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2025年秋沪科新版八上物理情境教学课件
第二节 探究：
凸透镜成像的规律
第四章 神奇的透镜
物理观念
通过实验探究，能说出凸透镜成像的规律.能运用凸透镜成像的规律解释生活中的相关现象.
科学思维
通过对基于实验获得的证据进行分析、推理与论证，发展科学思维能力.
科学探究
通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，深化对于问题、证据、解释、交流这些要素的理解，发展科学探究能力.
科学态度与责任
通过经历探究凸透镜成像规律的实验过程，增强对物理学的热爱，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，发展合作交流的能力，获得成功的愉悦.
重点：探究凸透镜成像的规律.
学习目标
难点：凸透镜成像规律的理解.
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. 通过这个水透镜，我们看见航天员的像有什么特点呢？
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倒立、缩小的像.
凸透镜成像有怎样的特点呢？是否一定成倒立、缩小的像呢？
思考
新课引入
用放大镜看书上的字，调整其与书的距离，你会有什么发现？
同一凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同.
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凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟凸透镜与物体之间的距离有什么关系？
一、实验：探究凸透镜的成像规律
思考
实 验
探究：凸透镜成像的规律
【实验目的】
1. 探究凸透镜成像的规律；
2. 体会实像与虚像的区别.
【实验器材】
凸透镜(已知焦距)、光具座(带刻度尺)、蜡烛(或其他光源)、光
屏和火柴.
安全 警示
轻拿轻放实验器材，尤其应小心拿放透镜.注意用火安全，以免烧到手或引发火灾.
带有刻度尺的光具座
【实验设计】
在光具座上，将点燃的蜡烛从离透镜较远的位置(2倍焦距外)逐渐靠近
凸透镜. 调整光屏位置使烛焰发出的光经凸透镜折射后，在光屏上成清晰的
像；光屏上不能成像时，透过凸透镜观察烛焰的像. 通过观察分析得出凸透
镜成像的规律.
【实验步骤】
1. 将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，注意三者之间的相对位置.
目的：使像成在光屏中央.
u
v
2. 点燃蜡烛，调整光屏、凸透镜、烛焰的高度，使它们的中心在同一高度.
加油站
物体到光心的距离简称为物距(u)，像到光心的距离简称为像距(v).
【实验步骤】
3. 将蜡烛放在离凸透镜较远的位置(2倍焦距外)，调整光屏位置，使烛焰经凸透镜折射后在光屏上成清晰的像，将观察到的像的情况和物距、像距等记录在表中.
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实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
缩小
倒立
实像
30
15
实验记录表
凸透镜焦距 f=____cm
10
4. 移动蜡烛逐渐靠近凸透镜，同时调整光屏，在烛焰经凸透镜折射后在光屏上分别成等大清晰的像、放大清晰的像时，将成像的情况和物距、像距等记录在表中.
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【实验步骤】
实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
缩小
倒立
实像
30
15
实验记录表
凸透镜焦距 f=____cm
10
等大
放大
倒立
倒立
实像
实像
20
20
15
30
【实验步骤】
5. 将蜡烛移到凸透镜焦点处，观察能否成像. 再继续移动蜡烛靠近凸透镜，观察烛焰在光屏上能否成像. 撤去光屏，透过凸透镜观察烛焰的像. 将观察到的情况记录在表中.
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实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
缩小
倒立
实像
30
15
实验记录表
凸透镜焦距 f=____cm
10
等大
不成像
放大
放大
倒立
倒立
正立
实像
实像
虚像
20
20
15
30
7
/
10
/
6. 重复几次上面的实验操作，记录观察到的情况.
实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
实验记录表
凸透镜焦距 f=____cm
10
缩小
倒立
实像
30
15
等大
不成像
放大
放大
倒立
倒立
正立
实像
实像
虚像
20
20
15
30
7
/
10
/
倒立
倒立
倒立
实像
实像
实像
u＞f
一倍焦距外成倒立的实像
u = f
一倍焦距不成像
不成像
正立
虚像
u＜f
一倍焦距内成正立的虚像
一倍焦距分正倒、虚实，内正外倒、内虚外实
实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
实验记录表
凸透镜焦距 f=____cm
10
缩小
倒立
实像
30
15
等大
不成像
放大
放大
倒立
倒立
正立
实像
实像
虚像
20
20
15
30
7
/
10
/
u＞2f
缩小 倒立 实像
f＜v＜2f
二倍焦距外成缩小的实像
等大
u = 2f
v = 2f
二倍焦距成等大的实像
f＜u＜2f
放大 倒立 实像
v＞2f
一倍焦距到二倍焦距之间成放大的实像
u = f
放大 正立 虚像
u＜f
一倍焦距内成放大的虚像
二倍焦距分大小，内大外小
凸透镜成像的规律
物距u与焦距f 的关系 像的性质 像距v与焦距f 的关系
大小 正倒 虚实 u>2f 缩小 倒立 实像 fu=2f 等大 倒立 实像 v=2f
f2f
u=f 不成像 ——
u【实验结论】
一焦分虚实，内虚外实；
二焦分大小，内大外小；
虚像同侧正，实像异侧倒.
