资源简介

(共40张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：5.2 凸透镜成像的规律
学科：物理
年级：八年级
授课教师：[你的姓名]
幻灯片 2：课程引入
复习回顾：
凸透镜对光线有什么作用？（会聚作用）
什么是凸透镜的焦点和焦距？（平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚的点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距）
展示图片：
用放大镜观察细小物体时，物体靠近放大镜，像变大。
照相机拍摄远处景物和近处景物时，像的大小不同。
提问：
为什么同一凸透镜，当物体位置变化时，所成的像的大小、正倒、虚实会发生变化？
凸透镜成像的大小、正倒、虚实与物体到凸透镜的距离有什么关系？
幻灯片 3：实验探究准备
实验目的：探究凸透镜成像的大小、正倒、虚实与物距（物体到凸透镜光心的距离，用 u 表示）的关系。
实验器材：光具座、凸透镜（已知焦距 f）、蜡烛、光屏、火柴。
器材组装：
在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度（目的是让像成在光屏中央）。
记录凸透镜的焦距 f，例如 f=10cm。
幻灯片 4：实验探究步骤
步骤 1：调整物距 u > 2f（如 u=30cm，f=10cm）
固定凸透镜位置，将蜡烛放在凸透镜左侧，使物距 u > 2f。
移动光屏，直到光屏上出现清晰的像，观察像的大小、正倒，并记录像距 v（像到凸透镜光心的距离）。
步骤 2：调整物距 u = 2f（如 u=20cm，f=10cm）
改变蜡烛位置，使物距 u = 2f。
移动光屏，找到清晰的像，观察像的特点并记录像距 v。
步骤 3：调整物距 f < u < 2f（如 u=15cm，f=10cm）
继续改变蜡烛位置，使物距 f < u < 2f。
移动光屏，观察像的特点并记录像距 v。
步骤 4：调整物距 u = f（如 u=10cm，f=10cm）
使物距 u = f，移动光屏，观察光屏上是否能成像。
步骤 5：调整物距 u < f（如 u=5cm，f=10cm）
使物距 u < f，移动光屏，观察光屏上是否能成像；从光屏一侧透过凸透镜观察像的特点。
重复实验：更换不同焦距的凸透镜，重复上述步骤，验证规律的普遍性。
幻灯片 5：实验数据记录与分析（以 f=10cm 为例）
实验次数
物距 u/cm
物距与焦距关系
像距 v/cm
像的性质（大小、正倒、虚实）
1
30
u > 2f
缩小、倒立、实像
2
20
u = 2f
等大、倒立、实像
3
15
f < u < 2f
放大、倒立、实像
4
10
u = f
不成像
——
5
5
u < f
虚像（像距为负）
放大、正立、虚像
分析数据：对比不同物距下的成像情况，总结像的性质随物距变化的规律。
幻灯片 6：凸透镜成像规律（一）—— 实像情况
当 u > 2f 时：
像的性质：缩小、倒立、实像。
像距关系：f < v < 2f。
应用：照相机（拍摄远处景物时，物距远大于 2f，成缩小的实像）。
光路图：画出对应的光路图，标注物距、像距和像的性质。
当 u = 2f 时：
像的性质：等大、倒立、实像。
像距关系：v = 2f。
应用：测量凸透镜焦距（利用物距等于 2f 时像距也等于 2f 的特点）。
光路图：画出对应的光路图。
当 f < u < 2f 时：
像的性质：放大、倒立、实像。
像距关系：v > 2f。
应用：投影仪（投影片到凸透镜的距离在 f 和 2f 之间，成放大的实像）。
光路图：画出对应的光路图。
幻灯片 7：凸透镜成像规律（二）—— 特殊情况与虚像
当 u = f 时：
成像情况：不成像，光线经凸透镜折射后平行射出。
应用：平行光源（将点光源放在凸透镜的焦点处，射出平行光）。
光路图：画出对应的光路图，显示光线平行射出。
当 u < f 时：
像的性质：放大、正立、虚像。
像距关系：v > u（像与物体在凸透镜同侧）。
应用：放大镜（物体在焦点以内，成放大的虚像）。
光路图：画出对应的光路图，标注虚像的位置和性质。
幻灯片 8：凸透镜成像规律总结
实像与虚像分界点：焦点（u = f），当 u > f 时成实像，u < f 时成虚像。
放大与缩小实像分界点：2 倍焦距处（u = 2f），当 u > 2f 时成缩小实像，f < u < 2f 时成放大实像。
像的倒正：实像都是倒立的，虚像都是正立的。
像的位置：实像与物体在凸透镜两侧，虚像与物体在凸透镜同侧。
动态变化规律：
成实像时，物距减小，像距增大，像变大（物近像远像变大）。
成虚像时，物距减小，像距减小，像变小（物近像近像变小）。
幻灯片 9：光路可逆性在凸透镜成像中的体现
原理：在凸透镜成像中，光路是可逆的。如果把物体放在原来像的位置，那么像就会成在原来物体的位置。
举例：
当物体在 u = 30cm（f=10cm）时，像在 v=15cm 处；若将物体放在 u=15cm 处，则像会成在 v=30cm 处。
应用：解释投影仪和照相机的成像关系，投影仪的成像情况与照相机相反，利用了光路可逆性。
幻灯片 10：凸透镜成像规律的应用实例分析
照相机：
结构：镜头相当于凸透镜，胶片（或感光元件）相当于光屏。
