5.3 凸透镜成像的规律 第1课时 探究凸透镜成像的规律 课件 2023-2024学年人教版八年级物理上册

探究凸透镜成像的规律 【实验目的和要求】 【实验内容及注意事项】 【教学建议】 1 2 3 目录 第一部分 实验目的和要求 实验目的和要求 1.了解两种粗测凸透镜焦距的方法； 2.理解探究凸透镜成像规律时的操作细节及其原因； 3.了解数据处理和分析的过程。 第二部分 实验内容及注意事项 实验器材的选择 首先是关于实验器材的选择，教材中采用的是如上面图片所示的蜡烛、凸透镜、光屏和光具座，而我选择的下面图片中的F光源、凸透镜、光屏和光具座。主要区别就是光源的选择不同，因此，我先对光源的选择跟大家进行介绍。 6 1.光源的选择 （1）选择光源是蜡烛，主要优势有： ①在室内较暗时，成像效果是很清晰的，焰心都能看得很清晰； ②作为一个点光源，当蜡烛处于１倍焦距上时，光屏上很明显成一个与透镜等大的光斑，便于学生理解出射光线是平行光。 主要存在的问题： ①烛焰会晃动，不便于准确测量物距和像距； ②蜡烛燃烧过程中会变短，烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心不在 同一高度，必须重新调整三者高度，增加了实验操作的难度。 ③蜡烛是左右对称的，不便于对比像与物在“左右”方向的成像特征。 1）选择光源是蜡烛，优势主要有： ①在室内较暗（拉上窗帘）的情况下，成像效果是很清晰的，连焰心都能看得 很清晰； ②作为一个点光源，当蜡烛处于１倍焦距上时（尽量全部在1倍焦距上和以内），光屏上很明显成一个与透镜等大的光斑，对于理解出射光线是平行光很方便，与平行光聚焦法正好是逆向光路，便于进一步理解光路可逆。 主要存在的问题： ①烛焰会晃动，不便于准确测量物距和像距； ②蜡烛燃烧过程中会变短，烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心不在同一高度上，必须重新调整三者高度，增加了实验操作的难度。 ③蜡烛是左右对称的，不便于对比像与物在“左右”方向的成像特征。 7 （2）选择光源是“F光源”， 优势是：亮度和形状都比较稳定，在光具座上使用比较方便，而且方便对比像与物在“左右”方向的成像特征。 存在的主要问题： ① 所用的发光二极管是立体灯珠，所成的像是一个立体像，增加寻找清晰的像和像距的测量难度。 ② F光源是由多个点光源组成，在１倍焦距时，F光源上的每一个点光源都分别通过透镜成一个与凸透镜等大的圆形光斑，而这些圆形光斑又组成了一个放大的倒F形。这是因为每一个点的位置不同，通过凸透镜虽然没有成像，但形成的光斑位置不同。 选择光源是“F光源”，优势是：亮度和形状都比较稳定，在光具座上使用比较方便，而且方便对比像与物在“左右”方向的成像特征。 存在的主要问题： ① 所用的发光二极管是立体灯珠，所成的像是一个立体像，会增加寻找清晰的像和像距的测量难度。 ② F光源是由多个点光源组成，在１倍焦距时，F光源上的每一个点光源都分别通过透镜成一个与凸透镜等大的圆形光斑，而这些圆形光斑又组成了一个放大的倒F形。这是因为每一个点的位置不同，通过凸透镜虽然没有成像，但形成的光斑位置不同。会让学生对一倍焦距成像造成干扰。 2.光屏的处理 实验前，先测量物的大小（如物高３ｃｍ），在光屏上作出标记，成像时将像与物进行对比，或者在光屏上标上刻度或网格。 2.光屏的处理 为了方便地比较像与物的大小关系，并且在改变物距的过程中，更加便于理解像的放大和变大、缩小和变小的区别。可以再实验前，先测量物的大小（如物高３ｃｍ），在光屏上作出标记，成像时将像与物进行对比，或者在光屏上标上刻度或网格。下图就是我实验中采用的在光屏上标上表格的方法。 9 探究凸透镜成像规律的操作及细节 （二）探究凸透镜成像规律的操作及细节 实验操作主要包括器材组装和调节、使物体靠近凸透镜，成倒立缩小的像、倒立放大的像以及正立放大的像，这样四部分，下面我就这个过程中，我遇到的问题和思考，跟大家做一个分享。 10 ① 像的大小跟物距（u）、焦距（f）和物体大小有关。 1.变量关系的讨论 ② 像距跟物距（u）和焦距（f）有关。 首先是变量关系的讨论，教材中提到，实验中改变物距，观察像的大小和正倒，测出像距。似乎像距和大小都只跟物距有关，甚至有学生会认为像距是影响像的大小的因素之一，因为像距变了，像的大小也变了。但如果仔细分析里面的因果，会发现像的大小和像距都是因变量，只是都会随物距变化，而像的大小和像距还有其他影响因素，像的大小跟物距、焦距和物体大小有关。而像距跟物距和焦距有关。只有明确了这些因果关系，才能再后续的实验问题的讨论中更加清晰。 11 2.亮斑变化的讨论 （1）成实像时，寻找清晰地像： 移动光屏，让每个亮斑逐渐减小，直至找到最清晰地像。 （2）成虚像时， 光屏远离透镜时，每个亮斑会逐渐增大，是因为光线是发散的。 （3）不成像时，光屏移动过程中，每个亮斑大小不变。 2.亮斑变化的讨论