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八年级上
第3节 凸透镜成像的规律
第1课时 探究凸透镜成像的规律
1. 通过实验探究，知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距
的关系.
2. 通过对凸透镜成像实验的观察分析，总结出凸透镜成像的规律.
学习目标
新课引入
问题
通过前面的学习，我们已经看到了照相机、投影机、放大镜的凸透镜成像情况. 那么，凸透镜成像究竟有什么规律呢?
投影机成倒立、放大的实像
照相机成倒立、缩小的实像
放大镜成正立、放大的虚像
照相机和投影仪不同的是物体通常离照相机的镜头比较远，而离投影仪的镜头比较近；另外放大镜观察物体时，物体离放大镜也比较近.
像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系？
思考
由此可见像的虚实、大小、正倒与物体离凸透镜的距离(物距)有关系.
探究凸透镜成像的规律
新知学习
实 验
1. 设计方案，收集证据
【实验思路】
如图所示，把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中，比较实验数据，看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系，寻找其中的规律.
【实验过程】
1. 设计方案，收集证据
发光物体
凸透镜 f = 10cm
光屏
带有刻度尺的光具座
调整发光物体、透镜和光屏的高度，使它们的中心高度相同.
(1)把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像.观察
实像的大小和正倒，测出物距和像距.
(3)继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作.总能
在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时，
可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像.
此时发光物体和它的像在什么位置?
(2)把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作.
(4)记录凸透镜的焦距 f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表. 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.
物距/cm
像的性质
像距/cm
正倒
大小
虚实
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性质
像距/cm
正倒
大小
虚实
30
倒立
缩小
实像
14.7
24
倒立
缩小
实像
16.6
20
倒立
等大
实像
20
15
倒立
放大
实像
28.3
12
倒立
放大
实像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虚像
——
5
正立
放大
虚像
——
实验记录表格
f = 10 cm
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性质
像距/cm
正倒
大小
虚实
30
倒立
缩小
实像
14.7
24
倒立
缩小
实像
16.6
20
倒立
等大
实像
20
15
倒立
放大
实像
28.3
12
倒立
放大
实像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虚像
——
5
正立
放大
虚像
——
【实验结论】
2. 得出结论，作出解释
f = 10 cm
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实像
实像
实像
实像
实像
u＞f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}正立
正立
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}虚像
虚像
u＜f
一倍焦距分正倒、虚实，内正外倒、内虚外实
u = f
一倍焦距外成倒立的实像
一倍焦距内成正立的虚像
一倍焦距不成像
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}不成像
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距/cm
像的性质
像距/cm
正倒
大小
虚实
30
倒立
缩小
实像
14.7
24
倒立
缩小
实像
16.6
20
倒立
等大
实像
20
15
倒立
放大
实像
28.3
12
倒立
放大
实像
59
10
不成像
——
7
正立
放大
虚像
——
5
正立
放大
虚像
——
u＞2f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
缩小
实像
倒立
缩小
实像
f＜v＜2f
等大
u = 2f
v = 2f
f＜u＜2f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}倒立
放大
实像
倒立
放大
实像
v＞2f
u = f
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}正立
放大
虚像
正立
放大
虚像
u＜f
二倍焦距分大小，内大外小
二倍焦距外成缩小的实像
二倍焦距成等大的实像
一倍焦距到二倍焦距之间成放大的实像
一倍焦距内成放大的虚像
f = 10 cm
【实验结论】
2. 得出结论，作出解释
凸透镜成像的规律：
一焦分虚实，内虚外实；
二焦分大小，内大外小；
虚像同侧正，实像异侧倒.
简记口诀：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距
像的性质
像距
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
fu=2f
倒立
等大
实像
v=2f
f倒立
放大
实像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虚像
——
凸透镜成实像时：物距减小，像距增大，像变大.
u=30 cm
u=15 cm
实验中，当凸透镜成实像时，在物距减小的过程中，你还发现了什么？
思考
你能画出凸透镜成像各种不同情况的光路图吗？
根据光路图得出的结论与实验得出的结论一致吗？
？
A'
B'
A'
B'
A'
B'
A'
B'
倒立、缩小、实像
倒立、等大、实像
倒立、放大、实像
不成像
正立、放大、虚像
成实像时，物距减小，像距增大，像变大
u>2f
u=2f
fu=f
uv
u
f
2f
f
2f
等大测焦距u=v=2f
f＜v＜2f
v = 2f
v＞2f
成虚像时，物距减小，像距减小，像变小
u > v
u = v
u < v
4. 交流合作，评估反思
(1)在实验时，如果不知道焦距，该如何测量焦距？
方案一：利用实验装置，调整光源、凸透镜和光屏的位置，光屏上出现最小、最亮的光斑时物距即为焦距.
焦距
焦点
方案二：利用物距等于像距时成等大的像来确定焦距，此时u=v =2f ，即焦距等于物距的一半，f = .
A'
B'
u=2f
v = 2f
(2)当凸透镜成实像时，用手或用不透明的物体挡住透镜的上部分或下部分，成像情况如何呢？
4. 交流合作，评估反思
当透镜被遮挡一部分时，仍能成完整的像，但像变暗了.
4. 交流合作，评估反思
(3)实验为什么选择发光二极管而不选择点燃的蜡烛作为发光物体呢？
使用点燃的蜡烛作为发光体的不足：
①烛焰形状不稳定，不易比较像与物的大小关系.
②蜡烛燃烧变短，像会偏离光屏的中央.
