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第二節(jié) 探究：凸透鏡成像的規(guī)律
滬科版·八年級物理上冊
第四章
神奇的透鏡
1.能完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗，有安全意識，能完成實驗報告；
2.能用凸透鏡成像的規(guī)律解釋生活中的相關現(xiàn)象。
本節(jié)要點
　　1.透鏡是一種______元件，透鏡有兩類：一類是中央較厚、邊緣較薄的_______，如__________鏡片；另一類是中央較薄、邊緣較厚的________，如__________鏡片。
光學
凸透鏡
遠視眼鏡
凹透鏡
近視眼鏡
回顧舊知
　　2.______在透鏡中心處，通過光心且垂直于透鏡表面的直線叫做透鏡的________。
　　3.凸透鏡對光有______作用，凹透鏡對光有______作用。
　　4.平行光通過凸透鏡，將會聚到主光軸上的一點，這個點稱為凸透鏡的______，______到光心的距離叫做______，一個透鏡有兩個______。
光心
主光軸
會聚
發(fā)散
焦點
焦點
焦距
焦距
在中國航天的“太空授課”中，航天員在空間站內(nèi)，做出了水透鏡。通過這個水透鏡，我們看見了航天員倒立縮小的像。
情境導入
凸透鏡是否一定成倒立縮小的像？
【點擊圖片觀看視頻】
凸透鏡（已知焦距）、光具座（帶刻度尺）、蠟燭（或其他光源）、光屏和火柴。
1.探究凸透鏡成像的規(guī)律。
2.體會實像與虛像的區(qū)別。
實驗目的
實驗器材
新知探究
知識點
凸透鏡成像的規(guī)律
探究
在光具座上，將點燃的蠟燭從離透鏡較遠的位置（2倍焦距外）逐漸靠近凸透鏡。調(diào)整光屏位置使燭焰發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后，在光屏上成清晰的像；光屏上不能成像時，透過凸透鏡觀察燭焰的像。通過觀察分析得出凸透鏡成像的規(guī)律。
實驗設計
物距：物體到光心的距離，用u表示。
像距：像到光心的距離，用v表示。
焦距：焦點到光心的距離，用f 表示。
2倍焦距：距離為焦距的兩倍（從光心開始），用2f 表示
物距（u）
像距（v）
實驗步驟
1.將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，注意三者之間的相對位置，如圖所示。
2.點燃蠟燭，調(diào)整光屏、凸透鏡、燭焰的高度，使它們的中心在同一高度。
物距（u）
像距（v）
目的是使像成在光屏的中央
3.將蠟燭放在離凸透鏡較遠的位置（2倍焦距外），調(diào)整光屏位置，使燭焰經(jīng)凸透鏡折射后在光屏上成清晰的像，將觀察到的像的情況和物距、像距等記錄在表中。
實驗序號 像的大小 像的正倒 像的虛實 物距u/cm 像距v/cm
1
2
3
4
5
6
實驗記錄表
凸透鏡焦距f=____cm
4.移動蠟燭逐漸靠近凸透鏡，同時調(diào)整光屏，在燭焰經(jīng)凸透鏡折射后在光屏上分別成等大清晰的像、放大清晰的像時，將成像的情況和物距、像距等記錄在表中。
5.將蠟燭移到凸透鏡焦點處，觀察能否成像。再繼續(xù)移動蠟燭靠近凸透鏡，觀察燭焰在光屏上能否成像。撤去光屏，透過凸透鏡觀察燭焰的像。將觀察到的情況記錄在表中。
6.重復幾次上面的實驗操作，記錄觀察到的情況。
點擊圖片觀看實驗視頻
實驗記錄表
凸透鏡焦距f=____cm
實驗序號 像的大小 像的正倒 像的虛實 物距u/cm 像距v/cm
1 縮小 倒立 實像 30 15
2 等大 倒立 實像 20 20
3 放大 倒立 實像 15 30
4 放大 倒立 實像 12 60
5 - 10 -
6 放大 正立 虛像 8 -
10
點擊圖片播放
實驗結論
1.物體位于凸透鏡的2倍焦距外時，成縮小、倒立的實像；
2.物體位于凸透鏡的2倍焦距時，成等大、倒立的實像；
3.物體位于凸透鏡的2倍焦距與1倍焦距之間時，成放大、倒立的實像；
4.物體位于凸透鏡的1倍焦距時，不能成像。
5.物體位于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)時，成放大、正立的虛像；
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質 物與像相對于透鏡的位置關系
大小 正倒 虛實 1 u＞2f f＜v＜2f 縮小 倒立 實像 異側
2 u=2f v=2f 等大 倒立 實像 異側
3 f＜u＜2f v＞2f 放大 倒立 實像 異側
4 u=f 不成像 5 u＜f v＞u 放大 正立 虛像 同側
反思交流
1.實驗中，怎樣確定光屏上的像是清晰的？
2.實像與虛像有哪些不同？
若向前或向后移動光屏,像都會變模糊，則此位置就是成清晰像的位置。
用不透明物體擋住透鏡的上半部或下半部,在光屏上仍能成完整的像則是實像,只不過所得的像比較暗,清晰度差;若物體被遮住一部分，光屏上的像會殘缺(光屏上成沒有被遮住部分的像)則是虛像。
3.太空授課中航天員成像時，物距與水球的焦距存在怎樣的關系？
所成的像是倒立縮小的實像，說明物距在水球的兩倍焦距之外。
物體位于凸透鏡的2倍焦距外時，成縮小、倒立的實像；
