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(共37张PPT)
第二节 探究：凸透镜成像的规律
第四章 神奇的透镜
知识点
凸透镜成像
知1－讲
1
1. 凸透镜成像：平面镜可以成像，凸透镜也可以成像；用放大镜观察物体、看到航天员倒立缩小的像(如图1)、用照相机拍摄景物，都利用了凸透镜成像。
知1－讲
2. 探究凸透镜成像规律实验：
(1)实验目的
①探究凸透镜成像的规律。
②体会实像与虚像的区别。
(2)实验器材
凸透镜(已知焦距)、光具座(带刻度尺)、蜡烛、光屏和火柴。
知1－讲
(3)实验设计(如图2)
知1－讲
①明确两个物理量
●物距：物体到凸透镜光心的距离，用u表示。
●像距：像到凸透镜光心的距离，用v表示。
②用“观察法”判断像的虚实、大小、倒正的方法：像的大小、倒正可以直接观察确定；像的虚实可以通过观察“是否能用光屏承接”来确定。
知1－讲
③确定实像的位置的方法：实像可以用光屏承接，所以我们移动光屏，光屏接收到清晰的像的位置就是实像的位置。
④通过“测量”确定像距和物距的大小：在光具座上通过刻度尺直接读数即可。
知1－讲
⑤安装调整器材：取一焦距(f)为10 cm的凸透镜固定在50 cm 刻度线处；点燃蜡烛后，调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心大致在同一高度，以便使像呈现在光屏的中央。
⑥设计实验表格。
物体是烛焰，不是整支蜡烛
知1－讲
(4)实验步骤
① 把蜡烛移动到距离凸透镜较远的位置(2 倍焦距外)，移动光屏，直到光屏上出现清晰的像，记录下物距、像距和成像特点。
②逐渐将蜡烛靠近凸透镜，重复步骤①。
知1－讲
③ 当u＝10 cm 时，无论怎样移动光屏，都不能得到像，只能得到圆形光斑。
④ 当u<10 cm 时，无论怎样移动光屏，都不能承接到像；在光屏一侧，通过透镜看去，能看见蜡烛一侧有一正立、放大的像；取下光屏，放到蜡烛一侧像的位置，不能承接到像。
知1－讲
实验思考 如何在光屏上找到清晰像？
思考结论
粗调光屏找到烛焰的像，然后左右微调光屏使像变清晰。
知1－讲
(5)分析实验表格，得出实验结论
实验 序号 焦距 f/cm 物距 u/cm 像距 v/cm 成像特点 大、小 倒、正 虚、实
1 10 40 13.3 缩小 倒立 实像
2 10 30 15 缩小 倒立 实像
3 10 20 20 等大 倒立 实像
4 10 18 22.5 放大 倒立 实像
5 10 15 30 放大 倒立 实像
知1－讲
续表：
实验 序号 焦距 f/cm 物距 u/cm 像距 v/cm 成像特点 大、小 倒、正 虚、实
6 10 10 / 不成像 7 10 7 / 放大 正立 虚像
8 10 5 / 放大 正立 虚像
知1－讲
① 1倍焦距分虚实
●当u>f时，成实像；●当u＝f 时，不成像；●当u② 2倍焦距分大小
●当u>2f时，成缩小的实像；●当u＝2f时，成等大的实像；●当f知1－讲
③“像和物的大小”与“像距和物距的大小”的关系一致
●v>u时，像比物大，是放大的像；●v＝u时，像与物等大，是等大的像；●v④ 实像倒，位异侧；虚像正，位同侧：实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。
知1－讲
实验要点
实验时为使像呈现在光屏的中央，应使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，也可以说成烛焰中心、光屏中心在凸透镜的主光轴上。
知1－讲
方法点拨
1. 确定实像和虚像的方法
(1)“等效替代法”确定虚像位置：当未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像重合时，未点燃的蜡烛的位置就是像的位置。
(2)“承接法”确定实像位置：实像可以用光屏承接，当光屏承接到清晰的像时，光屏的位置就是像的位置。
知1－讲
2. 分析表格的方法
(1)对于物理量，看因变量随自变量的变化：物距为自变量、像距为因变量，在成实像时，物距变小的同时，像距变大。