成像原理：拍摄时，景物到镜头的距离（物距）u > 2f，在胶片上成倒立、缩小的实像。
调焦：拍摄近处景物时，物距减小，需增大像距，镜头向前伸；拍摄远处景物时，物距增大，需减小像距，镜头向后缩。
投影仪：
结构：镜头相当于凸透镜，投影片相当于物体，屏幕相当于光屏。
成像原理：投影片到镜头的距离 f < u < 2f，在屏幕上成倒立、放大的实像，为使像正立，投影片需倒放。
调焦：要使屏幕上的像变大，需减小物距（镜头靠近投影片），增大像距（投影仪远离屏幕）。
放大镜：
成像原理：物体到放大镜的距离 u < f，通过放大镜看到正立、放大的虚像。
使用方法：要使像更大，应将放大镜适当远离物体（但仍在焦点以内）。
幻灯片 11：凸透镜成像规律的作图方法
作图依据：利用凸透镜的三条特殊光线中的两条，找到像点的位置。
成实像作图步骤（以 f < u < 2f 为例）：
画出凸透镜、主光轴、光心、焦点。
确定物体位置，从物体顶端画一条平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点。
从物体顶端画一条过光心的光线，传播方向不变。
两条折射光线的交点即为物体顶端的像点，画出完整的像，标注像的性质。
成虚像作图步骤（以 u < f 为例）：
画出凸透镜、主光轴、光心、焦点。
从物体顶端画一条平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点。
从物体顶端画一条过光心的光线，传播方向不变。
将折射光线反向延长，交点即为物体顶端的虚像点，用虚线画出虚像，标注像的性质。
幻灯片 12：课堂练习
选择题：
当物体距离凸透镜 8cm 时，在凸透镜另一侧的光屏上成一个清晰放大的实像；若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动 2cm，则在光屏上又成一个清晰的像。则凸透镜的焦距 f 可能是（ ）
A. 4cm B. 5cm C. 6cm D. 7cm
下列关于凸透镜成像的说法中，正确的是（ ）
A. 虚像一定是正立的，实像一定是倒立的 B. 虚像一定是放大的，实像一定是缩小的 C. 实像和虚像都能呈现在光屏上 D. 物体靠近凸透镜时，像一定远离凸透镜
填空题：
凸透镜成放大、倒立实像的条件是__________；成缩小、倒立实像的条件是__________。
用焦距为 10cm 的凸透镜观察课本上的字，要看到放大的正立的像，课本到凸透镜的距离应__________。
作图题：画出物体在凸透镜 2f 以外时所成的像的光路图，并标像的性质。
幻灯片 13：实验误差分析与注意事项
误差分析：
光屏上像的清晰度判断不准确，导致像距测量有误差。
烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，像可能成在光屏边缘或 outside 光屏，影响观察。
光具座的刻度精度不够，导致物距和像距测量误差。
注意事项：
实验时应在较暗的环境中进行，便于观察光屏上的像。
移动光屏时要缓慢，仔细寻找最清晰的像的位置。
蜡烛燃烧过程中长度会变化，需适时调整蜡烛高度，保持三心等高。
幻灯片 14：课堂总结
实验探究：通过实验得出不同物距下凸透镜的成像特点。
成像规律：明确实像、虚像的分界点和放大、缩小实像的分界点，掌握像的性质随物距的变化规律。
动态变化：成实像时 “物近像远像变大”，成虚像时 “物近像近像变小”。
应用：照相机、投影仪、放大镜等设备的成像原理基于凸透镜成像规律。
作图方法：利用三条特殊光线绘制凸透镜成像光路图。
幻灯片 15：课后作业
书面作业：完成课本中关于凸透镜成像规律的练习题，包括选择题、填空题和作图题。
实践作业：
用凸透镜和光屏模拟照相机成像，改变物体到凸透镜的距离，观察像的变化，并记录实验现象。
尝试用凸透镜制作简易投影仪，将手机上的图片投射到墙上，调整物距和像距，使像清晰，并分析成像原理。
2024北师大版物理八年级上册
5.2凸透镜成像的规律
第五章 透镜及其应用
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
学习目标
知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。（重难点）
02
理解凸透镜成像的规律。（重点）
01
1.通过光心的光线：传播方向不改变。
2.平行于主光轴的光线：经凸透镜折射后通过焦点，经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
3.经过凸透镜焦点的光线：折射后平行于主光轴射出。对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线:折射后平行于主光轴射出 。
透镜的三条特殊光线：
温故知新
F
F
F
F
一、提出问题：
通过放大镜看书，文字变大了；看远处的景物，却倒立缩小了。凸透镜成像的规律是什么
二、猜想：
放大？缩小？正倒？虚实？
探究凸透镜成像的规律
像距v：像到 的距离。
物距u：物体到 的距离；
实验装置：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座。
物距u
像距v
点燃的蜡烛
