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(共37張PPT)
第二節 探究：凸透鏡成像的規律
第四章 神奇的透鏡
知識點
凸透鏡成像
知1－講
1
1. 凸透鏡成像：平面鏡可以成像，凸透鏡也可以成像；用放大鏡觀察物體、看到航天員倒立縮小的像(如圖1)、用照相機拍攝景物，都利用了凸透鏡成像。
知1－講
2. 探究凸透鏡成像規律實驗：
(1)實驗目的
①探究凸透鏡成像的規律。
②體會實像與虛像的區別。
(2)實驗器材
凸透鏡(已知焦距)、光具座(帶刻度尺)、蠟燭、光屏和火柴。
知1－講
(3)實驗設計(如圖2)
知1－講
①明確兩個物理量
●物距：物體到凸透鏡光心的距離，用u表示。
●像距：像到凸透鏡光心的距離，用v表示。
②用“觀察法”判斷像的虛實、大小、倒正的方法：像的大小、倒正可以直接觀察確定；像的虛實可以通過觀察“是否能用光屏承接”來確定。
知1－講
③確定實像的位置的方法：實像可以用光屏承接，所以我們移動光屏，光屏接收到清晰的像的位置就是實像的位置。
④通過“測量”確定像距和物距的大小：在光具座上通過刻度尺直接讀數即可。
知1－講
⑤安裝調整器材：取一焦距(f)為10 cm的凸透鏡固定在50 cm 刻度線處；點燃蠟燭后，調整燭焰中心、凸透鏡光心、光屏中心大致在同一高度，以便使像呈現在光屏的中央。
⑥設計實驗表格。
物體是燭焰，不是整支蠟燭
知1－講
(4)實驗步驟
① 把蠟燭移動到距離凸透鏡較遠的位置(2 倍焦距外)，移動光屏，直到光屏上出現清晰的像，記錄下物距、像距和成像特點。
②逐漸將蠟燭靠近凸透鏡，重復步驟①。
知1－講
③ 當u＝10 cm 時，無論怎樣移動光屏，都不能得到像，只能得到圓形光斑。
④ 當u<10 cm 時，無論怎樣移動光屏，都不能承接到像；在光屏一側，通過透鏡看去，能看見蠟燭一側有一正立、放大的像；取下光屏，放到蠟燭一側像的位置，不能承接到像。
知1－講
實驗思考 如何在光屏上找到清晰像？
思考結論
粗調光屏找到燭焰的像，然后左右微調光屏使像變清晰。
知1－講
(5)分析實驗表格，得出實驗結論
實驗 序號 焦距 f/cm 物距 u/cm 像距 v/cm 成像特點 大、小 倒、正 虛、實
1 10 40 13.3 縮小 倒立 實像
2 10 30 15 縮小 倒立 實像
3 10 20 20 等大 倒立 實像
4 10 18 22.5 放大 倒立 實像
5 10 15 30 放大 倒立 實像
知1－講
續表：
實驗 序號 焦距 f/cm 物距 u/cm 像距 v/cm 成像特點 大、小 倒、正 虛、實
6 10 10 / 不成像 7 10 7 / 放大 正立 虛像
8 10 5 / 放大 正立 虛像
知1－講
① 1倍焦距分虛實
●當u>f時，成實像；●當u＝f 時，不成像；●當u② 2倍焦距分大小
●當u>2f時，成縮小的實像；●當u＝2f時，成等大的實像；●當f知1－講
③“像和物的大小”與“像距和物距的大小”的關系一致
●v>u時，像比物大，是放大的像；●v＝u時，像與物等大，是等大的像；●v④ 實像倒，位異側；虛像正，位同側：實像都是倒立的，且物、像位于凸透鏡兩側；虛像都是正立的，且物、像位于凸透鏡同側。
知1－講
實驗要點
實驗時為使像呈現在光屏的中央，應使燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度，也可以說成燭焰中心、光屏中心在凸透鏡的主光軸上。
知1－講
方法點撥
1. 確定實像和虛像的方法
(1)“等效替代法”確定虛像位置：當未點燃的蠟燭與點燃蠟燭的像重合時，未點燃的蠟燭的位置就是像的位置。
(2)“承接法”確定實像位置：實像可以用光屏承接，當光屏承接到清晰的像時，光屏的位置就是像的位置。
知1－講
2. 分析表格的方法
