5 科学探究：凸透镜成像（导学案）物理教科版2024八年级上册

5 科学探究：凸透镜成像 导学案 1.能正确区分凸透镜和凹透镜；能在图中标出凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距；能说出凸透镜对光起会聚作用、凹透镜对光起发散作用。 2.理解凸透镜成像的规律。 3.了解凸透镜在照相机、摄像头、幻灯机和投影仪中的应用；学会运用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。 一、教学重点 1.了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凸透镜的发散作用。（重点） 2.探究并掌握凸透镜成像的规律。（重点） 3.探究并掌握凸透镜成像的规律。（难点） 4.了解透镜在放大镜、照相机、电影放映机等光学仪器中的应用。（难点） 【自主预习】 1.透镜：至少有一个外表面是球面的一部分，用透明材料制成的镜片。 2.透镜的种类： (1)凸透镜：中间厚 、边缘薄 的透镜叫凸透镜。 (2)凹透镜：中间 厚 、边缘 厚的透镜叫凹透镜。 (3)薄透镜：若透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫 薄透镜 。 3.主光轴：透镜上通过两个 球心 的直线叫做主光轴，简称主轴。 4.光心：每个透镜上主光轴上都有一个特殊的点，凡是通过该点的光，其传播方向 不改变 ，这个点叫做光心。 5.凸透镜对光有 会聚 作用，凹透镜对光有 发散 作用。 探究点一 认识透镜 1. 透镜的概念 透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧以及从透镜的另一侧射出时各发生一次折射，并由此产生会聚或发散的效果。 2. 透镜的种类 种类 概念 图示 实例 凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜 凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜 3.透镜的主光轴和光心 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 凸透镜 凹透镜 光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心，用字母O表示，可以认为薄透镜就在透镜的中心 【特别提示】厚度远小于球面半径的透镜叫作薄透镜。中学阶段研究的透镜均为薄透镜。 【典例1】凸透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜头。凹透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜片。下列镜子中，属于凸透镜的有 ；属于凹透镜的有 。 【答案】 厚 薄 照相机 薄 厚 近视镜 ACD BEF 【详解】[1][2][3]中央比边缘厚的叫凸透镜，对光起会聚作用，照相机、投影仪的镜头都是凸透镜。 [4][5][6]中央比边缘薄的叫凹透镜，对光有发散作用，近视镜的镜片是凹透镜。 [7][8] ACD中央比边缘厚，属于凸透镜；BEF中央比边缘薄，属于凹透镜。 探究点二 透镜对光的作用 1.实验演示：透镜对光的作用→也是判断透镜种类的依据 (1)凸透镜对光的作用 如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上一点。 (2)凹透镜对光的作用 如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后偏离主光轴，但其反向延长线交于主光轴上一点。 【归纳总结】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫作会聚透镜，凹透镜又叫作发散透镜。 2.真正理解“会聚作用”和“发散作用” (1)凸透镜对光有会聚作用，指的是通过凸透镜的光相对原来入射光偏向主光轴，如图所示。 注意：凸透镜不仅对平行光线有会聚作用，它对任何光线都有会聚作用，但光线不一定会会聚到一点。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是入射光经凹透镜折射后，折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，如下图所示。 注意：凹透镜不仅对平行光线有发散作用，它对任何光线都有发散作用。 3. 类比三棱镜理解透镜对光的作用 （1）凸透镜对光的会聚作用 凸透镜可以理解成无数个三棱镜的组合。由光的折射规律可知，当一束光平行于棱镜底边射入棱镜会发生两次折射，两次折射时光都由棱镜薄的位置向棱镜厚的位置偏折，从而使凸透镜对光有了会聚作用。 （2）凹透镜对光的发散作用 凹透镜可以近似分解成无数个三棱镜，一束平行于棱镜底边的光射入棱镜，经过两次折射将向棱镜厚的位置偏折，从而使凹透镜对光有了发散作用。 【典例2】如图所示，某玻璃砖内有一个凸形气泡，该玻璃砖可以看作 （选填“一块凸透镜”、“两块凹透镜”），一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会 （选填“平行”“会聚”或“发散”）。 【答案】 两块凹透镜 发散 【详解】[1][2]玻璃砖内有一个凸形气泡，把它从气泡中间处分成左右两部分，则左右两部分都看作一个凹透镜，所以，该玻璃砖可以看作两块凹透镜。凹透镜对光起发散作用，一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，相当于经过了两块凹透镜，两块凹透镜对光线进行了两次发散，所以，最终，光线将会发散。 探究点三 透镜成像规律 一、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。 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。 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，当照相机镜头的焦距改变时（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。 【设计实验】 （1）相关概念 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。 （2）实验思路 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凸透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时，物体成像的情况。 （3）实验器材：凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座。 （4）数据记录表格（见下）。 【进行实验与收集证据】 （1）在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，透镜放在光具座标尺中央。 （2）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。 （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。 （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。 （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。 （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。 （7）数据记录汇总 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） u﹥2f 倒立、缩小的实像 f<v<2f u=2f 倒立、等大的实像 v=2f f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v>2f u=f 不成像 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 【分析与论证】 分析上表记录，思考下列问题，找出凸透镜成像的规律。 （1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？ （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？有没有缩小的虚像？ （3）像的倒正：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？ （4）物距、像距与像的大小关系：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？ （5）像和像距随物距的变化规律：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？ 