物體位于2倍焦距時，成等大、倒立的實像；
物體位于2倍焦距與1倍焦距之間時，成放大、倒立的實像；
物體位于1倍焦距時，不能成像；
物體位于1倍焦距以內(nèi)時，成放大、正立的虛像。
歸納總結
記憶口訣：
①一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小。
②實像異側倒，虛像同正大。
③實時物近像遠像變大，虛時物近像近像變小。
迷
你
實
驗
室
自制照相機
隨堂練習
1.請完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗報告，并在實驗報告中說明你收集的證據(jù)是怎樣支持實驗結論的。
2.透過一顆水珠看物體，你看見的“物體”會有什么變化？嘗試解釋觀察到的現(xiàn)象。
通過水珠看物體，可能看到物體變小變倒，或等大變倒，或變大變倒，或正立變大。這是因為水珠呈凸起狀，相當于凸透鏡，若物體位于其2倍焦距外，看到的是物體倒立、縮小的實像；若物體位于其2倍焦距，看到的是物體倒立、等大的實像；若物體位于其2倍焦距與1倍焦距之間，看到的是物體倒立、放大的實像；若物體位于其1倍焦距以內(nèi)，看到的是物體正立、放大的虛像。
3.探究凸透鏡成像的規(guī)律，完成下列各題：
（1）按圖4-13 （a）所示操作，測出本實驗所用凸透鏡的焦距為多少
10.0cm
（2）調(diào)整光屏、凸透鏡、燭焰的高度，使它們的中心大致在同一高度的目的是什么？
調(diào)整光屏、凸透鏡、燭焰的高度，使它們的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏中央。
（3）將蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上依次擺放，點燃蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏總找不到像，可能的原因是什么
可能的原因：①光屏、凸透鏡、燭焰三者的中心不在同一高度；
②物體位于1倍焦距以內(nèi)，成虛像；
③物體位于1倍焦距，不能成像；
④物體位于稍大于1倍焦距處，導致像的位置在光具座以外。
（4）假設在如圖(b)所示的條件下，燭焰恰好能在光屏上成清晰的像。若在此情況下沿光具座移動蠟燭遠離凸透鏡，為能再次在光屏上看見燭焰清晰的像，應怎樣移動光屏？
應沿光具座向靠近凸透鏡的方向移動光屏。
4. 如圖所示，把一支點燃的蠟燭放在凸透鏡2倍焦距以外，在凸透鏡的另一側調(diào)節(jié)光屏的位置可找到一個清晰的燭焰的像，這個像與圖中哪個選項相近？請說明理由。
像與圖中D選項相近。理由：點燃的蠟燭在凸透鏡2倍焦距以外，由凸透鏡成像規(guī)律可知，成倒立、縮小的實像，只有D選項符合。
D.
A.
B.
C.
5. 照相時，在某位置從觀景器只能看到被拍者身體的上半部分，如果要想拍到其全身像，在其他條件不變的情況下，相機應該靠近還是遠離被拍者？為什么？
相機應遠離被拍者。在焦距不變的情況下，要使實像縮小，應增大物距、減小像距，所以相機應該遠離被拍者。
6.某同學在做探究凸透鏡成像規(guī)律實驗時，蠟燭和光屏的位置如圖所示，此時在光屏上得到了倒立、等大、清晰的實像。接下來把蠟燭移動到35 cm刻度處，則應將光屏向_____(選填“左”或“右”)移動，光屏上才可得到倒立、______、清晰的實像。
右
放大
7.某小組利用如圖所示的裝置探究凸透鏡成像的規(guī)律，此時光屏上呈現(xiàn)了燭焰清晰的像，該像是倒立、 ______(選填“放大”或“縮小”)的實像。如果保持凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏交換位置，光屏上還能呈現(xiàn)清晰的像嗎？如果能，此時燭焰的像有什么特點？
保持凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏交換位置，光屏上還能呈現(xiàn)清晰的像，此時燭焰的像是倒立、放大的。
縮小
8.人們現(xiàn)在廣泛使用智能手機來拍照。請上網(wǎng)查詢與手機鏡頭成像原理有關的內(nèi)容，并查詢不同型號的手機鏡頭的成像原理是否一樣，整理了解到的信息，然后跟同學分享你的收獲。
手機的鏡頭由一組透鏡組成，它們組合在一起相當于一個凸透鏡。來自物體(人或景物)上每一點的光經(jīng)過鏡頭后都在感光元件上會聚成一點，感光元件將光信號轉換成電信號，經(jīng)過一系列處理后在手機屏幕上形成一張完整的照片。照相時，物體離鏡頭比較遠，像是倒立、縮小的。
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質 物與像相對于透鏡的位置關系
大小 正倒 虛實 1 u＞2f f＜v＜2f 縮小 倒立 實像 異側
2 u=2f v=2f 等大 倒立 實像 異側
3 f＜u＜2f v＞2f 放大 倒立 實像 異側
4 u=f 不成像 5 u＜f v＞u 放大 正立 虛像 同側
課堂小結
1.從課后習題中選取；
2.完成練習冊本課時的習題。
課后作業(yè)

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