5.3 凸透镜成像的规律 导学案- 2025-2026学年人教版（2024）八年级物理上册

5.3 凸透镜成像的规律 导学案 一、学习目标（简写版） 1. 掌握探究凸透镜成像规律的实验方法，能描述实验步骤和现象。 1. 熟记凸透镜成像的规律，明确不同物距下像的性质（正倒、大小、虚实）及像距特点。 1. 能运用凸透镜成像规律解释生活中的应用，解决相关实际问题。 二、学习重难点 重点 1. 探究凸透镜成像规律的实验设计与操作，包括器材选择、步骤安排和数据记录。 1. 凸透镜成像规律的具体内容：物距（u）与焦距（f）的关系对像的性质（正倒、大小、虚实）及像距（v）的影响。 1. 利用成像规律分析照相机、投影仪、放大镜的工作原理，以及动态成像问题（物距变化时像的变化）。 难点 1. 理解实验中 “三心同高” 的目的，以及如何通过调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置得到清晰的像。 1. 记忆并灵活运用凸透镜成像规律，特别是物距变化时像距和像的大小的动态变化关系（“物近像远像变大，物远像近像变小”）。 1. 区分实像和虚像的成像条件及成因，准确判断复杂场景中成像的性质。 三、知识点自主预习填空 1. 探究凸透镜成像的规律 0. 实验器材：______、______、______、光具座（或刻度尺）。 0. 实验前需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在______，目的是使像成在______。 0. 实验中通过改变______，观察并记录______和______的变化。 10. 凸透镜成像的规律 0. 当物距u>2f时，成______、的______像，像距______ ，应用是______。 0. 当物距u=2f时，成______、的______像，像距______ ，可用于测______。 0. 当物距f<u<2f时，成______、的______像，像距______ ，应用是______。 0. 当物距u=f时，______（选填 “能” 或 “不能”）成像。 0. 当物距u<f时，成______、的______像，像与物在凸透镜______侧，应用是______。 11. 凸透镜成像规律的应用 0. 照相机利用______时的成像规律，投影仪利用______时的成像规律，放大镜利用______时的成像规律。 0. 当物体靠近凸透镜（物距减小）时，像会______凸透镜（像距增大），像的大小______（实像范围内）。 四、知识点讲解与要点剖析 知识点 1：探究凸透镜成像的规律 1. 核心知识 0. 实验器材：蜡烛（光源）、凸透镜（焦距已知，如f=10cm）、光屏（承接像）、光具座（或刻度尺，测量物距和像距）。 0. 实验步骤： 1. 组装器材：将蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，使凸透镜位于中间。 1. 调节中心：点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度（或同一水平线上），确保像能成在光屏中央。 1. 进行实验：保持凸透镜位置不变，移动蜡烛改变物距u（从远大于2f开始，逐渐减小到小于f），每次移动后调节光屏位置，直到光屏上出现清晰的像，记录物距u、像距v及像的性质（正倒、大小、虚实）。 0. 注意事项： 13. 实验时凸透镜焦距需已知，便于判断物距范围。 13. 当物距小于焦距时，光屏上无法成像，需从凸透镜另一侧通过透镜观察像。 13. 测量物距时，读数为蜡烛到凸透镜的距离；测量像距时，为凸透镜到光屏的距离。 13. 常考易错点 0. 实验前未调节 “三心同高”，导致像无法成在光屏中央，影响观察和记录。 0. 物距或像距测量错误（如误将蜡烛到光屏的距离当作物距）。 0. 当物距小于焦距时，错误认为 “无像”，忽略虚像的观察方法。 经典例题 在探究凸透镜成像规律的实验中，若凸透镜的焦距为10cm，当蜡烛到凸透镜的距离为25cm时，应如何调节光屏位置才能得到清晰的像（ ） A. 光屏靠近凸透镜，在10cm到20cm之间 B. 