光屏
凸透镜
光具座
凸透镜中心
凸透镜中心
三、设计实验：
探究凸透镜成像的规律
调节烛焰、凸透镜中心、光屏中心，使三者在同一高度上，目的是使成像在光屏的中央。
(1)粗测出凸透镜的焦距
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏按照从左至右的顺序安装在光具座上。
如何保证蜡烛的像始终能成在光屏上？
f =10.0cm。
三、进行实验：
探究凸透镜成像的规律
(3)调整物体(点燃的蜡烛)到凸透镜的距离， 由远及近 ，并调整光屏位置，直到呈现一个 清晰地 蜡烛的像，然后观察像的性质（大小、正倒和虚实），并测量对应的 物距和像距 。
F
F
2f
f
物体
2F
凸透镜
光屏
三、进行实验：
探究凸透镜成像的规律
演示：探究凸透镜成像的规律
探究凸透镜成像的规律
1.多次实验，观察物体的成像；
2.注意把凸透镜中心、烛焰和光屏中心调成同一高度；
3.光屏上接收到的像叫实像，一定要是清晰明亮的烛焰像；
4.及时根据像的性质记录物距和像距；
5.固定透镜，把蜡烛从远处向透镜靠近，移动光屏接收像。
注意事项
探究凸透镜成像的规律
设计表格
探究凸透镜成像的规律
焦距 f /cm 物距 u /cm 像距 v /cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像
u＞2 f ，f成倒立、缩小、实像
F
F
探究凸透镜成像的规律
成像光路：当 u＞2f 时
F
F
u=2f ，v=2f
成倒立、等大、实像
探究凸透镜成像的规律
成像光路：当 u=2f 时
F
F
f成倒立、缩小、实像
探究凸透镜成像的规律
成像光路：当 fu=f
不成像
F
F
平行
成像光路：当 u=f 时
探究凸透镜成像的规律
u＜f
成正立、放大、虚像
F
F
成像光路：当 u探究凸透镜成像的规律
O
F
2F
F
2F
成像规律图
探究凸透镜成像的规律
焦距 f /cm 物距 u /cm 像距 v /cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像 f u>2f u=2f f倒立
缩小
实像
f倒立
等大
实像
v=2f
倒立
放大
实像
v＞2f
不成像
正立
放大
虚像
收集数据
探究凸透镜成像的规律
/
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
四、分析和结论
探究凸透镜成像的规律
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
4.当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？
物近像远像变大；物远像近像变小。即物像同方向移动，像跟着物体在移动。
四、分析和结论
探究凸透镜成像的规律
一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。
实像总是异侧倒；物近像远像变大。
虚像总是同侧正；物近像近像变小。
像的大小像距定；像儿跟着物体跑。
规律精炼
探究凸透镜成像的规律
1.当成实像时，如用手挡住透镜的下半部，猜一猜，光屏上的像可能有什么变化？是否完整？亮暗如何变化？
F
F
f
能成完整的像，但像变暗了
问题讨论
探究凸透镜成像的规律
2.无论怎样移动光屏都找不到像？
a.烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心不在同一高度。
b.物距小于或等于一倍焦距（u ≤ f ）。
c.焦距太长或光具座不够长。
问题讨论
探究凸透镜成像的规律
3.实验过程中蜡烛越来越短，使像仍成在光屏中央，应如何？
a.蜡烛向 ；b.凸透镜向 ；c.光屏向 。
上
下
上
问题讨论
探究凸透镜成像的规律
1．在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
【实验思路】
将点燃的蜡烛在光具座上从离透镜较远的位置(2倍焦距外)逐渐靠近凸透镜。
①观察像的特点：包括像的虚实、________、________；
②成实像时，________；成虚像时，________。
A．透过凸透镜观察烛焰的像
B．用光屏接收
大小
1
2
3
4
5
6
正倒
B
A
【实验过程】
(1)如图甲所示，将一束平行光正对凸透镜照
射，移动光屏找到一个最小最亮的光斑，可
知该凸透镜的焦距f＝________cm。
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜、光屏的中心大致在__________上；目的是________________________。
10.0
1
2
3
4
5
6
同一高度
使像成在光屏的中央
(3)如图乙所示，把凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20 cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，可以观察到该像是________立、________的实像。
(4)在图乙所示位置的基础上，保持
凸透镜的位置不动，继续实验：
