3.6 凸透镜成像规律（教学课件）物理沪粤版2024八年级上册

之前我们做了凸透镜成像的实验，只需要将蜡烛摆上，调整光屏就可以观察到像了。那是不是每次成像都需要做实验？当然不是，还可以利用凸透镜的三条特殊光线来作图，确定像的大小和位置。比如凸透镜前有一个物体AB它成的像是什么样子的？AB是物体最边缘的两个点，其他的点都在AB的连线上。其实只要找到AB2点成的像，就可以画出AB整体的像了。那就来做图吧，先复习一下凸透镜的三条特殊光线。一号线过光线不改变方向。二号线平行于主光轴入射出射光线过焦点。三号线从焦点射入的光线，出射光线平行于主光轴。在我们可以假设A点为光源，从它发出的过光心的光线不改变方向，而它发出平行于主光轴的光线，出射光线会过焦点，二者交于一点，这点就是A的像。同样我们也可以从B点画出两条入射光线画出它们的出射光线，二者也交于一点，这就是B的项。于是连起A撇B撇，这就是AB的项棒。这样我们通过分别找到物体边缘的点的成像位置，就找到物体的像了。如果给你一个三角形，一定知道只需要找到三个顶点的像就可以了。好了，总结一下特殊物体的凸透镜成像作图。利用凸透镜的三条特殊光线找到物体最边缘的点作图出现，然后把边缘点的像连在一起就可以了。你明白了吗？呵呵。 小胖子将一只点燃的蜡烛放在距凸透镜15厘米处时，在光屏上得到一个缩小的像。变动一下，当蜡烛距离透镜9厘米时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是A10厘米，B8厘米，C6厘米，D4厘米。来分析一下，第一次蜡烛成缩小的实像。根据凸透镜成像规律，当物距在两倍焦距以外时，成倒立缩小的实像。这说明此时物距15厘米，大于两倍焦距算焦距小于7.5厘米。第二次透镜成放大的实像。根据凸透镜成像规律，当物距在一倍焦距到2倍焦距之间时，成倒立放大的实像。这说明此时物距9厘米，大于一倍焦距，小于两倍焦距，可以算出焦距大于4.5厘米，小于9厘米，最终得到焦距在4点5厘米到7点5厘米之间，所以选C完美。总结一下，做图透镜成像规律的计算题，一定要紧扣成像规律，根据像的特点找出物距、像距、焦距的关系，利用不等式来求解，你学会了吗？呵呵。 老年人在看报纸的时候往往会用到放大镜，下面我们就来揭开放大镜的原理。拿出一块放大镜仔细观察，发现它其实是一块中间厚边缘薄的凸透镜。当我们把它平放在报纸上时，他对报纸上的字几乎没有放大效果。当放大镜逐渐远离报纸时，我们通过放大镜看到的字就越来越大。但当距离超过一定值时，我们就再也无法通过它看到放大的报纸上的字了。为什么？因为放大镜利用了凸透镜成像原理，当报纸上的字也就是物体，当放大镜的距离在其一倍焦距以内时，我们能通过放大镜观察到报纸上的字成正立放大的虚像，也就是放大的效果。而当放大镜逐渐远离纸面时会导致物距变远，相距也会变远，同时像会变得更大，放大镜的放大效果就越强。但当物距达到1倍焦距时，凸透镜不再成像，我们就无法看到正立放大的字了。总结一下，当物距小于焦距时，凸透镜成正立放大的趋向，这就是放大镜的原理，你明白了吗？呵呵。 沪粤版 八年级上册 第三章 光和眼睛 3.5 凸透镜成像规律 学习目标 1．科学观念：通过实验探究，理解凸透镜成像的规律，能准确描述不同物距（u）与焦距（f）关系下像的大小、正倒、虚实及像距（v）特点，建立透镜成像的物理模型； 2．科学思维：通过分析实验数据，归纳物距、焦距与成像特点的关系，培养逻辑推理和归纳总结能力，能运用规律解释生活中的透镜应用（如放大镜、投影仪）； 3．科学探究：掌握探究凸透镜成像规律的实验方法，包括光具座的使用、实验器材的调节（三者中心等高）及数据记录与分析，提升实验操作和问题解决能力； 4．科学态度与责任：认识透镜在生活和科技中的广泛应用，体会物理知识的实用价值，培养严谨的实验态度和合作探究精神。 重点难点 1．凸透镜成像的规律：不同物距（u>2f、f<u<2f、u=2f、u=f、u<f）对应的像的大小、正倒、虚实及像距特点； 2．探究实验的操作规范：包括器材调节（烛焰、凸透镜、光屏中心等高）、物距与像距的测量及数据记录。 1．理解实像与虚像的区别：实像能呈现在光屏上，虚像需透过透镜观察，且仅当u<f时成虚像； 2．实验数据的分析与规律归纳：如何从不同物距的实验现象中抽象出统一的成像规律，并灵活应用于实际问题（如焦距计算、成像性质判断）。 情景引入 蝴蝶杯，古代饮器之一，以杯中“酒满蝶显，酒干蝶隐”的奇特视觉效果而千古流传，被世人美誉为“千金之宝”。注入酒后的蝴蝶杯为什么会显示出蝴蝶栩栩如生的画面呢? 制作蝴蝶杯是一个非常复杂的过程，需要经过选料、切割、打磨、精修、抛光、合口、装配等多个工序。其中，最为关键的是光学透镜原理的应用，通过在杯子底部安装一个类似于凸透镜的功能部件，以及在杯脚中安装细弹簧和彩蝶，使得当杯子中有酒时，彩蝶通过复合凸透镜形成放大虚像图，从而让人能看到放大了的蝴蝶影像。 