三、凸透镜成像的规律（教学课件）物理苏科版2024八年级上册

该初中物理课件聚焦凸透镜成像规律，通过回顾活动3.5中凸透镜成像与物距的关系，结合生活中含凸透镜仪器的实例导入，引导学生从提出问题、猜想假设出发，以物距与焦距的关系为支架探究成像性质，衔接前后知识脉络。 其亮点是以科学探究为核心，通过完整实验流程培养科学思维，如组装调节器材、记录多组物距数据并分析，归纳出u>2f等五种情况的成像规律。结合光路分析和动画演示帮助建立物理观念，课堂练习融入放大镜、扫地机器人传感器等实例。对学生提升探究能力和应用意识，对教师提供详实实验指导与教学资源，助力高效教学。

第三章 光的折射 透镜 物理八年级上册 •苏科版 三、凸透镜成像的规律 学习目标 01 物理观念 知道凸透镜成像的规律，会用凸透镜成像的规律作图。 02 科学思维 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。 03 科学探究 探究凸透镜成像的规律。 04 科学态度与责任 养成严谨、实事求是的态度，激发物理兴趣，提高科学素养。 重点难点 教学重点 教学难点 凸透镜成像规律的理解和掌握。 设计实验方案并通过对实验数据的分析得出凸透镜成像的规律 课堂导入 在活动3.5中，我们看到凸透镜能成不同的像，且成像的情况与物体到透镜的距离有关。凸透镜成像有怎样的规律呢? 正立、放大的像 白卡纸上能呈现窗外景物的像吗 课堂导入 这些仪器都用到了凸透镜，它们成的像究竟有什么规律呢？ 探究新知 探究凸透镜成像的规律 提出问题 凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟哪些因素有关？ 猜想假设 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。 光屏 f F O 凸透镜 物体 探究新知 设计实验 可以用蜡烛作为物体来进行探究。 探究时需要测量物体和光屏到凸透镜的距离。 实验器材 蜡烛 凸透镜f=10cm 光屏 光具座 探究新知 设计实验 物距u 像距v 物距u：物体到透镜的距离。 像距v：像到透镜的距离。 能在屏幕上呈现的像称为实像，它是由实际光线会聚而成的。 探究新知 设计实验 我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f 有关系，所以研究物距 u 的变化时，焦距 f 可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。 f F O 凸透镜 光屏 物体 2f 像距v 物距u 探究新知 实验步骤 组装与调节 按图组装实验器材，了解凸透镜的焦距并记录。  探究凸透镜成像的规律 在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，透镜固定光具座标尺中央。 探究新知 实验步骤 组装与调节 调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心在同一高度。 使像成在光屏中央 探究新知 实验步骤 实验记录表格 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 凸透镜的焦距 f=10 cm 探究新知 实验步骤 ①把蜡烛移到两倍焦距之外，移动光屏位置，直到找到一个清晰的像，并记录像距和像的特点。 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 32 13.5 倒立 缩小 实像 25 16.5 倒立 缩小 实像 探究新知 实验步骤 ②把蜡烛移到两倍焦距处，移动光屏位置，直到找到一个清晰的像，并记录像距和像的特点。 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 20 20 倒立 等大 实像 探究新知 实验步骤 ③把蜡烛移到一倍焦距和两倍焦距之间，移动光屏位置，直到找到一个清晰的像，并记录像距和像的特点。 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 18 20.4 倒立 放大 实像 15 21.3 倒立 放大 实像 探究新知 实验步骤 ④把蜡烛移到一倍焦距处，移动光屏位置，直到找到一个清晰的像，并记录像距和像的特点。 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 10 不成像 探究新知 实验步骤 ⑤把蜡烛移到一倍焦距以内，移动光屏位置，直到找到一个清晰的像，并记录像距和像的特点。 