3.凸透镜成像的规律（大单元教学课件）物理人教版2024八年级上册

3. 凸透镜成像的规律 第五单元 透镜及其应用 主讲：XXX 1.能理解凸透镜成像的基本原理，准确说出凸透镜的焦点、焦距等关键概念，并能在相关实验情境或光路图中识别。 2.掌握凸透镜成像的规律，能准确阐述物距、像距与成像性质（正立或倒立、放大或缩小、实像或虚像）之间的关系，根据给定的物距或像距范围，准确判断所成的像的特点。 3.通过亲自参与凸透镜成像的实验操作，学会正确使用光具座等实验器材，能独立设计并实施简单的实验步骤来探究凸透镜成像规律，提高实验设计、数据收集与分析的能力。 4.学会运用光路图来分析凸透镜成像的情况，培养利用几何光学知识解决问题的能力，以及将抽象的成像原理具象化的思维方式。 引入 回顾：上节课所学的生活中的透镜，问：照相机、投影仪、放大镜的成像有什么特点？ 展示： 问：“你们想知道凸透镜在什么情况下成这些不同的像吗？” 实验：探究凸透镜成像的规律 1.知识回顾： （1）焦距（f)： ； （2）物距（u）： ； （3）像距（v）： 。 （1）镜头：由一组透镜组成，相当于一个 ； 焦点到透镜中心的距离 物体中心到透镜中心的距离 像的中心到透镜中心的距离 2.实验装置图 3.实验步骤 (1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距； (2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上，调整蜡烛、凸透镜进行实验 和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示)； 实验：探究凸透镜成像的规律 (3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u>2f)，调整光屏到透镜的距离，直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒，记录物距和像距，改变物距u(u>2f)，重做实验； (4)继续把蜡烛向凸透镜靠近，使u=2f，调整光屏到透镜的距离，直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒，记录物距和像距； (5)继续把蜡烛向凸透镜靠近，使f<u<2f，调整光屏到透镜的距离，直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒，记录物距和像距，改变物距u(f<u<2f)，重做实验； (6)继续把蜡烛向凸透镜靠近，使u=f，移动光屏并观察，看能否成像； (7)继续把蜡烛向凸透镜靠近，使u<f，移动光屏，进行观察。 实验：探究凸透镜成像的规律 4.注意事项 (1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在光具座上，并调整它们的高度.使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在 上，使烛焰的清晰像能成在 ，便于观察。 (2)每次实验中，只能通过移动 使光屏上得到清晰的像，而不能通过移动 使光屏上得到清晰的像。 (3)在光具座上做实验时，最好选用焦距为10cm左右的凸透镜。若焦距过大，将无法调节物距和像距。 (4)在探究物距满足f<u<2f的情况时，物体不能太靠近焦点，否则像离凸透镜太远，像太大，不能在光屏上呈现。 同一高度 光屏中心 光屏 实验：探究凸透镜成像的规律 蜡烛 典例精析 典例1、（2024·山东淄博·中考真题）在探究凸透镜成像规律时，蜡烛和凸透镜的位置如图所示，光屏上承接到烛焰等大的像（图中未画出光屏）。若保持凸透镜位置不变，将蜡烛调至10cm刻度线处时，下列判断正确的是（    ） A．向右移动光屏能承接到烛焰的像 B．移动光屏能承接到烛焰缩小的像 C．像的位置在50~60cm刻度线之间 D．投影仪应用了该次实验的成像规律 B 典例精析 典例2、（2024·江苏南通·中考真题）在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 (1)为使烛焰的像成在光屏中央，小丽的调节场景如图甲，操作中的不当之处是 。 (2)如图乙，光屏上恰能呈现烛焰倒立、 的清晰实像，此时光在光屏上发生 反射；若在凸透镜左侧附近放置一镜片，将光屏向左移动，光屏上可再次呈现清晰的像，该镜片是 透镜。 (3)保持凸透镜位置不变，为使图乙中光屏上的像变大，小丽的操作应是 。 烛焰中心、透镜中心和光屏中心未在同一高度 缩小 漫 凸 将蜡烛靠近凸透镜，向右调节光屏，使光屏上呈现清晰的像 典例精析 典例3、（2024·黑龙江大庆·中考真题）某实验 小组探究凸透镜成像的实验，装置如图： （1）当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上出现一个清晰的烛焰的像，这个凸透镜的焦距可能是 （填选项字母）； A．5cm     B．10cm     C．