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第3節 凸透鏡成像的規律
R·八年級上冊
1.理解凸透鏡的成像規律。
2.知道凸透鏡成放大、縮小、實像和虛像的條件。
學習目標
1. 物距是指______________的距離，用 u 表示；像距是指____________的距離，用 v 表示。
物體到透鏡
2. 當凸透鏡成像時：（1）u > 2f，成_______、______的_____像，此時像距 v 的范圍為__________；（2）當f < u < 2f 時，成_______、_______的______像，此時像距 v 的范圍為________；（3）當u < f 時，成_______、_______的_____像。
像到透鏡
倒立
縮小
實
f < v < 2f
倒立
放大
實
v > 2f
正立
放大
虛
3. 凸透鏡成的實像有_______、等大、_______三種，而虛像只有_______的。實像與物體在透鏡的______側，虛像與物體在透鏡的_____側。
縮小
放大
兩
同
放大
預習檢測
通過前面的學習，我們已經看到了形形色色的凸透鏡成像情況。
倒立、放大的實像
正立、放大的虛像
倒立、縮小的實像
情境導入
同樣是凸透鏡，為什么可以成不同性質的像？
物體離照相機鏡頭比較遠，成倒立縮小的實像；
物體離投影儀鏡頭比較近，成倒立放大的實像；
物體離放大鏡比較近，成正立放大的虛像。
像的虛實、大小、正倒與物體離凸透鏡的距離（物距）有關。
知識點
探究凸透鏡成像的規律
進行新課
提出問題：
像的虛實、大小、正倒與物距有怎樣的關系？
猜想與假設：
凸透鏡到物體的距離（物距）
凸透鏡的焦距
實驗思路：
①把物體放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸靠近；
②把每次觀察到的物距以及像的虛實、大小、正倒等記錄在表格中；
③比較實驗數據，看像的虛實、大小、正倒與物距有什么關系，尋找規律。
（1）實驗裝置：
　　凸透鏡、發光二極管、光屏、光具座
實驗過程：
調節發光物、透鏡和光屏，使三者的中心處于同一水平高度。
目的是使發光物的像成在光屏中央
（2）實驗步驟
①組裝實驗裝置，將發光物中心、凸透鏡中心和光屏中心調整到同一高度。
②將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處，把發光物放在較遠處，使物距u＞2f，移動光屏，使發光物在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
③把發光物向凸透鏡移近，改變物距u，仍使u＞2f，仿照步驟 ② 再做2次實驗，分別觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
④把發光物向凸透鏡移近，改變物距u，使 f＜u＜2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使發光物在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
⑤把發光物向凸透鏡移近，改變物距u，仍使f＜u＜2f，仿照步驟④ 再做2次試驗，分別觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
⑥繼續把發光物向凸透鏡移近，改變物距u，使u＜f，在光屏上不能得到發光物的像，此時成虛像，應從光屏一側向透鏡里觀察發光物的像，觀察虛像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
把實驗得到的數據和觀察的結果填入下表：
物距/cm 像的性質 像距/cm
虛實 大小 正倒 34.00 實像 縮小 倒立 15.50
20.00 實像 等大 倒立 20.50
17.00 實像 放大 倒立 29.00
10.00 不能成像
8.00 虛像 放大 正立
凸透鏡的焦距f =10cm
分析上表中的記錄，找出凸透鏡成像的規律。
1. 像的虛實：凸透鏡在什么條件下成實像？在什么條件下成虛像？
2. 像的大小：凸透鏡在什么條件下成縮小的實像？在什么條件下成放大的實像？有沒有縮小的虛像？
3. 像的正倒：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？
F
F
2F
2F
作圖法驗證凸透鏡成像規律
當u>2f 時，成倒立、縮小的實像，fF
F
2F
2F
作圖法驗證凸透鏡成像規律
當u=2f 時，成倒立、等大的實像，v=2f
作圖法驗證凸透鏡成像規律
F
F
2F
2F
當 f＜u＜2f 時，成倒立、放大的實像，v＞2f
作圖法驗證凸透鏡成像規律
F
F
2F
2F
當u= f 時，不成像
作圖法驗證凸透鏡成像規律
F
F
2F
2F
當u＜f 時，成正立、放大的虛像，v＞u
凸透鏡成像規律：
u＞f 時成實像，u＜f 時成虛像
u＞2f 時成縮小的像，u＜2f 時成放大的像
實像都是倒立的，與物體異側
虛像都是正立的，與物體同側
物體向焦點F靠近時，像變大像距也變大
一焦分虛實
二焦分大小
實像異側倒
虛像同側正
物近像遠大
規律方法：
一焦分虛實，二焦分大小
實像異側倒，虛像同側正
像跟物體跑，物近像遠大
評估與反思
蠟燭燒短后，像成在光屏上方，此時應該怎么操作？
①光屏往上移
②凸透鏡往下移
③蠟燭往上移
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評估與反思
用紙板擋住凸透鏡一部分，此時光屏上會得到怎樣的像？