①当蜡烛位于30 cm刻度线处时，调节光屏至________cm刻度线处，可在光屏上得到一个倒立、________的实像。
倒
1
2
3
4
5
6
缩小
70
等大
②当蜡烛位于35 cm刻度线处时，调节光屏至适当位置，可在光屏上得到一个倒立、________的实像。
③当蜡烛位于45 cm刻度线处时，从凸透镜右侧透过透镜向左看，可以看到蜡烛正立、________的虚像。此时，光屏上________(填“能”或“不能”)承接到像。
【实验结论】
(5)凸透镜成实像时，蜡烛靠近凸透镜
的过程中，像________(填“远离”或“靠近”)凸透镜，且像变______(填“大”或“小”)。
放大
1
2
3
4
5
6
放大
不能
远离
大
2．某学习小组用蜡烛、凸透镜、光屏及光具座等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)在光具座上正确安装实验器材，当蜡烛、凸透镜和光屏位置如图所示时，光屏上恰好成清晰的像，该像的性质为倒立、________的实像，则此凸透镜的焦距为________cm。
1
2
3
4
5
6
等大
10.0
(2)保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动，为了在光屏上仍成清晰的像，应将光屏向______(填“左”或“右”)移动，该像的性质为倒立、________的实像。
1
2
3
4
5
6
左
缩小
3．关于凸透镜成像，下列说法正确的是(　)
A．实像和虚像都可能是放大的或缩小的
B．成虚像时，物距大于一倍焦距
C．实像一定是倒立的，虚像一定是正立的
D．成实像时，物体离凸透镜越近，像越小
C
1
2
3
4
5
6
4. (原创题)小点进行“探究凸透镜成像规律”的实验：
【实验过程】
(1)正确安装并调节好装置后，小点在
如图甲所示的光屏上看到了烛焰清晰
的像，则她看到的像是________(填
“倒立”或“正立”)、________(填“放大”
或“缩小”)的。
倒立
2星题　情境应用
1
2
3
4
5
6
缩小
(2)保持透镜的位置不变，只调换蜡烛和光屏的位置，光屏上________(填“能”或“不能”)呈现清晰的像；若保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移至刻度________cm处，光屏上能呈现清晰的像，理由是在光的折射过程中，___________。
(3)实验过程中由于蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向________移动，为了使烛焰的像再次成在光屏中央，应将光屏向________(填“上”或“下”)移动。
能
1
2
3
4
5
6
25
光路可逆　
上
上
【交流反思】
(4)实验结束后，小点看到成倒立的像时，像与物上下颠倒。像与物是否左右颠倒，下面操作一定不可行的是________。
A．用纸遮挡烛焰一侧，观察像的情况
B．用纸遮挡凸透镜一侧，观察像的情况
C．用嘴沿水平方向，且垂直光具座吹烛焰，观察像的情况
1
2
3
4
5
6
B
(5)装置优化：某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成“F”形的LED灯，在光屏上贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后的一个优点：______________________________________________。
1
2
3
4
5
6
实验现象更明显(或便于观察比较，减少污染等)
5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛由距离凸透镜2倍焦距以外的位置逐渐靠近凸透镜，如图所示的6个像中，一定观察不到的1个像是________。能观察到的5个像，它们出现的顺序是______________。(均填序号)
⑥
1
2
3
4
5
6
②①③⑤④
6．小点根据通过凸透镜的三条特殊光线来作图，请你按要求完成下面三个作图，理解凸透镜的成像特点。
(1)当物体、凸透镜及焦距确定，物体在凸透镜的2倍焦距以外，画出像的位置及大小。
1
2
3
4
5
6
解：(1)如图所示。(答案不唯一，合理即可)
3星题　思维提升
(2)当像、凸透镜及焦距确定，像在凸透镜的2倍焦距以外，画出物体的位置及大小。
1
2
3
4
5
6
解：如图所示。
(3)当物体、像的位置确定，成的是正立、放大的虚像，画出凸透镜的位置及其中一个焦点。
1
2
3
4
5
6
解：如图所示。
1.一倍焦距分虚实，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。
课堂小结
焦距 f /cm 物距 u /cm 像距 v /cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像 f u>2f u=2f f倒立
缩小
实像
f倒立
等大
实像
v=2f
倒立
放大
实像
v＞2f
不成像
正立
放大
虚像
/
谢谢观看！

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