CONTENTS 探究新知 01 02 凸透镜的应用——放大镜 探究凸透镜成像的规律 PART ONE 探究凸透镜成像的规律 阅读思考 生活中的透镜 必做实验 探究凸透镜成像的规律 如图所示，在较暗的房间内手持点燃的蜡烛和凸透镜，移动凸透镜或点燃蜡烛的位置，使烛焰透过凸透镜在墙上形成一个清晰的像。 必做实验 探究凸透镜成像的规律 理解物距、像距、焦距概念 F F 2F 2F 物距u 像距 v 必做实验 探究凸透镜成像的规律 （一）提出问题： 像的实虚、大小、正倒跟物体到凸透镜的距离有什么关系？ （二）猜想： 可能与物体到透镜的距离有关 （三）设计实验 如何组装实验装置？透镜、蜡烛、光屏如何放置？ 注意：调整蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、 光屏的中心大致在同一高度。 必做实验 探究凸透镜成像的规律 物距 像距 成像特点 u>2f u=2f f<u<2f u=f u<f 分析论证、得出结论： 不成像 正立放大的虚像 f<v<2f 倒立缩小的实像 v=2f 倒立等大的实像 v>2f 倒立放大的实像 实验拓展 探究凸透镜成像的规律 4、当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？ 物距减少 像距增大 1、在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗？ 2、在实验中，你能发现放大的像和缩小的像的分界点在什么位置吗？ 焦点是实像和虚像的分界点。 二倍焦距是缩小像和放大像的分界点。 3.什么情况下像和物体在凸透镜两侧？什么情况下像和物体在凸透镜同侧？ 成实像时物像异侧，成虚像时物像同侧 记忆口诀 探究凸透镜成像的规律 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。 实像总是异侧倒；虚像总是同侧正。 物近像远像变大；物远像近像变小。 像的大小像距定；像儿跟着物体跑。 拓展延伸 探究凸透镜成像的规律 1、为什么要使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度？ 使烛焰成像在光屏的中心 2、凸透镜成像实验中，为什么光屏上始终得不到像？ ①u＜f ④f 过大 ③三心不在同一高度 ②u=f 3、什么情况下像和物体在凸透镜两侧？什么情况下像和物体在凸透镜同侧？ u＞f，成实像时，像、物在凸透镜的两侧； u＜f，成虚像时，像、物在凸透镜的同侧。 拓展延伸 作图法验证凸透镜成像规律 O 2F F 2F F 当u>2f 时，成倒立缩小实像，2f >v>f 拓展延伸 作图法验证凸透镜成像规律 O 2F F 2F F 当u=2f 时，成倒立等大实像，v=2f 拓展延伸 作图法验证凸透镜成像规律 O 2F F 2F F 当2f >u>f 时，成倒立缩小实像，v>2f 拓展延伸 作图法验证凸透镜成像规律 O 2F F 2F F 当u=f 时，不成像 平行光 拓展延伸 作图法验证凸透镜成像规律 O 2F F 2F F 当时u＜f，成正立放大虚像 PART TWO 凸透镜的应用——放大镜 阅读思考 凸透镜的应用——放大镜 放大镜是根据什么原理工作的？ 　　放大镜是根据物体距凸透镜小于焦距的原理制成的。 阅读思考 凸透镜的应用——放大镜 F F f u<f 倒立放大虚像 当u＜f 时 F F 拓展延伸 生活中的透镜 物距与焦距的关系 像的性质 像距与焦距的关系 应用 倒立/正立 放大/缩小 实像/虚像 u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f 照相机、摄像机、监控镜头 u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f 粗测焦距f=u/2=v/2 f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f 投影仪 u＝f 不能成像，一束平行光(汽车大灯镜头) u＜f 正立 放大 虚像 | v | >u 放大镜 课堂小结 布置作业 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。 【答案】(1)15.0 缩小　　(2)上 【答案】C 2．杨光同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律”的实验中元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，此时物距为30cm，下列说法正确的是（　　） A．此透镜的焦距可能为16cm，光屏上呈倒立、缩小的实像 B．