4.2 探究凸透镜成像的规律（教学课件） 物理北师大版（北京）2024八年级全一册

第四章 透镜及其应用 第二节 探究凸透镜成像的规律 2024 八年级上册（北师大（北京）2024） 目录 壹 学习目标 肆 探究新知 贰 重点难点 叁 课堂引入 陆 知识总结 伍 课堂练习 柒 课后作业 学习目标 1. 通过实验，知道凸透镜的成像规律。（科学探究） 2. 通过探究活动，体验科学探究过程和基本研究方法，提升对证据的分析和论证能力。（科学思维、科学态度与责任） 1. 探究凸透镜成像规律实验； 2. 凸透镜成像规律的应用； 3. 凸透镜成像规律作图及图像分析。 重点难点 课堂引入 小华用爷爷的放大镜看书时发现了一个有趣的现象。如图所示，手持凸透镜，缓慢从桌面书本移向眼睛，将会观察到不同大小的字体。 通过观察，小华发现书上的字有时是正立的，有时是倒立的；有时是放大的，有时是缩小的。 课堂引入 凸透镜成像的特点是由哪些因素决定的呢? 1. 三个物理量 （1）物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm； （2）像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm； （3）焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。 物距u 像距v 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 2. 探究凸透镜成像规律 问题：通过凸透镜可以成“倒立、缩小的实像""倒立、放大的实像"和“正立、放大的虚像”那么，凸透镜成这三种像的条件是什么? 猜想：凸透镜成像的倒正、大小，虚实可能跟物距、凸透镜的焦距有关。 1.实验器材： 光具座（带刻度）、凸透镜（焦距 f =10cm）、电子蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。 根据你的猜想与假设，利用下面提供的实验器材，设计实验与制订方案，进行实验，并记录数据。 蜡烛 凸透镜 光屏 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （1）从左至右，依次放置电子蜡烛、凸透镜和光屏。 2. 器材组装 蜡烛 凸透镜 光屏 调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。 目的是为了使烛焰的像成在光屏的正中央。 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 凸透镜焦距 f=10 cm u＞2f 30 实像 缩小 倒立 15 （2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f（u＞20cm），移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v，将数据记录在表格中。 （3）把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距（u=20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，将数据记录在表格中。 实验 次数 物距与焦 距的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 2 u=2f 20 实像 等大 倒立 20 凸透镜焦距 f=10 cm 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （4）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（10～20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v ，记录在表格中。 实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 3 f＜u＜2f 15 实像 放大 倒立 30 凸透镜焦距 f=10 cm 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （5）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距10cm（在焦点处），移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。 实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 4 u=f 10 凸透镜焦距 f=10 cm 不成像 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （6）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内（小于10cm），移动光屏，光屏上不成像，眼睛通过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。 实验 次数 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 5 u＜f 7 虚像 放大 正立 凸透镜焦距 f=10 cm 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （7）数据记录汇总 实验 次数 物距 u/cm 物距与焦距 的关系 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 30 u > 2f 实像 缩小 倒立 15 2 20 u = 2f 实像 等大 倒立 20 3 15 2f >u >f 实像 放大 倒立 30 4 10 u =f 不成像  5 6 u <f 虚像 放大 正立 像与物距的关系 凸透镜的焦距 f=10 cm 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 1. 凸透镜的三条特殊光线 ③经过凸透镜焦点的光线经 凸透镜折射后平行于主光轴 F F ②平行于主光轴的光线经 凸透镜折射后通过焦点 F F ①通过光心的光线传播方向不改变 F F 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 F 2F F 2F 2f 2f f f （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时 物距 u>2f 时， 成倒立、缩小的实像，像距 f<v<2f 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 f F 2F F 2F 当物距u=2f 时，凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=2f （2）物距u=2f 时 f 2f 2f 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 F 2F F 2F （3） 物距u： f＜u＜2f 时 当 f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f 2f 2f f f 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 f F 2F F 2F 当物距u=f 时，凸透镜不成像 物距 u=f 时，折射光线不能会聚，反向延长线也不能会聚。 （4）物距u=f 时 2f 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 当物距u<f 时，凸透镜成正立、放大的虚像 f 2f F 2F F 2F （5）物距u＜f 时 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （1）在做实验时， 某同学无论怎样移动光屏， 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有： ①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上； ②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内； ③蜡烛的位置在透镜的焦点上。 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 （3）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？ 为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ ①将光屏向上移动； ②将蜡烛向上移动； ③将透镜和光屏向下调节. 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 像将会向上移动。 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 物距u 像的性质 物与像的位置 像距v 像距v 光屏能否承接 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 2f>v>f 能 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f v＝2f 能 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f v>2f 能 u＝f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 凸透镜成型规律总结 一焦分虚实，二焦分大小； 虚像（与物）同侧正，实像异侧倒； 物近（离焦点）像远像变大，物远像近像变小。 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 规律记忆口诀 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 【例1】以下是“探究凸透镜成像规律”的实验： (1)如图A所示，由甲图中可知，凸透镜的焦距是 cm；当蜡烛的烛焰、凸透镜的中心和光屏中心在同一高度，位置如乙图所示时，光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、 的实像。 (2)小明同学想利用LED发光字研究凸透镜所成实像与发光物体在上下左右的位置关系，如图B所示的汉字中，适合做本次研究的LED光源的是 字。 15.0 缩小 上 【例2】A′B′是物体AB经凸透镜所成的像。请你通过光路图确定凸透镜的光心O，及两个焦点F的位置，并画出凸透镜。 F F O A B B′ A′ 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 解析： 过光心的光线方向不变，连接A、A′，与主光轴相交于一点，即为凸透镜的光心O，画出凸透镜的位置。由A点发出平行于主光轴的光线，经过凸透镜折射后过凸透镜的右侧焦点F。经过凸透镜折射后平行且过A′点的光线，其入射光线过凸透镜的左侧焦点F。 30 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 【例3】A′B′是物体AB经凸透镜所成的像。请你通过光路图确定凸透镜的光心O，及两个焦点F的位置，并画出凸透镜。 F F O A B B′ A′ 1. 蜡烛距凸透镜40cm，能在距凸透镜30cm的光屏上得到一个倒立缩小的实像，则透镜的焦距可能是（　　） A．40cm B．25cm C．16cm D．12cm C 课堂练习 探究新知 知识点1 探究凸透镜成像规律 2. 请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A′。 【答案】 课堂练习 3. 做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15cm时，在光屏上成放大的像，则下列说法错误的是 （　　） A．蜡烛距透镜45 cm时，一定成缩小的实像 B．蜡烛距透镜20 cm时，一定成放大的实像 C．蜡烛距透镜18 cm时，可能成放大的实像 D．蜡烛距透镜6 cm时，一定成放大的虚像 B 4.在探究“凸透镜成像规律”的实验中： (1)发现用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像；用该凸透镜看自己的指纹时，能看见正立、放大的像；由此提出问题：凸透镜成像时，像的大小、正倒、虚实跟 有什么关系呢？ (2)凸透镜对光的偏折程度跟透镜的 有关系，所以它应该是个注意的参照距离； (3)在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛； 课堂练习 物距 焦距 需要 (4)下图是某一次的获得清晰像的实验情景，此时在光屏上得到的是：倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像；如果此图中的凸透镜是自制的水凸透镜，继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动，像的大小与原来的相比 （选填“变大”、“不变”或“变小”）； 课堂练习 左 放大 变小 (5)小冰用几个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，光具座上的刻度尺也换成下图的，下面是对小冰的实验装置进行的评价，其中错误的是______ 。 课堂练习 D A．所成的像比较稳定 B．便于比较像与物的大小 C．可直接测出物距和像距 D．利用此装置不能测量凸透镜的焦距 知识总结 物距u 像的性质 物与像的位置 像距v 光屏能否承接 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f 能 u＝f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 同侧 v>u 不能 凸透镜成型规律总结 记忆口诀 一焦分虚实，二焦分大小；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒；物近（离焦点）像远像变大，物远像近像变小。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“实践与探索”练习 自主安排 配套同步分层作业 39 ENDING! 2024 Thank you for watching! 谢谢观看 $$