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第3節
探究凸透鏡成像規律
人教版
八年級（上）物理
制作人：
天陽國際學校
初二物理教研組
三維目標
知識與技能
1．理解凸透鏡的成像規律，知道凸透鏡所成像的虛實、倒正、大小與物體位置的關系。
2．了解實像和虛像的區別。
過程與方法
1．能在探究實踐中初步獲得提出問題的能力。
2．通過探究活動，體驗科學探究的全過程和方法。
3．學習從物理現象中歸納科學規律的方法。
情感、態度與價值觀
1．具有對科學的求知欲，樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理，勇于探究日常用品中的物理學原理。
2．樂于參與觀察、實驗、制作等科學實踐。
1.
物距是指______________的距離，用
u
表示；像距是指____________的距離，用
v
表示.
物體到透鏡
2.
當凸透鏡成像時：（1）u
>
2f，成_____、__
__的_____像，此時像距
v
的范圍為_____
_____；（2）當f
<
u
<
2f
時，成_______、_______的____像，此時像距
v
的范圍為________；
（3）當u
<
f
時，成_______、_______的_____像.
像到透鏡
倒立
縮小
實
f
<
v
<
2f
倒立
放大
實
v
>
2f
正立
放大
虛
3.
凸透鏡成的實像有_______、等大、_______三種，而虛像只有_______的.實像與物體在透鏡的______側，虛像與物體在透鏡的_____側.
縮小
放大
兩
同
放大
自主學習
4、凸透鏡成像的規律如圖所示，完成填空.
1.
凸透鏡所成的實像都是_____立的，且與物體位于凸透鏡的______側，______（填“能”或“不能”）用光屏承接；虛像都是_____立的，與物體位于凸透鏡的_____側，_______（填“能”或“不能”）用光屏承接.
倒
2.
____________是成像虛實的分界點，當物距大于凸透鏡的一倍焦距時，物體成_____像，當物距小于凸透鏡的一倍焦距時，物體成_____像.
一倍焦距
實
虛
兩
能
正
同
不能
4.
凸透鏡成實像時，當物體從較遠處向凸透鏡靠近時（物距變小），像到透鏡的距離（像距）逐漸_______，像也逐漸_______.
3.
_____________是成放大與縮小的實像的分界點，當物距大于凸透鏡的二倍焦距時，物體成_______的實像，當物距大于一倍焦距小于二倍焦距時，物體成_______的實像.
二倍焦距
縮小
放大
變大
變大
1．生活中的凸透鏡能成什么樣的像？
倒立、放大的實像
倒立、縮小的實像
正立、放大的虛像
觀察與思考
情景導入
2．觀察凸透鏡成像
　　
　（1）手持凸透鏡，緩慢從桌面書本移向眼睛。
思考：
你看到了什么？
有多少種不同的情況？
　（2）把放大鏡正對著
窗戶外，并且在放大鏡
另一側比較靠近的位置前后移動光屏，觀察是否能在光屏上找到窗外景物的像？
1．探究問題：
f
F
O
凸透鏡
2．實驗方案：
光屏
物體
　　像的虛、實，大、小，正、倒跟物距有什么關系呢？
探究凸透鏡成像的規律
知識點1
自學互研
F
F
2F
2F
物距u
像距V
焦距f、物距u、像距v
預備知識：
2.像距(v)：
到
的距離；
1.物距(u)：
到
的距離；
物體
凸透鏡中心
凸透鏡中心
像
u=
v
=
S2－S1=26.0cm
S3-S2=22.5cm
物距（u）
像距（v）
S1=14.0cm
S2=40.0cm
S3=62.5cm
（1）實驗步驟
　　①組裝實驗裝置，將燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心調整到同一高度。
　　②將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處，把蠟燭放在較遠處，使物距u＞2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
　　③把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距u，仍使u＞2f，仿照步驟
②
再做2次實驗，分別觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
3．進行實驗與收集證據
　　④把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距u，使f＜u＜2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
　　⑤把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距u，使f＜u＜2f，仿照步驟④
再做2次試驗，分別觀察實像的大小和正倒。記錄物距u和像距v。
　　⑥把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距u，使u＜f，在光屏上不能得到蠟燭的像，此時成虛像，應從光屏這側向透鏡里觀察蠟燭的像，觀察虛像的大小和正倒。　
如何保證蠟燭的像始終能成在光屏上？
調節蠟燭、透鏡、光屏的
中心，使燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上,為了使燭焰的像成在光屏的中央。
凸透鏡成像規律
物距
（u）
像的性質
應用
倒立
或正立
放大
或縮小
實像
或虛像
像距
（
v）
u＞2f
U=2f
f＜u＜2f
u＝f
u＜f
V=f
f＜v＜2f
v＝2f
v＞2f
不成像、得到一束平行光
一束平行光
測凸透鏡焦距
倒立
倒立
倒立
實像
縮小
實像
實像點
等大
放大
實像
正立
放大
虛像
照相機、
眼睛
投影儀、
幻燈片
放大鏡
測凸透鏡焦距
1.
