资源简介

(共37张PPT)
5.2凸透镜成像的规律
第五章 透镜及其应用
北师大版2024版物理八年级上册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
5.2 凸透镜成像的规律教案
一、教学目标
知识与技能
理解凸透镜成像的三种情况（成倒立、缩小的实像；成倒立、放大的实像；成正立、放大的虚像）及其条件，掌握物距、像距与焦距之间的关系。
能够根据凸透镜成像规律，解释生活中照相机、投影仪、放大镜等仪器的成像原理。
学会通过实验探究得出凸透镜成像规律，会画简单的凸透镜成像光路图。
过程与方法
通过实验探究活动，培养学生观察、分析、归纳实验数据的能力，以及动手操作和合作交流的能力。
在探究过程中，让学生经历提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、分析论证等科学探究过程，提高科学探究能力。
情感态度与价值观
激发学生对物理实验的兴趣，培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。
让学生感受物理与生活的紧密联系，体会科学知识的应用价值，增强学生学习物理的自信心。
二、教学重难点
教学重点
探究并掌握凸透镜成像的规律。
理解凸透镜成像规律在生活中的应用。
教学难点
理解凸透镜成像规律与物距、像距、焦距之间的关系，能灵活运用规律解决实际问题。
对实验数据的分析和归纳，总结出成像规律。
三、教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法、多媒体演示法
四、教学过程
（一）导入新课（5 分钟）
展示用照相机拍摄的照片、用投影仪投放的画面以及用放大镜观察物体的视频，提问学生：“这些设备都用到了凸透镜，为什么它们呈现出的像各不相同呢？凸透镜成像有怎样的规律呢？” 引发学生的好奇心和探究欲望。
让学生用放大镜观察书本上的字，再观察远处的物体，感受像的变化，进一步激发学生对凸透镜成像规律的探索兴趣，从而导入本节课课题。
（二）新课讲授
提出问题与猜想（5 分钟）
引导学生回顾上节课所学的凸透镜的相关知识，提出问题：“凸透镜成像情况与哪些因素有关呢？”
组织学生进行小组讨论，鼓励学生根据生活经验和已有知识大胆猜想，如可能与物体到凸透镜的距离（物距）有关，与凸透镜的焦距有关等，并将小组的猜想结果记录下来。
实验探究（25 分钟）
实验器材准备：光具座、凸透镜（焦距已知，如 10cm）、蜡烛、光屏、火柴。
实验步骤讲解：
将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏的中央。
把蜡烛放在较远处（物距 u＞2f），调整光屏到凸透镜的距离，直到在光屏上得到清晰的像，观察像的大小、倒正，记录物距 u 和像距 v。
把蜡烛逐渐向凸透镜移近，分别使物距 u = 2f、f＜u＜2f、u = f、u＜f，调整光屏的位置，观察并记录不同物距时像的大小、倒正和像距 v。当 u = f 时，观察光屏上是否成像；当 u＜f 时，直接用眼睛透过凸透镜观察像的情况。
学生分组实验：学生按照实验步骤进行分组实验，教师巡视指导，提醒学生注意安全使用火柴，规范操作实验器材，准确测量和记录数据。同时，引导学生认真观察实验现象，思考实验过程中遇到的问题，如像不清晰时如何调整光屏位置等。
数据分析与讨论：实验结束后，各小组汇总实验数据，进行分析讨论。教师引导学生观察数据，比较不同物距下像的特点（大小、倒正、虚实）以及像距的变化情况，思考物距、像距与焦距之间的关系。
总结规律（10 分钟）
组织学生分享实验结果，共同总结凸透镜成像的规律：
当 u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f，应用于照相机。
当 u = 2f 时，成倒立、等大的实像，v = 2f。
当 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，v＞2f，应用于投影仪。
当 u = f 时，不成像。
当 u＜f 时，成正立、放大的虚像，应用于放大镜。
教师通过多媒体课件展示凸透镜成像规律的动态示意图，结合光路图进一步解释成像原理，帮助学生理解物距、像距与成像特点之间的关系，强化学生对成像规律的记忆。
生活实例分析（10 分钟）
照相机：展示照相机的结构图片和工作原理动画，结合凸透镜成像规律，讲解照相机是如何利用 “u＞2f 时成倒立、缩小的实像” 这一原理工作的，包括镜头（凸透镜）、胶片（光屏）的作用，以及调节焦距和物距实现清晰成像的方法。
投影仪：用同样的方式，分析投影仪的成像原理，强调投影仪中 “f＜u＜2f 时成倒立、放大的实像”，以及平面镜改变光路使像能投射到屏幕上的作用。
放大镜：让学生再次用放大镜观察物体，体会 “u＜f 时成正立、放大的虚像”，并引导学生思考放大镜使用时物距的变化对像大小的影响。
