资源简介

(共28张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：4.2 探究：凸透镜成像的规律
副标题：揭秘凸透镜成像的奥秘
学科：物理
适用年级：八年级
教材版本：人教版
幻灯片 2：学习目标
通过实验探究，总结凸透镜成像的规律，明确像的大小、正倒、虚实与物距、焦距的关系。
理解物距、像距的概念，能准确测量并记录实验数据。
学会分析实验数据，归纳不同物距范围内凸透镜成像的特点。
能用凸透镜成像规律解释生活中的成像现象，如照相机、投影仪、放大镜的工作原理。
幻灯片 3：引入 - 凸透镜成像的多变性
展示图片：放大镜成放大的像、照相机成缩小的像、投影仪成放大的像
提问：同样是凸透镜，为什么有时成放大的像，有时成缩小的像？有时成正立的像，有时成倒立的像？像的性质与物体到凸透镜的距离有什么关系？今天我们就通过实验来探究凸透镜成像的规律。
幻灯片 4：实验猜想与假设
提出猜想：结合生活经验和已学知识，对凸透镜成像的规律提出以下猜想：
当物体离凸透镜较近时，可能成放大的像；离凸透镜较远时，可能成缩小的像。
像的正倒可能与物体到凸透镜的距离有关。
像的虚实可能与物体到凸透镜的距离有关。
像距的大小可能随物距的变化而变化。
幻灯片 5：实验器材准备
主要器材：
凸透镜（已知焦距 f，如 f=10cm）
蜡烛（作为发光物体）
光屏（用于承接像）
光具座（带有刻度，便于测量距离）
火柴（点燃蜡烛）
器材作用说明：光具座上标有刻度，可精确测量物距和像距；蜡烛作为光源，通过凸透镜成像在光屏上；光屏用于承接实像，判断像的性质。
幻灯片 6：实验相关概念
物距（u）：物体到凸透镜光心的距离。
像距（v）：像到凸透镜光心的距离。
实像：能在光屏上呈现的像，由实际光线会聚而成。
虚像：不能在光屏上呈现的像，由实际光线的反向延长线相交而成，只能用眼睛观察。
展示图片：凸透镜成像示意图，标注入射光线、折射光线、物距、像距、实像位置。
幻灯片 7：实验步骤详解
组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，使它们的中心大致在同一高度（即 “三心等高”），目的是让像能成在光屏的中央。
确定焦距：明确所使用凸透镜的焦距 f（如 f=10cm）。
探究 u > 2f 时的成像情况：
将蜡烛放在光具座上，使物距 u = 30cm（大于 2f=20cm）。
移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，观察像的大小、正倒，并记录像距 v。
探究 u = 2f 时的成像情况：
将蜡烛移动到物距 u = 20cm（等于 2f）处。
移动光屏，找到清晰的像，观察像的性质，记录像距 v。
探究 f < u < 2f 时的成像情况：
将蜡烛移动到物距 u = 15cm（大于 f=10cm，小于 2f=20cm）处。
移动光屏，找到清晰的像，观察像的性质，记录像距 v。
探究 u = f 时的成像情况：
将蜡烛移动到物距 u = 10cm（等于 f）处。
移动光屏，观察能否在光屏上找到像。
探究 u < f 时的成像情况：
将蜡烛移动到物距 u = 5cm（小于 f=10cm）处。
移动光屏，观察能否在光屏上找到像；从光屏一侧透过凸透镜观察蜡烛的像，记录像的性质。
重复实验：改变凸透镜的焦距（或更换不同焦距的凸透镜），重复上述实验，验证规律的普遍性。
幻灯片 8：实验数据记录表格
实验次数
物距 u/cm
与焦距关系
像距 v/cm
像的性质
应用实例
1
30
u > 2f
2
20
u = 2f
3
15
f < u < 2f
4
10
u = f
5
5
u < f
幻灯片 9：实验现象与数据分析
当 u > 2f 时：
现象：光屏上出现清晰的像，像为倒立、缩小的实像。
数据：如 u=30cm 时，v≈15cm，满足 f < v < 2f。
当 u = 2f 时：
现象：光屏上出现清晰的像，像为倒立、等大的实像。
数据：如 u=20cm 时，v=20cm，满足 v = 2f。
当 f < u < 2f 时：
现象：光屏上出现清晰的像，像为倒立、放大的实像。
数据：如 u=15cm 时，v≈30cm，满足 v > 2f。
当 u = f 时：
现象：光屏上不成像，光线经凸透镜后平行射出。
当 u < f 时：
现象：光屏上不成像，从光屏一侧透过凸透镜可观察到正立、放大的虚像，像与物在凸透镜同侧。
幻灯片 10：凸透镜成像规律总结
物距 u 与焦距 f 的关系
像距 v 与焦距 f 的关系
像的性质
像与物位置
应用实例
u > 2f
f < v < 2f
倒立、缩小、实像
异侧
照相机
u = 2f
v = 2f
倒立、等大、实像