(2)对于成像特点，找分界点：
①成实像时，缩小像和放大像的分界点；
②成实像和虚像的分界点。
(3)通过归纳法，找规律。
知1－讲
归纳总结 1. (1)凸透镜成像规律
编号 1 2 3
物距(u) u>2f 2f>u>f u像距(v) 2f>v>f v>2f v>u
像的 性质 倒、正 倒立 倒立 正立
大、小 缩小 放大 放大
虚、实 实像 实像 虚像
物、像的位置 异侧 异侧 同侧
知1－讲
(2)利用图像记录凸透镜成像规律(图3中P点为2倍焦距处)
知1－讲
2. 凸透镜成像动态规律总结
(1)成实像时，物距u减小，像距v变大，像变大；
(2)成虚像时，物距u减小，像距v减小，像减小。
知1－练
例 1
[中考·淮安节选] 如图4所示，用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
知1－练
(1)为了使像成在光屏中央，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上。
解析：在探究凸透镜成像规律的实验中，为了使烛焰的像成在光屏的中央，要调节烛焰、光屏的中心都位于凸透镜的主光轴上。
主光轴
知1－练
(2)如图所示，当蜡烛距离凸透镜15 cm 时，移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒立、______(填“放大” “等大”或“缩小”)的实像。
解析：若将蜡烛移至距凸透镜15 cm 处，此时f移动光屏，烛焰会在光屏上呈现清晰的倒立、放大的 实像。
放大
知1－练
(3)当光屏上成清晰的像时，用白纸遮住凸透镜的上半部分，则烛焰的像亮度将______。
解析：遮住凸透镜的上半部分，可以呈现完整的像，但像会变暗些。
降低
知1－练
1. 如图所示的是“科学探究：凸透镜成像”
的实验操作情景，下列说法不正确的
是(　　)
A. 从图甲中可知该透镜的焦距为10.0 cm
B. 调整烛焰、凸透镜、光屏高度，在点燃蜡烛之后
C. 通过不断改变物体距离透镜的距离，进行多次实验
D. 蜡烛燃烧后变低，为了使像成在
光屏中央，应该向下调节光屏
D
知1－练
[中考·安徽] 把凸透镜正对着太阳，在距凸透镜10 cm的光屏上得到一个最小、最亮的光斑；若将一支点燃的蜡烛放在此凸透镜前30 cm 处，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置，可得到烛焰清晰的(　　)
A. 倒立、缩小的实像 B. 倒立、放大的实像
C. 倒立、等大的实像 D. 正立、放大的虚像
例 2
知1－练
解析：把凸透镜正对着太阳时，太阳的平行光平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在主光轴上得到最小、最亮的一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10 cm。点燃的蜡烛放在距此凸透镜30 cm处，u>2f，成倒立、缩小的实像。
答案：A
知1－练
2. [中考·益阳] 点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20 cm 的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10 cm 的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是(　　)
A. 缩小的实像 B. 放大的虚像
C. 倒立的虚像 D. 正立的实像
A
知2－讲
知识点
照相机
2
1. 普通照相机的简单结构：如图5 所示。
(1)镜头：相当于一个凸透镜。
(2)底片：相当于光屏。
照相机的镜头和底片之间，结构严密不透光，称之为暗箱。
知2－讲
2. 照相机的工作原理及使用
器材 物距 成像特点 使用说明
u>2f 倒立、缩小 的实像 (1)增大物距同时减小像距，像会变小
(2)减小物距同时增大像距，像会变大
知2－讲
深度理解
(1)照相机成像原理图，画的是两条过光心的光线。
(2)照相机工作时，物距大于像距。
