4.5. 科学探究：凸透镜成像-2024-2025学年初中物理（教科版）八年级上册

5.科学探究:凸透镜成像 第一课时　认识透镜 教材 任务驱动 典题 疑难突破 教材 任务驱动 任务一　凸透镜和凹透镜 1.凸透镜:中间________、边缘________的透镜;如图序号__________。  2.凹透镜:中间________、边缘________的透镜;如图序号________。  3.主光轴:通过两个球面__________的直线。  4.光心:透镜的__________,称为光心(O)。  释疑点　区别凸透镜和凹透镜,看中间和边缘的厚薄,而不在于透镜的形状。每个透镜只有一个光心,一条主光轴。 　厚　 　薄　 　ABD　 　薄　 　厚　 　CE　 　球心　 　中心　 ‹#› 任务二　透镜对光的作用　焦点和焦距 1.透镜对光的作用 活动 平行于凸透镜主光轴的光束射向凸透 镜 平行于凹透镜主光轴的光束 射向凹透镜 ‹#› 现象 折射光线相对于入射光线__________ 主光轴(选填“靠近”或“远离”)  折射光线相对于入射光线 __________主光轴(选填“靠 近”或“远离”)  结论 凸透镜:对光有__________作用  凹透镜:对光有__________作用  　靠近　 　远离　 　会聚　 　发散　 ‹#› 2.焦点:平行光通过凸透镜__________到的一点,符号是_______。  3.焦距:焦点到__________的距离,符号是______。  释疑点　凸透镜和凹透镜都有焦点,凸透镜的焦点是平行光通过凸透镜会聚到的一点,而凹透镜的焦点是平行光通过凹透镜发散的光线反向延长线会聚到的一点。 　会聚　 　F　 　光心　 　f　 ‹#› 典题 疑难突破 【考点一】　透镜的三条特殊光线 【典题1】如图所示,凸透镜与凹透镜的一个焦点重合,请根据入射光线,画出相应的出射光线。 答: ‹#› 技法点拨　 ‹#› 总结:光线通过透镜后总是向较厚的一侧偏折。 ‹#› 【考点二】　透镜对光的作用 【典题2】炎炎夏日,汽车停在露天停车场,若把装满水的矿泉水瓶留在车内,太 阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃。这是因为这瓶水 ( ) A.相当于一个凸透镜,会聚光线 B.相当于一个凸透镜,发散光线 C.相当于一个凹透镜,会聚光线 D.相当于一个凹透镜,发散光线 A ‹#› 本课结束 ‹#› 入射光线 折射光线 凸透镜 凹透镜 平行于主光轴 通过焦点 反向延长线 经过虚焦点 通过焦点 与主光轴平行 与主光轴平行 过光心 方向不变 方向不变 $$第三课时　凸透镜成像规律的应用 教材 任务驱动 典题 疑难突破 教材 任务驱动 1.照相机:镜头相当于__________镜,在底片上成__________、__________的 ________像。  2.投影仪:镜头相当于__________镜,在屏幕上成__________、__________的 ________像。  3.放大镜:相当于__________镜,成__________、__________的________像。  　凸透　 　倒立　 　缩小　 　实　 　凸透　 　倒立　 　放大　 　实　 　凸透　 　正立　 　放大　 　虚　 ‹#› 典题 疑难突破 【考点一】　凸透镜成像规律的应用 【典题1】 (2024·丹东期末)购物支付已进入“刷脸”时代。如图所示,消费者结 账时只需面对摄像头,经系统自动拍照、扫描等,确认相关信息后,即可迅速完 成交易。下列有关说法正确是 ( ) A.摄像头相当于一个凹透镜 B.该摄像头的成像原理与投影仪的相同 C.“刷脸”时,为了让像变大,人应该靠近摄像头 D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立缩小的实像 C ‹#› 技法点拨　凸透镜成像规律及应用 (1)一倍焦距分虚实,内虚外实。 (2)二倍焦距分大小,远小近大。 (3)成像时:物近(靠近焦点)像远像变大,物远(远离焦点)像近像变小。 ‹#› 【变式1】小明同学在玩放大镜时,用放大镜观察自己的手指,如图甲所示,看到 的是正立、__________的________像;然后他用放大镜观察远处的房屋,如图乙 所示,他将看到的是__________、__________的________像。  　放大　 　虚　 　倒立　 　缩小　 　实　 ‹#› 【考点二】　判断焦距 【典题2】某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透 镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像,由图可知实验中使用的凸 透镜焦距为_______cm。  　8　 ‹#› 技法点拨　　测量焦距的方法: (1)根据焦点、焦距定义,利用太阳光测焦距; (2)根据成像规律u=2f时,成倒立、等大实像,f=; (3)不等式关系求解焦距范围。 ‹#› 【变式2】小明在光具座上探究凸透镜成像的规律,他将光源、凸透镜分别固定 在光具座上,再移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的光源的像,各元件位置如图 所示,则所用的凸透镜的焦距可能为 ( ) A.9 cm　 B.12 cm　 C.15 cm　 D.18 cm B ‹#› 本课结束 ‹#› $$第二课时　实验探究:凸透镜 成像的规律 教材 任务驱动 典题 疑难突破 教材 任务驱动 任务　探究凸透镜成像规律 【探究准备】 认识物距和像距: (1)物距(u):__________到凸透镜的距离;  (2)像距(v):________到凸透镜的距离。  　物体　 　像　 ‹#› 【探究过程】 1.实验器材的组装和选取 ‹#› 2.