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第五节 第2课时
科学探究：凸透镜成像
第四章 多彩的光
1
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教学目标
理解凸透镜成像的规律。(重点)
知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。（难点）
1.用放大镜近距离看书
2.用放大镜看远处的物体
情景引入：思考
亲身体验：
可见凸透镜所成像的大小、正倒跟物体离凸透镜的距离（即物距）有关系。
有什么关系呢？今天一起进行探究凸透镜成像规律。
1
知识点
凸透镜成像实验
（一）提出问题：
（二）猜想：
可能是实像，可能是放大的，可能……
凸透镜成什么样的像？是实像，还是虚像？是放大的，还是缩小的？是正立的，还是倒立的？
（三）设计实验
实验器材及如何组装实验装置？
凸透镜、蜡烛、光屏如何放置？
注意：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。
（目的：使像成在光屏中间）
理解物距、像距、焦距概念
F
F
2F
2F
物距u
像距v
f
2f
2f
f
如何粗略测量凸透镜的焦距？
平行光聚焦法：让凸透镜正对太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮，这个点是凸透镜的焦点，焦点和光心之间的距离是的距离，凸透镜的焦距。
分别使物距 u 在
1.大于二倍焦距（u>2f）
2.等于二倍焦距（u=2f）
3.大于一倍焦距小于二倍焦距（f4.等于一倍焦距（u=f）
5.小于一倍焦距（u6.改变物距，重复几次上面的实验操作。
的范围内，观察烛焰通过凸透镜在光屏上成像的变化
进行实验和收集证据
研究“像与物距的关系”数据记录表格
实验次数 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
正、倒 大、小 虚、实 1
2
3
4
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6
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8
……
物距(u)
像距(v)
像 的 性 质 正、倒 大、小 虚、实 位置
应用
【分析归纳】分析实验数据，归纳得出成像规律：
照相机
摄像机
放大镜
粗测焦距
投影仪
幻灯机
u>2f
u=2f
fu=f
ufv=2f
v>2f
v>u
倒立
倒立
倒立
正立
缩小
等大
放大
放大
不成像，大小不变的圆形光斑
实像
实像
实像
虚像
异侧
异侧
异侧
同侧
应用：照相机、摄像机。
（1）当：u＞2f时：f＜v＜2f，
成：倒立、缩小、实像。
应用
（2）当：f＜u＜2f时：v＞2f，
成：倒立、放大、实像。
应用：投影仪、幻灯机。
幻灯机
投影仪
（3）当：u＜f时：像与物同侧，
成：正立、放大、虚像。
应用：放大镜。
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知识点
凸透镜成像规律
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。
F
2F
F
2F
A
B
当u>2f时，
A′
B′
u>v
成倒立、缩小的实像
f＜v＜2f
知识点
凸透镜成像作图
3
v物＞v像
F
F
2F
2F
当u=2f时，
成倒立、等大的实像
v=2f
u=v=2f
求焦距
A′
B′
A
B
F
2F
F
2F
v>2f
成倒立、放大的实像
当f＜u＜2f时
A
B
A′
B′
u＜v
v物＜v像
F
F
当u=f时
制造平行光
不成像
A
B
F
F
2F
2F
当u＜f时，
成正立、放大的虚像
像与物在同侧
u＜v
A′
B′
A
B
评估与交流
取下光屏，眼睛在光屏一侧，透过透镜去观察蜡烛，看到一个正立、放大的虚像。
（1）虚像观察法：
F
F
f
（2）成实像时，若将透镜遮住一半，仍然能够得到完整的实像，只是会变暗。
（3）实验中，蜡烛变短，烛焰像移动光屏的上方，如何调节？
1.蜡烛向上移动
2.光屏向上移动
3.凸透镜和光屏同时向下移动
（4）无论怎样移动都找不到像的原因？
1.烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上
2.蜡烛在焦点上不成像
3.蜡烛在一倍焦距之内成虚像。
4.蜡烛在略大于一倍焦距处，像距太大，超过了光具座的量程。
（5）光屏成清晰的像时，蜡烛与光屏位置对调，依然能成清晰的像；依据是：光路可逆。
物距u 像的性质 应用
正倒 大小 虚实 像距v u＞2f 倒 缩小 实 2f＞v＞f 照相机、摄像机
u＝2f 倒 等大 实 v＝2f 测焦距
2f＞u＞f 倒 放大 实 v＞2f 投影仪、幻灯机
u＝f 不成像
u＜f 正 放大 虚 v＞u 放大镜
课堂总结
u>2f
u=2f
f＜u＜2f
u=f
u＜f
【例1】
(中考·菏泽)在做“探究凸透镜成像”的实验时，将焦距为10 cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上(　　)
A．成倒立放大的实像
B．成倒立缩小的实像
C．不会得到像
D．像距大于10 cm小于20 cm
A
【例2】
(中考·南充)把一个凸透镜正对着太阳光，在另一侧距凸透镜15 cm处得到一个最小、最亮的光斑。将点燃的蜡烛放在离凸透镜14 cm处，经凸透镜所成的像是(　　)
A．正立、放大的虚像 B．倒立、放大的实像
C．倒立、缩小的实像 D．正立、放大的实像
A
【例3】
【长沙】在“探究凸透镜的成像规律”实验中，小明进行了以下探究：让一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为________cm；
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2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
2f
f
f
2f
凸透镜成像的原理
镜头(凸透镜)
投影片（物）
像
屏幕
投影片上的图案通过凸透镜形成一个放大的、倒立的实像.