(1)對于物理量，看因變量隨自變量的變化：物距為自變量、像距為因變量，在成實像時，物距變小的同時，像距變大。
(2)對于成像特點，找分界點：
①成實像時，縮小像和放大像的分界點；
②成實像和虛像的分界點。
(3)通過歸納法，找規律。
知1－講
歸納總結 1. (1)凸透鏡成像規律
編號 1 2 3
物距(u) u>2f 2f>u>f u像距(v) 2f>v>f v>2f v>u
像的 性質 倒、正 倒立 倒立 正立
大、小 縮小 放大 放大
虛、實 實像 實像 虛像
物、像的位置 異側 異側 同側
知1－講
(2)利用圖像記錄凸透鏡成像規律(圖3中P點為2倍焦距處)
知1－講
2. 凸透鏡成像動態規律總結
(1)成實像時，物距u減小，像距v變大，像變大；
(2)成虛像時，物距u減小，像距v減小，像減小。
知1－練
例 1
[中考·淮安節選] 如圖4所示，用焦距為10 cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。
知1－練
(1)為了使像成在光屏中央，應調節燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的______上。
解析：在探究凸透鏡成像規律的實驗中，為了使燭焰的像成在光屏的中央，要調節燭焰、光屏的中心都位于凸透鏡的主光軸上。
主光軸
知1－練
(2)如圖所示，當蠟燭距離凸透鏡15 cm 時，移動光屏，可在光屏上找到一個清晰的倒立、______(填“放大” “等大”或“縮小”)的實像。
解析：若將蠟燭移至距凸透鏡15 cm 處，此時f移動光屏，燭焰會在光屏上呈現清晰的倒立、放大的 實像。
放大
知1－練
(3)當光屏上成清晰的像時，用白紙遮住凸透鏡的上半部分，則燭焰的像亮度將______。
解析：遮住凸透鏡的上半部分，可以呈現完整的像，但像會變暗些。
降低
知1－練
1. 如圖所示的是“科學探究：凸透鏡成像”
的實驗操作情景，下列說法不正確的
是(　　)
A. 從圖甲中可知該透鏡的焦距為10.0 cm
B. 調整燭焰、凸透鏡、光屏高度，在點燃蠟燭之后
C. 通過不斷改變物體距離透鏡的距離，進行多次實驗
D. 蠟燭燃燒后變低，為了使像成在
光屏中央，應該向下調節光屏
D
知1－練
[中考·安徽] 把凸透鏡正對著太陽，在距凸透鏡10 cm的光屏上得到一個最小、最亮的光斑；若將一支點燃的蠟燭放在此凸透鏡前30 cm 處，在凸透鏡的另一側調節光屏的位置，可得到燭焰清晰的(　　)
A. 倒立、縮小的實像 B. 倒立、放大的實像
C. 倒立、等大的實像 D. 正立、放大的虛像
例 2
知1－練
解析：把凸透鏡正對著太陽時，太陽的平行光平行于主光軸，經凸透鏡折射后會聚在主光軸上得到最小、最亮的一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到凸透鏡光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10 cm。點燃的蠟燭放在距此凸透鏡30 cm處，u>2f，成倒立、縮小的實像。
答案：A
知1－練
2. [中考·益陽] 點燃蠟燭，燭焰通過焦距為20 cm 的凸透鏡甲成縮小的像。現用焦距為10 cm 的凸透鏡乙替代透鏡甲，且保持燭焰和透鏡的位置不變，燭焰通過凸透鏡乙所成的像是(　　)
A. 縮小的實像 B. 放大的虛像
C. 倒立的虛像 D. 正立的實像
A
知2－講
知識點
照相機
2
1. 普通照相機的簡單結構：如圖5 所示。
(1)鏡頭：相當于一個凸透鏡。
(2)底片：相當于光屏。
照相機的鏡頭和底片之間，結構嚴密不透光，稱之為暗箱。
知2－講
2. 照相機的工作原理及使用
器材 物距 成像特點 使用說明
u>2f 倒立、縮小 的實像 (1)增大物距同時減小像距，像會變小
(2)減小物距同時增大像距，像會變大
知2－講
深度理解