设计实验、制订方案 (1)调:光源、凸透镜、光屏三者的中心大致在______________;  (2)固:____________不动,物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时,物体成 像情况;  (3)记:观察成像特点,并记录像距和物距。 　同一高度　 　凸透镜　 ‹#› 【进行实验,收集证据】 1.光源放到较远处(即u>2f),调整像距,直到光源在屏上的像最清晰,观察屏上像的大小和“正倒”。 2.调整物距,使u=2f、f<u<2f、u=f、u<f,重复操作并观察记录。 ‹#› 3.数据记录(f=10 cm) 物距与焦距关系 物距u/cm 像的性质 像距v/cm 正倒 大小 虚实 u>2f 40 倒立 缩小 实像   30         u=2f 20         f<u<2f 15         13         u=f 10         u<f 8         6         ‹#› 【基于证据得出结论】 1.当u>2f时,凸透镜成________________的实像;  2.当u=2f时,凸透镜成________________的实像;  3.当f<u<2f时,凸透镜成________________的实像;  4.当u=f时,不成像; 5.当u<f时,凸透镜成________________的虚像。  　倒立、缩小　 　倒立、等大　 　倒立、放大　 　正立、放大　 ‹#› 【交流与评估】 1.调整光源、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一水平高度的目的是_________ ________________。  2.如果实验时将凸透镜遮住了一部分,光屏上________(选填“会”或“不会”)出现完 整的像,此时像的变化是______________。  3.实验中,物距选择了多个范围多组数据进行实验,这样做的目的是什么? 答:排除偶然因素,使结论更具有普遍性。 4.凸透镜在什么条件下成实像?在什么条件下成虚像? 答:物体在焦点之外(u>f)成实像;物体在焦点以内(u<f)成虚像。 　使像成 在光屏的中央　 　会　 　亮度变暗　 ‹#› 5.凸透镜在什么条件下成缩小的像?在什么条件下成放大的像?有没有缩小的虚像? 答:物体在二倍焦距之外(u>2f)成缩小的像;物体在一倍焦距以外、二倍焦距以内成放大的像。没有缩小的虚像。 温馨提示操作注意事项 1.实验时先改变物距,再移动光屏,直到光屏上的像最亮、最清晰。 2.在u>2f和f<u<2f实验中,至少各记录两次实验数据。 ‹#› 典题 疑难突破 【一题式探究】某实验小组做“探究凸透镜成像的规律”的实验时: 【实验装置】 (1)让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上出现一个最小、最 亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距f=_________cm。  　10.0　 ‹#› 【进行实验】 (2)如图乙所示,将凸透镜固定在50 cm刻度线处,将点燃的蜡烛移动到35 cm刻度 线处,移动光屏,可在光屏上得到一个__________、__________的________像。 若将点燃的蜡烛向左移动一段距离后,应将光屏适当向________(选填“左”或 “右”)移动才能在光屏上成清晰的像,且成的像的大小__________(选填“变大” “变小”或“不变”)。  (3)实验过程中,保持三者的位置不变,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致光屏上的像向 ________(选填“上”或“下”)移动。  　倒立　 　放大　 　实　 　左　 　变小　 　上　 ‹#› 【创新实践】 (4)(装置改进)该实验小组选用另外一套实验装置(图丙)做实验,请分析: ①用几个发光二极管组合成发光体F代替蜡烛,这样做的好处是______________。  ②发光体和光屏上都带有格子,这样做的好处是______________________________。  ③实验中,把凸透镜固定在中央的零刻度线处,这样做的好处是________________________。  　发光稳定　 　便于比较像与物的大小关系　 　便于读出物距和像距　 ‹#› (5) (生活实践·动手做一做)找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满水。把一支铅笔水平地放在靠近 玻璃瓶的一侧(如图丁)。 ①透过玻璃瓶,可以看到那支铅笔的形状__________(选填“变长”“变短”或“不变”),粗细 __________(选填“变粗”“变细”或“不变”),原因是________________________________________;  ②把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时,透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐__________(选 填“变长”或“变短”),同时会看到铅笔______________(选填“变粗”“变细”或“粗细不变”),到某一 位置以后,铅笔尖的方向________(选填“会”或“不会”)改变。  　变长　 　变粗　 　铅笔在一倍焦距内,成正立、放大的虚像　 　变长　 　粗细不变　 　会　 ‹#› 【疑难突破】 (1)求焦距:当光屏成等大像时,u=v=2f,则焦距f=u。 (2)实验中无论怎样移动光屏都得不到像的4个原因: ①烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一水平高度; ②蜡烛可能位于焦点上; ③蜡烛可能位于焦点以内; ④光具座短,像成在光具座以外。 (3)成像的动态变化:无论成实像还是虚像,物体越靠近焦点,成的像越大,像距越大(远离焦点)。 (4)成像时的物像关系:像相对于物“上下、左右全颠倒”。 ‹#› 本课结束 ‹#› $$