20cm     D．30cm （2）小庆同学把蜡烛向右移动一小段距离，发现光屏上烛焰的像变模糊了。要在光屏上得到烛焰清晰的像，他可以将光屏向 （填“左”或“右”）移动； （3）完成上述探究后，小庆同学把凸透镜换成一块薄玻璃板，透过玻璃板能看到烛焰正立、 （填“放大”“缩小”或“等大”）的像，把光屏移到像所在的位置，直接观察光屏，光屏上 （填“有”或“没有”）烛焰的像。 B 右 等大 没有 典例精析 典例4、（2024·湖南长沙·中考真题）为了探究凸透镜成像的规律，小明找到了一个焦距未知的凸透镜。 （1）如图甲所示，在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中，小明发现凸透镜靠近白纸时，纸上的光斑越来越大。接下来，他应该使凸透镜与白纸之间的距离变 ，直至白纸上的光斑变得最小最亮。 （2）某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示，这个像是 、 的实像。 大 倒立 放大 凸透镜成像的规律及应用 1.凸透镜成像的规律及应用 （1）u＞2f 时， ，成 、 的 像；应用：照相机、摄像机、摄像头。 （2）u＝2f时， ，成 、 的 像；应用：测焦距、微焦摄影。 （3）2f＞u＞f， ，成 、 的 像；应用：投影仪、幻灯机、电影机。 （4）u＝f，不成像。 （5）u＜f， ，成 、 的 像；应用：放大镜。 2f＞ v ＞f 倒立 缩小 实 v＝2f 倒立 等大 实 v ＞2f 倒立 放大 实 v＞u 正立 放大 虚 2.成像图解： 凸透镜成像的规律及应用 3.凸透镜成像的理解 (1)实像 侧，虚像 侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。 (2)一倍焦距处是 和 的分界点：当物距大于一倍焦距时成实像，当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于一倍焦距时成虚像。 (3)二倍焦距处是 和 的分界点：当物距大于二倍焦距时成缩小的实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。 异 同 成实像 虚像 成放大的像 缩小的像 凸透镜成像的规律及应用 (4)动态规律： ①凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越 ，像越 ；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越 ，像越 ；概括为“ ”。 ②凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越 ，像越 ；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越 ，像越 ；概括为“ ”。 ③凸透镜成像时，物体和像的移动方向 。 远 大 物近像远像变大，物远像近像变小 相同 凸透镜成像的规律及应用 近 小 近 小 远 大 物近像近像变小，物远像远像变大 4.简记口诀： 一倍焦距分 ，二倍焦距分 ， 实像物在 ，物近像 像 。 虚像物在 ，物远像 像 。 实像总在 ，虚像总在 。 像的大小 ，像距大像 像 。 大小 凸透镜成像的规律及应用 虚实 焦点外 远 变大 焦点内 远 变大 异侧倒 同侧正 像距判 远 大 典例精析 典例5、（2024·山东德州·中考真题）某款广告投影灯及其内部结构如图所示，它主要由光源、广告片和凸透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．该投影灯的原理与照相机相同 B．广告片到镜头的距离应在一倍焦距以内 C．为从不同角度看见地面上的广告图标，应选择光滑的地面 D．若要在地面上得到清晰、更大的广告图标像，可适当减小镜头到广告片距离，增大投影灯离地距离 D 典例精析 典例6、（2024·山东济南·中考真题）物理实践活动课上，小明将半透明纸蒙在较粗纸筒的P端，将凸透镜安装在较细纸筒的Q端（凸透镜未画出），两纸筒套在一起组成模拟照相机，如图所示。通过调节P、Q的间距，他看到了桌子上蜡烛的火焰在半透明纸上成的等大的像，再次调节P、Q的间距，他看到了窗外更远处大树在半透明纸上成的像。下列对大树的像描述正确的是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的虚像 A 典例精析 典例7、（2024·福建·中考真题）我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、等大的实像 C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的虚像 A 典例精析 典例8、（2024·广东·中考真题）广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 典例9、（2023·吉林·中考真题）手机的镜头相当于 ，增大手机与景物的距离，景物所成的像将 。 