(1)照相機成像原理圖，畫的是兩條過光心的光線。
(2)照相機工作時，物距大于像距。
(3)“倒立”是指像相對于物體上下、左右位置顛倒。
(4)物、像在凸透鏡兩側。
知2－講
拓展思考 生活中還有哪些常用儀器與照相機的工作原理相同？
思考結果
生活中常用的攝像頭、無人機等攝像設備的工作原理與照相機的工作原理相同。
知2－練
班主任用照相機拍攝初三畢業照，在相機底片上成_______(填“放大”或“縮小”)的實像；若有兩個同學的像出現在照相機取景框外，要拍攝所有同學完整的像，照相機應_____(填“遠離”或“靠近”)同學們，同時將鏡頭向后縮。
例 3
縮小
遠離
知2－練
解題秘方：將實際問題“有兩個同學的像出現在照相機取景框外，要拍攝所有同學完整的像”轉化為物理問題“讓所成的像變小”。然后運用凸透鏡成像規律分析。
知2－練
解析：照相機是利用物距大于凸透鏡的2倍焦距時，物體成倒立、縮小的實像制成的，因此在相機底片上成縮小的實像；兩個同學的像出現在照相機取景框外，要拍攝所有同學完整的像，應該讓所成的像變小，根據凸透鏡成像規律可知，應該增大物距，減小像距，即照相機應遠離同學們，同時將鏡頭向后縮。
知2－練
3. 如圖所示，小明媽媽用手機拍視頻。下列關于手機鏡頭成像的說法正確的是(　　)
A. 手機攝像鏡頭相當于一個凹透鏡
B. 媽媽通過手機鏡頭成正立的虛像
C. 要拍面部特寫，可以把手機靠近面部一些
D. 手機鏡頭的成像規律與照相機的成像規律不同
C
探究：凸透鏡成像的規律
凸透鏡成像規律
找焦點
判斷成像性質
解釋生活現象(共26張PPT)
第一節 凸透鏡與凹透鏡
第四章 神奇的透鏡
知識點
凸透鏡
知1－講
1
透鏡通常用玻璃制成，其兩側或一側表面常被磨成球面。透鏡有兩大類：凸透鏡和凹透鏡。
1. 概念：凸透鏡的中央較厚、邊緣較薄，兩個表面中至少有一個是球面的一部分，如圖1 所示。
如果透鏡的厚度遠小于球面半徑，我
們稱這種透鏡為薄透鏡。
知1－講
知識鏈接
透鏡不一定全部都是由玻璃制成的，其他透明物質，如水、水晶、石英、金剛石、樹脂等均可制成透鏡。
知1－講
2. 作用：平行光束通過凸透鏡折射后將會聚于一點，凸透鏡對光有會聚作用。
知1－講
知識圖解
知1－講
3． 光心和主光軸：
(1)光心：凸透鏡的中心O稱為光心，通過光心的光，其傳播方向不變。
(2)主光軸：通過光心且垂直于透鏡表面的直線稱為主光軸，簡稱光軸。
知1－講
4．焦點和焦距：
(1)平行于主光軸的光經凸透鏡折射后會聚的點稱為凸透鏡的焦點F，凸透鏡的兩側各有一個焦點(如圖4)。
知1－講
(2)焦距：焦點到光心的距離稱為焦距f。焦距是凸透鏡的一個重要參數，焦距的大小反映了凸透鏡對光的偏折 程度。
(3)估測焦距：凸透鏡的焦距越大，凸透鏡對光的會聚作用越小。實驗中通常通過測量焦點到凸透鏡的距離估測該凸透鏡的焦距。
知1－講
方法點撥
構建透鏡結構模型的步驟：
(1)確定主光軸；
(2)確定光心；
(3)確定焦點；
(4)構建模型：
知2－講
知識點
凹透鏡
2
1. 概念：凹透鏡的中央較薄、邊緣較厚，兩個表面中至少有一個是球面的一部分。如圖6 所示。
知2－講
2. 作用：讓平行光束照射到凹透鏡上，可看到光通過凹透鏡發生折射后向外散開。可見，凹透鏡對光有發散作用。
知2－講
深入思考 由同樣玻璃制成的透鏡，為什么凸透鏡對光會聚，凹透鏡對光發散？
知2－講
深度理解
在進入和離開透鏡時，光共經歷了兩次折射。
圖解透鏡對光的作用(圖8)
總結：光經過透鏡折射后，總是向厚度大的一側偏折。
知2－講
3. 光心和主光軸 凹透鏡也有主光軸、光心，通過凹透鏡光心的光，其傳播方向不變。
知2－講
4．凹透鏡的焦點
平行于主光軸的光經凹透鏡折射后，其反向延長線的交點叫凹透鏡的焦點，凹透鏡的兩側各有一個焦點(如圖9)。
知2－講
5．透鏡的三條特殊光線
知2－講
深度理解