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 8.5 / 正立 放大 虚像 6.5 / 正立 放大 虚像 探究新知 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 ① 32 13.2 倒立 缩小 实像 ② 25 16.5 倒立 缩小 实像 ③ 20 20 倒立 等大 实像 ④ 18 20.4 倒立 放大 实像 ⑤ 15 21.3 倒立 放大 实像 ⑥ 10 不成像 ⑦ 8.5 / 正立 放大 虚像 ⑧ 6.5 / 正立 放大 虚像 凸透镜的焦距 f=10 cm 探究新知 分析论证 通过观察到的实验现象和收集的数据，找出凸透镜成像的规律。 （1）当物距大于透镜的1倍焦距时，物体成倒立的实像，当物距小于透镜的1倍焦距时，物体成正立的虚像。 （2）当物距大于透镜的2倍焦距时，物体成缩小的像，当物距小于透镜的2倍焦距时，物体成放大的像。 探究新知 分析论证 物距与焦距的关系 像距与焦距的关系 像的性质 像与物的位置（同侧/异侧） 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 u>2f f<v<2f 倒立 缩小 实像 异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 异侧 f<u<2f v>2f 倒立 放大 实像 异侧 u=f u<f / 正立 放大 虚像 同侧 探究新知 实验结论 实验表明，物体通过凸透镜所成的像的性质与物距有关。主光轴上有两个位置是成像性质变化的分界点，一个是二倍焦距处，另一个是一倍焦距处(焦点处)。二倍焦距处，是成缩小像与放大像的分界点；一倍焦距处，是成倒立实像与正立虚像的分界点。 思考：通过实验得到的数据表格，你还能总结出哪些规律呢？ 探究新知 物距与焦距的关系 像距与焦距的关系 像的性质 像与物的位置（同侧/异侧） 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 u>2f f<v<2f 倒立 缩小 实像 异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 异侧 f<u<2f v>2f 倒立 放大 实像 异侧 u=f u<f / 正立 放大 虚像 同侧 实像倒立异侧，虚像正立同侧。 物距与焦距的关系 像距与焦距的关系 像的性质 像与物的位置（同侧/异侧） 正立/倒立 放大/缩小 实像/虚像 u>2f f<v<2f 倒立 缩小 实像 异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 异侧 f<u<2f v>2f 倒立 放大 实像 异侧 u=f u<f / 正立 放大 虚像 同侧 探究新知 成实像时，物体靠近凸透镜，像远离凸透镜，像变大 探究新知 交流讨论 1、在做“凸透镜成像规律”的实验时，某同学在光具座上将蜡烛放置在凸透镜前，然后移动光屏，可他无论怎样移动光屏，都无法在光屏上观察到烛焰的像，请你分析发生这一现象可能原因。 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或在焦点处。 ③像距太长，光具座长度不够。 探究新知 交流讨论 2.用卡片把透镜遮住一部分，在光屏上还能看到完整的像吗？ 光屏上的像还是完整的，但亮度会变暗。 探究新知 交流讨论 3.随着蜡烛慢慢燃烧变短，光屏上的像运动情况如何？ 像将会向上移动。 想要使烛焰成像在光屏的中心应如何调节？ 调节方法：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 【学习任务一】探究凸透镜成像规律 小致同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律。 (1)如图甲所示，测出所用凸透镜的焦距为 cm，凸透镜对光有 作用； (2)实验时，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到 ，目的是： 。 (3)接着小致调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个 的实像，接下来他改用焦距为5cm的新凸透镜继续进行实验，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，则将光屏适当 （选填：左移或右移）可在光屏上看到清晰的像，此像要比之前 。（选填：变大或变小） 10.0 会聚 同一高度 使像成在光屏中央 倒立放大 左移 变小 探究新知 【学习任务一】探究凸透镜成像规律 解：（1）[1][2]平行主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，故凸透镜的焦距是60cm-50cm=10cm （2）[1][2]为了使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度。 （3）[1]由题意知，焦距f=10cm，当烛焰距凸透镜15cm时，物距f<u<2f [2][3]把凸透镜换成焦距为5cm的，物距为15.0cm，大于2倍焦距，此时像距应大于1倍焦距且小于2倍焦距，即5cm<v’<10cm 此时成缩小倒立的实像，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，则应将光屏适当左移可在光屏上看到清晰的像，此像要比之前变小。 探究新知 【学习任务一】探究凸透镜成像规律 小周同学用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)实验前，小周找到一个焦距为12cm的凸透镜，然后在光具座上从左到右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏，将焰心、透镜中心、光屏中心调节在 。 (2)保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，如图a所示。则人眼在图中的 （选填“A”或“B”）处能观察到蜡烛的像，像是图b中的 （选填“1”“2”“3”或“4”）。 同一高度 B 4 探究新知 【学习任务一】探究凸透镜成像规律 (3)光屏上得到发光体清晰的像时，一只小飞虫飞到了凸透镜上，此时光屏上 （选填“A”、“B”或“C”）。 A．会有小飞虫的像 B．会出现小飞虫的影子 C．发光体的像完整且暗了一些 (4)实验过程中，如图c所示，光屏上刚好成清晰的实像，则此时光屏上所成的 是 像（填成像的特点）。如果将F光源向右移动一点，为了再次在光屏上成一个清晰的像，则需要将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，与原来的像相比，此时的像会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 C 倒立、缩小 右 变大 探究新知 【学习任务一】探究凸透镜成像规律 解：（1）根据凸透镜成像的要求，将焰心、透镜中心、光屏中心调在同一高度，目的是使像成在光屏的中央。 （2）[1][2]由题意知，凸透镜的焦距为12cm，由图a可知，此时蜡烛所处刻度尺的位置为10.0cm，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处时，物距为u=16cm-10.0cm=6.0cm 小于一倍焦距，只能够成正立、放大的像，不能够在光屏上成像。像与物在同侧，所以人眼应在B处才能观察到蜡烛的像，像如图丙中的4。 （3）光屏上的实像是发光体发出的光经凸透镜折射后会聚成的，一只小飞虫飞到了凸透镜上，物体发出的光被小飞虫挡住了一些，但不妨碍成像，所以光屏上呈现的仍然是物体的完整的实像，只是光被挡住一些，导致会聚在光屏上的实像要暗一些，故AB不符合题意，C符合题意。故选C。 （4）[1]由图c可知，此时蜡烛所处刻度尺的位置为10.0cm，凸透镜所处刻度尺的位置为50.0cm，物距为u=50cm-10.0cm=40.0cm 大于两倍倍焦距，成倒立、缩小的实像。 [2][3]将F光源向右移动一点，物距减小，根据凸透镜成实像时的规律“物近像远像变大”，为了再次在光屏上成一个清晰的像，应将光屏向右移动，且此时的像与原来相比变大。 探究新知 凸透镜成像光路分析 回顾凸透镜的三条特殊光线 1.过光心的光线传播方向不变 2.入射光线平行于主光轴，折射光线通过另一侧焦点 3.入射光线通过焦点，折射光线平行于主光轴 探究新知 A′ F F 2f 2f O u>2f A B B′ 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v f<v<2f 探究新知 物距等于2倍焦距，即u=2f 时 F F 2f 2f O B′ A′ u=2f A B 物距u：u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距 v=2f 探究新知 物距在1倍焦距和2倍焦距之间时，即f<u<2f 时 F F 2f 2f O B′ A′ f<u<2f A B 物距u：f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f 探究新知 物距等于1倍焦距时，即u=f 时 F F 2f 2f O u=f A B 当物距u=f时，凸透镜不成像 探究新知 物距小于1倍焦距时，即u<f 时 F F 2f 2f O A′ B′ A B u<f 当物距u<f 时，凸透镜成正立、放大的虚像 探究新知 动画演示—《凸透镜成像光路》 探究新知 【学习任务二】凸透镜成像规律的应用 小明将凸透镜正对太阳光，在距离凸透镜10cm的白纸上呈现一个最小、最亮的光斑，此凸透镜的焦距为 cm。