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第4章 光的世界
5.科学探究：凸透镜成像
第2课时 探究凸透镜成像的规律及其应用
教科版八年级物理上册
学习目标
1.会通过实验探究凸透镜成像的规律。
2.知道凸透镜所成虚实、倒正、大小像所满足的条件。
3.掌握从物理现象中归纳科学规律的方法。
新课导入
做一做：手持放大镜，缓慢从桌面书本移向眼睛。
思考：你看到了什么？有多少种不同的像？
（a）通过放大镜看到正立的像
（b）通过放大镜也能看到倒立的像
推进新课
知识点1
探究凸透镜成像的规律
1.物距和像距
F
F
A
B
A′
B′
物体AB
像A′B′
O
光心
焦点
焦点
①物距：物体到透镜光心的距离，用u表示。
②像距：像到透镜光心的距离，用v表示。
焦距f
物距u
像距v
2.实验：探究凸透镜成像的规律
【问题与猜想】
问题：为什么凸透镜能成正立的像，也能成倒立的像？
猜想：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒与物距有关。
【实验材料】
光具座（包括导轨及支架、滑块、标尺、F平面光源、凸透镜、白屏）
【制定方案】
在光具座上由左向右依次放置器材，调整光源、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一高度。
目的是使像呈现在光屏中央
F平面光源
焦距为10cm的凸透镜
光屏
【进行实验】
（1）把光源放在凸透镜2倍焦距以外的地方(u>2f )，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像，观察并记录实像的大小和正倒，测出物距u和像距v。改变物距，重做这一步。
实像能在光屏上成像。虚像不能在光屏上成像，但可以通过透镜看到像。
使结论更具普遍性
移动光屏时不可再调整光源、凸透镜的位置，否则会引起物距变化
倒立、缩小的实像
（2）把光源移向凸透镜，让光源到凸透镜的距离等于2倍焦距(u=2f )，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像，观察并记录实像的大小和正倒，测出像距v。
倒立、等大的实像
（3）把光源移向凸透镜，让光源到凸透镜的距离小于2倍焦距、大于1倍焦距(f倒立、放大的实像
（4）把光源继续靠近凸透镜，让光源位于凸透镜的焦点处(u=f )，移动光屏，观察能否成像。
不能成像
（5）把光源移向凸透镜，让光源到凸透镜的距离小于1倍焦距(u光屏上不能成像
正立、放大的虚像
【收集证据】
光源到凸透镜的距离/cm 像的情况 正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像
34.00 倒立 缩小 实像
20.00 倒立 等大 实像
17.00 倒立 放大 实像
10.00 不成像 6.00 正立 放大 虚像
凸透镜焦距f=______cm
10
物距u与焦距f 的关系 像的性质 像距v与焦距f 的关系 像与物体相对于透镜的位置
正倒 大小 虚实 u＞2f
u=2f
f＜u＜2f
u=f u＜f
【实验结论】
倒立
倒立
倒立
缩小
正立
等大
放大
放大
实像
实像
实像
虚像
f＜v＜2f
v=2f
v＞2f
不成像
异侧
异侧
异侧
同侧
【交流与评估】
思考1：实验中，若不小心挡住了凸透镜的上半部分或下半部分，光屏上仍能成像吗？
光屏上仍能成像，所成的像变暗
思考2：实验中光屏上没有像的原因：
①光源、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；
②光源恰好在凸透镜的焦点上；
③光源到凸透镜的距离小于1倍焦距；
④光源到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，导致像距过大，而光具座长度有限，光屏无法移到成像位置。
思考3：在光源从很远的地方逐渐向凸透镜靠近的过程中，光源经过哪个位置以后，所成实像由缩小变成放大，经过哪个位置以后由实像变成虚像？