简记口诀：
实验中，当凸透镜成实像时，在物距减小的过程中，你还发现了什么？
凸透镜成实像时：物距减小，像距增大，像变大.
你能画出凸透镜成像各种不同情况的光路图吗？根据光路图得出的结论与实验得出的结论一致吗？
？
A'
B'
A'
B'
A'
B'
A'
B'
倒立、缩小、实像
倒立、等大、实像
倒立、放大、实像
不成像
正立、放大、虚像
成实像时，物距减小，像距增大，像变大
u>2f
u=2f
fu=f
uv
u
f
2f
f
2f
等大确定焦距
u=v=2f
f＜v＜2f
v = 2f
v＞2f
成虚像时，物距减小，像距减小，像变小
u > v
u = v
u < v
1. 实验中，怎样确定光屏的像是清晰的？
【反思交流】
2. 实像与虚像有哪些不同？
寻找像时，前后移动光屏，直至光屏上的像最亮，此时的像是清晰的.
3. 太空授课中航天员成像时，物距与水球的焦距存在怎样的关系？
实像可以在光屏上承接，虚像不能在光屏上承接；
凸透镜成像时，实像是倒立的，虚像是正立的.
太空授课中航天员透过水球成缩小、倒立的实像，此时物距大于水球的2倍焦距.
4. 将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放，点燃蜡烛后，发现无论如何移动光屏总找不到像，可能的原因是什么？
原因1：此时物距小于一倍焦距，成的是虚像；
原因2：此时物距等于一倍焦距，不成像；
原因3：像距太大，超出光具座的范围.
5. 用蜡烛进行实验时，烛焰的亮度较小且成像不稳定，可以如何改进实验呢？
可以将蜡烛换成发光二极管进行实验.
1. 在实验时，如果不知道焦距，该如何测量焦距？
思考
方案一：利用实验装置，调整光源、凸透镜和光屏的位置，光屏上出现最小、最亮的光斑时物距即为焦距.
焦距
焦点
方案二：利用物距等于像距时成等大的像来确定焦距，此时u=v=2f ，即焦距等于物距的一半，f = .
A'
B'
u=2f
v = 2f
由于方案二操作不方便，故优选方案一.
2. 当凸透镜成实像时，用手或用不透明的物体挡住透镜的上部分或下部分，成像情况如何呢？
思考
当透镜被遮挡一部分时，仍能成完整的像，但像变暗了.
3. 如果此时烛焰恰好能在光屏上成清晰的像. 若在此情况下沿光具座移动蜡烛远离凸透镜，为了能再次在光屏上看见烛焰清晰的像，应怎样移动光屏？
思考
由“凸透镜成实像时，物远像近像变小”可知，应向靠近凸透镜的方向移动光屏才能看到像.
4. 当烛焰恰好能在光屏上成清晰、缩小的像时，如果保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏交换位置，光屏上还能呈现清晰的像吗？如果能，此时烛焰的像有什么特点？
思考
能，光的折射现象中，光路是可逆的.
互换位置前成缩小的像，由凸透镜成实像时的特点可知，此时物距大于像距，互换位置后物距小于像距，由凸透镜成实像时的特点可知，此时成倒立、放大的实像.
人们常用照相机留存生活中珍贵的瞬间，那么照相机利用什么原理工作的呢？
？
二、照相机
生活中常见的照相机分为两类：胶片照相机和数码照相机.
胶片照相机
数码照相机
无论是胶卷相机还是数码相机，其镜头都相当于凸透镜.
照相机工作时，物体离照相机镜头比较远，成缩小、倒立的实像.
现在的照相机利用光学或电子技术，把倒立的像转变成正立的，便于观察.
物体的像
若想使底片上的像变大，应使相机靠近物体(减小物距)，同时使镜头远离底片(增大像距).
