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第五章 透镜及其应用
第三节 凸透镜成像的规律
1.理解凸透镜成像的规律。
2.知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。
3.进一步学习凸透镜成像规律在生活中的综合应用。
用放大镜近距离看书，看到文字被放大，可是用放大镜看远处的物体时，却看到物体成了倒立缩小的像。
同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系？
①可能与物体到透镜的距离有关。
支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。
②可能与凸透镜的焦距有关。
支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。
实验：探究凸透镜成像的规律
提出问题
猜想假设
设计实验
如何组装实验装置？凸透镜、蜡烛、光屏如何放置？
注意：调整蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、 光屏的中心大致在同一高度。
1.实验装置：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座
F
2F
2F
物距u
像距 v
物距u：物体到 的距离；
像距v：像到 的距离。
凸透镜中心
凸透镜中心
F
2.物距和像距
3.我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f 有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。
f
F
O
凸透镜
光屏
物体
2f
像距v
物距u
进行实验
1.实验步骤
①调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。
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中间40cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 1
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u＞2f
30
实像 缩小 倒立
15
③把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，并将数据记录在表格中。
实验 次数 物距与焦 距的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 2
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u=2f
20
实像 等大 倒立
20
④把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v ，记录在表格中。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 3
凸透镜的焦距：
f=10 cm
f＜u＜2f
15
实像 放大 倒立
30
⑤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(在焦点处) ，移动光屏，光屏上不成像；眼睛过透镜也看不到虚像。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 4 u=f 10 不成像 ——
凸透镜的焦距：
f=10 cm
⑥把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内，移动光屏，光屏上不成像，眼睛过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。
实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距
v/cm
虚实 大小 正倒 5 ——
凸透镜的焦距：
f=10 cm
u＜f
6
虚像 放大 正立
视频演示——《探究凸透镜成像的规律》
2.数据记录
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 30 u > 2f 实像 缩小 倒立 15
2 20 u = 2f 实像 等大 倒立 20
3 15 2f >u >f 实像 放大 倒立 30
4 10 u =f 不成像 5 6 u 像与物距的关系
凸透镜的焦距 f=10 cm
分析与论证
1.在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗？
2.在实验中，你能发现放大的像和缩小的像的分界点在什么位置吗？
焦点是实像和虚像的分界点
二倍焦距是缩小像和放大像的分界点
3.什么情况下像和物体在凸透镜两侧？什么情况下像和物体在凸透镜同侧？
成实像时物像异侧；成虚像时物像同侧
物距减少，像距增大
即物像同方向移动
像跟着物体在移动
4.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 像的特点 像的位置 应用
正倒 大小 虚实 同侧或异侧 像距 u>2f
u=2f
fu=f
u1.一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
2.凸透镜所成的实像都是倒立的，虚像都是正立的
倒立
缩小
实像
异侧
f照相机
倒立
等大
实像
异侧
v=2f
测焦距
倒立
放大
实像
异侧
v＞2f
投影仪
不成像
正立
放大
虚像
同侧
放大镜
凸透镜成像的光路分析及其应用
F
2F
F
2F
2f
2f
f
f
1.物距大于2倍焦距，即u＞2f 时
①物距 u>2f 时， 成倒立、缩小的实像，像距v f应用于照相机：物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f
物体
镜头
胶片
F
2F
F
2F
2.物距u ： f＜u＜2f 时
物距U ： f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f
2f
2f
f
f
应用于投影仪：物距f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f
f
2f
F
2F
F
2F
3.物距u＜f 时
当物距u应用：放大镜
f
F
2F
F
2F
4.物距u=2f 时
f
2f
2f
当物距u=2f时，凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=2f
f
F
2F
F
2F
物距 u=f 时，折射光线不能会聚，反向延长线也不能会聚。
5.物距u=f 时
2f
当物距u=f 时，凸透镜不成像。
物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距
f2f 能 投影仪
u＝f 不成像 获得平行光
uu 不能 放大镜
表格总结——凸透镜成像规律
1.小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分别置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所的a、b、c、d四点，分别调整光屏的位置。当把蜡烛位于______点时，屏上出现放大的像；当蜡烛位于_______点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。
a
b
c
d
F
2f
b或c
d
2.小周同学在探究凸透镜成像规律实验时，在光屏上得到清晰的与烛焰等大的像，保持凸透镜位置不变，为了得到清晰缩小的像，他应该（ ）
A.让蜡烛远离透镜，同时让光屏也远离透镜
B.让蜡烛远离透镜，同时让光屏靠近透镜
C.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏也靠近透镜
D.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏远离透镜
B
3.将物体放在凸透镜前16厘米处，在光屏上得到倒立缩小的像，则凸透镜的焦距可能是（ ）
Ａ.10cm Ｂ.7cm
Ｃ.8cm Ｄ.16cm
B

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