③烛焰亮度较小，成像不够清晰.
④不能直接判断像是否左右颠倒.
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距u
像的性质
像距v
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
fu=2f
倒立
等大
实像
v=2f
f倒立
放大
实像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虚像
——
想 想 议 议
在照相机中，凸透镜成倒立、缩小的实像，像的位置在哪个范围内?物距与像距相比，哪个比较大?
在投影仪中，凸透镜成倒立、放大的实像，像的位置在哪个范围内?物距与像距相比，哪个比较大?
u >v
u＜v
想 想 议 议
在照相机中，凸透镜成倒立、缩小的实像，像的位置在一倍焦距和二倍焦距之间，此时物距大于像距.
在投影仪中，凸透镜成倒立、放大的实像，像的位置在二倍焦距以外，此时像距大于物距.
课堂小结
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物距u
像的性质
像距v
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
fu=2f
倒立
等大
实像
v=2f
f倒立
放大
实像
v>2f
u=f
不成像
——
u正立
放大
虚像
——
成像规律口诀：
一焦分虚实，内虚外实；二焦分大小，内大外小；
虚像同侧正，实像异侧倒；
实像物近像远像变大，物远像近像变小.
探究凸透镜成像的规律
1. 某同学用如图甲所示的装置做“探究凸透镜成像的规律”的实验．
(1)实验前老师让同学们先将实验室窗帘拉上再进行实验，目的是________
__________．
(2)选择合适的透镜后，实验时为了使像成在光屏的中央，需要调整实验器材，下列已经调整好的是____(选填字母).
随堂练习
使发光体的像更清晰
B
为了能清楚观察到实验现象，实验环境应较暗一些，便于观察成像．因此将实验室窗帘拉上，目的是使发光体的像更清晰
发光体、凸透镜的光心以及光屏的中心大致在同一高度(三心等高)
三心不等高
×
三心等高
√
三心不等高
×
(3)该同学将图甲中凸透镜置于60 cm刻度线处，再将发光体置于透镜前，调节发光体和光屏的位置，发现光屏上出现等大、倒立、清晰的像，此时发光体和光屏相距60 cm，则此凸透镜焦距是____cm.
(4)保持图甲中透镜和光屏位置不变，该同学把发光体移至50 cm刻度线处，此时他需要从_____(选填“发光体”或“光屏”)一侧观察，才能看到一个_____、放大的虚像．
u+v =60 cm
u=v=2f
15
u=10 cm，即u＜f，成正立、放大的虚像，物、像位于同一侧，应从光屏一侧观察
f =15 cm
光屏
正立
(5)当光屏上成清晰的像时，更换焦距更小的透镜，且不改变发光体与凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏应该向____移动.
(6)若实验中他不小心用手指尖触碰到了凸透镜，这时光屏上_____(选填“会”或“不会”)出现指尖的像.
不会
左
透镜焦距变小，折射光线更靠近主光轴，像左移，光屏应该向左移动才能在光屏上成清晰的像
相当于透镜被遮挡一部分时，仍能成完整的像，但像变暗了
(7)该同学找来了如图乙所示的实验装置，光具座上凸透镜所在的位置为零刻度，数值向左向右依次增大，在画有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯代替发光体，光屏上画有同样的格子，与图甲的实验装置相比，此装置的优点是：_______________________________________________
________.(写出一个即可)
可以直接读出物距与像距(可以准确得出像与物的大小关系等)
可以直接读出物距与像距
可以准确得出像与物的大小关系
2. 某同学为探究凸透镜成像的规律，进行了如下实验：(1)将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为_____cm.
10.0
焦距
焦点
(2)在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将发光体适当靠近凸透镜，发现光屏上发光体的像变得模糊不清. 为呈现一个清晰的像，则应在发光体与凸透镜中间加一个____透镜.
凸
物距减小
成实像时，物距减小，像距增大，像成在光屏右侧
要使像左移，折射光线更靠拢主光轴，在发光体与凸透镜中间凸透镜
(3)某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图丙所示.将发光体向左移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该向水透镜中_______(选填“注水”或“排水”)，此时水透镜的焦距变___(选填“大”或“小”).
排水
大
物距增大
成实像时，物距增大，像距减小，像成在光屏左侧
应该使像距增大，像右移，折射光线更远离主光轴，所以应该想水透镜中排水，使水透镜焦距变大
丙
3. 如图甲所示，当汽车倒车时，尾部的摄像头会将拍下的图像呈现在车内的显示屏上．某同学发现，倒车时屏上呈现的像逐渐变大．他用图乙所示装置模拟倒车时显示屏上像的变化，该同学在进行实验模拟前应该进行的操作是：________________________________________________________
________________；调好后，该同学保持“F”形发光二极管的位置不变，应将透镜逐渐_____(选填“靠近”或“远离”)“F”形发光二极管，同时移动光屏，观察像的变化情况. 在模拟实
验中，为了准确判断像大小的变化，请
你写出一条改进建议：________________.
“F”形发光二极管明显低于凸透镜，要做到三心等高，应上调“F”形发光二极管的高度
向上调节“F”形发光二极管高度，使其中心与凸透镜和光屏的中心位于同一高度上
靠近
在光屏上贴方格纸
成实像时，物近像远像变大，因此应将透镜逐渐靠近“F”形发光二极管
实验过程中，像的大小变化不易准确判断，为了准确判断像大小的变化，可以在光屏上贴方格纸

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