(3)“倒立”是指像相对于物体上下、左右位置颠倒。
(4)物、像在凸透镜两侧。
知2－讲
拓展思考 生活中还有哪些常用仪器与照相机的工作原理相同？
思考结果
生活中常用的摄像头、无人机等摄像设备的工作原理与照相机的工作原理相同。
知2－练
班主任用照相机拍摄初三毕业照，在相机底片上成_______(填“放大”或“缩小”)的实像；若有两个同学的像出现在照相机取景框外，要拍摄所有同学完整的像，照相机应_____(填“远离”或“靠近”)同学们，同时将镜头向后缩。
例 3
缩小
远离
知2－练
解题秘方：将实际问题“有两个同学的像出现在照相机取景框外，要拍摄所有同学完整的像”转化为物理问题“让所成的像变小”。然后运用凸透镜成像规律分析。
知2－练
解析：照相机是利用物距大于凸透镜的2倍焦距时，物体成倒立、缩小的实像制成的，因此在相机底片上成缩小的实像；两个同学的像出现在照相机取景框外，要拍摄所有同学完整的像，应该让所成的像变小，根据凸透镜成像规律可知，应该增大物距，减小像距，即照相机应远离同学们，同时将镜头向后缩。
知2－练
3. 如图所示，小明妈妈用手机拍视频。下列关于手机镜头成像的说法正确的是(　　)
A. 手机摄像镜头相当于一个凹透镜
B. 妈妈通过手机镜头成正立的虚像
C. 要拍面部特写，可以把手机靠近面部一些
D. 手机镜头的成像规律与照相机的成像规律不同
C
探究：凸透镜成像的规律
凸透镜成像规律
找焦点
判断成像性质
解释生活现象(共26张PPT)
第一节 凸透镜与凹透镜
第四章 神奇的透镜
知识点
凸透镜
知1－讲
1
透镜通常用玻璃制成，其两侧或一侧表面常被磨成球面。透镜有两大类：凸透镜和凹透镜。
1. 概念：凸透镜的中央较厚、边缘较薄，两个表面中至少有一个是球面的一部分，如图1 所示。
如果透镜的厚度远小于球面半径，我
们称这种透镜为薄透镜。
知1－讲
知识链接
透镜不一定全部都是由玻璃制成的，其他透明物质，如水、水晶、石英、金刚石、树脂等均可制成透镜。
知1－讲
2. 作用：平行光束通过凸透镜折射后将会聚于一点，凸透镜对光有会聚作用。
知1－讲
知识图解
知1－讲
3． 光心和主光轴：
(1)光心：凸透镜的中心O称为光心，通过光心的光，其传播方向不变。
(2)主光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴，简称光轴。
知1－讲
4．焦点和焦距：
(1)平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点F，凸透镜的两侧各有一个焦点(如图4)。
知1－讲
(2)焦距：焦点到光心的距离称为焦距f。焦距是凸透镜的一个重要参数，焦距的大小反映了凸透镜对光的偏折 程度。
(3)估测焦距：凸透镜的焦距越大，凸透镜对光的会聚作用越小。实验中通常通过测量焦点到凸透镜的距离估测该凸透镜的焦距。
知1－讲
方法点拨
构建透镜结构模型的步骤：
(1)确定主光轴；
(2)确定光心；
(3)确定焦点；
(4)构建模型：
知2－讲
知识点
凹透镜
2
1. 概念：凹透镜的中央较薄、边缘较厚，两个表面中至少有一个是球面的一部分。如图6 所示。
知2－讲
2. 作用：让平行光束照射到凹透镜上，可看到光通过凹透镜发生折射后向外散开。可见，凹透镜对光有发散作用。
知2－讲
深入思考 由同样玻璃制成的透镜，为什么凸透镜对光会聚，凹透镜对光发散？
知2－讲
深度理解
在进入和离开透镜时，光共经历了两次折射。
图解透镜对光的作用(图8)
总结：光经过透镜折射后，总是向厚度大的一侧偏折。
知2－讲
3. 光心和主光轴 凹透镜也有主光轴、光心，通过凹透镜光心的光，其传播方向不变。
知2－讲
4．凹透镜的焦点
平行于主光轴的光经凹透镜折射后，其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点，凹透镜的两侧各有一个焦点(如图9)。
知2－讲
5．透镜的三条特殊光线
知2－讲
深度理解
在光的折射中，光路是可逆的。若把光源放在焦点处，光源射向凸透镜的光，经凸透镜折射后会成为平行于主光轴的光，如图10 所示。因此凸透镜可用来制作平行光源。
知2－讲
