資源簡介

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第五章 透鏡及其應用
第2節 凸透鏡成像的規律
1.通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規律；
2.知道凸透鏡所成像的正倒、大小、虛實與物距的關系；
3.經歷探究過程，提升對證據的分析和論證能力。
學習目標
用放大鏡近距離看書，看到文字被放大，可是用放大鏡看遠處的物體時，卻看到物體成了倒立縮小的像。
同樣是凸透鏡，物體到凸透鏡的距離不同，成像特點不同。為何成像特點會有如此大的差別呢？凸透鏡成像遵循什么規律呢？
新知導入
學生實驗：探究凸透鏡成像的規律
1. 問題與猜想
問題：通過放大鏡看課本，字變大了；看遠處景物，卻變倒立縮小了，那么凸透鏡所成的像的大小、正倒等特點與什么有關呢？
猜想：可能與物體和凸透鏡之間的距離有關。
一、凸透鏡成像的規律
新知學習
2. 制訂方案
像距 v
物距 u
物距：物體到凸透鏡的距離，用u表示。
像距：像到凸透鏡的距離，用v表示。
實驗器材：蠟燭、光屏、凸透鏡、光具座（帶刻度尺）、火柴。
2. 制訂方案
探究像的特點與物距的關系，需要將物體置于透鏡前的不同位置，尋找像的位置，確定像距, 記錄物距、像距及成像特點，在此基礎上尋找成像規律。
（1）組裝器材：將蠟燭、凸透鏡（焦距已知）和光屏安裝在光具座上，調節它們的高度，使燭焰中心、透鏡中心和光屏中心在一條與光具座平行的直線上。
使像成在光屏中央
3. 進行實驗
（2）將點燃的蠟燭放在距離透鏡2倍焦距以外的位置，移動光屏，直到光屏上呈現出燭焰清晰的像。觀察像的正倒、大小、虛實。依次減小物距，測量出每一次的物距、像距，并觀察像的情況。
（3）在成虛像和成實像兩種情況下，輕輕吹蠟燭的火焰，使它垂直于光具座沿水平方向偏斜，觀察燭焰的像與燭焰的偏斜方向是否相同。
（4）將實驗現象和數據記錄在表格中。
視頻演示——《探究凸透鏡成像的規律》
4. 收集證據
焦距 f /cm 物距 u /cm 像距 v /cm 像的性質 正立或倒立 放大或縮小 虛像或實像
探究凸透鏡成像的規律
（1）當u＞2f 時，成倒立縮小的實像，像與物位于凸透鏡的異側。
F
F
5. 分析與論證
通過觀察到的實驗現象和收集到的數據，我們可以得到，凸透鏡成像的正倒、大小、虛實、位置等取決于物距和透鏡焦距之間的關系。
F
F
（2）當u=2f 時，成倒立等大的實像，像與物位于凸透鏡的異側。
F
F
（3）當 f＜u＜2f 時，成倒立放大的實像，像與物位于凸透鏡的異側。
F
F
平行光線
（4）當u＝f 時，不成像。
F
F
（5）當u＜f 時，成正立放大的虛像，
像與物位于凸透鏡的同側。
凸透鏡成像的規律
物距u 像的性質 物與像 的位置 像距v 光屏能
否承接
u>2f 倒立 縮小 實像 異側 2f>v>f 能
u＝2f 倒立 等大 實像 異側 v＝2f 能
f2f 能
u＝f 不成像 uu 不能
（1）用焦距不同的凸透鏡做實驗所得的結論相同嗎？
相同，說明凸透鏡成像的規律與焦距大小是無關的。
（2）物體成虛像和實驗時，像與物的左右、上下位置發生變化嗎？與平面鏡成像對比，凸透鏡成像有什么不同點？
物體通過凸透鏡成虛像時，像與物的左右、上下位置不變；
物體通過凸透鏡成實像時，像與物的左右、上下位置相反。
平面鏡始終成虛像，像與物等大，左右相反，上下位置不變。
凸透鏡成虛像時，是成正立放大的虛像，左右、上下位置都不變。
6. 評估與交流
（3）實像和虛像的分界點在什么位置？
焦點處是實像和虛像的分界點
（4）縮小的像和放大的像的分界點在什么位置？
二倍焦距處是縮小像和放大像的分界點
口訣：
一倍焦距分虛實；
二倍焦距分大小。
（5）什么情況下像和物在凸透鏡兩側？
成實像時物像異側
（6）什么情況下像和物在凸透鏡同側？
成虛像時物像同側
口訣：
實像總是異側倒；
虛像總是同側正。
（7）當凸透鏡成實像時，隨著物距的減少，像距和像的大小是怎樣變化的？
凸透鏡成實像時，物距越小，像距越大，像越大。
口訣：
實像總是異側倒；
物近像遠像變大。
（8）當凸透鏡成虛像時，隨著物距的減少，像距和像的大小是怎樣變化的？
凸透鏡成虛像時，物距越小，像距越小，像越小。
口訣：
虛像總是同側正；
物近像近像變小。
不論凸透鏡成實像還是虛像，像距越大，像就越大；且像總是跟著物體移動。
（9）凸透鏡成實像或虛像時，像的大小和像距有怎樣的關系呢？物體移動時，像如何移動呢？
口訣：
像的大小像距定；
像總跟著物體跑。
規律總結：
一倍焦距分虛實；二倍焦距分大小。
實像總是異側倒；物近像遠像變大。
虛像總是同側正；物近像近像變小。
像的大小像距定；像總跟著物體跑。
u>2f ：倒立、縮小的實像，fu=2f ：倒立、等大的實像，v=2f
u=f ：平行光束，不成像
f2f
u凸透鏡成像的規律
課堂總結
1.小明在探究凸透鏡成像規律時，蠟燭與光屏分別置于凸透鏡兩側，保持凸透鏡的位置不變，先后把蠟燭放在如圖所的a、b、c、d四點，分別調整光屏的位置。當把蠟燭位于______點時，屏上出現放大的像；當蠟燭位于_______點時，無論怎樣移動光屏，在光屏上都找不到像。
a
b
c
d
F
2f
b或c
d
課堂練習
2.小周同學在探究凸透鏡成像規律實驗時，在光屏上得到清晰的與燭焰等大的像，保持凸透鏡位置不變，為了得到清晰縮小的像，他應該（ ）
A.讓蠟燭遠離透鏡，同時讓光屏也遠離透鏡
B.讓蠟燭遠離透鏡，同時讓光屏靠近透鏡
C.讓蠟燭靠近透鏡，同時讓光屏也靠近透鏡
D.讓蠟燭靠近透鏡，同時讓光屏遠離透鏡
B
3.將物體放在凸透鏡前16厘米處，在光屏上得到倒立縮小的像，則凸透鏡的焦距可能是（ ）
Ａ.10cm Ｂ.7cm
Ｃ.8cm Ｄ.16cm
B
4. 現在航拍越來越多地應用到了日常生活中。某學校使用小型無人機來拍攝學校運動會的盛況。如圖所示，無人機底部的攝像機鏡頭可以看成一個凸透鏡，那么當無人機在高空拍攝整個運動會場面時，所成縮小、倒立、清晰的實像應最靠近凸透鏡主軸上的a、b、c、d哪一點 說出你判斷的依據。
a
b
c
d
F
2f
a
b
c
d
F
2f
答：無人機所成縮小、倒立、清晰的實像應最靠近凸透鏡主軸上的b點，因為當u＞2f 時，成倒立縮小實像，此時f

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