資源簡介

5.3凸透鏡成像的規律—八年級物理人教版（2024）上冊課前導學
學習目標：
1.通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規律。
2.了解凸透鏡成像規律在照相機、投影儀、放大鏡中的應用。
3.通過探究活動，體驗科學探究的過程和基本研究方法，提升對證據的分析和論證能力。
知識集錦：
★※知識點 探究凸透鏡成像的規律
1.實驗裝置
2.實驗步驟：
（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安放在光具座上，調整它們的高度，使燭焰的中心、凸透鏡的光心和光屏的中心大致在①__________________。
（2）把蠟燭放在距離凸透鏡②__________________的地方并點燃，然后調整光屏到凸透鏡的距離，知道光屏上出現清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒，測出物距u和像距v，改變物距，重做這一步。
（3）把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離等于③____________，移動光屏，直到光屏上出現清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒，測出物距u和像距v。
（4）把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離在④___________________________之間，移動光屏，直到光屏上出現清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒，測出物距u和像距v。改變物距，重做這一步。
（5）把蠟燭繼續靠近凸透鏡，讓蠟燭位于凸透鏡的⑤_________上，移動光屏，觀察是否能夠成像。
（6）把蠟燭移動到凸透鏡的⑥___________以內，移動光屏，觀察在光屏上能否看到燭焰的像；如果不能，可從⑦_________這一側透過凸透鏡觀察，記錄所看到的像的正倒、大小以及此時的物距u。改變物距，重做這一步。
（7）將實驗數據和觀察結果填入表中。
3.分析論證
（1）像的虛實：物距⑧_________一倍焦距時，凸透鏡成實像；物距⑨_________一倍焦距時，凸透鏡成虛像。故⑩_________是成實像與虛像的分界點。
（2）像的大小：物距 _________二倍焦距時，凸透鏡成縮小的實像；物距大于一倍焦距且小于二倍焦距時，凸透鏡成放大的實像。故 _________焦距處是成放大與縮小實像的分界點。
（3）像的正倒：物距 _________一倍焦距時，凸透鏡成倒立的像；物距 _________一倍焦距時，凸透鏡成正比的像。故 _________還是成倒立和正立的像的分界點。
4.實驗結論
物距（u） 像的性質 像距（v）
正倒 大小 虛實
_________ 縮小 實像 _________
倒立 _________ 實像
_________ 倒立 放大 實像
_________ 不成像，光屏上呈現圓形光斑 ——————
_________ 放大 _________
答案：
①同一直線上 ②大于二倍焦距 ③二倍焦距 ④一倍焦距與二倍焦距 ⑤焦點 ⑥一倍焦距 ⑦光屏 ⑧大于 ⑨小于 ⑩焦點 大于 二倍 大于 小于 焦點 倒立 等大 整理 虛像
自我檢測：
1.在用一凸透鏡研究其成像的規律時，某同學得到的部分實驗信息如表所示，根據表中信息判定下列說法正確的是( )
實驗次序 1 2 3 4 5
物距 50 40 30 25 20
像距 22 24 30 38 60
A.該凸透鏡的焦距是15 cm
B.當時，凸透鏡成放大的像，放大鏡就是根據這一原理制成的
C.當時，凸透鏡成縮小的像，照相機就是根據這一原理制成
D.若把物體從距凸透鏡22 cm處向距凸透鏡32 cm處滑動，像會逐漸變小
2.在探究凸透鏡成像規律的實驗中，當燭焰、凸透鏡、光屏處于如圖所示的位置時，恰能在光屏上得到一個清晰的像。利用這一成像原理可以制成( )
A.放大鏡 B.照相機 C.潛望鏡 D.幻燈機
3.如圖甲所示是生物課上小明用放大鏡貼著七星瓢蟲觀察的情況，在將放大鏡逐漸遠離瓢蟲時，小明觀察到的成像情況發生了變化，如圖乙。像的變化情況排序正確的是( )
A.①②④③ B.②①③④ C.③④①② D.②①④③
