距（物体到透镜的距离）离有关
活动3：引导学生进行制定实验方案，进行实验
现在我们桌子上有光具座（上面的座可以插蜡烛、光屏、透镜，能来回移动，从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系）、蜡烛（做物体用）、光屏（白色的硬纸板作屏）、凸透镜（焦距已知）
活动4：老师讲解两个物理名词：
物距：物体到凸透镜的距离叫做物距，用u表示。
像距：像到凸透镜的距离叫做像距，用v表示。
活动5：思考与讨论：如何组装实验装置？
凸透镜、蜡烛、光屏如何放置？
释疑：调整蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、 光屏的中心大致在同一高度。
实验步骤：我们可以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。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有直接关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时，物体成像的情况。
用一支蜡烛作为发光物体，一块白色的硬纸板作为承接烛焰像的屏，研究蜡烛的成像情况。
把蜡烛放在较远处，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，测出物距u和像距v（像到凸透镜的距离）。
把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。
继续向凸透镜移动蜡烛并调整光屏的位置，你总能在屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，变换观察的角度，看看能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？
把实验中得到的数据和观察结果填入下表中。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。
活动6：学生们做实验，教师巡回并进行指导。
物距与焦距的关系 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
虚实 大小 正倒
活动7：在学生实验的基础上，老师动态演示实验，学生对照检查自己的实验过程是否存在不足，并引导学生进行分析论证。
分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。
1. 像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？
焦点是实像和虚像的分界点即：
u＞f 时成实像，u＜f 时成虚像
2.像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？
在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？
二倍焦距是缩小像和放大像的分界点（没有缩小的虚像 ）
u＞v时，得到缩小实像；
u＜v时，得到放大实像。
思考：难道实像只有放大和缩小两种情况？
当u = v = 2f 时成等大的实像。
3.像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？
在什么条件下成倒立的像？
u＞f 时成实像，是倒立的；
u＜f 时成虚像，是正立的。
活动8：思考与讨论：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
活动9：总结规律简记，并引导学生理解记忆
一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。
实像总是异侧倒；物近像远像变大。
虚像总是同侧正；物近像近像变小。
像的大小像距定；像儿跟着物体跑。
课堂练习：
1．一支蜡烛位于凸透镜前，调节蜡烛、光屏的位置可在屏上成清晰、放大的像，若保持透镜的位置不变，把蜡烛和光屏的位置对调一下，则　　
A．在光屏上不再呈现像 B．在光屏上呈现缩小的像
C．隔着透镜可以看到蜡烛的像 D．在光屏上呈现放大的像
【答案】B
【解析】根据光的折射中光路是可逆的，凸透镜位置不变，对调蜡烛和光屏，光屏上能成像一个倒立、缩小的像。
故选：。
2．如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。透镜不动，将蜡烛移至刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到　　
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．光屏上不能呈现像
【答案】D
【解析】如图，，此时，成倒立放大的实像，根据凸透镜的成像规律可知，此时有，，即，，解得，将蜡烛移至刻度处，，小于一倍焦距，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，所以光屏上不能呈现像。
故选：。
3．在“探究凸透镜成实像时，像距与物距的关系”实验中，下列做法正确的是　　
A．尽量选择较暗的环境进行实验
B．组装器材时，将蜡烛放在凸透镜与光屏之间
C．实验前要调整蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在同一直线上
D．实验中，物距要始终大于二倍焦距
【答案】A
【解析】.因蜡烛是点燃的，所以适合在较黑暗的环境下才可看清蜡烛的像，能保证实验效果，故正确；
.组装器材时，将凸透镜放在蜡烛与光屏之间，故错误；
.实验前要调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上，目的是使像成在光屏中央，故错误；
.在探究“凸透镜成实像时，像距与物距的关系”实验中，要多次测量像距与物距的关系，因此物距不能始终大于二倍焦距，故错误。
故选：。
4．随着科技的发展，我们进入了“刷脸”时代。“刷脸”时人脸面对摄像头（相当于一个凸透镜），经系统自动拍照、扫描，确认相关信息后，即可迅速完成身份认证在系统拍照过程中　　
A．当人脸靠近摄像头时，光源自动打开，照亮显示屏
B．“刷脸”时，人脸应位于摄像头的两倍焦距以外
C．若人脸没有完全显示在显示屏上，则人脸应该靠近显示屏
D．“刷脸”时，人脸经摄像头成倒立、缩小的虚像
【答案】B
【解析】
.当人靠近摄像头时，光源发出的光照亮人的面部，脸部反射的光通过凸透镜成像，故错误；
.当时，光通过摄像头成倒立、缩小的实像，与照相机的成像特点相同，所以，“刷脸”时，面部应位于摄像头两倍焦距之外，故正确，错误。
故选：。
5．如图为小李用照相机拍摄的石拱桥照片，下列有关说法正确的是　　
A．桥在水中的像的大小小于水面上真实的桥的大小
B．桥之所以能在水中成像是因为桥是光源，自身可以发光
C．相机的镜头相当于凸透镜，可用于矫正一定度数的老花眼
D．若相机镜头焦距为，拍摄时感光芯片到镜头的距离要大于
【答案】C
【解析】
．桥在水中的像属于平面镜成像，根据平面镜成像特点可知，像的大小等于水面上真实的桥的大小，故错误；
．桥之所以能在水中成像是因为光的反射，桥不是光源，不可以发光，故错误；
．相机的镜头相当于凸透镜，对光有会聚作用；
老花眼（远视眼）观察近处物体时，像呈在视网膜的后方，要想使像呈在视网膜上，应佩戴一会聚透镜，即凸透镜可用于矫正一定度数的老花眼，故正确；
．若相机镜头焦距为，拍摄时感光芯片到镜头的距离（像距）要在一倍焦距与二倍焦距之间，故错误。
故选：。
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
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
凸透镜成像的规律
物距u 像距v 像 的 特 征 应用
正倒 大小 虚实 位置 变化规律
u>2f fu=2f v=2f 倒立 等大 实像 异侧 求焦距
f2f 倒立 放大 实像 异侧 投影仪
u=f 不成像，大小不变的圆形光斑 平行光源
u口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像总是异侧倒，虚像总是同侧正；
物近像远像变大，焦点以内反变化。
【课后反思】
凸透镜成像规律一向是学生学习的难点,通常在教这部分内容时,老师往往先在教室里演示一遍凸透镜成像规律,学生再来验证一遍.虽然学生在实验时都能在光屏上找到像,但只是照样画葫芦,结果对于物距,像距,焦距.有些学生还是弄不清楚,对于规律也是记不牢,且容易忘.。根据新教材注重探究,让学生在学习过程中主动获取知识的精神,我安排了提出问题,设计实验探究,合作交流等几个过程,并在得到初步结论时,及时用作图法帮助理解记忆凸透镜成像的规律,同时与生活中照相机、幻灯机等实际例子结合,利用实际知识加深对凸透镜成像规律的理解和记忆。

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