3.6 凸透镜成像规律 课件 ---2024-2025学年度沪粤版物理八年级上册

第三章 光和眼睛 3.6 凸透镜成像规律 1 3.6 凸透镜成像规律 新知预习 导学 2 知识梳理 1.“探究凸透镜成像的规律”实验 （1）实验器材：光具座（附有______和支架座）、光屏、凸透镜、蜡烛。 标尺 （2）实验过程：点燃蜡烛，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心 与烛焰的中心大致在__________上。移动蜡烛并调节光屏的位置，在光 屏上分别找到放大、缩小、等大的______的烛焰的像，分别记录各种成 像情况时的物距、像距 ，并观察像的正倒和虚实情况。 同一高度 清晰 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 3 2.凸透镜成像的规律 物距 像的情况 像距 正倒 大小 虚实 ____立 ______ ____像 倒立 等大 实像 ____立 ______ ____像 不成像 无穷大 ____立 ______ ____像 倒 缩小 实 倒 放大 实 正 放大 虚 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 4 （1）1倍焦距分虚实，内虚外实：1倍焦距处是成实像和虚像的分界点， 物体在1倍焦距内时成____像，物体在1倍焦距外 时成____像。 虚 实 （2）2倍焦距分大小，近大远小：2倍焦距处是成放大的像和缩小的像 的分界点，物距小于2倍焦距 时成______的像，物距大于2倍焦 距 时成______的像。 放大 缩小 1倍焦距处和2倍焦距处是两个特殊的位置，规律如下： ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 5 3.物体成实像的动态变化规律 当物体成实像时，对上表进行比较与简化，可得下面形式的表格及 两个结论。 物距 像距 和 的关系 像的大小 缩小 等大 放大 （1）当物距______像距时，成缩小的像；当物距______像距时，成放 大的像。 （2）成实像时，物距减小，像距变____，像也变____。 大于 小于 大 大 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 6 4.放大镜 （1）实质：焦距较小的____透镜。 （2）工作原理：当物距小于凸透镜的焦距时，成放大、______的虚像。 凸 正立 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 7 问题导思 1.根据“探究凸透镜成像规律”的实验数据，凸透镜所成的像有没有正立 的实像？ 有没有倒立的虚像？凸透镜成的虚像与平面镜成的虚像有什 么不同？ 【答案】凸透镜所成的像既没有正立的实像，也没有倒立的虚像。凸透 镜成的虚像是放大的，像的大小与物距有关；平面镜成的虚像是等大的， 像的大小与物体的大小有关。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 8 2.夏天的清晨，花草的叶子上有很多晶莹的露珠，透过这些露珠，我们 可以清晰地看到叶子的叶脉。这是为什么？ 【答案】晶莹的露珠相当于凸透镜，透过露珠观察下面叶子的叶脉时， 叶脉在该“凸透镜”的1倍焦距以内，于是看到叶脉的正立、放大的像。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 9 3.6 凸透镜成像规律 重点直击 导析 10 典例精析 知识点1 探究凸透镜成像规律 例1 小明利用光具座、蜡烛、焦距为 的凸透镜、光屏等器材来探 究凸透镜成像规律。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 11 （1）实验时，首先在光具座上放置实验器材，若光具座 处放置蜡烛 （如图3-6-1所示），则 处应放置______（选填“凸透镜”或“光屏”）。 器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜 的________上。 图3-6-1 光屏 主光轴 【解析】探究凸透镜成像时，蜡烛（光源）放置在光具座的一端，凸透镜 放在中间用于成像，而光屏则放在另一端用于接收和显示像，故处应放置 光屏， 处放置凸透镜。为使烛焰的像成在光屏的中央，使烛焰和光屏的中 心位于凸透镜的主光轴上。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 12 （2）小明按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中。根据 表中信息回答下列问题。 序号 物距 像距 像的情况 1 30.0 15.0 倒立、缩小、实像 2 20.0 20.0 倒立、等大、实像 3 18.0 22.5 倒立、放大、实像 4 15.0 倒立、放大、实像 5 6.0 正立、放大、虚像 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 13 序号 物距 像距 像的情况 1 30.0 15.0 倒立、缩小、实像 2 20.0 20.0 倒立、等大、实像 3 18.0 22.5 倒立、放大、实像 4 15.0 倒立、放大、实像 5 6.0 正立、放大、虚像 ①当蜡烛距离凸透镜 时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒 立、______（选填“放大”或“缩小”）的实像。 缩小 【解析】由表格数据可知，当 时，成倒立、缩小的实像； ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 14 ②根据“折射现象中光路是可逆的”可知，第4次实验的像距_____ 。 