在光的折射中，光路是可逆的。若把光源放在焦點處，光源射向凸透鏡的光，經凸透鏡折射后會成為平行于主光軸的光，如圖10 所示。因此凸透鏡可用來制作平行光源。
知2－講
根據光的折射中光路是可逆的，我們可作如圖11 所示的光路，即正向延長過凹透鏡另一側焦點的入射光，經凹透鏡折射后會成為平行于主光軸的光。
知2－練
[中考·福建] 放在凸透鏡主光軸上焦點以內的點光源S發出的光，通過凸透鏡后的光路如圖12所示，
例 1
知2－練
則下列說法正確的是( )
A. 凸透鏡只對平行于主光軸的光起發散作用
B. 凸透鏡只對平行于主光軸的光起會聚作用
C. 通過凸透鏡后的光線是發散的，因為凸透鏡對光起發散作用
D. 通過凸透鏡后的光線發散程度比原來小，仍然是會聚的一種現
知2－練
解析：光通過凸透鏡后偏向主光軸為會聚，偏離主光軸為發散。從圖中可以看出，光通過凸透鏡后“發散”程度比原來小，說明光是偏向主光軸的，是凸透鏡對光有會聚作用的表現，故選項ABC 都是錯誤的，選項D 正確。
答案：D
知2－練
1. [中考·赤峰]兩支激光筆并排放置，它們發出的光束經過透鏡(未畫出)的光路如圖所示，說明該透鏡對光有______作用。
發散
知2－練
[中考·南充]如圖13所示，一束光射向凸透鏡，請畫出該光經過凸透鏡、凹透鏡的折射光路。
例 2
知2－練
解析：過凸透鏡焦點的光經凸透鏡折射后折射光平行于主光軸，平行于主光軸的光經過凹透鏡折射后，折射光的反向延長線過凹透鏡的虛焦點。
解：如圖14所示。
知2－練
2. 請根據經圖中凸透鏡折射后的光線，作出凸透鏡的入射光線和經平面鏡反射后的光線。
解：如圖所示。
凸透鏡與凹透鏡
透鏡
凸透鏡
對光有會聚作用
三條特殊光線的畫法
凹透鏡
對光有發散作用
三條特殊光線的畫法(共31張PPT)
第三節 神奇的“眼睛”
第四章 神奇的透鏡
知識點
眼睛的視物原理
知1－講
1
1. 眼睛的成像構造(如圖1)
(1)晶狀體：相當于
凸透鏡，焦距
可調。
(2)視網膜：相當于光屏。
知1－講
2. 眼睛的成像原理(如圖1)
(1)像成在視網膜上，像距小于物距。
(2)成倒立、縮小的實像。
(3)成像時，u>2f。
雖然大腦感覺像是正立的，但視網膜上成的像是倒立的。
知1－講
3. 神經系統對像的處理(如圖1)
視網膜上呈現的像，經視神經傳到大腦，經過大腦處理，我們就看到了物體。
知1－講
4. 眼睛的調節
(1)看遠處物體
(2)看近處物體
知1－講
方法點撥
1. 通過逆向思維建立眼睛的成像模型
2. 通過逆向思維推測出眼睛的調節方式：
(1)首先，分析物距變化導致的像距變化。
(2)然后，結合實際像距不變的情況，分析解決問題的方法。
(3) 最后，推測出晶狀體厚薄的變化。
知1－講
深入思考 為什么邊走路邊看書對眼睛有害？
深度理解
知1－練
例 1
[中考·臺州]“方寸天地納寰宇”描述了小小眼球可盡觀廣袤世界。下列能夠解釋眼球成像原理的是(　　)
知1－練
解析：人的眼睛的晶狀體和角膜的共同作用相當于一個凸透鏡，視網膜相當于光屏，外界物體在視網膜上成倒立、縮小的實像。
答案：A
知1－練
1. [中考· 揚州] 同學們課間在走廊上眺望遠方，此時晶狀體變_____(填“ 厚”或“ 薄”)，晶狀體的______發生變化，遠處的景物在視網膜上成倒立、______的實像。
薄
焦距
縮小
知2－講
知識點
視力的矯正
2
1. 近視眼和遠視眼的成因及其矯正
現象 能看清近處的物體、看不清遠處的物體 能看清遠處的物體、看不清近處的物體
知2－講
續表：
成因 晶狀體太厚(眼球前后徑太長)→成像在視網膜前 晶狀體太薄(眼球前后徑太短)→成像在視網膜后
分析 需要戴對光發散的透鏡，使光線推遲會聚，使像成在視網膜上 需要戴對光會聚的透鏡，使光線提前會聚，使像成在視網膜上
矯正 用凹透鏡矯正 用凸透鏡矯正
知2－講
方法點撥
利用補償法記憶近視眼和遠視眼的矯正：
知2－講
