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第四章 在光的世界里
4.5科学探究：凸透镜成像
1.光的折射规律是什么？
复习：
2. 如图所示，光线射到两种介质的分界面时发生了
反射和折射，请判断:法线是 ，入射光线是 ；
折射光线是 ，
反射光线是 ，入射
角是 度，折射角
是 ；如果界面是水和
空气组成的，则右侧是 。
CG
BO
OF
OD
60
∠6
水
一、认识凸镜：
下列两组光学器件有什么特点：
中间厚，边缘薄
中间薄，边缘厚
这类透镜称为凸透镜
这类透镜称为凹透镜
透镜的有关概念：
透镜上通过两个球心O1O2的直线叫做主光轴。
主光轴与透镜中心的交点O，叫做光心。
C1
C2
主光轴
光心(O)
C1
C2
主光轴
光心(O)
f
f
平行于主光轴的光线经过凸透镜后将会聚于一个点，这个点叫焦点（F），焦点到光心的距离叫做焦距（ f ）。
平行于主光轴的光线经过凹透镜后，发散光线的反向延长线会交于一个点，这个点叫虚焦点（F），焦点到光心的距离叫做焦距（ f ）。
f
f
F
焦点
F
焦点
虚焦点
F
F
虚焦点
凸透镜：
凹透镜：
凸透镜对光有会聚作用，
凹透镜对光有发散作用。
透镜对光的作用：
取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜。用手电筒射出一平行光束，垂直镜面射入烧杯中，从烟雾中观察透镜对平行光的作用。
·
O
光心
·
·
平行于主光轴的光线，经凸透镜折射过焦点。（平行过焦）
过焦点的光线，经凸透镜折射平行于主光轴。（过焦平行）
过光心的光线，经凸透镜折射方向不变。（穿心不变）
三条特殊光线：
①
③
②
F
F
平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过虚焦点。
射向虚焦点的光线，经凹透镜折射平行于主光轴。
过光心的光线，经凹透镜折射方向不变。
·
O
光心
·
·
①
③
②
F
F
像的正倒、大小和虚实可能跟哪些因素有关？
二、实验探究：凸透镜成像的规律
提出问题：
猜想与假设：
可能与凸透镜到物体的位置有关
制定计划：
1. 如何测定凸透镜焦距
让太阳光正对凸透镜，把一
张纸放在它的另一侧，改变
透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变的最小最亮，光斑到透镜光心的距离，这就是焦距。
2. 如何保证蜡烛的像始终能成在光屏上？
调节烛焰、透镜、光屏的中心，使它们的三心在同一高度上,目的是使烛焰的像成在光屏的中央。
3. 怎样判断像的倒正、放大和缩小、虚实？
像的大小与倒正是与物体对比而言的。
倒立、缩小的
倒立、放大的
正立、放大的
像的虚实是从光屏上是否能在光屏上接收来判断的。
光屏能接收到像，说明成实像；光屏不能接收到像，说明成虚像，而是透过凸透镜观察像。
1. 把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上；
2. 点燃蜡烛，使火焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度；
进行实验步骤：
3. 先将蜡烛放在离凸透镜较远的地方，然后逐渐移向凸透镜，在移动的过程中，取若干个位置，调节光屏的位置，观察成像的情况。将实验结果填在表格中。
物体到凸透镜的距离/cm 像的情况 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像
凸透镜的焦距f =___
进行实验，收集数据：
物距与焦距关系 物距u/cm 像 的 性 质 像距v/cm
正倒 大小 实虚 35 倒立 缩小 实像 13
25 倒立 缩小 实像 16.5
20 倒立 等大 实像 20
16 倒立 放大 实像 25.5
12 倒立 放大 实像 42