【点击画面播放视频】
凸透镜成像规律：
u＞f 时成实像，u＜f 时成虚像
u＞2f 时成缩小的像，u＜2f 时成放大的像
实像都是倒立的，与物体异侧
虚像都是正立的，与物体同侧
物体向焦点F靠近时，像变大像距也变大
一焦分虚实
二焦分大小
实像异侧倒
虚像同侧正
物近像远大
3.用作图的方式探究凸透镜成像的规律
F
F
2F
2F
（1）当u>2f 时，成倒立、缩小的实像，fF
F
2F
2F
（2）当u=2f 时，成倒立、等大的实像，v=2f
F
F
2F
2F
（3）当 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，v＞2f
F
F
2F
2F
（4）当u= f 时，不成像
F
F
2F
2F
（5）当u＜f 时，成正立、放大的虚像，v＞u
实像 虚像
定义
成因
图解
特点
相同点 4.凸透镜成实像和虚像的比较
能在光屏上成像
不能在光屏上成像，但可以通过透镜看到像
由实际光线会聚而成
由实际光线的反向延长线相交而成
倒立，像、物异侧
正立，像、物同侧
都能被眼睛观察到
知识点2
凸透镜成像规律的应用
1.放大镜
（1）成像原理：当物体位于凸透镜焦点以内，即物距小于1倍焦距时，对着凸透镜观察，可以看到物体成正立、放大的虚像。
（2）调节：用放大镜观察物体时，若要让物体的像变大，应该如何操作？
物远像远像变大
增大物体与放大镜的距离，但物体始终要在放大镜的1倍焦距内。
胶片
快门
取景窗
光圈环
调焦环
镜头
2.照相机
（1）成像原理：照相机的镜头相当于一个凸透镜，景物到镜头的距离为物距，底片到镜头的距离为像距。照相机是利用物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像这一原理工作的。
（2）调节：①照近景时，增大镜头和底片的距离；照远景时，减小镜头和底片的距离。
②要使底片上的像变大，应减小物距、增大像距；
要使拍摄范围变大，应增大物距、减小像距。
【点击图片播放视频】
3.投影仪
（1）成像原理：投影仪的镜头相当于一个凸透镜，投影片到镜头的距离为物距，银幕到镜头的距离为像距，当物距在1倍焦距和 2 倍焦距之间时，成倒立、放大的实像。
投影片
（2）调节：要使像变大，应减小物距，同时增大像距。
投影片
物近像远像变大
放大镜成虚像时，物体发出的光经过放大镜后是发散的，但人眼睛的角膜和晶状体相当于凸透镜，能使这些发散的光会聚，在视网膜上成实像，因此我们的眼睛能看到虚像。
讨论交流
实像与虚像
通过放大镜用眼睛看到的像是虚像，为什么我们的眼睛能看见虚像，但在光屏上却接受不到？
家庭实验室
请把针孔照相机改成带凸透镜的照相机，使它能照近处的花朵，也能照远处的景物。
【点击图片播放视频】
自我评价
1.实像能用光屏承接。如果不设光屏，你能不能观察到实像？请用实验检验你的想法。
如果不设光屏，能观察到实像。如图所示，可先用光屏接收实像，再撤去光屏，在原光屏位置的后面向凸透镜方向望去，调整眼的位置就能看到较清晰的烛焰倒立的实像。
2.找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，能看到笔。将笔逐渐远离玻璃瓶，将看到什么现象？
把一支铅笔放在装满水的立着的玻璃瓶的一侧，当笔离玻璃瓶很近时，透过玻璃瓶可以看到笔放大的像。将笔逐渐远离玻璃瓶，看到笔的像逐渐变大，在经过某一位置后看到“笔”水平方向上翻转了过来，继续远离，发现翻转的“笔”逐渐变小。
课堂小结
物距u与焦距f 的关系 像的性质 像距v与焦距f 的关系 像与物体相对于透镜的位置
正倒 大小 虚实 u＞2f
u=2f
f＜u＜2f
u=f u＜f
倒立
倒立
倒立
缩小
正立
等大
放大
放大
实像
实像
实像
虚像
f＜v＜2f
v=2f
v＞2f
不成像
异侧
异侧
异侧
同侧
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
布置作业

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