凸 实 小 凸透镜 变小 典例精析 典例10、（2023·陕西·中考真题）如图，是某地投放使用的智能无人驾驶小巴车，它可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。小巴车上的摄像机识别道路上的行人时，其镜头相当于一个 透镜，行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 像。当小巴车靠近公交站牌时，站牌在摄像机感光元件上所成的像 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 凸 实 变大 课堂反馈 1．（2023·内蒙古兴安盟·中考真题）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某学习小组用如图甲所示的方法测量凸透镜的焦距：正确安装并调节实验装置后，在光屏上得到一个清晰的像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知，该凸透镜的焦距是40.0cm B．照相机成像特点与图乙中烛焰的成像特点相同 C．图乙中的烛焰向远离凸透镜方向移动，所成的像逐渐变小 D．图乙中若用黑纸片将凸透镜挡一半，光屏上成半个烛焰的像 2．（2023·四川雅安·中考真题）如图是爱动手的小雅利用手机和透镜自制的简易投影仪，它能将手机上的画面放大投影到墙壁上。下列说法正确的是（　　）   A．制作简易投影仪的镜头是凹透镜 B．投影仪所成的像是正立、放大的虚像 C．透镜到墙壁的距离应大于透镜的二倍焦距 D．手机应放置在透镜的一倍焦距内 C C 课堂反馈 3．（2023·宁夏·中考真题）如图是“探究凸透镜成像规律”的实验，其中成像性质与投影仪成像性质相同的是（　　） A．   B．   C．   D．   4．（2024·江苏常州·一模）如图所示，小明在一圆柱形水杯后面，紧靠水杯放置一个小泥娃，他将泥娃逐渐远离水杯，在该过程中，透过水杯观察，他看到的小泥娃像（　　） A．一直变瘦 B．变高 C．先变高后变矮 D．先变胖后变瘦 C D 课堂反馈 5．（2024·湖北·一模）如图1，在装有水的杯子里，小胡将一支铅笔紧贴杯壁外竖直放置，观察到铅笔的像，俯视图如图2所示。将铅笔沿虚线向后移动，下列说法正确的是（　　） A．铅笔像一直变小 B．铅笔像一直变大 C．铅笔像先变小后变大 D．铅笔像先变大后变小 6．（2024·山东临沂·一模）如图所示，在“探究凸透镜成像的规律”实验中，下列说法正确的是（　　） A．将蜡烛移至a处时，移动光屏，可看见放大、正立的实像 B．将蜡烛移至b处时，移动光屏，可看见缩小、倒立的实像 C．将蜡烛移至c处时，移动光屏，可看见放大、正立的虚像 D．将蜡烛移至d处时，移动光屏，可看见缩小、倒立的实像 D D 课堂反馈 7．（2024·甘肃武威·三模）生物课上，小智用一个透镜观察标本，如图所示。 该透镜属于 透镜，对光有 作用。如果该透镜的焦距为10cm，则 标本到该透镜的距离应 10cm。 8．（2024·陕西渭南·一模）4月1日，合阳县师生齐聚烈士陵园祭拜英雄烈士。 如图所示，是无人机在高空拍摄的一张照片，无人机搭载的摄像机镜头相当 于 透镜，景物通过摄像机的镜头能在感光晶片上形成景物的 （选填 “实”或“虚”）像；若想将所有师生都拍摄进来，可适当 （选填“升高”或“降低”）无人机在空中的高度。 9．（23-24八年级下·甘肃白银·期末）手机已成为我们日常生活中不可或缺 的一部分，景物通过手机镜头成倒立、 （选填“放大”“缩小”或“等大”） 的实像；图甲和图乙是小明站在不同位置用同一手机拍摄同一物体的两 张照片，则拍摄图乙时，小明离物体更 （选填“远”或“近”）一些。 会聚 凸 小于 凸 实 升高 缩小 近 课堂反馈 10．（2024·山东青岛·中考真题）小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律． (1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，调节烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心，使它们在 。 (2)如图甲所示，将蜡烛固定在光具座上10cm刻度处，凸透镜固定在50cm刻度处，光屏应在 刻度范围内移动，直到在光屏上看到 、倒立清晰的像，根据这一成像特点可制成 。 (3)S是烛焰上一点，请在图乙中画出它发出的两条光线经凸透镜折射后的光路。 (4)保持蜡烛和光屏位置不变，要使光屏上的像变大，应将凸透镜向 移动。 同一高度 60cm~70cm 放大 照相机 左 课堂小结 作业 1.书面作业：完成课后练习题，巩固凸透镜成像规律的知识。 2.实践作业：让学生利用放大镜观察身边的物体，体会凸透镜成虚像的特点；并尝试用相机拍摄不同距离的物体，观察照片中物体成像的大小和虚实变化，加深对凸透镜成像规律的理解。 $$