三、凸透镜成像的规律（培优教学课件）物理苏科版2024八年级上册

江苏凤凰科学技术出版社 第三章 光的折射 透镜 在古代，人们就渴望认识神秘的宇宙。 他们崇拜眼睛，想象把自己的眼睛延长…… 透镜使人们的夙愿成为现实。 眼镜，矫正人的视力； 显微镜、望远镜，延展人类的视觉空间； 照相机，捕捉美好瞬间。 ………… 这些形形色色的仪器，乃至我们的眼睛，都与透镜成像有关。 透镜为什么能成像？ 透镜成像有什么特点？ 三、凸透镜成像的规律 八年级上册•苏科版（2024） 一、探究凸透镜成像的规律 二、生活中的透镜 三、 课堂总结 四、实践与练习 五、 提升训练 学习内容 学习目标 激发学生对光学现象的好奇心和探索兴趣。培养严谨求实的科学态度以及理论联系实际的学习习惯。 情感态度与价值观 掌握凸透镜成像的核心规律，清晰理解物距（u）、像距（v）和焦距（f）之间的内在联系与变化规律。 知识与技能 通过分组实验，培养学生的动手操作能力和合作意识。 引导学生观察现象、分析数据，提高科学思维能力。 过程与方法 1.探究凸透镜成像规律，明晰物距、像距与成像特点关系。 2.掌握实像和虚像区别，能判断实像与虚像。 教学重点 1.设计实验，保障实验数据可靠，引导学生掌握实验方法。 2.分析实验数据，理解物距、像距变化时成像规律的动态分析，归纳凸透镜成像规律。 教学难点 重难点 4 导入新课 观看视频，当凸透镜逐渐远离书本时，看到的文字是怎么变化的呢？ 思考：凸透镜成像有怎样的规律呢？ 视频：凸透镜逐渐远离书本 知识点1：探究凸透镜成像的规律 凸透镜成像的规律 一、探究凸透镜成像的规律 1. 凸透镜的三个物理量 （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 一、探究凸透镜成像的规律 2. 探究凸透镜成像的规律 【提出问题】 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? 【猜想假设】 （1）可能与物体到透镜的距离有关。 支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。 一、探究凸透镜成像的规律 2. 探究凸透镜成像的规律 （2）可能与凸透镜的焦距有关。 支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。 （3）像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。 支持事例：照相机与投影仪，物体和所成的像分居在凸透镜的两侧；通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的同一侧。 一、探究凸透镜成像的规律 我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的变化。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。 【实验思路】 f F O 凸透镜 光屏 物体 2f 像距v 物距u 光具座、凸透镜（焦距 f =10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。 一、探究凸透镜成像的规律 【实验器材】 光具座就是可以把凸透镜、光屏、蜡烛等器材放置在上面的器材。它下部有刻度尺可以测量各器材之间的距离，帮助我们读出物距、像距。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 数据记录表格 凸透镜的焦距 f=10 cm 一、探究凸透镜成像的规律 （1）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中央。 【进行实验与收集证据】 一、探究凸透镜成像的规律 实验 序号 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。 一、探究凸透镜成像的规律 （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 序号 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 一、探究凸透镜成像的规律 （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 序号 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 一、探究凸透镜成像的规律 （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 序号 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 一、探究凸透镜成像的规律 （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 序号 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 一、探究凸透镜成像的规律 （7）数据记录汇总 凸透镜的焦距 f=10 cm 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像 ① 30 15 倒立 缩小 实像 ② 20 20 倒立 等大 实像 ③ 15 30 倒立 放大 实像 ④ 10 不成像  ⑤ 6 正立 放大 虚像 一、探究凸透镜成像的规律 （1）像的虚实 凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？ 