依然完整但變暗的像
想想議議：
在照相機中，凸透鏡成倒立、縮小的實像，像的位置在哪個范圍內？物距與像距相比，哪個比較大
u>2f ，f想想議議：
在投影儀中，凸透鏡成倒立、放大的實像，像的位置在哪個范圍內？物距與像距相比，哪個比較大
f＜u＜2f ，v＞2f，成倒立、放大的實像
隨堂演練
1.在探究“凸透鏡成像規律”的實驗中：
（1）當透鏡移至如圖甲所示位置時，光屏上出現一個最小最亮的光斑，則該凸透鏡的焦距是_____cm；
（2）若蠟燭、光屏和透鏡如圖乙所示，想得到一個倒立等大的實像，那么需要將光源向____移動（選填“左”或
“右”），除了要將光源移動以外，還需要將光屏_______ 凸透鏡（選填“靠近”或“遠離”）。
8.0
右
靠近
2.（1）如圖所示，把點燃的蠟燭放在___處，光屏上出現縮小的像，把點燃的蠟燭放在_____處，光
屏上出現放大的像；放在 處時，光屏上不會成像。
（2）在物距不斷減小的過程中，像距不斷_____，像的大小不斷______；當物距小于_________時，無論怎樣移動光屏，都不能在光屏上得到燭焰的像。
A
D
B
C
F
2f
F
光屏
A
C
D、F
增大
變大
1倍焦距
3.某物理實驗小組用蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上研究凸透鏡成像規律。
（1）如果凸透鏡焦距為10cm，當透鏡到蠟燭的距離為15cm時，移動光屏，在光屏上得到倒立的________的實像。
放大
（2）當光屏上出現燭焰清晰的像時，如果用遮光板擋住透鏡的上半部分，我們觀察光屏時，將會在光屏上看到（ ）
A.燭焰像的下半部分
B.燭焰像的上半部分
C.燭焰完整的像，像的亮度變暗
D.燭焰完整的像，像的亮度不變
C
課堂小結
物距u與焦距 f 的關系 像的性質 像距v與焦距 f 的關系
正倒 大小 虛實 u>2f 倒立 縮小 實像 fu＝2f 等大 v＝2f
f2f
u＝f 折射光線平行射出，不能成像 uu
1.從課后習題中選取；
2.完成練習冊本課時的習題。
布置作業
習題解答
【教材P122~123“練習與應用” 】
1.請分別說一說照相機、投影儀、放大鏡是如何應用凸透鏡成像的規律工作的。
解：照相機利用了物距大于2倍焦距時,物體通過凸透鏡成倒立、縮小的實像的規律.投影儀利用了物距小于2倍焦距、大于焦距時,物體通過凸透鏡成倒立、放大的實像的規律.放大鏡利用了物距小于焦距時,物體通過凸透鏡成正立、放大的虛像的規律.
2.找一個圓柱形的玻璃瓶，里面裝入水。把一支筆放在玻璃瓶的一側，透過玻璃瓶，可以看到這支筆（如圖）。如果把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢地移動，你會看到什么現象？實際做一做，驗證你的猜想。
解：裝水的玻璃瓶相當于一個柱面凸透鏡,當把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢移動時,透過玻璃瓶會看到筆逐漸變長,到某一位置時,筆尖突然改變方向.
3.某同學用放大鏡觀賞郵票。如果想讓像變得更大一些，他應該怎樣做
解：應該讓放大鏡離郵票遠一點.
4.某同學利用如圖所示的器材做實驗。他先用焦距為20 cm的透鏡甲進行實驗，在光屏上得到了縮小的實像。接下來他想改用焦距為10 cm的透鏡乙繼續實驗。如果不改變發光體和光屏的位置，還想在光屏上得到縮小的實像，透鏡乙應該放在透鏡甲的左側還是右側？
解：透鏡乙應該放在透鏡甲的右側. 用透鏡甲實驗,在光屏上得到縮小的實像, 則 u > 2f甲 = 40cm, f甲 < v < 2f甲 , 即 20cm < v < 40cm;不改變發光體和光屏的位置,換用透鏡乙實驗,仍在光屏上得到縮小的實像,物距 u' > 2f乙 = 20cm , f乙 < v' < 2f乙 , 即10cm < v' < 20cm.比較可知 , 更換透鏡后像距變小, 則透鏡乙應該放在透鏡甲的右側.
5.實驗小組的同學通過實驗探究凸透鏡成像的規律。實驗器材有：一個凸透鏡、光屏、高度為3.0cm的光源和刻度尺。實驗時，物距從4.0cm開始，每次增加2.0cm。下表是他們記錄的物距、像距、像的高度和正倒情況。
（1）實驗中怎樣判斷實像是放大的還是縮小的？
（2）請根據表中數據判斷該凸透鏡的焦距是多少。
（3）在這個實驗中，要使所成的像為虛像，光源的位置應在哪個范圍？
解：
(1)將光源的高度與其在光屏上所成的像的高度進行比較 , 判斷實像是放大的還是縮小的.
(2)當物距等于像距時 , 物距為焦距的2倍 , 由表可知 , 2f=20.0 cm , f= 10.0 cm.
(3)光源位置應在焦距之內 , 即物距在 0~10.0 cm的范圍內.
6.某同學在做探究凸透鏡成像規律的實驗時，在光屏上得到了發光物體清晰的像但他不小心用手指尖觸碰到了凸透鏡，這時光屏上會出現怎樣的情況？有人認為，光屏上會有指尖的像；也有人認為，光屏上會出現指尖的影子。你是怎樣認為的？
解：沒有指尖的像,也沒有指尖的影子.雖然手指指尖遮擋了凸透鏡的一部分,但是折射光線仍可以到達光屏上,只是此時所成的像會暗一點.
7.在天安門廣場某處，某同學想拍攝天安門城樓的全景，但發現在該位置無論如何調節，都只能從觀景框中看到城樓的一部分。請你利用本節課學到的知識幫他想想辦法。應如何做，才能拍攝到天安門城樓的全景？請說明理由。
解：應向遠離天安門的方向移動,以增大物距,使所成的像變小,這樣就可以拍攝到天安門城樓的全景.

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