资源简介

(共18张PPT)
第5节 透镜和视觉
(3)
凸透镜成像规律的应用
浙教版 八年级上 第1章 对环境的察觉
乐清市柳市镇黄华实验学校
内容要求
《科学课程标准（2022年版）》 3.3 声音与光的传播
通过实验了解凸透镜成像特点，能解释相关问题，如近视眼、远视眼的成因，形成保护视力和用眼卫生的意识。
【学业要求】
· 能利用成像规律解释投影仪、照相机、远视眼镜、放大镜的光学原理。
· 能根据物距与焦距的关系判断像的性质，并说明对应的应用。
探究实践活动
制作照相机模型（教材实践活动）
课时（3）聚焦：放大镜、投影仪、照相机是怎样应用凸透镜成像规律的？
情境引入
放大镜
把放大镜放在书本上方缓缓提起，字被一点点放大，看到的像是正立的。
投影仪
教室里的投影仪把电脑上的画面投到屏幕上，画面被放大了许多倍。
照相机
按下快门，远处的风景被“收”进小小的影像传感器里，画面是缩小的。
这三种光学仪器都用到了凸透镜，为什么成的像却有的放大、有的缩小，有的正立、有的倒立？
五、放大镜、投影仪和照相机
知识讲解
【放大镜】放大镜是一种焦距较小的凸透镜。它是利用 u ＜ f 时物体经凸透镜成正立、放大的虚像制成的。
图1.5-8 放大镜成像
五、放大镜、投影仪和照相机
知识讲解
投影仪成的像是倒立的，所以投影片必须倒着放，屏幕上看到的才是正的画面。
图1.5-10 便携式投影仪
【投影仪】投影仪上有一个相当于凸透镜的镜头，把投影片放在 1 倍焦距与 2 倍焦距之间、距镜头较近处，屏幕上就成放大、倒立的实像。
五、放大镜、投影仪和照相机
知识讲解
【关键】同一块凸透镜，物距不同成像性质就不同——仪器只是把物距固定在了不同范围。
照相机
【照相机】数码照相机的镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。景物在镜头 2 倍焦距以外时，传感器上成倒立、缩小的实像。
光学仪器 物距条件 像的性质 像的位置
放大镜 u ＜ f 正立、放大的虚像 与物体同侧
投影仪 f ＜ u ＜ 2f 倒立、放大的实像 v ＞ 2f，异侧
照相机 u ＞ 2f 倒立、缩小的实像 f ＜ v ＜ 2f，异侧
特点与规律：三种仪器的使用要点
【特点1：放大镜要贴近物体】使用放大镜时，应使物体位于凸透镜 1 倍焦距以内，并通过调节放大镜与物体的距离来改变放大倍数。
【特点2：投影片要倒着放】投影片放在 1 倍焦距与 2 倍焦距之间、距镜头较近的位置，屏幕上得到放大、倒立的实像。
【特点3：照相机把光信号变成数字信号】按下快门后，光经镜头聚集到影像传感器上，传感器把光信号转换为电信号，再转变成数字信号，经处理器处理形成图像文件保存。
原因：u ＜ f 时成正立放大的虚像；物体越靠近焦点，看到的虚像越大。
原因：f ＜ u ＜ 2f 成倒立放大的实像，倒插投影片正好抵消倒立的像。
原因：影像传感器相当于光屏，承接的是倒立、缩小的实像。
实践活动：制作照相机模型
教材实践活动
1. 用硬纸板做两个直径相差很小的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。
同伴互动 和同伴交换作品互相观察；比一比谁的模型成的像最清晰，谁最先解释清楚像为什么是倒立的。
图1.5-12 照相机模型
2. 在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为 5~10 cm 的凸透镜，在另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。
3. 在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒改变透镜和薄膜间的距离，直到薄膜上出现室外景物清晰的像。
4. 观察薄膜上的景物是不是倒立的；如果把薄膜换成感光胶片，就可以得到照相底片了。
形成过程
数码照相机的成像过程
景物反射的光
镜头会聚折射
成倒立缩小实像
光信号→电信号
数字信号
存为图像文件
【关键】镜头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏，二者配合成的是倒立、缩小的实像。
图像传感器
凸透镜
六、显微镜和望远镜
【显微镜】显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜。靠近眼睛的叫目镜，靠近被观察物体的叫物镜。来自物体的光经物镜后成一个放大的实像，目镜再像普通放大镜那样把它放大一次，经过两次放大就能看见肉眼看不见的微小物体。
