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第二节 探究凸透镜成像规律
【学习目标】
1. 通过实验探究，能归纳凸透镜成像的规律。
2. 了解凸透镜的成像规律，能解释生活中的相关现象。
3. 知道凸透镜所成虚实、倒正、大小像所满足的条件.
【学习重点】
通过实验探究，了解凸透镜成像规律及在生活中的应用。
【学习难点】
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒与物距关系。
【自主学习】
1、知识回顾：
① 由实际光线会聚形成的像叫做 ，如小孔成的像。由实际光线的反向延长线会聚形成的像叫做 ，如平面镜所成的像。 能在光屏上呈现。
② 平行于主光轴的光经凸透镜会聚的点称为凸透镜的 ，用字母 表示．焦点到凸透镜光心的距离称为 ，用字母 _表示。
2. 认识器材：
3. 相关概念
① 物体到透镜光心的距离简称为 。如图所示，物距为 cm；
② 像到透镜光心的距离简称为 。如图所示，像距为 cm；
【合作探究】
探究点一：凸透镜成像规律
1.实验设计：详见课本。
2.实验步骤：
① 将蜡烛、凸透镜（f=10cm）、光屏依次组装到光具座上，并将烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心调整到 。目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
② 将凸透镜固定在光具座50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，调整光屏到凸透镜的距离（左右移动光屏），使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距u和像距v。
③ 把蜡烛向凸透镜移近，使u=2f，f＜u＜2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距u和像距v。
④ 把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距10cm（在焦点处） ，移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。原因如图：
⑤ 把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使u＜f，在光屏上不能得到蜡烛的像，此时成虚像，应从光屏这侧向透镜观察蜡烛的像，观察虚像的大小和正倒。
3. 分组实验，组长分工每人完成一步，并将实验现象数据记录到表格中（f = 10 cm）
实验 次数 物距 u/cm 物距与焦距 的关系 像的性质 像距 v/cm
虚实 大小 正倒
1 u > 2f
2 u = 2f
3 2f >u >f
4 u =f 不成像
5 u 4.实验结论：
（1）交流归纳结论（详见课本）
（2）进一步分析论证
① 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？
② 像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像？在什么条件下成放大的像？
③ 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？
④ 像和像距随物距的变化规律：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？
（3）归纳总结：
① u＞f 时成实像，u＜f 时成虚像。 是实像和虚像的分界点 (速记：一倍焦距分虚实 )
② u＞2f时成缩小的像；u＜2f时成放大的像。 是缩小像和放大像的分界点。(速记：二倍焦距分大小 )
③ u＞f 时成实像，是 的，像物异侧；u＜f 时成虚像，是 的，像物同侧。(速记：实像总是倒立的，虚像总是正立的)
④ 成实像时，物体靠近透镜时，像要 透镜，同时像要 (速记：物近像远大)。
成虚像时，物体远靠近透镜时，像要 透镜，同时像要 （速记：物远像近小）。
5. 评估交流
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放置在光具座上,点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,都不能在光屏上得到像,请你写出一个可能的原因: 。
(2)当光屏上出现烛焰清晰的像时,根据光路的可逆性,将蜡烛和光屏的位置对调,在光屏上　　　(选填“能”或“不能”)接收到清晰的像。
(3)蜡烛燃烧的时间越长,蜡烛越短,烛焰的位置就越低,所以像的位置就越高。当发现像的位置超过了光屏的顶端时,可以通过以下两种方法调整:①将蜡烛向　　　　　移动;②将凸透镜和光屏同时向　　　　移动。
(4)当光屏上出现烛焰清晰的像时,如果用遮光板挡住透镜的上半部分,那么我们　　　　(选填“能”或“不能”)在光屏上看到烛焰完整的像,像的亮度变　　　(选填“暗”或“亮”)。
探究点二：照相机的成像原理
a.找找哪是物距哪是相距？镜头如何调节，改变的是物距还是像距？
b.小丽给同学拍照，想拍摄全身的，但发现在该位置只能从观景框中看到半身。小丽应该怎么做？
思考并讨论，可以找老师帮忙总结：镜头向外伸像距变大，镜头向里缩像距变小，由半身到全身像，胶片大小是不变的，故像是变小的。根据“物远像近小”，应该使照相机远离人，使镜头向里缩，从而呈现出全身。
【自我评价】
1．如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。若凸透镜不动，将蜡烛移至20cm刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（　　）
A．正立放大的虚像 B．倒立等大的实像
C．倒立放大的实像 D．倒立缩小的实像
2. 如图所示是“科学探究：凸透镜成像”的实验操作情景，下列说法错误的是（　　）
A．从图甲中可知该透镜的焦距为10.0cm
B．如图乙所示，向左适当移动光屏可以得到缩小的实像
C．如图乙所示，将蜡烛移至30cm处，光屏上可得到等大的实像
D．如图乙所示，将蜡烛移至45cm处，移动光屏可以得到缩小的实像
3.在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，某实验小组所描绘的图像如图所示。图线中A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应。则下列说法正确的是（　　）
A．透镜的焦距是20cm
B．蜡烛处于B点时，成倒立、放大的实像
C．蜡烛处于A点时，成倒立，放大的实像
D．蜡烛从B移动到C的过程中，所成的像逐渐变大
4. 当物体放在凸透镜前时，在透镜的另一侧离透镜15cm的光屏上成倒立、放大的实像，则该凸透镜的焦距可能是（ ）
A.5cm B.7.5cm C.10cm D.15cm
5.小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为f=10cm，他把凸透镜固定在光具座上50cm处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。
①如图所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在_________（选填“60～70cm”、“70～80cm”）范围内移动；
②保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在 30cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会在光屏上看到烛焰_____（选填“放大”、“缩小”或“等大”）倒立的像。
③要想使光屏上成放大的像，应在步骤②的基础上将蜡烛向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使光屏向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。
④实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，所成像如图乙所示，为了把像调整到光屏中央，应该_____；
A、将蜡烛向下移动B、将凸透镜向下移动C．将光屏向下移动
⑤ 他保持凸透镜的位置不变，将蜡烛移至45cm刻度线处，小华从透镜的右侧透过透镜现察烛焰的像，是下图中的 。
【我的收获】
【答案】
自主学习：
1. ① 实像、虚像、实像 ② 焦点、F、焦距、f 3. 物距u 17.0 像距v 24.0
合作探究：
2. 同一高度
4.（3）焦点、二倍焦距处、倒立、正立、远离、变大、靠近、变小
5.光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度(或物距小于透镜的1倍焦距,或蜡烛在透镜的1倍焦距处)；能；上、下；能、暗。
自我评价：
1.D 2.D 3.C 4.C 5. 60～70cm；等大；远离；靠近；B；B

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