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第五章 透镜及其应用
第 3 节 凸透镜成像的规律
温故知新
照相机、投影仪、放大镜的成像特点：
新课导入
应用 成像特点 正倒 大小 虚实 像与物位于 凸透镜同侧 还是两侧 像距与 物距关系
照相机 倒立 缩小 实像 两侧 像距小于物距
投影仪/ 幻灯机 倒立 放大 实像 两侧 像距大于物距
放大镜 正立 放大 虚像 同侧 不研究
通过前面的学习，我们已经看到了形形色色的凸透镜成像
情况。凸透镜成像究竟有怎样的规律呢？今天我们一起来学习 凸透镜成像的规律。
照相机
投影仪成像
放大镜成像
新知探究
提出问题
我们发现照相机、投影仪、放大镜成像特点各不相同。请你根据 它们的特点思考：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒可能与什么因素 有关呢？
物距
探究：凸透镜成像的虚实、大小、正倒与物距的关系 设计实验
1. 实验器材：“F”形发光物体(4.5 cm)、凸透镜(f＝ 10 cm)、光屏、带有刻度的光具座、刻度尺。
(物高为4.5 cm) (f＝10 cm)
“F”形发光物体 凸透镜 光屏
带有刻度的光具座
刻度尺
2. 组装器材：
(1)请你按照下图所示组装器材，不断调整器材的位 置和高度，直至在光屏中央找到发光物体“F”清晰的像；
探究凸透镜成像规律的装置
(2)根据实验操作，回答以下问题：
①怎样使完整的像呈现在光屏的中央？
②如何在光屏上找到清晰的像？
③什么样的像是清晰的像？
④如何测量物距和像距？
三者的中心在 同一水平高度
物距(u) 像距(υ)
探究凸透镜成像规律的装置
探究凸透镜成像规律的装置
3. 实验思路：改变谁？观察或者测量谁？
不断改变物距，观察像的虚实、大小、正倒等情况。
4. 实验过程：
将凸透镜固定在 40 cm 刻度线处，将发光物体“F”固定在距离凸透镜 32 cm
(或 30 cm)处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像，观察像的虚实和正倒，用刻度 尺测出像的高度、物距和像距，记录在表格中。
移动发光物体“F”向凸透镜靠近 4 cm，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像， 观察像的虚实和正倒，用刻度尺测出像的高度、物距和像距，记录在表格中。
仿照步骤二，将发光物体“F”由远及近依次向靠近凸透镜方向移动 4 cm， 继续进行实验。
继续向凸透镜移动发光物体“F”并调整光屏的位置，看看是否总能在光屏 上得到发光物体“F”的像。撤去光屏，变换观察的位置，看看是否能观察到发光物 体“F”的像，像在什么位置。
进行实验 收集证据
发光物体高度 h ＝ 4.5 cm，凸透镜的焦距 f ＝ 10 cm。
物距/cm 像的性质 像距/cm
虚实 像高/cm 正倒
讨论
当物距 u≤10 cm 时，光屏上接收不到像了，请讨论：是什 么原因造成的？
此时可能成的是虚像。
探究凸透镜成像规律的装置
放大镜成像
讨论
当物距 u≤10 cm 时，光屏上接收不到像了，请讨论：是什 么原因造成的？
此时可能成的是虚像。
放大镜成像
探究凸透镜成像规律的装置
观察虚像——撤去光屏，从光屏一侧透过凸透镜观察虚像的特点。 请同学们继续进行实验，收集数据，验证我们的猜想。
分析数据，归纳结论
物距/cm 虚实 像高/cm 正倒 像距/cm
32 实像 2.1 倒立 13.5
30 实像 2.3 倒立 14.2
28 实像 2.5 倒立 14.5
26 实像 2.6 倒立 15
24 实像 3 倒立 15.3
22 实像 3.4 倒立 16
20 实像 4.5 倒立 20
18 实像 5.2 倒立 21.3
16 实像 6.3 倒立 24.5
14 实像 9.1 倒立 27
12 实像 17 倒立 35.3
10
8 虚像 放大 正立