投影仪
2. 凸透镜成像中物体与像的移动规律：凸透镜成实像时，若凸透镜不动，物体向上移动，像会向下移动。若物体不动，凸透镜向上移动，像也向上移动。
3. 凸透镜成像规律：(如图所示)
1.当u=f时，凸透镜为什么不成像？有什么应用？
2.当u=2f时，成倒立、等大的实像，你能否利用这一规律测量一未知凸透镜的焦距？
3.某同学实验时用白纸遮住了部分透镜，还能成完整的像吗？像有什么变化？
4.某同学实验时像成在了光屏的上方，要使像成在光屏中心，可以将蜡烛怎样移动？
1. 物体在焦点上，发出的光经凸透镜平行于主光轴，故不成像，可获得平行光。
2. 求焦距：成等大实像时，f= u/2
3. 通过实验观察知：仍能成完整的像，像变暗。
4. 通过实验观察可知：蜡烛向上移动。
①组装实验装置，将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调整到同一高度；（目的是使像成在光屏的中央）
　 ②将凸透镜固定在光具座中间某刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒，记录物距u和像距v；
　 ③把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，仍使u＞2f，仿照步骤②再做2次实验，分别观察实像的大小和正倒，记录物距u和像距v；
　 ④把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使f＜u＜2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒，记录物距u和像距v；
　 ⑤把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使f＜u＜2f，仿照步骤④ 再做2次试验，分别观察实像的大小和正倒，记录物距u和像距v；
　 ⑥把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使u＜f，在光屏上不能得到蜡烛的像，此时成虚像，应从光屏这侧向透镜里观察蜡烛的像，观察虚像的大小和正倒。　
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知识点
凸透镜成像规律
凸透镜成像规律可用简要归纳成下面几句话：
1.一倍焦距分虚实（即物体放在凸透镜的焦点处，不能成像；当物距小于焦距时，成虚像；物距大于焦距时，成实像，也就是说，焦点是凸透镜成虚像或实像的分界点），二倍焦距定大小（是说物距大于1倍焦距而小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像；物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；在物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像。即2倍焦距处是成放大实像或缩小实像的分界点） 。
2. 实像总是异侧倒（即成实像时，总是像、物异侧，像相对于物是倒立的）， 虚像总是同侧正（即成虚像时，总是像、物同侧，像相对于物是正立的） 。
3. 物近像远像变大，（即物体靠近透镜时，像要远离透镜，同时像要变大） 物远像近像变小即物体远离透镜时，像要靠近透镜，同时像要变小）。
4. 像的大小像距定（即像距变大时像变大，像距变小时像变小），像儿跟着物体跑（即物体向哪个方向运动，像就向哪个方向运动）。
利用凸透镜成像的规律可以确定像的性质，也可确定焦距的范围，还可以确定物距与像距的变化关系及像的大小变化。
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知识点
凸透镜成像规律
4. 实像总是异侧倒，虚像总是同侧正
1. 一倍焦距分虚实
2. 二倍焦距分大小
3. 成实像时物近像远像变大
成虚像时物近像近像变小
5. 像的大小像距定，像儿跟着物体跑
2. 凸透镜成像中物体与像的移动规律：凸透镜成实像时，若凸透镜不动，物体向上移动，像会向下移动。若物体不动，凸透镜向上移动，像也向上移动。
3. 凸透镜成像规律：(如图所示)
主光轴
o
凸透镜：
光心：
透镜的中心，用“o”表示。
通过透镜两个球心的直线叫做主光轴。
主光轴：
焦点：
平行光射向凸透镜，凸透镜将光线会聚成一点，叫做焦点。用“F”表示。
焦距：
焦点到光心的距离叫做焦距。用“f”表示。
2倍焦距：
到光心距离为2倍焦距处。用“2f”表示。
F
F
f
2f
2F
f
2f
2F
【分析归纳】分析实验数据，归纳得出成像规律：
物距(u) 像 的 性 质 像距(v)
正、倒 大、小 虚、实 位置 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 f＜v＜2f
u=2f 倒立 等大 实像 异侧 v=2f
fu=f 不成像，大小不变的圆形光斑
u以上都是生活中常见的透镜，他们成的像有什么不同呢？
（5）用F型光源的好处
1.不但能看出上下颠倒，还能看出左右相反。
2.可以增加物体的亮度，使成像更清晰；光源稳定，成像稳定，便于操作。
3.安全无污染。

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