【解析】由表格数据可知，当时，像距为 ,根据光路 的可逆性可知，当时，像距为 ； 序号 物距 像距 像的情况 1 30.0 15.0 倒立、缩小、实像 2 20.0 20.0 倒立、等大、实像 3 18.0 22.5 倒立、放大、实像 4 15.0 倒立、放大、实像 5 6.0 正立、放大、虚像 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 15 ③在第5次实验中，烛焰成正立、放大的虚像，眼睛应透过凸透镜向______ （选填“蜡烛”或“光屏”）一侧观察。 蜡烛 【解析】凸透镜成虚像时，像与蜡烛在凸透镜的同一侧，要观察虚像，眼睛 应与透过凸透镜向蜡烛一侧观察。 序号 物距 像距 像的情况 1 30.0 15.0 倒立、缩小、实像 2 20.0 20.0 倒立、等大、实像 3 18.0 22.5 倒立、放大、实像 4 15.0 倒立、放大、实像 5 6.0 正立、放大、虚像 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 16 （3）蜡烛随着燃烧而变短，小明发现烛焰的像在光屏上的位置会向___ 移动，为了能让所成清晰的像回到光屏中央，可将凸透镜向_____调节。 （均选填“上”或“下”） 图3-6-1 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 17 【解析】探究凸透镜成像时，蜡 烛（光源）放置在光具座的一端， 凸透镜放在中间用于成像，而光屏则放在另一端用于接收和显示像，故 处应放置光屏， 处放置凸透镜。为使烛焰的像成在光屏的中央，使 烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。 凸透镜成实像时，像是倒立的，烛焰向下移动，由“通过光心的光线传 播方向不变”可知光屏上的像要向上移动，为了能让所成清晰的像回到 光屏中央，可将凸透镜向下移动。 图3-6-1 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 18 （3）蜡烛随着燃烧而变短，小明发现烛焰的像在光屏上的位置会向___ 移动，为了能让所成清晰的像回到光屏中央，可将凸透镜向_____调节。 （均选填“上”或“下”） 图3-6-1 上 下 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 19 小锦囊 在本实验中，为了使烛焰的像成在光屏的中央，需要调节蜡 烛、凸透镜、光屏三者的高度，使它们的中心大致在同一高度处。处 理数据时，要会将物距、像距与成像的情况（大小、正倒、虚实）建 立关系。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 20 针对训练 1.小明用焦距为 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）调整器材高度时，应______（选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。 点燃 【解析】只有先将蜡烛点燃，才可以确定烛焰的中心，故点燃蜡烛应在 调整器材高度之前。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 21 （2）器材处于如图3-6-2所示的位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。 若想使光屏上烛焰的像变得小一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应 将蜡烛向____（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，再向_____（选填 “左”或“右”）调整光屏的位置。 图3-6-2 【解析】由题图可知物距小于像距，此时成倒立、放大的实像；若想使 烛焰的像变小，在不改变凸透镜位置的情况下，应增大物距，则像距减 小，故将蜡烛向左移动，再将光屏向左移动。 左 左 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 22 （3）将蜡烛移动至刻度线处，应将光屏移动到___________ 范围的某一位置才能再次在光屏得到清晰的像。 【解析】凸透镜在刻度线处，将蜡烛移动至 刻度线处时， 此时物距，则像距 应满足 ，故要将光屏移到 之间。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 23 （4）将蜡烛移动至 刻度线处时，取下光屏，从凸透镜右侧通过 凸透镜可以看到烛焰放大的____（选填“虚”或“实）像。 虚 【解析】将蜡烛移至刻度线处时，物距 ，成正立、 放大的虚像。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 24 知识点2 凸透镜的应用——放大镜 例2 小明手拿放大镜观察蚂蚁爬行时的情景如图3-6-3所示。下列有关说 法正确的是( ) 。 图3-6-3 A.放大镜对光有会聚作用 B.蚂蚁的像是由于光的反射形成的 C.蚂蚁位于放大镜的2倍焦距之外 D.看到蚂蚁的像是正立的 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 25 【解析】放大镜是凸透镜，对光有会聚作用，凸透镜成 像属于光的折射，故A、B错误。放大镜成像的原理是 物距小于焦距时成正立、放大的虚像，故蚂蚁位于放大 镜的焦距之内，C错误，D正确。 【答案】D 图3-6-3 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 26 针对训练 2.