6 虚像 放大 正立
4 虚像 放大 正立
发光物体高度 h＝4.5 cm，凸透镜的焦距 f＝10 cm。
根据记录的数据，思考下列问题：
像的虚实：凸透镜在什么条件下成实 像？在什么条件下成虚像？实像和虚像的分 界点在哪里？
像的大小：凸透镜在什么条件下成缩 小的实像？在什么条件下成放大的实像？有 没有缩小的虚像？放大的像和缩小的像的分 界点在哪里？
像的正倒：凸透镜在什么条件下成正 立的像？在什么条件下成倒立的像？正立的 像和倒立的像的分界点在哪里？
分析数据，归纳结论
物距/cm 虚实 像高/cm 正倒 像距/cm
32 实像 2.1 倒立 13.5
30 实像 2.3 倒立 14.2
28 实像 2.5 倒立 14.5
26 实像 2.6 倒立 15
24 实像 3 倒立 15.3
22 实像 3.4 倒立 16
20 实像 4.5 倒立 20
18 实像 5.2 倒立 21.3
16 实像 6.3 倒立 24.5
14 实像 9.1 倒立 27
12 实像 17 倒立 35.3
10
8 虚像 放大 正立
6 虚像 放大 正立
4 虚像 放大 正立
发光物体高度 h＝4.5 cm，凸透镜的焦距 f＝10 cm。
根据记录的数据，思考下列问题：
像的虚实：凸透镜在什么条件下成实 像？在什么条件下成虚像？实像和虚像的分 界点在哪里？ 分界点：u＝10 cm
像的大小：凸透镜在什么条件下成缩 小的实像？在什么条件下成放大的实像？有 没有缩小的虚像？放大的像和缩小的像的分 界点在哪里？
像的正倒：凸透镜在什么条件下成正 立的像？在什么条件下成倒立的像？正立的 像和倒立的像的分界点在哪里？
分析数据，归纳结论
20 实像 4.5
物距/cm 虚实 像高/cm 正倒 像距/cm
32 实像 2.1 倒立 13.5
30 实像 2.3 倒立 14.2
28 实像 2.5 倒立 14.5
26 实像 2.6 倒立 15
24 实像 3 倒立 15.3
22 实像 3.4 倒立 16
倒立 20
18 实像 5.2 倒立 21.3
16 实像 6.3 倒立 24.5
14 实像 9.1 倒立 27
12 实像 17 倒立 35.3
10
8 虚像 放大 正立
6 虚像 放大 正立
4 虚像 放大 正立
发光物体高度 h＝4.5 cm，凸透镜的焦距 f＝10 cm。
根据记录的数据，思考下列问题：
像的虚实：凸透镜在什么条件下成实 像？在什么条件下成虚像？实像和虚像的分 界点在哪里？ 分界点：u＝10 cm
像的大小：凸透镜在什么条件下成缩 小的实像？在什么条件下成放大的实像？有
没有缩小的虚像？放大的像和缩小的像的分 界点在哪里？ 分界点：u＝20 cm
像的正倒：凸透镜在什么条件下成正 立的像？在什么条件下成倒立的像？正立的 像和倒立的像的分界点在哪里？
分析数据，归纳结论
10
物距/cm 虚实 像高/cm 正倒 像距/cm
32 实像 2.1 倒立 13.5
30 实像 2.3 倒立 14.2
28 实像 2.5 倒立 14.5
26 实像 2.6 倒立 15
24 实像 3 倒立 15.3
22 实像 3.4 倒立 16
20 实像 4.5 倒立 20
18 实像 5.2 倒立 21.3
16 实像 6.3 倒立 24.5
14 实像 9.1 倒立 27
12 实像 17 倒立 35.3
8 虚像 放大 正立
6 虚像 放大 正立
4 虚像 放大 正立
发光物体高度 h＝4.5 cm，凸透镜的焦距 f＝10 cm。
根据记录的数据，思考下列问题：
像的虚实：凸透镜在什么条件下成实 像？在什么条件下成虚像？实像和虚像的分 界点在哪里？ 分界点：u＝10 cm
像的大小：凸透镜在什么条件下成缩 小的实像？在什么条件下成放大的实像？有
没有缩小的虚像？放大的像和缩小的像的分 界点在哪里？ 分界点：u＝20 cm
像的正倒：凸透镜在什么条件下成正 立的像？在什么条件下成倒立的像？正立的 像和倒立的像的分界点在哪里？
分界点：u＝10 cm