2. 眼鏡的度數
(1)焦度：透鏡焦距的倒數，Φ＝。
(2)度數：透鏡的焦度乘100 的值，100Φ＝ (f的單位為m)。凸透鏡的度數為正數，凹透鏡的度數為負數。
知2－練
[中考·東營]6月6日是“全國愛眼日”，2024年的活動主題為“關注普遍的眼健康”。如圖2所示，模擬近視眼成像情況和矯正方法正確的是(　　)
A. ①④ B. ②④ C. ①③ D. ②③
例 2
知2－練
解析：近視眼看遠處物體時，成像在視網膜前，圖①表示了近視眼的成像情況；近視眼應該用具有發散作用的凹透鏡來矯正，圖④能正確表示近視眼的矯正情況。
答案：A
知2－練
歸納總結
辨析近視眼與遠視眼：
知3－講
知識點
透鏡的應用
3
器材 物距 成像特點 使用說明
u>2f 倒立、縮小的實像 (1)增大物距同時減少像距，像會變小
(2)減小物距同時增大像距，像會變大
f(2)減小物距同時增大像距，像會變大
知3－講
器材 物距 成像特點 使用說明
u(2)減小物距，像會變小
續表：
知3－講
器材 物距 成像特點 使用說明
物 鏡 f(2)最終的像相對于物體是倒立、放大的虛像
目 鏡 u知3－講
器材 物距 成像特點 使用說明
物 鏡 u>2f ① 倒立、縮 小的實像 ② 相當于照 相機 (1)這只是望遠鏡中的一種類型
(2)最終的像相對于物體是倒立的虛像
目 鏡 u知3－講
對比分析 眼睛與照相機的比較：
眼睛 照相機
結構 角膜與晶狀體共同作用(相當于凸透鏡) 鏡頭(相當于凸透鏡)
瞳孔 光圈
視網膜(有感光細胞) 底片(有感光材料)
成像 成倒立、縮小的實像
知3－講
續表：
眼睛 照相機
調節 作用 像距不變，當物距改變時，通過改變晶狀體的彎曲程度來改變焦距，使視網膜上成清晰的像 焦距不變，當物距改變時，通過改變鏡頭與底片間的距離來改變像距，使底片上成清晰的像
知3－練
如圖4所示，小樂用放大鏡看指紋時，覺得指紋的像太小，為使指紋的像大一些，正確的做法是( )
A. 眼睛和手指不動，讓放大鏡離手指稍近些
B. 眼睛和手指不動，讓放大鏡離手指稍遠些
C. 放大鏡和手指不動，讓眼睛離放大鏡稍近些
D. 放大鏡和手指不動，讓眼睛離放大鏡稍遠些
例 3
知3－練
解析：由“凸透鏡成虛像時，物遠像遠像變大”的規律知，要使放大鏡成的虛像變大，應增大物距。
答案：B
知3－練
速記口訣：凸透鏡成像規律：1 倍焦距分虛實，2 倍焦距分大小。實像倒，位異側；虛像正，位同側。物近像遠像變大，焦點以內反變化。
知3－練
2. 小亮在重陽節送給奶奶一個臺式放大鏡。放大鏡的焦距為25 cm。奶奶正確使用這個放大鏡看書時( )
A. 書與放大鏡之間的距離應大于25 cm
B. 看到的是倒立、放大的虛像
C. 看到的是正立、放大的實像
D. 若想讓字變小，放大鏡應靠近書
D
知3－練
用開普勒天文望遠鏡和顯微鏡觀察物體時，下列關于所成像的說法中正確的是(　　)
A. 用開普勒天文望遠鏡觀察時，像是倒立、縮小的
B. 用開普勒天文望遠鏡觀察時，像是正立、縮小的
C. 用顯微鏡觀察時，像是正立、放大的
D. 用顯微鏡觀察時，像是正立、縮小的
例 4
知3－練
解析：開普勒天文望遠鏡的物鏡相當于照相機，成倒立、縮小的實像；目鏡相當于放大鏡，將物鏡成的倒立、縮小的像放大，但像仍比物體小，即最終的像是倒立、縮小的。顯微鏡的物鏡相當于投影儀，成倒立、放大的實像；目鏡相當于放大鏡，將物鏡成的倒立、放大的實像再次放大，最終成倒立、放大的虛像。
答案：A
知3－練
易錯提醒
不要誤認為開普勒天文望遠鏡和顯微鏡的目鏡都相當于放大鏡，物體經開普勒天文望遠鏡和顯微鏡成的像就是正立、放大的虛像。
神奇的“眼睛”
眼鏡
眼睛
照相機
u>2f
透鏡的應用
u< f
放大鏡
綜合應用
顯微鏡
望遠鏡
f投影儀

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