根据光的折射中光路是可逆的，我们可作如图11 所示的光路，即正向延长过凹透镜另一侧焦点的入射光，经凹透镜折射后会成为平行于主光轴的光。
知2－练
[中考·福建] 放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图12所示，
例 1
知2－练
则下列说法正确的是( )
A. 凸透镜只对平行于主光轴的光起发散作用
B. 凸透镜只对平行于主光轴的光起会聚作用
C. 通过凸透镜后的光线是发散的，因为凸透镜对光起发散作用
D. 通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚的一种现
知2－练
解析：光通过凸透镜后偏向主光轴为会聚，偏离主光轴为发散。从图中可以看出，光通过凸透镜后“发散”程度比原来小，说明光是偏向主光轴的，是凸透镜对光有会聚作用的表现，故选项ABC 都是错误的，选项D 正确。
答案：D
知2－练
1. [中考·赤峰]两支激光笔并排放置，它们发出的光束经过透镜(未画出)的光路如图所示，说明该透镜对光有______作用。
发散
知2－练
[中考·南充]如图13所示，一束光射向凸透镜，请画出该光经过凸透镜、凹透镜的折射光路。
例 2
知2－练
解析：过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后折射光平行于主光轴，平行于主光轴的光经过凹透镜折射后，折射光的反向延长线过凹透镜的虚焦点。
解：如图14所示。
知2－练
2. 请根据经图中凸透镜折射后的光线，作出凸透镜的入射光线和经平面镜反射后的光线。
解：如图所示。
凸透镜与凹透镜
透镜
凸透镜
对光有会聚作用
三条特殊光线的画法
凹透镜
对光有发散作用
三条特殊光线的画法(共31张PPT)
第三节 神奇的“眼睛”
第四章 神奇的透镜
知识点
眼睛的视物原理
知1－讲
1
1. 眼睛的成像构造(如图1)
(1)晶状体：相当于
凸透镜，焦距
可调。
(2)视网膜：相当于光屏。
知1－讲
2. 眼睛的成像原理(如图1)
(1)像成在视网膜上，像距小于物距。
(2)成倒立、缩小的实像。
(3)成像时，u>2f。
虽然大脑感觉像是正立的，但视网膜上成的像是倒立的。
知1－讲
3. 神经系统对像的处理(如图1)
视网膜上呈现的像，经视神经传到大脑，经过大脑处理，我们就看到了物体。
知1－讲
4. 眼睛的调节
(1)看远处物体
(2)看近处物体
知1－讲
方法点拨
1. 通过逆向思维建立眼睛的成像模型
2. 通过逆向思维推测出眼睛的调节方式：
(1)首先，分析物距变化导致的像距变化。
(2)然后，结合实际像距不变的情况，分析解决问题的方法。
(3) 最后，推测出晶状体厚薄的变化。
知1－讲
深入思考 为什么边走路边看书对眼睛有害？
深度理解
知1－练
例 1
[中考·台州]“方寸天地纳寰宇”描述了小小眼球可尽观广袤世界。下列能够解释眼球成像原理的是(　　)
知1－练
解析：人的眼睛的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏，外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
答案：A
知1－练
1. [中考· 扬州] 同学们课间在走廊上眺望远方，此时晶状体变_____(填“ 厚”或“ 薄”)，晶状体的______发生变化，远处的景物在视网膜上成倒立、______的实像。
薄
焦距
缩小
知2－讲
知识点
视力的矫正
2
1. 近视眼和远视眼的成因及其矫正
现象 能看清近处的物体、看不清远处的物体 能看清远处的物体、看不清近处的物体
知2－讲
续表：
成因 晶状体太厚(眼球前后径太长)→成像在视网膜前 晶状体太薄(眼球前后径太短)→成像在视网膜后
分析 需要戴对光发散的透镜，使光线推迟会聚，使像成在视网膜上 需要戴对光会聚的透镜，使光线提前会聚，使像成在视网膜上
矫正 用凹透镜矫正 用凸透镜矫正
知2－讲
方法点拨
利用补偿法记忆近视眼和远视眼的矫正：
知2－讲
2. 眼镜的度数
(1)焦度：透镜焦距的倒数，Φ＝。