10 不成像 7 正立 放大 虚像
5 正立 放大 虚像 u﹥2f
u=2f
2f﹥u﹥f
u=f
u﹤f
f＝10cm
物距与焦距关系 像 的 性 质 像距v/cm
正倒 大小 实虚 倒立 缩小 实像
倒立 等大 实像 v=2f
倒立 放大 实像
不成像 虚像 放大 正立
u﹥2f
u=2f
fu=f
u﹤f
fu﹥2f
实像总是倒立的，虚像总是正立的
凸透镜成像规律：
u > 2f 时，成倒立的、缩小的实像，像成在一倍焦距和二倍焦距之间（f·
·
·
·
·
·
物距u
像距v
物体与像分别位于凸透镜的两侧。
物距大于像距。
·
·
·
·
·
f < u< 2f 时，成倒立的、放大的实像，像成在二倍焦距以外（u > 2f )。
像距大于物距。
物体与像分别位于凸透镜的两侧。
·
·
u物体与像位于凸透镜的同侧。
交流合作：
1、在凸透镜成像中，物体移动时，蜡烛经过哪个位置像由放大变为缩小？经过哪个位置像由实像变为虚像？
2、像从远处向靠近凸透镜方向移动时，又是怎样的动态规律？
（点击图片播放）
1、焦点以外成实像，焦点以内成虚像。
焦点内外分虚实
2、二倍焦距以外成缩小的实像，以内成放大的实像。
二倍焦距分大小
3、物距大于焦距时，物距增大,像距减小；物距减小,像距增大。
物近像远像变大
4、物距小于焦距时，物距减小,像距也减小。
物近像近像变小
规律总结：
三、凸透镜成像规律的应用：
照相机成像原理
照相机成像的原理： u>2f 时成倒立缩小的实像。
照相机的使用
人与相机距离在u>2f 的地方，调焦、调光圈，若想使底片上的像变大，应使相机靠近人，同时使镜头远离底片（增大暗箱长度）。即应用当物距变小时，像和像距都变大这一原理。
思考：同学们在校门前给全班同学照集体像，发现两边的两个同学照不上，请帮助他解决这个问题。
请同学们往后退一些，同时缩短镜头与胶片的距离，就能把全班同学都照上了。
幻灯机成像的原理：f灯片离凸透镜距离在f思考：要使幻灯片在幕布上的清晰象更大一些，　
幻灯机和镜头应怎样移动？
幻灯机的使用：
幻灯机向幕布靠近，镜头略向后移动。
电影机的原理：f物体离凸透镜越近，所成的虚像越小；
物体离凸透镜越远，所成的虚像越大。
放大镜成像的原理：u1. 凸透镜对光线有 作用。凹透镜对光线有　　　作
用。老花镜是 ，近视眼镜是 。
课堂巩固：
发散
凸透镜
凹透镜
会聚
2. 根据已给出的入射光和出射光，在方框内画出合适的
透镜。
3. 在研究凸透镜成像的实验中，应在 上由左向
右依次放置 、 、 。为了确保烛焰
的像成在光屏的中央，要调整 、 、 的
高度，使它们的中心与烛焰大致在同一高度上。
光具座
蜡烛
凸透镜
光屏
凸透镜
光屏
烛焰
4. 一凸透镜的焦距为f，当物体从离凸透镜1.5f处移到3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
6. 投影仪能将文字和图形等信息投影
到屏上，其镜头相当于一个 ，
屏上出现的文字相对于投影仪内部
发光元件产生的“文字”，是一个
立放大的像。若需让屏上的
文字变大，应将镜头适当 （选填 “靠近”
或“远离”）发光元件。
5. 如图所示，S′是物体S经过凸透镜所成的像，那么这
个图是表示什么的成像示意图（ ）
A．照相机 B．放大镜 C．幻灯机　 　D．投影仪
凸透镜
倒
靠近
B
7. 在做“凸透镜成像规律”的实验时,某同学在光具座上将蜡烛放置在凸透镜前,然后移动光屏,可他无论怎样移动光屏,都无法在光屏上观察到烛焰的像。请你分析发生这一现象可能原因。
①烛焰、透镜、光屏的中心不在同一高度上；
②当物距等于一倍焦距时，不成像；
③当物距小于一倍焦距时，成正立放大的虚像，虚像不能在光屏上呈现；
④因像距太长，而光具座长度有限，所以光屏上找不到像。

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