像的虛實：
　　凸透鏡在什么條件下成實像？在什么條件下成虛像？
2.
像的大小：
　　凸透鏡在什么條件下成縮小的實像？在什么條件下成放大的實像？有沒有縮小的虛像？
3.
像的正倒：
　　凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？
4.物距連續變化時像的大小及像距的變化。
知識點2
凸透鏡成像規律要點總結
透過模擬實驗，找出凸透鏡成像的規律
　　
u＞f
時成實像，u＜f
時成虛像。
(一倍焦距分虛實
)
1.
像的虛實：
　　凸透鏡在什么條件下成實像？在什么條件下成虛像？
2.
像的大小：
　　凸透鏡在什么條件下成縮小的實像？在什么條件下成放大的實像？有沒有縮小的虛像？
u＞v時，得到縮小實像；
u＜v時，得到放大實像。
思考：難道實像只有放大和縮小兩種情況？
當u
=
v
=
2f
時成等大的實像。
二倍焦距分大小。（沒有縮小的虛像。
）
2.
像的大小：
3.
像的正倒：
　　凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？
u＞f
時成實像，是倒立的；
u＜f
時成虛像，是正立的。
物距連續變化時像的大小及像距的變化。
當物距“很遠”時，像距近似等于焦距。
重要應用：遠物成像粗測焦距。
“傻瓜相機”成像原理。
一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小。
物遠像近像變小，物近像遠像變大。
規律方法
F
F
f
u>2f
f倒立縮小實像
利用通過凸透鏡的三條特殊光線
①
凸透鏡成像作圖
知識點3
F
F
f
u=2f
v=2f
倒立等大實像
②
F
F
f
fv>2f
倒立放大實像
③
F
F
f
u=f
不成像
④
F
F
f
u倒立放大虛像
⑤
F
F
f
能成完整的像，但像變暗了
當成實像時，如用手擋住透鏡的上半部，猜一猜，光屏上的像可能有什么變化？
⑥
凸透鏡成像規律的應用
知識點4
　　照相機的原理是物體到凸透鏡的距離大于2倍焦距時，成倒立、縮小的實像.
鏡頭(凸透鏡)
投影片（物）
像
屏幕
投影片上的圖案通過凸透鏡形成一個放大的、倒立的實像.
投影儀
放大鏡就是凸透鏡,能成放大的、正立的虛像。
1、無限遠處的太陽光垂直射在凸透鏡上，則（
）
A．成像在2倍焦距處　　　　　
B．成像在焦點上
C．成像在焦點內　　　　　
　　
D．不成像
B
當堂演練
2、某學生在做凸透鏡成像實驗時，若發現在距透鏡20cm處的光屏上有一個倒立放大的像，則此透鏡的焦距可能為（
）
A．6cm　　　
B．10cm　　　
C．25cm　　　
D．無法確定
A
3、用圓形的魚缸或透明的罐頭瓶養魚，從側面觀賞缸內的魚，你看到的那條魚是（
）
A．實物
　　　　　　　　　　
　
B．等大的實像
C．放大的實像　　　　　　　　
D．放大的虛像
D
4、將一物體放在凸透鏡前，使物距依次為6cm，18cm和24cm，分別得到放大的虛像、放大的實像和縮小的實像，則凸透鏡的焦距f滿足關系式（
）
A．f<6cm　　　　　　　　　
B．6cmC．9cmD．18cmC
5、某物體經凸透鏡在光屏上得到一個像，現將透鏡中部遮住不讓光通過，則屏上的像（
）
A．缺少中部
　　　　　　　　　
B．變小
C．性質不變，像變暗　　　　　
D．變大
C
6、如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后
把燭焰放在a、b、c、d、e各點，并分別調整光
屏的位置。則：
1、把燭焰放在
點，屏上出現的像最大；
把燭焰放在
點，屏上出現的像最小。
a
b
c
d
e
F
F
f
2f
c
a
a
b
c
d
e
F
F
f
2f
2、把燭焰放在
點，屏上出現清晰的像時，
屏距凸透鏡最遠。
3、把燭焰放在
點，屏上不會出現像。
c
d
e
7、某同學將一支點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時，在光屏上得到一個縮小的像．當蠟燭距透鏡9cm時，在光屏上得到一個放大的像．這個凸透鏡的焦距可能是　（　　）
　　A．10
cm　
B．8
cm
C．6
cm　
　D．4
cm
　　解　u＝15cm時，是縮小實像　　
　　∴　u＞2f　15
cm＞2f　f＜7.5
cm　　
　　又知u＝9cm時，是放大實像
　　∴　f＜9
cm＜2f　9cm＞f＞4.5
cm
　　綜合兩個不等式得：4.5cm＜f＜7.5
cm　
　　
C
　（2）關于投影儀的工作原理，以下敘述中正確的是（