异侧
测焦距
f < u < 2f
v > 2f
倒立、放大、实像
异侧
投影仪
u = f
不成像
无
无
平行光源
u < f
v > u（虚像）
正立、放大、虚像
同侧
放大镜
动态规律：当物体从远处向凸透镜靠近时（u 减小），像逐渐远离凸透镜（v 增大），像的大小逐渐变大；反之，物体远离时，像靠近，像变小。
幻灯片 11：实验注意事项
实验前必须调节蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度，确保像能成在光屏中央。
实验时应在较暗的环境中进行，使像更清晰，便于观察。
测量物距和像距时，要以凸透镜的光心为基准点读取刻度值。
当蜡烛燃烧变短后，像会向上移动，此时可将光屏或凸透镜向上调节，使像重新成在光屏中央。
探究 u < f 时的成像情况，需从光屏一侧透过凸透镜观察虚像，不能用光屏承接。
幻灯片 12：凸透镜成像规律的应用
照相机：
原理：物体在凸透镜的 2f 以外（u > 2f），成倒立、缩小的实像（f < v < 2f）。
调节：拍摄远景时，镜头后缩（减小像距 v）；拍摄近景时，镜头前伸（增大像距 v）。
投影仪：
原理：投影片在凸透镜的 f 与 2f 之间（f 2f）。
调节：要使像变大，需减小物距（投影片靠近镜头），增大像距（投影仪远离屏幕）。
放大镜：
原理：物体在凸透镜的焦点以内（u < f），成正立、放大的虚像。
特点：物体离焦点越近，像越大。
幻灯片 13：课堂小练习 1 - 成像规律判断
题目：某凸透镜的焦距为 10cm，当物体放在凸透镜前 15cm 处时，在凸透镜另一侧的光屏上能成（ ）
A. 正立、放大的虚像
B. 倒立、放大的实像
C. 倒立、缩小的实像
D. 正立、缩小的实像
答案：B
解析：焦距 f=10cm，物距 u=15cm，满足 f < u < 2f，此时成倒立、放大的实像，选 B。
幻灯片 14：课堂小练习 2 - 应用分析
题目：用照相机拍摄景物时，要使底片上的像变大一些，应采取的措施是（ ）
A. 照相机靠近景物，镜头向后缩
B. 照相机远离景物，镜头向前伸
C. 照相机靠近景物，镜头向前伸
D. 照相机远离景物，镜头向后缩
答案：C
解析：要使像变大，需减小物距（照相机靠近景物），增大像距（镜头向前伸），选 C。
幻灯片 15：课堂小练习 3 - 动态规律应用
题目：将物体从距离凸透镜 3f 处移到 1.5f 处，像的大小将（ ）
A. 变大
B. 变小
C. 先变大后变小
D. 不变
答案：A
解析：物体从 3f 处移到 1.5f 处，物距 u 减小，根据动态规律，像距 v 增大，像的大小变大，选 A。
幻灯片 16：课堂总结
实验核心：通过改变物距，观察像的性质（大小、正倒、虚实）和像距的变化，总结凸透镜成像规律。
规律要点：根据物距与焦距的关系，分为五种情况，对应不同的成像性质和应用。
动态变化：物近像远像变大，物远像近像变小。
应用价值：解释照相机、投影仪、放大镜的工作原理，解决实际成像问题。
幻灯片 17：课后作业布置
完成课本上关于凸透镜成像规律的练习题。
用焦距为 10cm 的凸透镜，当物体放在 25cm 处时，画出成像的光路图，并说明像的性质和应用。
在家中用放大镜观察细小物体，改变物体到放大镜的距离，观察像的变化情况，记录实验现象并结合凸透镜成像规律进行解释。
查阅资料，了解变焦镜头的工作原理，说明它是如何通过改变焦距来实现成像变化的。
2024沪科版物理八年级上册
4.2探究：凸透镜成像的规律
第四章 神奇的透镜
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
1.能完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，有安全意识，
能完成实验报告．
2.能用凸透镜成像的规律解释生活中的相关现象．
在中国航天的“太空授课”中，航天员
在空间站内，做出了水透镜（如图）．
通过这个水透镜，我们看见了航天员
倒立缩小的像．
照相机成______、______的____像
倒立
正立
放大
虚
缩小
实
投影仪成______、______的____像
倒立
放大
实
放大镜成______、______的____像
回顾与复习
实验：1.用凸透镜对着光源，移动方格纸，你能否在纸上承接到光源的像？2.使用刚才的凸透镜贴近书本，观察书本上的字。
凸透镜两次成的像分别有什么特点呢？
前排的同学和后排的同学光屏上的像是一样大吗？
观察与思考
探究凸透镜成像的规律
像的大小、虚实、正倒跟什么因素有关？
提出问题：
猜想：
可能和物体与凸透镜的距离有关。
凸透镜成像的规律
实验器材：
设计实验：
如何组装实验装置？凸透镜、蜡烛、光屏如何放置？