观察分界点，能跟哪个物理量建立联系呢？
焦距：f＝10 cm
分析数据，归纳结论
光通过凸透镜后的偏折程度与凸透镜的焦距有关。
F
f
F
f
分析数据，归纳结论
5. 请同学们以焦距 f 作为 参照距离，描述物距和像距以 及相应的成像特点。
一倍焦距分虚实， 二倍焦距分大小。
32
30
28
26
24
22
实像
实像 实像 实像 实像 实像
2.1
2.3
2.5
2.6
3
3.4
倒立
倒立 倒立 倒立 倒立 倒立
13.5
14.2
14.5
15
15.3
16
20
实像
4.5
倒立
20
18
16
14
12
实像
实像 实像 实像
5.2
6.3
9.1
17
倒立
倒立 倒立 倒立
21.3
24.5
27
35.3
10
8
6
4
虚像
虚像 虚像
放大
放大 放大
正立
正立 正立
物距/cm 虚实 像高/cm 正倒 像距/cm
u＞2f 实像 缩小 倒立
2f＞υ＞f
u＝2f 实像 等大 倒立 υ＝2f
2f＞u＞f 实像 放大 倒立
υ＞2f
u＝f 不成像 u＜f 虚像 放大 正立
发光物体高度 h＝4.5 cm，凸透镜的焦距 f＝10 cm。
分析数据，归纳结论
总结：以焦距 f 作为参照距离，把凸透镜成像规律总结在表格中。
物距 像的性质 像距
虚实 大小 正倒 u＞2f 实像 缩小 倒立 2f＞υ＞f
u＝2f 实像 等大 倒立 υ＝2f
2f＞u＞f 实像 放大 倒立 υ＞2f
u＝f 不成像 u＜f 虚像 放大 正立
当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像离凸透镜越远， 像越大。
当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越 近，所成的像离凸透镜越远，像越大。
学以致用
凸透镜成像规律的应用
1. 对比凸透镜成像规律和照相机、投影仪、放大镜的 成像特点，完成想想议议中的问题。
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？
2. 将凸透镜成像规律的应用完善在表格中。
新知探究
物距 像的性质 像距 应用
虚实 大小 正倒 u＞2f 实像 缩小 倒立 2f＞υ＞f 照相机
u＝2f 实像 等大 倒立 υ＝2f
2f＞u＞f 实像 放大 倒立 υ＞2f 投影仪、幻灯机
u＝f 不成像
u＜f 虚像 放大 正立 放大镜
F
F
拓展提升
利用特殊光线，绘制物体在一倍焦点处和二倍焦点处成像的原理图。
S
思考：经凸透镜后的折射光能会聚成实像吗？ 折射光的反向延长线能会聚成虚像吗？
一倍焦距处不成像。
利用特殊光线，绘制物体在一倍焦点处和二倍焦点处成
像的原理图。
F
S
2F
2F
S
S'
描述物体在二倍焦距处成像的位置和成像特点。
物体在二倍焦距处，成倒立、等大 的实像，此时像也在二倍焦距处。
物距 像的性质 像距 应用
虚实 大小 正倒 u＞2f 实像 缩小 倒立 2f＞υ＞f 照相机
u＝2f 实像 等大 倒立 υ＝2f
2f＞u＞f 实像 放大 倒立 υ＞2f 投影仪、幻灯机
u＝f 不成像
u＜f 虚像 放大 正立 放大镜
凸透镜成像的规律
课堂小结
一倍焦距分虚实， 二倍焦距分大小。
当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近， 所成的像离凸透镜越远，像越大。
课后任务
完成教材“练习与应用”的第 2 题。
找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装入水。把一支笔放在玻璃瓶的一 侧，透过玻璃瓶，可以看到这支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向 远处慢慢地移动，你会看到什么现象？实际做一做，验证你的猜想。

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