(2)度数：透镜的焦度乘100 的值，100Φ＝ (f的单位为m)。凸透镜的度数为正数，凹透镜的度数为负数。
知2－练
[中考·东营]6月6日是“全国爱眼日”，2024年的活动主题为“关注普遍的眼健康”。如图2所示，模拟近视眼成像情况和矫正方法正确的是(　　)
A. ①④ B. ②④ C. ①③ D. ②③
例 2
知2－练
解析：近视眼看远处物体时，成像在视网膜前，图①表示了近视眼的成像情况；近视眼应该用具有发散作用的凹透镜来矫正，图④能正确表示近视眼的矫正情况。
答案：A
知2－练
归纳总结
辨析近视眼与远视眼：
知3－讲
知识点
透镜的应用
3
器材 物距 成像特点 使用说明
u>2f 倒立、缩小的实像 (1)增大物距同时减少像距，像会变小
(2)减小物距同时增大像距，像会变大
f(2)减小物距同时增大像距，像会变大
知3－讲
器材 物距 成像特点 使用说明
u(2)减小物距，像会变小
续表：
知3－讲
器材 物距 成像特点 使用说明
物 镜 f(2)最终的像相对于物体是倒立、放大的虚像
目 镜 u知3－讲
器材 物距 成像特点 使用说明
物 镜 u>2f ① 倒立、缩 小的实像 ② 相当于照 相机 (1)这只是望远镜中的一种类型
(2)最终的像相对于物体是倒立的虚像
目 镜 u知3－讲
对比分析 眼睛与照相机的比较：
眼睛 照相机
结构 角膜与晶状体共同作用(相当于凸透镜) 镜头(相当于凸透镜)
瞳孔 光圈
视网膜(有感光细胞) 底片(有感光材料)
成像 成倒立、缩小的实像
知3－讲
续表：
眼睛 照相机
调节 作用 像距不变，当物距改变时，通过改变晶状体的弯曲程度来改变焦距，使视网膜上成清晰的像 焦距不变，当物距改变时，通过改变镜头与底片间的距离来改变像距，使底片上成清晰的像
知3－练
如图4所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是( )
A. 眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些
B. 眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些
C. 放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些
D. 放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些
例 3
知3－练
解析：由“凸透镜成虚像时，物远像远像变大”的规律知，要使放大镜成的虚像变大，应增大物距。
答案：B
知3－练
速记口诀：凸透镜成像规律：1 倍焦距分虚实，2 倍焦距分大小。实像倒，位异侧；虚像正，位同侧。物近像远像变大，焦点以内反变化。
知3－练
2. 小亮在重阳节送给奶奶一个台式放大镜。放大镜的焦距为25 cm。奶奶正确使用这个放大镜看书时( )
A. 书与放大镜之间的距离应大于25 cm
B. 看到的是倒立、放大的虚像
C. 看到的是正立、放大的实像
D. 若想让字变小，放大镜应靠近书
D
知3－练
用开普勒天文望远镜和显微镜观察物体时，下列关于所成像的说法中正确的是(　　)
A. 用开普勒天文望远镜观察时，像是倒立、缩小的
B. 用开普勒天文望远镜观察时，像是正立、缩小的
C. 用显微镜观察时，像是正立、放大的
D. 用显微镜观察时，像是正立、缩小的
例 4
知3－练
解析：开普勒天文望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，将物镜成的倒立、缩小的像放大，但像仍比物体小，即最终的像是倒立、缩小的。显微镜的物镜相当于投影仪，成倒立、放大的实像；目镜相当于放大镜，将物镜成的倒立、放大的实像再次放大，最终成倒立、放大的虚像。
答案：A
知3－练
易错提醒
不要误认为开普勒天文望远镜和显微镜的目镜都相当于放大镜，物体经开普勒天文望远镜和显微镜成的像就是正立、放大的虚像。
神奇的“眼睛”
眼镜
眼睛
照相机
u>2f
透镜的应用
u< f
放大镜
综合应用
显微镜
望远镜
f投影仪

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