此透镜的焦距可能为12cm，光屏上呈倒立、放大的实像 C．保持蜡烛和透镜位置不变，仅拿掉光屏，如图，用肉眼在A位置沿图示方向能看到实像 D．保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，光屏应向右移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像 3．如图所示，小明在项目学习的过程中自制了一架照相机模型，使用的凸透镜焦距为8cm。小明在教室里，用它观察窗外的树木，前后移动内纸筒，在半透明膜上可以看到树木______（选填“倒立”或“正立”）的像。小明位置不变，用它观察窗户时，为再次成清晰的像，半透明膜应______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜。 【答案】倒立 远离 4．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，此时能在光屏上看到烛焰倒立、清晰的像，这个像是______（选填“虚像”或“实像”）；若保持透镜位置不变，从图示位置开始，将蜡烛沿光具座向右移动，移动过程中，不断调节光屏位置，在光屏上得到烛焰清晰的像，直到移动光屏不成像时，这个过程像的大小______（选填“逐渐变大”或“逐渐变小”或“先变大后变小”或“先变小后变大”）；继续将蜡烛沿光具座向右移动，人在透镜的______（选填“左侧”或“右侧”）可以看到烛焰正立放大的像。 【答案】 实像 逐渐变大 右侧 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$null通过实验我们已经掌握了凸透镜成像的规律，但是物距和像距之间有什么必然联系呢？我们来思考一下，这是像距U这是物距V焦距为F物体的高度为大H像的高度为小H这里有两个三角形，其中这两个都是直角，而这两角是对顶角也相等，两角对应相等。于是这两个三角形相似，我们可以得到对应边成比例这一段，也就是物距U比上这一段，也就是像距V等于这一段物体的高度大H比上这一段像的高度小H写成式子就是这样，那大H比小H等于多少呢？接着来观察，这里还有两个三角形，这两角都是直角，这两个是对顶角也相等，所以它俩也相似，对应边还是成比例这一段的长度就是物体的高度H所以在这两个相似三角形中大H与小H的比就等于这一段，比上这一段就是焦距F这一段可以写成像距，减去焦距写成式子是这样。于是来化简，先交叉相乘，然后两边同除以UVF约个分，再整理一下顺序，可以得到最终像距与物距的公式。U分之一加V分之一等于F分之一，有点棒，这就是凸透镜的成像公式。好了，这下物距、像距焦距只要知道其中两个，就可以通过这个公式算出另一个了。你学会了吗？呵呵。 null小胖子想要探究凸透镜成像的规律，于是弄来光具座蜡烛、凸透镜和光屏做了个实验，并制作好表格，记录透镜的焦距F以及每次的物距U像的震荡、大小、虚实。像距V首先它将凸透镜正对太阳光，改变凸透镜与地面的距离，直到地面上出现最亮的光点。我们知道平行于主光轴的光线经过凸透镜后会汇聚于焦点，太阳光可以看成平行光，在这个最亮的光点就是凸透镜的焦点，测得它与凸透镜的中心距离为10厘米，这就是凸透镜的焦距。接着，小胖子将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在了光具座上，调节竹叶、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，这样可以使烛焰的像呈在光屏的中央。当蜡烛距离透镜30厘米时，移动光屏，最终在光屏上得到了一个像。观察一下，这是一个倒立的缩小的实像，记录下此时的物距30厘米，像距为15厘米。小胖子向右挪动蜡烛，直到蜡烛距离透镜20厘米，然后向右移动光屏，在距离透镜20厘米的地方接收到一个清晰的像，观察一下倒立等大的指向，记录下此时的物距20厘米，像距20厘米。小胖子接着向右挪动蜡烛，直到蜡烛距离透镜15厘米，接着向右移动光屏，在距离光屏30厘米处接收到一个清晰的像，再观察一下倒立放大的实像，记录下此时的物距15厘米，相距30厘米。由此可见，在往右挪动蜡烛的过程中，像一直在变远变大，这就是所谓的物近像远像变大小胖子锲而不舍又继续移动蜡烛，发现当蜡烛距离透镜5厘米时，无论怎样移动光屏都接受不到逐渐的像。但是小胖子从右侧透过透镜能够看到一个烛叶的像，这是一个正立的放大的虚像，记录下此时的物距为5厘米。棒将实验的数据总结一下，当物距大于2倍焦距时，到小时湘距位于一倍焦距到2倍焦距之间。当物距等于2倍焦距时，到等时相距恰好也为两倍焦距。当物距大于一倍焦距小于两倍焦距时，到大时像距大于两倍焦距。而当物距小于一倍焦距时，正大区对了，物距在一倍焦距以外。成像时有个口口诀，物镜像远像变大，你学会了吗？呵呵。