如图是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况，如果他想看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜 书本（选填“远离”或“靠近”），凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。 10 [1]平行光经过凸透镜折射后会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以根据题意可知此凸透镜的焦距为10cm。 [2][3]因为想要看到正立的像，所以可知此时凸透镜相当于一个放大镜，放大镜利用的是当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像的原理，所以想看到正立的“国”字，凸透镜和书本的距离应小于10cm，而当凸透镜成正立、放大的虚像时，物距越大，像距越大，成的虚像越大，所以可知想要看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜远离书本，但是距离不能大于10cm。 远离 小于10cm 探究新知 【学习任务二】凸透镜成像规律的应用 大雁塔屹立西安城南已近千年，是西安市城市名片之一。小明通过一个放在地上的透明玻璃球，可看到玻璃球中的蓝天和大雁塔反转了过来，如图所示。玻璃球相当于凸透镜，对光具有 作用。远处大雁塔通过玻璃球成了一个倒立缩小的 像，当玻璃球远离大雁塔时，人看到像的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 会聚 解：[1][2][3]玻璃球相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用；远处风景到凸透镜的距离大于2倍焦距，由“看到蓝天和大雁塔反转了过来”可知，此时成的是倒立、缩小的实像；凸透镜成实像时，物远像近像变小，当玻璃球远离大雁塔时，物距变大，像变小。 实 变小 课堂小结 凸透镜成像规律 探究凸透镜成像规律 实验步骤 实验器材 凸透镜成像规律 物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f 物距 u>2f 时， 成倒立、缩小的实像，像距v f<v<2f 物距f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f 物距u=f时，凸透镜不成像 凸透镜成像光路 物距u<f 时，凸透镜成正立、放大的虚像 记录数据 实验结论 课堂练习 1．如图所示，在一些博物馆里，为了方便游客观察一些比较小巧精密的物品时，往往会配一透镜来观察。此透镜对光线具有 作用，若该透镜的焦距为f，则物品与透镜的距离应 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f且小于2f”）。 解：[1][2]在一些博物馆里，为了方便游客观察一些比较小巧精密的物品时，配有放大镜来观察，放大镜由凸透镜制成，此透镜对光线具有会聚作用，根据凸透镜成像的规律，若该透镜的焦距为f，要起到放大作用，则物品与透镜的距离应小于f。 会聚 小于f 课堂练习 2．物理兴趣小组同学在做凸透镜实验时，光屏和发光体在透镜的 （选填“同侧”、“两侧”），它们的中心在 上，此凸透镜的焦距为10cm，发光体距离凸透镜16cm时，成 （选填“正立放大”、“正立缩小”、“倒立放大”、“倒立缩小”）的实像。 两侧 解：[1]做凸透镜实验时，发光体发出的光通过凸透镜，在光屏上成像，所以光屏和发光体在透镜的两侧。 [2]为了能清晰的观察像，应使像成在光屏中央，所以应调整发光体的中心、凸透镜的光心、光屏的中心在同一高度上，即它们的中心在主光轴上。 [3]凸透镜的焦距为10cm，发光体距离凸透镜16cm时，即物距为16cm，则物距大于一倍焦距，小于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，成倒立、放大的实像。 同一高度 倒立放大 课堂练习 3．课外阅读是同学们学习的一种重要途径。某同学在课外阅读时，用凸透镜观察书本上的一幅插图（如左图所示），分别看到了 A、B、C、D中的四种情形，则凸透镜和书本之间的距离最大的是（　　） A． B． C． D． C 解：B图是正立放大的像，所以书本应该在凸透镜的一倍焦距内，距离最近；A、C、D均为倒立的实像，由于凸透镜成实像时，物远像近像变小，所以物距越大，实像越小，故C图成像时，凸透镜与书本之间距离最大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 课堂练习 4．