（三）课堂小结（5 分钟）
与学生一起回顾本节课所学内容，采用提问的方式，让学生回答凸透镜成像的规律，如不同物距下像的特点、物距与像距的关系以及对应的生活应用等。
教师进行总结归纳，强调重点知识，帮助学生构建完整的知识体系，同时对学生在实验探究和课堂讨论中的表现进行点评和鼓励。
（四）课堂练习（10 分钟）
给出一些关于凸透镜成像规律的选择题和填空题，如：
用照相机拍摄风景时，要使底片上的像变大一些，应该（ ）
A. 增大物距，减小像距 B. 减小物距，增大像距
C. 增大物距，增大像距 D. 减小物距，减小像距
当物体到凸透镜的距离为 16cm 时，在光屏上得到倒立、放大的像；当物体到凸透镜的距离为 8cm 时，在光屏上（ ）
A. 仍能得到倒立、放大的像 B. 得到倒立、缩小的像
C. 得不到像 D. 得到正立、放大的虚像
展示一些实际问题，如 “如何调整投影仪的位置和镜头，使屏幕上的像更大更清晰”，让学生运用凸透镜成像规律进行分析和解答，培养学生运用知识解决实际问题的能力。
（五）布置作业
书面作业：完成课本课后习题，加深对凸透镜成像规律知识的理解和应用。
实践作业：用手机或相机进行拍摄，尝试不同的拍摄距离和变焦操作，观察成像的变化，思考其中运用的凸透镜成像原理，并写一篇观察报告。
五、教学资源
多媒体课件（包含凸透镜成像规律的动画、光路图、生活中成像应用的图片和视频等）
实验器材：光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴
六、教学反思
在教学过程中，关注学生在实验探究和课堂练习中的表现，及时了解学生对知识的掌握情况。分析学生在理解成像规律和运用规律解决问题过程中遇到的困难和问题，总结教学中的不足之处，思考如何在今后的教学中更好地引导学生进行实验探究，帮助学生理解抽象的物理规律，提高学生运用知识解决实际问题的能力。
此教案围绕探究与应用设计，助力学生掌握凸透镜成像规律。若你对实验环节、练习内容等有调整想法，欢迎随时沟通。
教案围绕核心知识设计多种教学活动，促进学生理解。若你对教学环节时长、案例选取等有新需求，欢迎随时提出。
5
课堂检测
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新知讲解
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变式训练
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中考考法
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小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
课程导入
透过放大镜分别观察近处物体和远处物体，你发现了什么？凸透镜成像有哪些规律呢？
情境导入
用一个凸透镜来观察周围的物体，你能看到什么现象？
放大、正立
缩小，倒立
凸透镜成像有什么规律？
点击播放视频
学生实验 探究凸透镜成像的规律
新课探究
把物体放在距离凸透镜不同的位置，成像有什么特点？
提出问题：
问题与猜想
制订方案
实验器材：
光具座
点燃的蜡烛
凸透镜
光屏
几个概念：
f
F
O
凸透镜
光屏
物体
物距：物体到透镜的距离，用u表示。
u
像距：像到透镜的距离，用v表示。
v
实像：
由实际光线会聚而成的，能呈现在光屏上。
几个概念：
虚像：
　　由反射光线或折射光线的反向延长线相交而形成，不能呈现在光屏上。人眼逆着出射光线可以看到虚像。
几个概念：
问题一：如何保证蜡烛的像始终能成在光屏中央？
烛焰、透镜、光屏三者的中心处于同一水平高度。　
问题二：怎样改变物距来研究像的性质与物距的关系？
先把物体放在①u>2f处，②u=2f处，然后放在
③f这样，由远到近，研究像的性质与物距的关系。
问题三：如何探究像与物体的左右关系？
轻轻吹蜡烛的火焰，使它垂直于光具座沿水平方向偏斜，观察烛焰的像与烛焰的偏斜方向是否相同。
收集证据
进行实验：
点击图片播放视频
物与像相对于透镜的位置关系 物距u 像距v 像的性质 正倒 大小 虚实
f < v < 2f
倒立
缩小
实像
v > 2f
倒立
放大
实像
正立
放大
虚像
v = 2f
倒立
等大
实像
u > 2f
f u = 2f
u = f
u < f
不成像
异侧
异侧
同侧
异侧
v > u
探究凸透镜成像的规律
通过观察到的实验现象和收集的数据，我们可以得到，凸透镜成像的正倒、大小、虚实、位置等取决于物距和透镜焦距之间的关系。
（1）当物距______于焦距时，成倒立的实像。当物距_______于焦距时，成正立的虚像，并且虚像的大小比物体______。
大
小
大
口诀一：一倍焦距分虚实（实像和虚像）
分析与论证