图1.5-13 显微镜的结构
六、显微镜和望远镜
【折射望远镜】折射望远镜由物镜和目镜两组凸透镜组成。物镜使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用是把这个实像再放大。
图1.5-14 折射望远镜的结构
【物镜为什么要做得很大】望远镜物镜的口径比眼睛的瞳孔大得多，可以会聚更多的光，因此能观测到更暗的天体。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大。
思考与讨论：生活中凸透镜还有哪些用处？
思考 1 除了放大镜、投影仪、照相机、显微镜和望远镜，你还能举出哪些用到凸透镜的例子？它们分别利用了凸透镜的什么作用？
要点：
老花镜（远视眼镜）→ 利用凸透镜的会聚作用矫正远视；
手机摄像头、监控探头 → u＞2f 成倒立缩小实像；
门镜（猫眼）→ 凹透镜与凸透镜组合，室内能看到室外正立缩小的像；
舞台追光灯、探照灯 → 把光源放在焦点处，出射光近似平行。
延伸：同一个凸透镜既能成像又能会聚光，具体起什么作用取决于物体放在哪里。
科学·技术·工程
课堂小结
课时3 核心知识
1. 三种仪器的物距
· 放大镜：u＜f，成正立放大的虚像
· 投影仪：f＜u＜2f，成倒立放大的实像
· 照相机：u＞2f，成倒立缩小的实像
2. 使用要点
· 放大镜越靠近焦点，虚像越大
· 投影仪的投影片要倒着放
· 照相机拉近景物，像变大，镜头要前伸
3. 显微镜与望远镜
· 都用了两组凸透镜（物镜＋目镜）
· 物镜成实像，目镜再把它放大
· 望远镜物镜口径越大，聚光越多
4. 科学的方法
· 用成像规律解释仪器的工作原理
· 把物距固定在某一范围实现特定功能
· 用模型（照相机模型）模拟真实装置
练习与应用
第 1 题 （教材改编）教室里用的投影仪，投影片（物体）应放在投影仪镜头（凸透镜）的（ ）
A、1 倍焦距以内
B、1 倍焦距与 2 倍焦距之间
C、2 倍焦距处
D、2 倍焦距以外
图1.5-9 投影仪成像
答案：B
解析：要在屏幕上得到放大的实像，必须满足 f＜u＜2f；
若 u＜f 成虚像，光屏（屏幕）上接不到像。
练习与应用
第 2 题 数码照相机的镜头相当于一个_________，影像传感器相当于_________ 。景物在镜头_________时，传感器上成_________ 、 _________的实像。若想让照片上的景物大一些，应当_________ （填“增大”或“减小”）镜头与景物的距离，同时把镜头向_________ （填“前”或“后”）伸，增大镜头与传感器之间的距离。
答案：凸透镜；光屏；2 倍焦距以外（u＞2f）；倒立；缩小；减小；前
解析：成实像时“物近像远像变大”：景物靠近镜头（物距减小），像距必须增大，所以镜头要向前伸，像才会变大。
练习与应用
第 3 题 投影仪的屏幕上得到的像是倒立、放大的实像，可我们看到的画面却是正立的。请解释其中的道理；如果屏幕上的画面偏小，应该怎样调节投影仪？
答案：投影片是倒着插入的，倒立的像再倒一次，屏幕上就是正的画面。画面偏小时，应把投影仪远离屏幕（增大像距），同时减小投影片到镜头的距离（减小物距），像就会变大。
解析：依据 f＜u＜2f 成倒立放大实像，以及“物近像远像变大”的动态规律；投影仪与屏幕的距离就是像距。
练习与应用
第 4 题 小宁用两个纸筒、一块焦距为 8 cm 的凸透镜和一张半透明薄膜，制作了如图所示的照相机模型，在较暗的室内对着明亮的窗外观察。
(1) 半透明薄膜相当于照相机中的__________，用来承接窗外景物成的像。
(2) 拉动纸筒，薄膜上出现了窗外景物清晰的像，这个像是__________ （填“正立”或“倒立”）、缩小的__________像。
(3) 窗外景物到凸透镜的距离远大于 16 cm，此时像距 v 的范围是__________ 。
(4) 想让薄膜上的像更大一些，应该把嵌有凸透镜的纸筒向__________（填“内”或“外”）拉，使透镜与薄膜的距离__________ 。
答案：(1) 影像传感器（光屏） (2) 倒立；实 (3) 8 cm＜v＜16 cm (4) 外；增大
解析：u＞2f 时成倒立缩小的实像，f＜v＜2f；要使像变大就要增大像距，即把透镜与薄膜（光屏）的距离拉大。

展开更多......

收起↑