4.3凸透镜成像的规律-2023-2024学年八年级物理上册典中点·课时夺冠（苏科版）

苏科版八年级上册 第四章《光的折射 透镜》 4.3凸透镜成像的规律 【知识梳理】 一、实验：探究凸透镜的成像规律 【实验目的】探究凸透镜的成像规律 【实验器材】标有长度的光具座，f＝10 cm（最好在10～20 cm之间）的凸透镜一个，蜡烛一支，用白色硬纸制成的光屏一个等。 【实验步骤】 1．将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整光屏和凸透镜的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 2．把蜡烛放在远处，使物距u>2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 3．调节蜡烛位置，使物距u=2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 4．调节蜡烛位置，使物距f <u<2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 5．调节蜡烛位置，使物距u=f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 6．调节蜡烛位置，使物距u<f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 去掉光屏，从光屏这一侧向凸透镜望去，可以看到放大的蜡烛和烛焰。 【实验记录】（数据仅供参考） f=10.0cm 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 是否被光屏承接 1 50.0 12.5 倒立 缩小 是 2 20.0 20.0 倒立 等大 是 3 15.0 30.0 倒立 放大 是 4 10.0 / 不成像 5 5.0 / 正立 放大 否 【实验分析】 1．当u>2f时，在光屏上可以看到倒立缩小的烛焰的像，此像为实像。 2．当u=2f时，在光屏上可以看到倒立等大的烛焰的像，此像为实像。 3．当2f>u>f时，在光屏上可以看到倒立放大的烛焰的像，此像为实像。 4．当u=f时，在光屏上不能看到烛焰的像。 5．当u<f时，在光屏上不能看到烛焰的像，但从光屏一侧向透镜看，可以在凸透镜中看到烛焰正立放大的像，此像为虚像。 【实验结论】凸透镜的成像规律（静态） 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 虚实 1 u > 2f 2f > v > f 倒立 缩小 实 2 u = 2f v = 2f 倒立 等大 实 3 2f > u > f v > 2f 倒立 放大 实 4 u = f / 不成像 5 u < f / 正立 放大 虚 【注意事项】 1．光具座的长度要大于凸透镜焦距的4倍、否则无法完成实验。 2．可以用发光二极管代替蜡烛，这样成像稳定且容易比较像与物的大小关系。 3．调整光屏和凸透镜的高度，使蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是使像成在光屛的中央。 4．若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： （1）烛焰在焦点以内； （2）烛焰在焦点上； （3）烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； （4）蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光屏无法移到该位置。 二、凸透镜成像的原理 在学习小孔成像、光的反射时，我们已经知道实像是实际光线会聚而成的，虚像是射入人眼的光线的反向延长线相交而成的。因此，我们可以利用凸透镜的特殊光线，可以确定折射光线的交点（实像点）或者折射光线反向延长线的交点（虚像点），我们选择物体端点发出的光线来确定像的端点的位置，从而确定像的位置。 说明：以下图中AB为物体，A’B’为凸透镜成的像，2f点为到光心距离为2倍焦距的点。 1．u > 2f，2f > v > f，成倒立缩小的实像，是照相机、摄像头的工作原理。 2．u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，可以用来确定焦距。 3．2f > u > f，v > 2f，成倒立放大的实像，是投影仪、幻灯机的工作原理。 4．u = f，折射光线平行，不成像，可以用来从点光源获得平行光。 5．u < f，折射光线反向相交，成正立放大的虚像，是放大镜的工作原理。 三、透镜的两种应用 1．投影仪 （1）投影仪原理 投影仪是利用凸透镜能成放大实像的原理制成的。它下面的盒是聚光器，盒中光源发出的光线均匀地照射在置于盒面上的透明投影片上。盒面上方有一成像凸透镜，将投影片发出的光线折射后，经上方与水平面成45°角的平面镜改变光路后，成像在前面的屏幕上。 （2）投影仪的调节 由凸透镜成实像时遵循物近像远像变大，物远像近像变小的规律可知，当需要使成像变大时，应增大投影仪与屏幕的距离，减小成像凸透镜与投影片的距离；反之，当需要使成像变小时，应减小投影仪与屏幕的距离，增大成像凸透镜与投影片的距离。 2．放大镜 （1）放大镜的原理 放大镜是利用凸透镜能成放大虚像的原理制成的。 （2）放大镜的调