（2）当物距大于2倍焦距时，在____________________得到了_________、_________的实像。当物距等于2倍焦距时，像距等于2倍焦距，得到了_________、_________的实像。当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，在______________________得到了_________、_________的实像。
1倍焦距与2倍焦距之间
倒立
缩小
倒立
等大
大于2倍焦距处
倒立
放大
口诀二：二倍焦距分大小（放大实像和缩小实像）
分析与论证
评估与交流
与其他同学的实验现象和数据进行比较，分析所观察到的现象和得到的成像规律有什么异同。
用焦距不同的凸透镜做实验所得到的结论相同吗？你还发现了哪些新的问题？
思考：当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？
物距减小，像距增大，像变大。
口诀三：物远像近像变小，物近像远像变大。
评估与交流
物体成虚像和成实像时，像与物的左右、上下位置发生变化吗？与平面镜成像对比，凸透镜成像有什么不同点？
当成虚像时，像与物的左右不互换、上下不颠倒。当成实像时，像与物的左右互换、上下颠倒。
1. 在做“探究凸透镜成像实验”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．光屏上不会承接到像
D．像距大于10 cm小于20 cm
习题练习
A
习题练习
2. 把物体放在主光轴上，当物体距凸透镜40cm时，在光屏上得到一个倒立、放大的像，则该凸透镜的焦距可能为( )
A.40cm B.30cm C.20cm D.10cm
B
3. 一物体经凸透镜在光屏上成一个实像，如果这时用纸将透镜遮住一半，则( )
A．屏上不能成像
B．屏上成的像是原来的一半
C．要移动光屏，才能成清晰的像
D．屏上仍成原来的像，但比原来的暗
D
4. 现在航拍越来越多地应用到了日常生活中。某学校使用小型无人机来拍摄学校运动会的盛况。如图所示，无人机底部的摄像机镜头可以看成一个凸透镜，那么当无人机在高空拍摄整个运动会场面时，所成缩小、倒立、清晰的实像应最靠近凸透镜主轴上的a、b、c、d哪一点 说出你判断的依据。
习题练习
a
b
c
d
F
2f
习题练习
a
b
c
d
F
2f
答：无人机所成缩小、倒立、清晰的实像应最靠近凸透镜主轴上的b点，因为当u＞2f 时，成倒立缩小实像，此时f知识点1　凸透镜成像规律静态应用
1. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光
屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上能成清
晰等大的像。关于本实验，下列说法正确的是(　B　)
(第1题)
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A. 凸透镜的焦距是20 cm
B. 把蜡烛移至刻度尺10 cm处，凸透镜不动，移动光屏，
能在光屏上得到清晰的像
C. 把蜡烛移至刻度尺32 cm处，凸透镜不动，移动光屏，
能在光屏上得到倒立、缩小的实像
D. 把蜡烛移至刻度尺45 cm处，凸透镜不动，移动光屏，
会再次在光屏上得到清晰的像
【答案】B
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2. [2023·绥化]如图所示，小明通过焦距为15 cm的凸透镜观
察到邮票正立、放大的像。下列说法正确的是(　C　)
A. 通过凸透镜观察到的像是实像
B. 邮票到凸透镜的距离等于15 cm
C. 邮票到凸透镜的距离小于15 cm
D. 邮票到凸透镜的距离大于30 cm
(第2题)
C
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知识点2　凸透镜成像规律动态应用
3. 如图所示为小明做“探究凸透镜成像规律”的实验装置
图，凸透镜的焦距为10 cm。此时要使蜡烛在光屏上成清
晰的像，在蜡烛、凸透镜和光屏三者中只移动其中的一
个，其余两个不动。下列措施中可行的是(　B　)
A. 光屏向左移动 B. 蜡烛向左移动
C. 光屏向右移动 D. 透镜向右移动
B
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4. 小明同学在探究凸透镜成像规律时，用焦距分别为f1、f2
的甲、乙两个凸透镜进行实验。先将点燃的蜡烛、透镜甲
和光屏放置在光具座上，调整后的位置如图所示，此时在
光屏上得到烛焰清晰的像(图中未标出)；再用透镜乙替换
透镜甲，且保持蜡烛和透镜的位置不变，将光屏向左移动
再次得到烛焰清晰的像。下列判断正确的是(　　)
A. 图中光屏上的像是放大的
B. 图中光屏上的像是缩小的
