資源簡介

第五章　透鏡及其應用
第3節　凸透鏡成像的規律
新舊銜接
1．焦距(f)：　　　　到　　　　的距離；物距：　　　　到　　　　的距離；像距：　　　　到　　　　的距離。
2．虛像：不是由　　　　會聚而成的，　　　　(填“能”或“不能”)用光屏承接到。
實像：由　　　　會聚而成的，　　　　(填“能”或“不能”)用光屏承接到。
3．照相機成　　　　、　　　　的實像，投影儀成　　　　、　　　　的實像，放大鏡成　　　　、　　　　的虛像。
4．趣味小實驗
我們手拿一個凸透鏡觀察窗外的景物，會看到　　　　、　　　　的實像，距離課本較近時會看到　　　　、　　　　的虛像，距離課本較遠時又會看到　　　　、　　　　的實像。凸透鏡成像有什么規律呢？
預學新知
1．凸透鏡成像的虛實、大小、正倒跟物體離透鏡的距離即　　　　有關。
2．在做“探究凸透鏡成像的規律”的實驗時，用到的器材有：發光物體、　　　　、光屏和光具座。分別把上述物體安裝在光具座上，調整它們的高度，使得發光物體、凸透鏡和光屏的中心在　　　　，目的是使像成在光屏的　　　　。光屏的作用是承接并顯示凸透鏡所成的　　　　(填“虛”或“實”)像。
素養目標
1．(重點、難點)通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規律。
2．通過探究活動，體會實驗探究活動在認識事物過程中的重要意義。
課堂任務1　探究凸透鏡成像的規律
實驗思路：分析照相機、投影儀、放大鏡成像特點，初步判斷凸透鏡成像特點與　　　　有關。由于凸透鏡對光的偏折程度跟透鏡的焦距f有關系，因此研究物距u的變化時焦距f可能是個應該關注的參照距離。我們可以把物體放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸移近，如圖所示，實驗中要觀察并記錄物距大于、等于、小于2倍焦距，物距大于、等于、小于焦距時的成像情況。
實驗過程
(1)如圖所示，用發光二極管制成的“F”形光源作為發光物體，一塊白色的硬紙板作為光屏，將光具座放在水平桌面上，將發光物體、凸透鏡和光屏固定在光具座上，調整三者的高度，使它們的中心　　　　相同，研究發光物體的成像情況。
(2)選擇適當的物距進行實驗，注意物距要涵蓋各個范圍：大于2倍焦距、大于焦距、小于焦距，發光物體位置確定之后，調整光屏到凸透鏡的距離直到光屏上呈現清晰的像。觀察并記錄物距、像距。
(3)根據實驗中得到的數據和觀察的結果完成下表。(物距用u表示，像距用v表示)
像與物距的關系
物距 像的性質 像距
大小 正倒 虛實
u＞2f
2f＞u＞f
u＜f
u＝2f
u＝f
歸納總結
(1)物體在焦點以外成　　　　像，在焦點以內成　　　　像，即　　　　是成實像和虛像的分界點。
(2)物體在2倍焦距以外成　　　　的像，在焦距和2倍焦距之間成　　　　的像。
(3)比較物距和像距，判斷成像性質。
交流評估
若無論怎樣左右移動光屏，光屏都承接不到清晰的像，可能的原因有：
(1)發光物體、凸透鏡、光屏的中心不在　　　　；
(2)發光物體在凸透鏡的焦距以內；
(3)發光物體在凸透鏡的　　　??；
(4)物距稍大于焦距，成像在極遠處，光具座的長度有限，光屏無法移到該位置。
某物理興趣小組在“探究凸透鏡成像規律”時，將焦距為10 cm的凸透鏡固定在光具座上50 cm刻度線處，光屏和點燃的蠟燭分別位于凸透鏡兩側，實驗前調整好實驗器材。如圖所示，將蠟燭移至25 cm刻度線處，移動光屏，呈現在光屏上清晰的像的特點是(　　)
A.倒立、縮小的實像
B.正立、放大的虛像
C.倒立、放大的實像
D.倒立、放大的虛像
變式1[2023天津中考改編]在探究凸透鏡成像規律時，蠟燭和凸透鏡的位置如圖所示，移動光屏可承接到燭焰清晰等大的像(圖中未畫出光屏)。若保持透鏡位置不變，將蠟燭調至20 cm刻度線處時，下列判斷正確的是(　　)
A.該透鏡的焦距是20 cm B.移動光屏可承接到燭焰清晰放大的像
C.像的位置在60～70 cm刻度線之間 D.移動光屏可承接到燭焰清晰的虛像
課堂任務2　探究凸透鏡成像規律之動態規律
分析課堂任務1實驗表格中的內容，還發現當物距越來越小時，像距　　　　，像的大小怎樣變化呢？有什么規律呢？同學們通過實驗繼續進行探究，將物體從距離透鏡較遠位置開始逐漸向透鏡靠近，每改變一次物距同時尋找一次清晰的像的位置，記錄物距、像距并觀察像的大小。
歸納總結