光屏远离凸透镜，在10cm到20cm之间 C. 光屏靠近凸透镜，在大于20cm处 D. 光屏远离凸透镜，在大于20cm处 解析：物距u=25cm>2f=20cm，根据规律，像距f<v<2f（10cm<v<20cm），且像成在另一侧，需将光屏放在凸透镜另一侧10cm到20cm之间，即靠近凸透镜（相对于2f外）。答案选 A。 变式题 在实验中，无论如何移动光屏，都无法在光屏上得到像，可能的原因是（ ） A. 烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度 B. 物距小于凸透镜的焦距 C. 凸透镜的焦距太大 D. 以上都有可能 解析：A 选项会导致像不在光屏上；B 选项成虚像，光屏无法承接；C 选项若焦距太大，物距可能小于焦距或成像在很远的地方，光屏无法到达。答案选 D。 知识点 2：凸透镜成像的规律 1. 核心知识 0. 规律总结（ 为焦距）： 物距u 像距v 像的性质 应用 u>2f f<v<2f 倒立、缩小、实像 照相机 u=2f v=2f 倒立、等大、实像 测焦距 f<u<2f v>2f 倒立、放大、实像 投影仪 u=f 无像（折射光线平行） 不成像 平行光源 u<f v>u（与物同侧） 正立、放大、虚像 放大镜 0. 动态规律：在成实像时，物距减小，像距增大，像变大（“物近像远像变大”）；物距增大，像距减小，像变小。成虚像时，物距增大，像距增大，像变大。 15. 常考易错点 0. 混淆 “正立 / 倒立”“实像 / 虚像” 的判断，尤其是虚像与物同侧的特点。 0. 忽略u=f时不成像的情况，或误记为成等大的像。 0. 动态变化中，错误认为 “物距减小，像一定变大”，忽略虚像和实像的分界（u=f）。 经典例题 已知凸透镜的焦距为15cm，当物体距离凸透镜20cm时，光屏上能得到的像是（ ） 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 解析：f=15cm，u=20cm，满足f<u<2f（15cm<20cm<30cm），成倒立、放大的实像。答案选 C。 变式题 当物体从距离凸透镜3f处向f处移动时（未到达f），像的变化是（ ） A. 一直变大 B. 一直变小 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大 解析：在u>f的实像范围内，物距减小，像距增大，像一直变大。答案选 A。 知识点 3：凸透镜成像规律的应用 1. 核心知识 0. 照相机：u>2f，成倒立、缩小的实像。拍摄近景时，物距减小，需增大像距（镜头向前伸）；拍摄远景时，物距增大，需减小像距（镜头向后缩）。 0. 投影仪：f<u<2f，成倒立、放大的实像。投影片倒放，使像正立。要使像变大，需减小物距（镜头靠近投影片），增大像距（投影仪远离屏幕）。 0. 放大镜：u<f，成正立、放大的虚像。像与物在同侧，物距越大（不超过f），像越大。 0. 视力矫正：近视眼用凹透镜，远视眼用凸透镜（利用凸透镜成像规律矫正视力）。 17. 常考易错点 0. 调节照相机或投影仪时，混淆物距和像距的变化方向，如误认为 “拍摄近景时镜头应后缩”。 0. 对放大镜的虚像特点理解错误，认为 “像距小于物距” 或 “像成在光屏上”。 0. 忽略实际应用中 “倒立像” 的处理（如投影片倒放），导致对成像方向的判断错误。 经典例题 用投影仪放映幻灯片时，若想使屏幕上的像变大一些，下列操作正确的是（ ） A. 减小幻灯片与凸透镜的距离，同时增大屏幕与凸透镜的距离 B. 增大幻灯片与凸透镜的距离，同时减小屏幕与凸透镜的距离 C. 只减小幻灯片与凸透镜的距离 D. 只增大屏幕与凸透镜的距离 解析：投影仪成实像，要使像变大，需 “物近像远”，即减小物距（幻灯片靠近凸透镜），增大像距（屏幕远离凸透镜）。答案选 A。 变式题 爷爷用放大镜看报纸时，为了使看到的字更大更清晰，应（ ） A. 报纸靠近放大镜，且在一倍焦距内 B. 报纸远离放大镜，且在一倍焦距内 C. 报纸靠近放大镜，且在一倍焦距与二倍焦距之间 D. 报纸远离放大镜，且在二倍焦距外 解析：放大镜成虚像，u<f，物距越大像越大，故报纸应远离放大镜（仍在一倍焦距内）。