凸透镜成像的规律
如何读出物距和相应的像距？
调节物距与像距，你观察到的像具有什么样的特点？
凸透镜对光的会聚作用与什么有关？在实验时我们还需要考虑什么因素？
凸透镜成像的规律
进行实验：
1.按图组装好装置。2.把蜡烛放在远处，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。3.把蜡烛像凸透镜移近几厘米，重复上述操作。4.继续移动，满足什么条件时无法在屏上观察到像？此时像在哪？有什么特点？
凸透镜成像的规律
凸透镜成像的规律
实验记录：
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 物像位置关系
凸透镜的焦距 f =___cm
凸透镜成像的规律
u＞2 f ，f成倒立、缩小、实像
物距与焦距关系：当u＞2 f 时
F
F
凸透镜成像的规律
u=2f ，v=2f
成倒立、等大、实像
物距与焦距关系：当u = 2 f 时
F
F
凸透镜成像的规律
f成倒立、缩小、实像
物距与焦距关系：当 fF
F
凸透镜成像的规律
不成像
平行
物距与焦距关系：当u = f 时
F
F
u=f ，无像距
凸透镜成像的规律
F
F
物距与焦距关系：当u ＜ f 时
u成正立、放大、虚像
凸透镜成像的规律
分析与论证：
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？有没有缩小的虚像？
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.当物体向凸透镜的焦点靠近时，像、像距是如何变化的？
（点击使用动画演示）
凸透镜成像的规律
想想议议：根据刚才的分析，凸透镜成放大的像时，物距和像距相比，哪个比较大？成缩小的像的时，物距和像距相比，哪个比较大？由此你可以得到什么结论？凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
成放大的像时，像距较大，成缩小的像时，物距较大。
物距大于像距成缩小像，物距小于像距成放大像。
没有；没有。
凸透镜成像的规律
实验结果：
一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。
虚像总是同侧正；实像总是异侧倒。
实像：物近像远像变大；物远像近像变小。
虚像：物近像近像变小；物远像远像变大。
像的大小像距定；像儿跟着物体跑。
（点击使用动画演示）
凸透镜成像的规律
2
3
1
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．需要透过凸透镜观察烛焰的像
B．可以用光屏接收到
大小
正倒
B
A
【实验过程】
(1)如图甲所示，圆圆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是f＝________cm。
(2)安装仪器：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、凸透镜、光屏的中心大致在____________；目的是_______________________。
10.0
同一高度
使像成在光屏的中央
2
3
1
(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。
倒
缩小
2
3
1
(4)在图乙位置的基础上，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。
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，可以看到烛焰正立、________的虚像。此时，光屏上________(填“能”或“不能”)承接到像。
70
等大
放大
放大
不能
2
3
1
2．[2025年1月合肥期末]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甲所示时，光屏上恰好成清晰的像(未画出)，该像的性质为倒立、______的实像，则此凸透镜的焦距为________cm。
等大
10.0
2
3
1
(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。
(3)实验一段时间后，光屏上所成的像如图乙所示，为了使像重新回到光屏中央，应将光屏向________(填“上”或“下”)移动。
左
缩小
上
2
3
1
3．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
②①③⑤④
2
3
1
凸透镜成像的规律
谢谢观看！