(1)成實像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越　　　　，像越　　　　，即成實像時，物近像遠像變大。
(2)成虛像時，物體距離透鏡越近，像越　　　　，物體距離透鏡越遠，像越　　　　，即成虛像時，物體越靠近焦點像越大。
小芳利用如圖所示的裝置“探究凸透鏡成像的規律”。將蠟燭放在凸透鏡左側適當位置，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的像，分別測出物距u和像距v，實驗數據如表所示。下列說法中(　　)
實驗次數 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
①該凸透鏡的焦距為20 cm
②第1次實驗成的是縮小的實像
③從第1次實驗到第5次實驗，成在光屏上的像越來越大
④當u＝11 cm時，移動光屏，可在光屏上成倒立、縮小的清晰實像
A.只有①④正確　　　B.只有②③正確　　　C.只有①②正確　　　D.只有②③④正確
變式2小明在探究凸透鏡成像規律時，安裝好器材，調節蠟燭、凸透鏡與光屏在如圖所示的位置，在光屏上得到清晰的像，則凸透鏡的焦距為　　　　cm。固定凸透鏡位置，他將蠟燭移到15 cm刻度線處，為了在光屏上得到清晰的像，接下來小明應該進行的操作是　　　　。
課堂任務3　凸透鏡成像規律應用
結合凸透鏡成像規律對比照相機、投影儀、放大鏡成像特點。
1．照相機
(1)照相機成像原理：u＞2f 時，成　　　　、　　　　的　　　　像，f＜v＜2f。
(2)照相機的調節：物體靠近鏡頭，暗箱拉　　　　，像變　　　　。
2．投影儀
(1)投影儀成像原理：f＜u＜2f 時，成　　　　、　　　　的　　　　像，v＞2f。
(2)投影儀的調節：投影片靠近鏡頭，投影儀　　　　屏幕，像變　　　　。
3．放大鏡
(1)放大鏡成像原理：u＜f 時，成　　　　、　　　　的　　　　像，像與物體在　　　　側。
(2)放大鏡的調節：物體稍微遠離放大鏡，適當調節眼睛位置，像變　　　　。
智能手機掃碼功能可快速獲取信息，手機攝像頭相當于　　　　(填“凸透鏡”或“凹透鏡”)；二維碼通過攝像頭在手機中所成的是　　　　(填“實”或“虛”)像。如圖所示，蠟燭恰好在光屏上成清晰的像(像未畫出)，此時光屏上可觀察到倒立、　　　　(填“放大”或“縮小”)的　　　　(填“實”或“虛”)像，該成像原理在生活中的應用是　　　　(填“投影儀”或“照相機”)。
一圖看懂凸透鏡成像規律
補充：當u＝2f時，v＝2f，成倒立、等大的實像。
參考答案
【新舊銜接】
1.焦點；透鏡光心；物體；透鏡；像；透鏡
2.實際光線；不能；實際光線；能
3.倒立；縮??；倒立；放大；正立；放大
4.倒立；縮??；正立；放大；倒立；縮小
【預學新知】
1.物距
2.凸透鏡；同一高度；中央；實
課堂任務1
實驗思路：物距
實驗過程：(1)高度
(3)如表所示：
物距 像的性質 像距
大小 正倒 虛實
u＞2f 縮小 倒立 實像 2f＞v＞f
2f＞u＞f 放大 倒立 實像 v＞2f
u＜f 放大 正立 虛像
u＝2f 等大 倒立 實像 v＝2f
u＝f 不成像
歸納總結：(1)實；虛；焦點　(2)縮??；放大
交流評估：(1)同一高度　(3)焦點
例1　A　點撥：根據蠟燭、凸透鏡的位置，首先找出物距大小并進一步確定物距所屬的范圍，即u＝25 cm＞2f，根據凸透鏡成像規律可得，成倒立、縮小的實像。
變式1　C
課堂任務2
越來越大　(1)遠；大　(2)?。淮?br/>例2　B　點撥：在凸透鏡成像規律中，物距等于像距時，成倒立、等大的實像，由表格中數據得u＝v＝2f＝20 cm，則該實驗中凸透鏡的焦距f＝10 cm，故①錯誤；第1次實驗中，u＝60 cm＞2f，根據凸透鏡成像規律可知，成縮小的實像，故②正確；從第1次實驗到第5次實驗，像距越來越大，成在光屏上的像越來越大，故③正確；當f＜u＝11 cm＜2f時，移動光屏，可在光屏上成倒立、放大的清晰實像，故④錯誤。綜上所述，只有②③正確，故選B。
變式2　10；向左移動光屏，直到光屏上出現清晰的像
課堂任務3
1.(1)倒立；縮?。粚崱?2)長；大
2.(1)倒立；放大；實　(2)遠離；大
3.(1)正立；放大；虛；同　(2)大
例3　凸透鏡；實；放大；實；投影儀

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