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第3节　凸透镜成像的规律
素养目标
1.复述凸透镜成像的规律。
2.经历实验探究,从观察到的凸透镜成像现象和收集的实验数据,归纳出凸透镜成像的规律。
3.体验科学探究的过程和基本方法,培养交流合作、评价探究结果的初步能力。
◎重点:通过实验探究,归纳出凸透镜成像的规律。
【预习导学】
把一个装水的玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫。
【问题】为什么会发生这种变化 要回答这个问题,我们需要掌握以下知识。
知识点1几个基本概念
1.物距:物体到 的距离称为物距,用字母 表示。
2.像距:像到 的距离称为像距,用字母 表示。
3.实像: 在光屏上呈现的像,它是由 光线会聚而成的。
4.虚像: 在光屏上呈现的像,但 用眼睛直接看到,它是由光线的 的交点组成的。
·概念辨析·
实像和虚像的区别
1.成像原理不同:实像是实际光线的交点,所成实像都是倒立的。光经反向延长后相交所成的像叫作虚像。
2.承接方式不同:虚像能用眼睛直接观看,或用照相机拍到,但不能显示在光屏上;实像既可以显示在光屏上、视网膜上,也能使照相底片感光。
对点自测
1.在图中,人眼所观察到的烛焰的像是 （ ）
A.实像,能用光屏承接
B.实像,不能用光屏承接
C.虚像,能用光屏承接
D.虚像,不能用光屏承接
【答案】知识点一
1.透镜　u
2.透镜　v
3.能　实际
4.不能　能　反向延长线
对点自测
1.D
知识点2探究凸透镜成像的规律
1.实验器材: 、蜡烛、光具座、光屏、火柴等。
2.器材组装:在光具座上从左到右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏,点燃 ,调节蜡烛、凸透镜和光屏的 等高共线。
3.凸透镜成像的规律:当物距 焦距时,成倒立、缩小的 像;当物距 焦距时,成倒立、等大的 像;当物距 焦距时,成倒立、放大的 像;当物距 焦距时,成正立、放大的 像。
对点自测
2.凸透镜的焦距是15 cm,当将一个物体放在距这个透镜50 cm处时,在凸透镜的另一侧可以得到 （ ）
A.倒立、放大的实像
B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的实像
D.正立、缩小的实像
【答案】知识点二
1.凸透镜
2.蜡烛　中心
3.大于二倍　实　等于二倍　实　大于一倍且小于二倍　实　小于一倍　虚
对点自测
2.B
知识点3凸透镜成像规律的应用
生活中用到凸透镜的设备很多,如等。
对点自测
3.如图所示,这是电影放映机及其成像原理图。为让观众在银幕上看到清晰的影像,应将胶片放在距离透镜的 位置(选填序号:①一倍焦距以内;②一倍焦距到二倍焦距之间;③二倍焦距以外);银幕用表面粗糙的白色材料制成,其目的是使所有色光都能在其表面发生 (选填“镜面反射”或“漫反射”),让不同位置的观众都能看清银幕上的影像,同时尽可能地还原影像的真实色彩。
【答案】知识点三
警眼、照相机、摄像机、电影放映机、投影仪、幻灯机、放大镜、望远镜、显微镜
对点自测
3.②　漫反射
【合作探究】
任务驱动1探究凸透镜成像的规律
【提出问题】生活中有许多光学器材都利用凸透镜来成像,例如放大镜可以成正立、放大的像,那么,
　　【猜想与假设】 。
【设计实验与制订计划】
为了缩短实验的时间,同时为了得出的结论具有普遍性,可以将学生分成几个小组,各组使用焦距不同的凸透镜探究凸透镜成像的规律,然后再相互交流各自的探究结果。
【进行实验与收集证据】
1.利用太阳光聚焦法测定几个凸透镜的焦距,选择焦距为12 cm的凸透镜进行实验。
2.如图所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次排列在一条直线上,一侧放置刻度尺,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上。