C. f1＜f2
D. 两次在光屏上成的像一样大
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【点拨】
由题图可知u＞v，成倒立、缩小的实像，A错误，B正
确；由“保持蜡烛和透镜的位置不变，将光屏向左移动，再
次得到烛焰清晰的像”可知，透镜的会聚作用变强了，会聚
作用越强，焦距越短，故f1＞f2，C错误；f1＞f2，透镜乙物
距与像距的比值比透镜甲大，所以第二次在光屏上成的像变
小，D错误。
【答案】B
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5. 如图甲所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，选取
焦距为10 cm的凸透镜，将一个F形LED灯依次放在光具
座A、B、C三点处，所成像如图乙所示，则人眼在透镜右
侧透过透镜观察到像的先后顺序是(　　)
A. ③②① B. ③①②
C. ②③① D. ②①③
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【点拨】
将F形LED灯放在光具座A点处，此时物距u1＝50 cm－
15 cm＝35 cm＞2f，成倒立、缩小的实像，即③；将F形
LED灯放在光具座B点处，此时2f＞u2＝50 cm－32 cm＝18
cm＞f，成倒立、放大的实像，即②；将F形LED灯放在光具
座C点处，此时物距u3＝50 cm－43 cm＝7 cm＜f，成正立、
放大的虚像，即①；因此人眼在透镜右侧观察到像的先后顺
序是③②①。故选A。
【答案】A
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6. [2023·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的凸透镜乙替代凸透镜
甲，且保持烛焰和凸透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙
所成的像是(　A　)
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
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7. [图像分析]如图所示，线段AB为一凸透镜成像的物距倒数
和像距倒数的对应关系。下列推测正确的是(　　)
A. 该凸透镜的焦距等于0.2 m
B. 物距为0.3 m时，所成像为正立、放大的
虚像
C. 物距从0.05 m增至0.1 m的过程中，所成的像逐渐变小
D. 物距从0.1 m增至0.8 m的过程中，像距逐渐变小
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【点拨】
当u＝v＝2f时，凸透镜成倒立、等大的实像，由图知＝
＝5 m－1，解得u＝v＝0.2 m，即2f＝0.2 m，所以凸透镜的
焦距f＝0.1 m，A错误；当物距为0.3 m时，物距大于二倍焦
距，则凸透镜成倒立、缩小的实像，B错误；物距从0.05 m
增至0.1 m的过程中，物距小于焦距，成正立、放大的虚
像，且物距增大时，像距增大，所成的像变大，C错误；
物距从0.1 m增至0.8 m的过程中，物距大于一倍焦距，凸透
镜成实像，且物距变大时，像距变小，像变小，D正确。
【答案】D
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8. [2023·郴州]如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在
同一高度，该凸透镜的焦距为10 cm，凸透镜的位置保持
不变。假设光具座足够长，以下说法正确的是(　B　)
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A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可
能呈现清晰的像
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可
能放在图中B区域
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C
区域
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课堂小结
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
物远像近像变小，物近像远像变大。
谢谢观看！

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