现在很多家庭都配备了智能扫地机器人，其避障功能利用了类似凸透镜成像的原理。扫地机器人顶部的传感器相当于凸透镜，当有障碍物靠近时，传感器能感知到物体并避开。若该传感器的焦距为5cm，某次它检测到一个距离它8cm的障碍物，以下说法正确的是（　　） A．此时传感器成倒立、缩小的实像，像距在5cm到10cm之间 B．此时传感器成倒立、放大的实像，像距大于10cm C．此时传感器成正立、放大的虚像，像距大于8cm D．此时传感器成倒立、等大的实像，像距等于10cm B 解：扫地机器人顶部的传感器相当于凸透镜，该传感器的焦距为5cm，某次它检测到一个距离它8cm的障碍物，根据凸透镜的成像原理可知，此时物距在一倍焦距与二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，像距大于10cm，传感器成倒立、放大的实像，故ACD错误，B正确。 故选B。 课堂练习 5．请用光线作图来说明：凸透镜能成缩小的像的原因 解：由于凸透镜成缩小的像，可知物距大于2倍焦距，假设物体放在凸透镜的左边，处于二倍焦距以外，此时A点为物体上一点，A点发出的经过光心的入射光线经过凸透镜折射后传播方向不改变，A点发出的与主光轴平行的入射光线经过凸透镜折射后过焦点，A点发出的经过焦点的入射光线经过凸透镜折射后平行于主光轴，三条光线会聚于A’，如下图所示： 课堂练习 6．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 (1)让凸透镜正对太阳光，左右移动光屏直至出现一个 的光斑，测出焦距f＝10cm。 (2)依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上，将凸透镜固定在光具座中央，蜡烛放在20cm刻度线，移动光屏，发现像不在光屏中央，这时应该调节蜡烛、凸透镜、或光屏的高度，使烛焰和光屏的中心在凸透镜的 上。 最小、最亮 主光轴 课堂练习 (3)左右移动光屏直到呈现最 的像，如甲图，此时看到的是倒立 的实像；若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动一段距离，应将光屏适当向 （左/右）移动又能呈现清晰的像。 (4)蜡烛移到35cm刻度线时，光屏上呈现的是倒立 的实像；当蜡烛移到45cm刻度线时如乙图，此时人眼在 处能观察烛焰的像。 清晰 缩小 右 放大 B 课堂练习 解：（1）为了确定凸透镜的焦距，首先要找到凸透镜的焦距，所以将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屛上出现一个最小、最亮的点，便为焦点。焦点到凸透镜中心的距离为10cm，所以此凸透镜的焦距为10cm。 （2）调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，使烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上，其目的是使像成在光屏的中央。 （3）[1]通过左右移动光屏，左右移动光屏直到呈现最清晰的像，此时光屏的位置才是像的位置。 [2]如甲图所示u=50cm-20cm>2f 所以此时看到倒立、缩小的实像。 [3]保持凸透镜位置不变，将蜡烛继续向右移动，物距变小，此时像距变大，像变大，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向右移动，远离凸透镜。 （4）[1]将蜡烛移至35cm刻度线处，物距u=50cm-35cm=15cm 满足f<u<2f条件，成倒立、放大的实像。 [2]移动蜡烛至45cm刻度线处时u=50cm-45cm=5cm<f 此时成正立、放大的虚像，像与物在同侧，则人眼在B处能观察到蜡烛的像。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.实践应用作业： 当物体通过凸透镜成实像时，物体距离凸透镜越远，所成的像越接近焦点。若物体距离凸透镜足够远（大于 10 倍焦距），则所成的像到凸透镜的距离就近似等于透镜的焦距。请你据此设计一种估测凸透镜焦距的简便方法。试着测一测，并简要写出实验步骤。 解：使稍远处教室的窗户通过凸透镜在墙壁上成清晰的像，这时墙壁与凸透镜间的距离就近似等于凸透镜的焦距，使用刻度尺测量墙壁与凸透镜间的距离即可。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.45.100 Transcoded by Arctime Pro 2.2.1 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$