【分析与论证】 一焦距 分虚实 f 实像 虚像 u=f 是成虚像和实像的分界点，当物距大于透镜的1倍焦距时，物体成实像，当物距小于透镜的1倍焦距时，物体成虚像。 分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。 一、探究凸透镜成像的规律 （2）像的大小 凸透镜在什么条件下成缩小的像？在什么条件下成放大的像？ 二倍焦距分大小 2f 缩小像 放大像 u=2f 是成像大小的分界点，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。 一、探究凸透镜成像的规律 （3）像的正倒 凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？ 实像异侧倒 虚像同侧正 虚像 实像 凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。 一、探究凸透镜成像的规律 （4）物距、像距与像的大小关系 物距小于像距 物距大于像距 不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。 凸透镜成放大像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的像时，物距跟像距相比，哪个比较大？ 一、探究凸透镜成像的规律 （5）像和像距随物距的变化规律 物距减小，像距变大，像变大。 ①凸透镜成倒立的实像时：物体靠近凸透镜，物距变小，像远离凸透镜，像距变大，像变大；反之，亦然。 ②凸透镜成虚像时：物体靠近凸透镜，物距变小，像距变小，像变小。 一、探究凸透镜成像的规律 一焦分虚实，二焦分大小； 物近（离焦点）像远像变大； 虚像（与物）同侧正，实像异侧倒， 像物相互跟着跑。 （6）口诀记忆 一、探究凸透镜成像的规律 物距u和焦距 f的关系 像的性质 像的位置 像距v和焦距 f 的关系 虚实 大小 正倒 与物同（异）侧 u > 2f 实像 缩小 倒立 异侧 2f >v >f u = 2f 实像 等大 倒立 异侧 v = 2f 2f >u >f 实像 放大 倒立 异侧 v>2f u =f 不成像  u <f 虚像 放大 正立 同侧 【探究结论】 一、探究凸透镜成像的规律 视频演示——《探究凸透镜成像的规律》 一、探究凸透镜成像的规律 【交流讨论】 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。 一、探究凸透镜成像的规律 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。 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？ 像将会向上移动。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. 一、探究凸透镜成像的规律 一、探究凸透镜成像的规律 【典例1】在探究“凸透镜成像的规律”的实验中： (1)按如图甲所示的操作，可测出凸透镜焦距是        cm； (2)为了使像能成在光屏的中央，实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在       ； 10.0 同一高度 一、探究凸透镜成像的规律 【典例1】在探究“凸透镜成像的规律”的实验中： (3)如图乙所示，某次实验时光屏上承接到了烛焰清晰的像，该像是一个       、       的实像；为了让光屏上的像更大一些，应该调节蜡烛到凸透镜的距离       些（选填“变大或变小”）； (4)如图丙所示，实验时把一个不透明且不光滑的挡板放在如图所示的位置，则小丽在透镜的另一侧 （选填“能”或“不能”）看到烛焰的像。 倒立 放大 变小 能 知识点2：生活中的透镜 凸透镜成像的规律 （1）成像原理 二、生活中的透镜 1. 照相机 照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶片相当于光屏，来自物体的光经过镜头会聚在照相机暗箱的胶片上，在胶片上得到倒立、缩小的实像。 数码照相机 原理： 物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f 二、生活中的透镜 F 2F F 2F 2f 2f f f 成像原理图 （1）物体到镜头的距离（物距）大于胶片到镜头的距离（像距）。 （2）物体离照相机镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（胶片）的位置到镜头的距离越近，暗箱越短。 （3）像和物体在镜头（凸透镜）两侧。 （4）物体在胶片上成的是倒立、缩小的实像. （2）成像特点： 二、生活中的透镜 （3）成像调节 ①调节依据 凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法 像偏小时：物体靠近相机，暗箱拉长； 像偏大时：物体远离相机，暗箱缩短。 二、生活中的透镜 F 2F F 2F （1）投影仪原理： 物距u：f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f 2f 2f f f 二、生活中的透镜 2. 投影仪 （2）投影仪的调节 ①调节依据 凸透镜成倒立、放大的实像时，物近像远像变大。 ②调节方法 像偏小：投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕； 像偏大：投影片远离镜头，投影仪靠近屏幕。 二、生活中的透镜 f 2f F 2F F 2F （1）放大镜成像原理 当物距 u<f 时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在同侧。 二、生活中的透镜 3. 放大镜 （2）放大镜的调节 ①调节依据 凸透镜成虚像时，物近像近像变小。 ②调节方法 像偏小：物体稍微远离镜头，适当调节眼睛位置； 像偏大：物体稍微靠近镜头，适当调节眼睛位置。 二、生活中的透镜 视频：凸透镜成像规律 二、生活中的透镜 二、生活中的透镜 【典例2】贵阳的很多街口都安装了360°高清摄像头，其镜头与成像板位置固定。这些镜头相当于一个可自动调节焦距的凸透镜，不管人走进还是走远，都能自动调节焦距以保证人与镜头的距离在2倍焦距以外，使得成像板上成倒立、         的实像，成像原理如图所示。当人走进摄像头时，镜头的焦距         （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 缩小 变小 【详解】[1]由凸透镜成像规律可知，人与镜头的距离在2倍焦距以外时，在成像板上成倒立、缩小的实像。 [2]当人走进摄像头时，物距减小，因这些镜头相当于一个可自动调节焦距的凸透镜，为了保证人与镜头的距离在2倍焦距以外，则物体镜头的焦距应变小。 二、生活中的透镜 3．请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A＇。 【解析】 三、课堂总结 凸透镜成像的规律 三、课堂总结 物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 应用 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f 能 投影仪 u＝f 不成像 获得平行光 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 放大镜 表格总结——凸透镜成像规律 四、实践与练习 凸透镜成像的规律 1．图记录了三次改变物距的成像情况，请用 A′、B′、C′分别对应标出物体在位置 A、B、C 时所成的像。 物体在位置 A、B时，物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立缩小的实像，且物距越大，像越小；物体在位置 C时，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，凸透镜成倒立放大的实像。 四、实践与练习 2. 想一想，生活中哪些地方用到了凸透镜？为什么这些地方要用凸透镜？ 老花镜、放大镜、投影仪、照相机、马路上的电子监控仪等。老花镜对光有会聚作用；放大镜能成正立放大的虚像；投影仪能成倒立放大的实像；照相机与马路上的电子监控仪都能成倒立缩小的实像。 四、实践与练习 3. 将一个凸透镜正对着太阳，可在距凸透镜 20 cm 处得到一个最小、最亮的光斑，如图所示。若将一个物体放在此透镜前 30 cm处，请写出在凸透镜的另一侧得到的像的性质。 太阳光透过凸透镜发生折射会聚于一个最小、最亮的光斑，这个点叫做焦点，焦点到凸透镜的光心距离为焦距，故此凸透镜的焦距是20cm。 将一个物体放在此透镜前30cm处，此时物距位于一倍焦距到二倍焦距之间，根据凸透镜成像原理可知，成倒立、放大的实像。 四、实践与练习 4. 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。 根据凸透镜成像特点可知，可通过以下实验估测凸透镜的焦距大小，步骤为： ①将凸透镜对准远处建筑物的窗户； ②调节光屏与凸透镜之间的距离，直到光屏上出现一个清晰的窗户的像； ③读出光屏与凸透镜之间的距离大约等于凸透镜的焦距。 