）
A、當u時，成正立放大的虛像
B、當f時，成正立放大的虛像
C、當u>2f
時，成倒立縮小的實像
D、當f時，成倒立放大的實像
D
照相機
幻燈機
放大鏡
像的特點：倒立、放大、實像；
物距＜
像距
像的特點：倒立、縮小、實像；
物距
＞像距
像的特點：正立、放大、虛像；物像同側
規律一：
課堂小結
規律二:
物距大于焦距時
當物距增大時，像距在減小，像也隨之減小
當物距減小時，像距在增加，像也隨之增大
物距小于焦距時
當物距減小時，像距減小
規律三:
當所成的像是實像時，物、像異側
當所成的像是虛像時，物、像同側
規律四:
1、焦點是成實像和虛像的分界點，物體在焦點以外成實像，焦點以內成虛像。
一倍焦距分虛實。
2、二倍焦距是成放大和縮小像的分界點。物體在二倍焦距以外成縮小像，在二倍焦距以內成放大象。二倍焦距分大小。
（教材P98“想想議議”）
查看實驗數據，凸透鏡成放大的像時，物距跟像距相比，哪個比較大？成縮小的像時，物距跟像距相比，哪個比較大？由此你可以得出什么結論？凸透鏡所成的像有沒有正立的實像？有沒有倒立的虛像？
解：凸透鏡成放大的像時，物距小于像距；成縮小的像時，物距大于像距.由此可以得出結論：物距越大，像距越小，像也越小；物距越小，像距越大，像也越大.凸透鏡所成的像中沒有正立的實像，也沒有倒立的虛像.
教材習題答案
1.照相機、投影儀、放大鏡的成像都遵循凸透鏡成像的規律，說一說它們分別應用了凸透鏡成像的哪個規律.
（教材P99“動手動腦學物理”）
解：照相機：物距大于二倍焦距，成倒立、縮小的實像；
投影儀：物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的實像；
放大鏡：物距小于一倍焦距，成正立、放大的虛像.
2.找一個圓柱形的玻璃瓶，里面裝滿水.把一支鉛筆放在玻璃瓶的一側，透過玻璃瓶，可以看到那支筆（如圖）.如果把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢地移動，你會看到什么現象？實際做一做，驗證你的猜想.
解：玻璃瓶相當于一個柱面透鏡，根據物體與凸透鏡距離小于一倍焦距，成正立、放大的虛像，離凸透鏡越遠像越大，當鉛筆由靠近盛水玻璃瓶的位置向遠處慢慢移動時，透過盛水玻璃瓶你會看到鉛筆逐漸變大，而形狀保持不變，到某一位置時，根據物體與凸透鏡距離大于一倍焦距，成倒立的實像，鉛筆尖會突然改變方向.
與前面用凸透鏡所做的實驗相比，這兩個實驗有什么共同之處？有什么不同？
解：相同：都能反映出凸透鏡成的像與物距有關;
不同：玻璃瓶是一個柱面凸透鏡，它的焦距比較短.
3.學習使用照相機，向有經驗的人了解光圈、快門和調焦環的作用.“傻瓜相機”有沒有光圈和快門？是不是需要“調焦”？
解：傻瓜相機也有光圈和快門，只不過它們都安裝在機身里面.傻瓜相機內部增加了一些電子機械設備，可以根據光線的明暗程度自動調整光圈、快門，不需要人工調節.傻瓜相機也能自動聚焦，不需要手動調整.
4.一位同學利用類似如圖所示的器材做實驗，先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在屏上得到了清晰的縮小實像.接下來他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續進行實驗.如果不改變發光體和凸透鏡的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏應該向哪個方向移動？
解：向左移動.（提示：若改用焦距為10cm的透鏡，觀察圖可知，此時物距是大于二倍焦距，則其所成的像的像距應在一倍焦距到二倍焦距之間，故應向左移動光屏）
5.小明同學做探究凸透鏡成像規律的實驗中，光屏上得到發光體清晰的像，但他不小心用手指指尖觸摸到了凸透鏡，這時光屏上會出現怎樣的情況？小勇說，光屏上會有指尖的像；小強說，光屏上會出現指尖的影子.你說呢？
解：小勇和小強的說法都不正確，手指指尖觸摸到凸透鏡時，手指指尖擋住了一部分通過透鏡的光線，因此像會變暗，但仍然是完整的像，而手指指尖本身離透鏡距離太近，只能成虛像，不能通過凸透鏡在另一側成實像，因此畫面上不會有手指指尖的像.
6.在天安門廣場某處，小麗想拍攝天安門城樓的全景，但發現在該位置只能從觀景框中看到城樓的一部分.請你利用本節課學到的知識，幫小麗想想辦法.應如何做，才能拍攝到天安門城樓的全景？
解：讓照相機離天安門城樓遠一些，鏡頭往里縮短一些.

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