4.5 科学探究：凸透镜成像（教学课件）物理教科版2024八年级上册

第5节 科学探究：凸透镜成像 八年级物理上册 •教科版 第四章—光的世界 教学引入 1 1700 多年前，古书《博物志》记载了用冰取火的方法:“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。”这是我国古人创造的神奇。 用冰取火 思考一下：你知道这其中的原理吗？ 认识透镜 2 透镜 1.定义：利用折射改变光线传播方向的一种透明光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面，或一个球面和一个平面的透明体。 认识透镜 2 2.材质 树脂材质 玻璃材质 水材质 认识透镜 2 3.分类 ①凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。 凸透镜的符号 认识透镜 2 ②凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。 凹透镜的符号 主光轴 C1 C2 主光轴 通过两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。 透镜厚度 凸透镜 认识透镜 2 C2 C1 主光轴 凹透镜 认识透镜 2 光心（o） 透镜的几何中心，主光轴上的一点，通过这点的光的传播方向不变。 C1 C2 主光轴 凸透镜 光心O 认识透镜 2 透镜对光的作用 【视频欣赏】 凸透镜对光有会聚作用 凹透镜对光有发散作用 透镜对光的作用 3 透镜对光的作用 3 【视频欣赏】 透镜对光的作用 3 光线偏离原传播方向，向主光轴靠拢的情况。 光线偏离原传播方向，向远离主光轴方向偏转的情况。 会聚 发散 主光轴 光心 O 主光轴 光心 O 透镜对光的作用 3 1. 焦点(F) 　　凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点。 O F 凸透镜有两个实焦点 实焦点 【视频欣赏】 透镜对光的作用 3 利用太阳光找焦点 透镜对光的作用 3 凸透镜的焦距越小，使光偏折得越明显，对光的会聚能力越强。 思考一下：凹透镜有焦点吗？ 透镜对光的作用 3 F f 焦距 F 虚焦点 凹透镜有两个虚焦点。 【视频欣赏】 透镜对光的作用 3 2. 焦距( f )： 　焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距。 O F f 焦距 主光轴 焦点 透镜三条特殊光线 4 1.第一条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变。 2.第二条特殊光线 平行于主光轴入射凸透镜的光线过对侧的焦点出射。 3.第三条特殊光线 过焦点入射的光线平行于主光轴出射。 凸透镜的三条特殊光线 透镜三条特殊光线 4 凹透镜的三条特殊光线 1.第一条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变。 2.第二条特殊光线 平行于主光轴入射凹透镜的光线折射光线的反向延长线过同侧焦点。 3.第三条特殊光线 对准异侧焦点入射的光线，折射光线平行于主光轴出射。 探究凸透镜成像的规律 5 箭头变大 箭头变小 思考一下：为什么会这样？ 【视频欣赏】 探究凸透镜成像的规律 5 观察 将一个放大镜分别靠近观察书本和远处的楼房，看看有什么不同的情况？ 放大镜离书本近 放大镜离楼房远 成正立、放大的像 成倒立、缩小的像 相同的放大镜为什么会成不同的像呢，其成像的规律是什么呢？ 探究实验：凸透镜成像的规律 【提出问题】 凸透镜成像的大小、正倒与什么因素有关? 【猜想与假设】 ①可能与物体到透镜的距离有关。 ②可能与凸透镜的焦距有关。 ③像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。 物距(u):物体到凸透镜光心的距离; 像距(v):像到凸透镜光心的距离。 探究凸透镜成像的规律 5 【设计思路】 【实验器材】 不改变凸透镜焦距，改变物距，观察、记录像的正倒、大小、虚实以及像距。 光源、凸透镜、光屏、光距座 。 探究凸透镜成像的规律 5 安装好凸透镜与光屏，使发光物和光屏分别置于在凸透镜________；点亮发光物，调节高度，使凸透镜中心、光屏中心、发光中心大致在___________，这样目的是使像成在____________。 两侧 同一高度 光屏中央 【安装调节】 探究凸透镜成像的规律 5 　　保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若千个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。 【实验过程】 探究凸透镜成像的规律 5 【视频欣赏】 物距u/cm 像的性质 像距v/cm 正倒 大小 虚实 30 倒立 缩小 实像 16.5 20 倒立 等大 实像 20.5 15 倒立 放大 实像 36.2 10 不成像 6 正立 放大 虚像 f=10cm 【数据分析】 物距与焦距 的关系 像的性质 像距v 正倒 大小 虚实 u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f u=2f 等大 v=2f f＜u＜2f 放大 v＞2f u=f u＜f 正立 放大 虚像 不能成像 探究凸透镜成像的规律 5 【实验结论】 一焦分虚实，二焦分大小。 