4.某同學在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，繪制了如圖所示的圖像（v表示像到凸透鏡的距離，u表示物體到凸透鏡的距離），用該凸透鏡作放大鏡使用時，被觀察的物體到透鏡的距離在_______cm以內；把物體從距該凸透鏡3 cm處移動到距該凸透鏡20 cm處的過程中，像的大小將_______（選填“變大”“變小”“先變小再變大”或“先變大再變小”）。
5.小華進行“探究凸透鏡成像規律”的實驗。如圖所示，實驗桌上備有帶支架的蠟燭、光屏、兩個焦距不同的凸透鏡A和凸透鏡B、平行光光源（接通電源后可發出平行光）、光具座等器材。
（1）小華首先測量凸透鏡A的焦距：將凸透鏡A固定在光具座上50cm刻線處，平行光光源發出平行于透鏡主光軸的平行光照射到凸透鏡A上，在透鏡另一側移動光屏直到光屏上的光斑最小，如圖甲所示，凸透鏡A的焦距________cm；
（2）保持凸透鏡A位置不變，將點燃的蠟燭放在光具座上35cm刻線處時，移動光屏，在光屏上可以得到燭焰倒立、放大的像，如圖乙所示，此成像規律常應用在________（選填“放大鏡”、“照相機”或“幻燈機”）上；
（3）保持蠟燭位置不變，小華用焦距為的凸透鏡B替換凸透鏡A，將凸透鏡B固定在光具座上50cm刻線處。通過移動光屏，在光屏上得到燭焰倒立、縮小的像。由此現象可以判斷：凸透鏡A和凸透鏡B的焦距大小關系為________（選填“>”或“<”）。小華在移動光屏時，是向________（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動光屏的。
答案以及解析
1.答案：ACD
解析：A.由表中的數據可知，實驗3中，，此時；B.當時，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，凸透鏡成倒立、放大的像，投影儀就是根據這一原理制成的；C.當時，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，則物距大于二倍焦距，凸透鏡成縮小的像，照相機就是根據這一原理制成；D.若把物體從距凸透鏡22 cm處向距凸透鏡32 cm處滑動，物距變大，像距變小，像變小。
2.答案：D
解析：由圖可知，物距小于像距，根據凸透鏡的成像規律可知，光屏上的像為倒立、放大的實像。
A.放大鏡是根據物距小于焦距時，成正立、放大虛像的原理制成的，故A不符合題意。
B.照相機是根據物距大于2倍焦距時，成倒立、縮小實像的原理制成的。此時像距小于物距。故B不符合題意。
C.潛望鏡是根據平面鏡成像的原理制成的。故C不符合題意。
D.幻燈機是根據物體在凸透鏡的一倍和二倍焦距之間，在透鏡的另一側二倍焦距之外成倒立放大的實像這個原理制成的。故D符合題意。
故選D。
3.答案：D
解析：小明將放大鏡貼著七星瓢蟲觀察情況，說明物距小于一倍焦距，成的是正立、放大的虛像，如圖②；將凸透鏡逐漸遠離的過程中，物距在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大的實像，如圖①；當物距等于二倍焦距時，成倒立、等大的實像，如圖④；當物距大于二倍焦距時，成倒立、縮小的實像，如圖③。故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D。
4.答案：5；先變大再變小
解析：由圖像可知，，所以，用該凸透鏡作放大鏡使用時，，成正立、放大的虛像，即被觀察的物體到透鏡的距離在5 cm以內；物距小于焦距時成的是虛像，物距增大，像距增大，像變大；物距大于焦距時成的是實像，物距增大，像距減小，像變小，故把物體從距該凸透鏡3 cm處移動到距該凸透鏡20 cm處的過程中，像先變大再變小。
5.答案：（1）10.0；（2）幻燈機；（3）>；靠近
解析：（1）由圖甲可知，平行光光源發出平行于透鏡主光軸的平行光照射到凸透鏡A上，在透鏡另一側移動光屏直到光屏上的光斑最小，則最小的光斑即為焦點，焦點到凸透鏡光心的距離為10.0cm，所以凸透鏡的焦距。
（2）在光屏上可以得到燭焰倒立、放大的像，此時物距處于1倍和2倍焦距之間，幻燈機、投影儀都是根據這個原理制成的，放大鏡是根據凸透鏡成放大正立的虛像的原理制成；照相機是根據凸透鏡成縮小倒立的實像制成的。
（3）蠟燭和凸透鏡的位置不變，凸透鏡A成倒立、放大的實像，說明此時物距處于1倍和2倍焦距之間；凸透鏡B成倒立、縮小的實像，說明物距大于2倍焦距，即，所以，故凸透鏡A和凸透鏡B的焦距大小關系為。因為成的像減小，說明像距減小，光屏應靠近透鏡方向移動。

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