四、实践与练习 五、提升训练 凸透镜成像的规律 五、提升训练 1．在全国防范冠状病毒的大环境下，学校延迟开学，然而学生的学习不能停，教育部开通了各种学习平台，号召我们停课不停学。有些平台需要手机扫描二维码学习，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．物体上的二维码是光源 B．扫码时二维码要位于摄像头二倍焦距以外 C．要使屏幕上二维码的像变小，只需将二维码靠近凸透镜 D．影像传感器上成的是正立的实像 【详解】A．二维码本身不发光，不是光源，故A错误； B．手机摄像头相当于凸透镜，是利用物体在2倍焦距以外时，凸透镜成倒立、缩小实像的原理制作的，所以，扫码时二维码要位于摄像头的二倍焦距以外，故B正确； C．如果要使屏幕上二维码的像变小，根据凸透镜成实像时“物远像近，像变小”可知，应增大物距，应将二维码远离凸透镜，故C错误； D．手机摄像头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏，影像传感器上成的是倒立、缩小的实像，故D错误。 B 五、提升训练 2．许多博物馆会在较为精巧的文物前放置凸透镜，通过凸透镜能看到文物的细微之处，如图所示。下列选项中能用来说明其成像原理的是（　　） 【详解】许多博物馆会在较为精巧的文物前放置凸透镜，便于观察细微之处，此时的凸透镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，成像原理是光的折射，其中A是放大镜的原理，故选A。 A ABCD 五、提升训练 3．一款名为Hover Camera的无人相机可以悬浮在空中进行自拍，如图所示为相机正悬浮在空中拍摄视频，底部还有一个声呐感应器发出超声波，可以防止飞行器在拍摄中发生碰撞，更加稳定。下列说法中正确的是（   ） A．镜头部分相当于一个凸透镜 B．人通过镜头成倒立缩小实像 C．当自拍神器远离自己时，所成的像的大小将变小 D．声呐感应器发出的是小于20Hz的声波 【详解】ABC．照相机的镜头部分相当于一个凸透镜，用照相机拍照时，物距大于二倍焦距，像是倒立、缩小的实像，当自拍神器远离自己时，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，所成的像的大小将变小，故ABC正确； ABC D．声呐感应器发出超声波，超声波的频率高于20000Hz，故D错误。 【详解】[1]根据凸透镜成像原理，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，像距大于2倍焦距，此时成倒立、放大的实像，投影仪就是根据此原理制成的。 [2]根据凸透镜成实像时，物近像远像变大的规律可知，若要使像变大，应减小物距，因此应当适当降低凸透镜。 [3]屏幕表面粗糙，当光射向屏幕时，发生漫反射，反射光线射向四面八方，因此坐在教室不同位置的同学都能看到投影仪上的画面。 五、提升训练 4．如图所示是投影仪的示意图，它的镜头是凸透镜，利用凸透镜能成倒立 的像（选填“放大”，“缩小”或“等大”）的原理制成的；在使用投影仪时，发现在屏幕上画面太小，正确的调节方法之一是 （选填“适当降低”或“适当升高”）凸透镜；坐在教室不同位置的同学都能看到投影仪上的画面，是因为光在屏幕表面发生 反射。 放大 适当降低 漫 (1)他首先利用F光源来探究平面镜成像的特点（如图1）。 ①为了确定像的位置，实验中应选用         （选填“薄”或“厚”）玻璃板替代平面镜； ②将玻璃板          放置在铺有刻度的水平纸板上，在玻璃板前放置 F光源，在玻璃板后面移动另一大小相同不发光的字母F，发现字母F与F光源的像完全重合，说明像与物的         相等； 五、提升训练 5．在学习了光学相关知识后，小君利用F光源做了相关实验。 薄 垂直 大小 ①首先他将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到形成最小最亮的光斑，如图2甲所示，则凸透镜的焦距为          cm； ②接着，他将F光源放在了如图2乙所示的位置，在光屏上得到了一个倒立、        （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，利用此原理，可以制作         （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。 五、提升训练 10.0 (2)完成平面镜成像的实验后，聪明的小君找来光具座和光屏，继续探究凸透镜成像的特点（如图2所示）； 缩小 照相机 五、提升训练 2． 【详解】A．二维码本身不发光，不是光源，故A错误； B 五、提升训练 2． 【详解】A．二维码本身不发光，不是光源，故A错误； B 五、提升训练 2． 【详解】A．二维码本身不发光，不是光源，故A错误； B 八年级上册•苏科版（2024） 谢谢！ 一份耕耘，一份收获 Lavf58.46.101 Lavf59.27.100 $$