答案选 B。 五、效果检测（判断正误） 1. 凸透镜只能成实像，不能成虚像。（ ） 1. 当物距等于二倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像，像距也等于二倍焦距。（ ） 1. 物体在凸透镜的焦点以内时，成正立、放大的实像。（ ） 1. 成实像时，物距减小，像距增大，像变大。（ ） 1. 投影仪屏幕上的像是正立的，说明投影片在凸透镜中成正立的像。（ ） 六、思维导图 七、归纳总结 1. 凸透镜成像规律是通过实验得出的，核心是物距与焦距的关系决定像的性质。实验中需注意 “三心同高”，确保像能成在光屏上。 1. 实像与虚像的区别：实像倒立，由实际光线会聚而成，可承接在光屏上；虚像正立，由光线反向延长线相交而成，不可承接，与物同侧。 1. 动态变化规律 “物近像远像变大” 适用于实像范围，虚像则随物距增大而变大。生活中的应用（照相机、投影仪、放大镜）均基于这些规律，调节时需同步改变物距和像距。 1. 掌握规律的关键是熟记不同物距下的成像特点，并能结合实际场景分析调节方法，避免混淆实像与虚像的成因和特点。 8、 课后作业 1．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是（　　） ①利用这一原理制成了投影仪 ②该透镜的焦距f一定满足7.5cm＜f＜15cm ③若将蜡烛稍稍靠近凸透镜，则应将光屏远离凸透镜才能得到清晰的像 ④若将光屏与凸透镜间放一个近视眼镜，应把蜡烛稍稍靠近凸透镜才能得到清晰的像 ⑤若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像 A．只有①②⑤ B．只有①③④ C．只有②③ D．只有②③④ 2．一个焦距是10cm的凸透镜，当物体从离透镜20cm处逐渐移向30cm处的过程中（　　） A．像逐渐变大，像距逐渐变小 B．像逐渐变小，像距逐渐变大 C．像逐渐变大，像距逐渐变大 D．像逐渐变小，像距逐渐变小 3．乘客“刷脸”进动车站乘车，“刷脸”相当于给乘客拍了一张照片，摄像头相当于凸透镜，下列说法正确的是（　　） A．正在“刷脸”的乘客是光源 B．乘客要使屏幕上的像变大，需远离“刷脸”机镜头 C．影像传感器上成的是正立的实像 D．“刷脸”的乘客要位于摄像头二倍焦距以外 4．在清澈的湖面上空，小燕子正在向下俯冲捕食。在小燕子向下俯冲的过程中，关于它在湖水中的像的虚实。它和像之间的距离（　　） A．虚像，距离变小 B．实像，距离变小 C．实像，距离变大 D．虚像，距离变大 5．为“探究凸透镜成像的规律”，小明用图甲所示“”字样的光源、焦距为的凸透镜和光屏进行了实验。请你解答： （1）组装器材时，应调节“”光源、凸透镜和光屏三者的中心在　 　； （2）当透镜和光屏固定在图乙所示的位置时，光源向　 　选填“左”或“右”移动至恰当位置，才能在光屏上看到清晰的　 　选填“缩小”、“等大”或“放大”的　 　选填“”、“”、“”或“”形状的像。 6．如图所示，在“刷脸”取款过程中，摄像头相当于　 　（选填“凹”或“凸”）透镜；面部经摄像头成倒立、缩小的　 　（选填“实”或“虚”）像；当人脸稍靠近摄像头时，摄像头所成的像　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 九、答案与解析 （一）自主预习填空答案 1. 蜡烛；凸透镜；光屏；同一高度；光屏中央；物距；像距；像的性质 1. 倒立；缩小；实；照相机；倒立；等大；实；焦距；倒立；放大；实；投影仪；不能；正立；放大；虚；同；放大镜 1. u>2f；f<u<2f；u<f；远离；变大 （二）效果检测答案及解析 1. ×。凸透镜既能成实像（u>f），也能成虚像（u<f）。 1. √。u=2f时，成倒立、等大的实像，像距v=2f，可用于测量焦距。 1. ×。物体在焦点以内（u<f）时，成正立、放大的虚像，不是实像。 1. √。成实像时，遵循 “物近像远像变大” 的规律，物距减小，像距增大，像变大。 1. ×。投影仪屏幕上的像是正立的，是因为投影片倒放，实际凸透镜成的是倒立的实像。 学科网（北京）股份有限公司 $$