检修工人在查看线路密集的电路板时，为了看清线路的连接情况，常 透过一个较大的凸透镜进行观察，工人看到的是放大的____（选填“实” 或“虚”）像，电路板到透镜的距离应_______（选填“大于”或“小于”）凸 透镜的焦距。 虚 小于 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 27 3.6 凸透镜成像规律 素养达标 导练 28 基础巩固 1.在进行“探究凸透镜成像的规律”的实验时，把一支点燃的蜡烛放在距 离凸透镜2倍焦距以外的地方，调节光屏位置，可找到一个清晰的像。 这个像是图3-6-4中的( ) 。 B A. B. C. D. 图3-6-4 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 29 2.小明在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，在光屏上得到烛焰清晰的 缩小的像，然后他把燃烧的蜡烛和光屏互换位置，这时光屏上能看到 ( ) 。 A A.倒立、放大的像 B.倒立、缩小的像 C.正立、放大的像 D.正立、缩小的像 3.小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验，当他把烛焰移到距透镜 的位置时，在光屏上观察到倒立、放大的清晰的像。则该凸透镜的焦距 可能是( ) 。 C A. B. C. D. ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 30 4.在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，如果在光屏上得到如图3-6-5所 示的缩小、倒立的实像，那么要在光屏上得到放大、倒立的实像，下列 操作可行的是( ) 。 D 图3-6-5 A.向左移蜡烛和光屏 B.向左移蜡烛，向右移光屏 C.向右移蜡烛，向左移光屏 D.向右移蜡烛和光屏 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 31 5.（多选）小明在窗边用凸透镜看报纸上的字，他移动凸透镜，当报纸 距离凸透镜 时，意外地发现报纸上居然出现窗外远处景物倒立、 缩小的像。若此时将报纸放在距离此透镜 处，则透过凸透镜在另 一侧观察报纸，可能看到一个( ) 。 A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像 C.正立、放大的虚像 D.正立、缩小的实像 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 32 【提示】已知报纸上出现了倒立、缩小的实像，报纸到凸透镜的距离 ,则由“时，成倒立、缩小的实像，像距 ”可 得，，解得 。如果此时将报纸放在距 离此透镜处，物距 可能大于2倍焦距，也可能大于1倍焦距而小于 2倍焦距，所以可能看到一个倒立、缩小的实像，也可能看到一个倒立、 放大的实像。 【答案】AB ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 33 6.工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细 微之处，如图3-6-6所示。 凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的_________ （选填“焦距之内”或“2倍焦距之外”）。通过凸透镜看到的是仪表______ （选填“正立”或“倒立”）的像，像与仪表的位置在凸透镜的_____（选填 “同”或“异”）侧。 焦距之内 正立 同 图3-6-6 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 34 能力提升 图3-6-7 7.（多选）小明用自制的“水凸透 镜”探究凸透镜成像规律，当蜡烛、 “水凸透镜”和光屏位于如图3-6-7 所示的位置时，光屏上呈现烛焰 A.此时“水凸透镜”成倒立、放大的虚像 B.此时“水凸透镜”的焦距为 C.调节“水凸透镜”的厚度可改变其焦距 D.若将光屏和蜡烛互换位置，则光屏上仍能呈现清晰的像 清晰的像（图中未画出），下列说法正确的是( ) 。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 35 【解析】由题图可知，此时物距 小于像距，则成倒立、放大的实 像，故A错误。物距 【答案】CD ，由 可解得 ,故B错误。凸透镜的焦距与其凸出程度有关，调 节“水凸透镜”的厚度，可改变其焦距，故C正确。根据光路的可逆性可 知D正确。 图3-6-7 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 36 图3-6-8 8.在探究凸透镜成像规律的实验中，小敏记录并绘制 了物距跟像距 之间关系的图像（图3-6-8），则该 凸透镜的焦距是____。把物体从距凸透镜 处 移动到 处的过程中，像的大小将_______（选填 “变大”“变小”或“不变”）。若将凸透镜对着窗外远处 的景物（距离大于 ），光屏上出现了窗外景物的 像，则此时凸透镜到光屏的距离约为____ 。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 37 图3-6-8 【解析】当物距等于2倍焦距时，像距与物距相等， 由图像可知，则 。成 实像时，物距变大，则像距变小，像变小。若用凸 透镜去观察窗外远处的景物，此时物距 ，光 屏上出现倒立、缩小的实像，像在凸透镜的焦点附 近，则凸透镜到光屏的距离约为 。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 38 图3-6-8 8.在探究凸透镜成像规律的实验中，小敏记录并绘制 了物距跟像距 之间关系的图像（图3-6-8），则该 凸透镜的焦距是____。