3.点燃蜡烛,使烛焰从距离凸透镜较远处逐渐靠近凸透镜,每次都调整光屏到凸透镜之间的距离,使烛焰在光屏上形成清晰的像。注意观察像的大小、正倒是如何随物距变化的。
(1)当烛焰在光屏上成清晰、倒立、缩小的像时,测量并记录这时的物距和像距。
(2)当烛焰在光屏上成清晰、倒立、等大的像时,测量并记录这时的物距和像距。
(3)当烛焰在光屏上成清晰、倒立、放大的像时,测量并记录这时的物距和像距。
(4)当无论怎样调节光屏都不能得到像时,在透镜的另一侧,通过凸透镜能直接观察到烛焰的像,测量记录这时的物距。
实验数据记录如下表。凸透镜的焦距f=12 cm。
实验 次数 物距 u/cm 像距 v/cm 成像的特点 像与物在透镜的同侧还是异侧
正、倒 缩、放 虚、实
1 60
2 48
3 24
4 18
5 16
6 10
7 8
8 12
　　【实验结论】
物距u与 焦距f的 关系 成像的特点 像距v与焦距f的关系
正、倒 缩、放 虚、实
u>2f fu=2f v=2f (v=u)
f2f (v>u)
uu)
u=f 不成像
　　【交流与评估】
(1)实验中,我们为什么选择焦距为10 cm左右的凸透镜做实验
(2)实验中,凸透镜放在光具座的中间位置有什么好处
(3)为何实验中有时无论怎样移动光屏,光屏上总得不到像
(4)在探究过程中,当挡住凸透镜的一部分时,所成的像有何变化
(5)实验中若用发光二极管按“F”字样拼装在不透明的纸板上代替烛焰进行实验,你认为有什么好处
(6)在探究凸透镜成像规律的实验中,往往看到的烛焰的像不在光屏的中央,要么在光屏的上方,要么在光屏的下方,应该怎么办呢
【答案】驱动一
【提出问题】凸透镜所成的像有什么规律呢
【猜想与假设】凸透镜的成像规律可能与凸透镜本身的光学性质(如焦点、焦距)有关,与物体到透镜的距离有关
【实验结论】
倒立　缩小　实像
倒立　等大　实像
倒立　放大　实像
正立　放大　虚像
【交流与评估】
(1)因为焦距过大,将难以调节物距、像距。
(2)将凸透镜放在光具座的中间位置,有利于调节物距和像距;调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,让烛焰的像成在光屏的中央。
(3)实验中看不到像的原因可能是以下几种情况:(1)若烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度,光屏上可能看不到烛焰的像,或者烛焰的像会偏向光屏的上方或下方;(2)若烛焰位于凸透镜的一倍焦距以内,所成的像是虚像,与烛焰在凸透镜的同一侧,光屏是接收不到的;(3)若烛焰在凸透镜的一倍焦距以外,但非常靠近焦点时,所成的像很大,且像距也很大,而光具座的长度有限,光屏不能移到所成像的位置。
(4)当挡住凸透镜的一部分时,成像的特点不变,通过凸透镜的光线变少,所以变化的是像的亮度,亮度变暗了。
(5)与烛焰相比,实验使用的光源不会晃动,光屏上所成的像比较稳定。
(6)凸透镜成的实像是倒立的,即烛焰向上,它的像向下。物与像的位置相反,即物在上、像在下,物在左、像在右。根据这一特点,如果实验中发现烛焰在光屏的上方,有两种调节方法:(1)在不移动光屏和透镜的情况下,将蜡烛向上移动可使像成在光屏中央;(2)在不移动蜡烛和透镜的情况下,将光屏向上移,可使像成在光屏中央。
任务驱动2独立思考,学以致用
通过上面的学习,请你推测漫画中的老鼠为什么会“变胖”“调头”
【答案】驱动二
由图乙可知,此时的老鼠的像与图甲中的老鼠相比,是放大的、左右颠倒的像,该像属于实像。
发生这种现象的原因是:装水的杯子相当于一个凸透镜,漫画中的老鼠与透镜的距离在一倍焦距到两倍焦距之间。
2

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