实像异侧倒，虚像同侧正。 实像：物近像远像变大; 虚像：物近像近像变小。 探究凸透镜成像的规律 5 【交流与评估】 　　将光源从很远的地方逐渐向凸透镜靠近，观察在这个过程中，光源经过哪个位置以后，所成实像由缩小变成放大，经过哪个位置以后由实像变成虚像。向同学陈述实验结论，共同讨论交流 透镜成什么像，取决于物体上各点发出的光经透镜后的走向。 探究凸透镜成像的规律 5 1.像的虚实 　凸透镜成实像和成虚像的条件是什么？ 当u＞f 时时，物体成实像；当u＜f 时，物体成虚像。即u=f 是成虚像和实像的分界点。 实像 虚像 f 探究凸透镜成像的规律 5 当u＞2f时时，物体成缩小的像；当u＜2f 时，物体成放大的像。即u=2f 是成像大小的分界点。 缩小像 放大像 2f 2.像的大小 　凸透镜成像大小的条件是什么？ 探究凸透镜成像的规律 5 3.像的正倒 凸透镜成正立和成倒立的像的条件？ 凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。 探究凸透镜成像的规律 5 4.物距、像距与像的大小关系 Ａ Ｂ Ａ＇ Ｂ＇ 当物距＜相距时 当物距＞相距时 Ａ Ｂ Ａ＇ Ｂ＇ 成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。 探究凸透镜成像的规律 5 5.像和像距随物距的变化规律 ①凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大，像与物同方向移动; 物距增大，像距变小，像变小，像与物同方向移动。 ②凸透镜成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。 探究凸透镜成像的规律 5 【视频欣赏】 凸透镜成像规律的应用 6 凸透镜的成像规律是设计光学仪器的依据之一，利用这个规律，人们有许多发明、创造，使我们的生活更加美好。 放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。放大镜呈现的是物体正立、放大的虚像。 1. 放大镜 放大镜成像原理图 凸透镜成像规律的应用 6 ①成像原理： 物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f。 2. 照相机 照相机的镜头相当于一个凸透镜，被拍物体成像在相机内感光元件上。 f＜u＜2f 【视频欣赏】 凸透镜成像规律的应用 6 ②照相机的调节 物距不变，改变焦距，可以改变像的大小。 a.调节依据 凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。 b.调节方法 像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长； 像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。 凸透镜成像规律的应用 6 拍合照时如何能将全部同学一起拍上？ 将镜头远离物体，增大物距。 凸透镜成像规律的应用 6 3. 投影仪 投影仪原理： 当f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 投影仪成像原理图 课堂练习 5 1. 下列关于实像的说法，正确的是（　　） A．眼睛能看见的像是实像 B．凸透镜成的像是实像 C．能在光屏上得到的像是实像 D．与物体一样大小的像是实像 C 课堂练习 5 2. 凸透镜的焦距为10cm，把一支点燃的蜡烛放在凸透镜前26cm处，在凸透镜的另一侧移动光屏位置，找到一个清晰的烛焰的像，这个像是图中的（　　） D A．　　　　　　　　　　　　B．　　　　　　　　　　 C．　　　　　　　　　　　　D． 3. 把带双箭头的图片放在圆柱形透明玻璃杯后适当位置并在玻璃杯中加入适量的水，看到的情景如图所示，图甲与_______，图乙与_______　光学仪器成像的原理相同（两空均选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”或“近视眼镜”）。 课堂练习 5 放大镜 照相机 课堂练习 5 4. 在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，所用凸透镜焦距为10cm，当蜡烛从如图所示的A位置逐渐移到B位置的过程中，像距及其像的变化情况是（　　） A．像距增大，像变大 B．像距减小，像变大 C．像距减小，像变小 D．像距增大，像变小 A 认识透镜 课堂小结 6 透镜对光的作用 透镜的三条特殊光线 凸透镜会聚光 凹透镜发散光 科学探究：凸透镜成像 凸透镜 凹透镜 凸透镜成像规律 一焦分虚实，二焦分大小 实像异侧倒，物远像变小 虚像同侧立，物远像变大 像大像距大，像小像距小 凸透镜成像规律的应用 发展空间 7 使物体距离凸透镜近一些，可以使照相机屏幕上的像变大，同时还要拉动纸筒。 家庭实验室 请把针孔照相机改成带凸透镜的照相机，使它能照近处的花朵，也能照远处的景物。 【视频欣赏】 $$