当拍摄完远景照片后，需要拍摄特写镜头时，应该怎样调节照相机呢
思考
用纸板做两个可套在一起且能前后滑动的纸筒，纸筒一端固定凸透镜，即镜头；另一纸筒的一端粘贴半透膜，
即底片. 将镜头正对景物，前后伸缩纸筒调
节成像位置，使半透膜上出现景物缩小、倒
立的实像，这就是照相机成的像.用你自制的
相机给同学们“拍个照”吧!
自制照相机
迷 你 实 验 室
投影仪
平面镜：改变光路
1. 投影仪成放大、倒立的像；
2. 物距小于像距；
3. 像与物位于凸透镜异侧.
投影仪成像特点
投影仪的成像有何特点
思考
镜头
幻灯片
v>2f
f从凸透镜成像的角度观察，幻灯机成的像与照相机有什么区别？
思考
为什么从屏幕上看到幻灯机成的像是正立的？
思考
幻灯片是倒插的，屏幕上的像相对于倒插的幻灯片就是倒立的.
幻灯机
幻灯机成的像为倒立、放大的实像.
例 用手机拍照时，手机的镜头相当于______镜.如图所示是时下流行的用自拍杆拍照的情景，与直接拿手机自拍相比，使用自拍杆增大了_______(选填“物距”或“像距”).
凸透
物距
照相机
成像规律口诀：
一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；成实像时，物近像___像变___，物远像____像变___.
探究：
凸透镜
成像的
规律
远
大
近
小
照相机的成像原理：物距大于2倍焦距，成_____、_____的实像.
倒立
缩小
课堂小结
凸透镜成像的规律
物距u与焦距f 的关系 像的性质 像距v与焦距f 的关系
大小 正倒 虚实 u>2f
u=2f
fu=f
u缩小 倒立 实像 f等大 倒立 实像 v=2f
放大 倒立 实像 v>2f
不成像 ——
放大 正立 虚像 ——
1. 在“探究凸透镜成像的规律”时，当烛焰离透镜13 cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8 cm时成放大的虚像，则这个透镜的焦距可能是( )
A. 4 cm B. 6 cm C. 7 cm D. 12 cm
D
综上所述：应满足条件为13 cm > f >8 cm
2f >u>f ，即2f >13 cm>f ，13 cm>f >6.5 cm
f >u，即f >8 cm
2. (2025福建改编)如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构.“寸镜”内部有一个凸透镜，如图所示.凸透镜与手表的距离应在凸透镜的______焦距范围之内.通过凸透镜看到的是手表______(选填“正立”或“倒立”)的______(选填“虚”或“实”)像.
相当于放大镜
u1倍
正立
虚
3. 在一次外出研学活动中，小明通过一个放在地上的透明玻璃球，看到天地反转了过来，如图所示. 玻璃球相当于凸透镜，对光具有_____作用. 远处的风景通过玻璃球成一个倒立缩小的____像，当玻璃球远离风景时，人看到像的大小将______(选填“变大”“变小”或“不变”).
会聚
实
变小
物距大于2倍焦距
物距变大，凸透镜成实像时物远像近像变小
50
60
cm
O
4. (2024眉山改编)小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中，进行了如下探究:
(1)将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为_____cm.
10
焦距
焦点
甲
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上. 点燃蜡烛，发现烛焰在光屏上所成的像如图乙所示，产生这一现象的原因是烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心______(选填“在”或“不在”)同一高度.
不在
像成在光屏的上方
乙
(3)调整好装置后，小明将蜡烛移至光具座20 cm刻度线处，如图丙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、_______的实像．
丙
缩小
(4)在(3)的基础上，若保持透镜位置不动，将蜡烛适当远离透镜，此时为在光屏上再次看到清晰的像，应该向___(选填“左”或“右”)移动光屏；也可以保持光屏位置不动，在发光体与透镜中间加一个____透镜.
左
凹
此时蜡烛在凸透镜的2倍焦距外，成倒立、缩小的实像
物远像近像变小
此时像成在光屏的前方，所加的透镜应对光有发散作用
(5)实验过程中随着蜡烛燃烧变短，蜡烛的像将会向上移动，为使像回到光屏中央，在保持蜡烛和光屏不动的条件下，应将凸透镜向_____(选填“上”或“下”)移动.
下
丙
过光心的光线传播方向不变
(6)通过实验小明明白了照相机的成像原理，一次他在给毕业班级照毕业照时，发现两旁还有同学没有进入观景框内，这样才能在观景框内看到全班同学清晰的画面，他应将照相机_____(选填“靠近”或“远离”)被拍照的同学，理由是________________________________.
远离
凸透镜成实像时，物远像近像变小
使所成的像更小些
Thanks!
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