把物体从距凸透镜 处 移动到 处的过程中，像的大小将_______（选填 “变大”“变小”或“不变”）。若将凸透镜对着窗外远处 的景物（距离大于 ），光屏上出现了窗外景物的 像，则此时凸透镜到光屏的距离约为____ 。 10 变小 10 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 39 9.小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材来探究凸透镜成像 规律，在整个实验过程中，凸透镜固定在光具座上 刻度线处。 图3-6-9 （1）如图3-6-9甲所示，小明让一束平 行光经过凸透镜，移动光屏使其得到一 个最小、最亮的光斑，可以确定该凸透 镜的焦距为_____ 。 15.0 （2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、 光屏三者的中心在同一高度处，这样做的目的是使烛焰的像__________ _______。 成在光屏的中央 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 40 （3）小明将蜡烛移至光具座上 刻度线处，如图3-6-9乙所示，移 动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、______的实像。 缩小 图3-6-9 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 41 图3-6-10 （4）小明用发光二极管制作了一个“ ”形 光源（图3-6-10甲），代替蜡烛放在光具 座上 刻度线处，移动光屏又一次 找到了清晰的像，该像可能是图3-6-10乙 中的___（填字母代号）。与蜡烛相比， 使用“ ”形光源的优点是_________________________________________ （写出一个即可）。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 42 【解析】此时物距 ，成倒立、 等大的实像，则像与原物体相比是上下颠倒、左右相反的，故B正确。 “ ”形光源不会受风的影响，所成的像比较稳定，便于研究像的正倒情况。 图3-6-10 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 43 图3-6-10 （4）小明用发光二极管制作了一个“ ”形 光源（图3-6-10甲），代替蜡烛放在光具 座上 刻度线处，移动光屏又一次 找到了清晰的像，该像可能是图3-6-10乙 中的___（填字母代号）。与蜡烛相比， 使用“ ”形光源的优点是_________________________________________ （写出一个即可）。 B 所成的像比较稳定（或便于研究像的正倒情况） ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 44 综合拓展 图3-6-11 10.如图3-6-11所示，用焦距为 的凸透 镜、高度为的“ ”形光源、光屏和光具 座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律， 通过测量像的高度反映像的大小。 （1）若要测量光源在光屏上所成像的高度， 则还需要的测量工具是________。 刻度尺 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 45 （2）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏，三次成倒立实像的相关数据 记录如下表所示。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距 变小，像距变____，像变____。 实验次数 1 2 3 物距/cm 30.0 20.0 15.0 像距/cm 15.0 20.0 30.0 像高/cm 3.0 6.0 12.0 大 大 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 46 图3-6-11 （3）继续移动光源至物距为 时，发现无论如 何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从_____ （选填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察光源 的像，此时______（选填“能”或“不能”）用（1）中 的工具直接测出观察到的像高。 光屏 不能 【解析】物距小于焦距,成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接， 像与光源在凸透镜的同一侧，因此人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察光 源的像。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 47 （4）若保持光源到光屏的距离为 不变，仅移动凸透镜改变物距， 则表中第___次实验的成像情况不能探究，理由是________________。 实验次数 1 2 3 物距/cm 30.0 20.0 15.0 像距/cm 15.0 20.0 30.0 像高/cm 3.0 6.0 12.0 【解析】由表中数据可知，第1次实验的物距等于第3次实验的像距，第1 次实验的像距等于第3次实验的物距，由光路的可逆性可知，光屏上能成 清晰的实像，这两次实验中均 , 而第2次实验中 ,仅移动凸透镜不能探究第2次实验。 ‹#› 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 48 $$