归纳： （1）焦点是成实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距分虚实。 （2）二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小的像，在二倍焦距以内成放大的像。没有缩小的虚像。 （3）实像必异侧倒立，虚像必同侧正立（选填“倒立”或“正立”）。 （4）物距u＞像距v，像是缩小的；u＜v，像是放大的（选填“放大”或“缩小”）。 （5）成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。 【探究结论】 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。 【记忆口诀】 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，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。 【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？ 【分析】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。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，观察光屏上得到烛焰的像是否完整？像的亮度有什么变化？ 【分析】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？为使像仍成在光屏的中央，应怎样进行调节？ 【分析】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。 【典例3】某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是16cm B．当u＝12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像 C．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小 D．当u＝20cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的 【解答】解：A、u＝v＝2f，凸透镜成倒立、等大的实像，如图，u＝v＝2f＝16cm 时，所以f＝8cm，故A错误。 B、当u＝12cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，故B错误。 C、物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，故C正确。 D、当u＝20cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故D错误。 故选：C。 探究四：凸透镜成像的规律的应用 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f<v<2f 照相机 u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 测焦距 f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v>2f 投影仪 u=f 不成像 获得平行光束 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 放大镜 课堂小结： 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 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 放大镜 1、手拿一块透镜正对太阳光，地上的阴影如图所示，由此可判断此透镜是 透镜，它的中间 （填“薄”或“厚”），对光有 作用。    【答案】凸 厚 会聚 【解析】据图可知，该透镜将光折射后集中在中间的点上，对光线有会聚作用，所以是凸透镜，凸透镜中间厚、边缘薄。 2、凸透镜的中间厚度 边缘厚度（填“大”、于”或“于”），对光线有 作用。如图所示各种透镜， 凸透镜，而 透镜对线有发散作用。（后空均填字母）      【答案】大于 会聚 AD BC 【解析】中间厚边缘薄镜叫凸透镜，即透镜的中间厚度大于边缘厚度，凸透镜光起会聚作用，图中AD是凸透镜。中间薄边缘厚的透镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，图BC是凹透镜。 3、关于透镜，下列说法正确的是（　　） A.凸透镜可以做成近视眼镜 B.凸透镜有两个焦点 C.经过凸透镜的光一定相交于一点 D.凹透镜没有焦点，它不能使光相交于一点 【答案】B 【解析】凸透镜对光线有会聚作用，可以做成远视眼镜，故A错误；凸透镜有两个焦点，可以将平行于主光轴的光线会聚到焦点，故B正确；经过凸透镜的光会比原来向主光轴偏折一些，但不一定相交于一点，如发散的光线，经凸透镜后发散程度会减小，但不能相交于一点，故C错误；凹透镜没有实焦点，但它也能使光相交于一点，如会聚的光线，经凹透镜折射后会延迟会聚，最终相交于一点，故D错误。故选B。 4、如图所示，请完成图中两条光线的折射光路（保留作图痕迹）。    【答案】  见解析 【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过凸透镜光心的光线传播方向不改变，如图所示； 射向凹透镜光心的光线传播方向不变，射向虚焦点的光线经凹透镜折射后平行主光轴，注意折射光线与凹透镜的交点到虚焦点的距离用虚线画，故作图如下：    5.小高探究“凸透镜成像规律”，当蜡烛到透镜的距离是26cm时，调节透镜另一侧的光屏，屏上得到清晰放大的像。下列判断正确的是（　　） A.该透镜的焦距是13cm B.此时的像是正立放大的虚像 C.当蜡烛到透镜的距离是52cm时，调节光屏，屏上可得缩小的像 D.当蜡烛到透镜的距离是13cm时，调节光屏，屏上可得放大的像 【答案】C 【解析】由题可知，将点燃的蜡烛放在凸透镜前26cm，（即u＝26cm）在透镜的另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像，表明此时f＜u＜2f，即f＜26cm＜2f，推出此透镜的焦距26cm＞f＞13cm，故AB错误；当蜡烛到透镜的距离是52cm时，物距变大了，则像距应变小，像变小；此时的物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故C正确；当蜡烛到透镜的距离是13cm时，物距小于焦距，根据凸透镜成像规律，所成的像是正立放大的虚像，虚像不能成在光屏上，故D错误。故选C。 6、摄影师在照相时，发现有些人没有进入镜头，为了使全体人员都进入镜头，应采取（　　） A.人不动，照相机离人远一些，镜头往里缩一些 B.人不动，照相机离人近一些，镜头往里缩一些 C.人不动，照相机离人近一些，镜头往前伸一些 D.人不动，照相机离人远一些，镜头往前伸一些 【答案】A 【解析】集体照相时，发现有些人没有进入镜头，说明人像太大了，为了使全体人员都进入镜头，要减小像的大小，同时增大物距，减小像距。也就是增大人和照相机的距离，同时减小镜头和胶片的距离。也可以说是人不动，照相机离人远一些，镜头往里缩一些，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 7、小明用如图所示的装置“探究凸透镜成像规律”。      （1）实验前应调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，使三者的中心在 ，如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，此时在光屏上得到了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm。 （2）如图乙所示摆放蜡烛、凸透镜和光屏，烛焰所成的像是 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的，生活中的 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用该原理工作的。 （3）保持图乙所示的凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动15.0cm，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 移动一段距离。 【答案】（1）同一高度 10.0 （2）缩小 照相机 （3）右 【解析】（1）实验前应调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，使三者的中心在同一高度。一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，会聚于一点，凸透镜与光屏间的距离为焦距，该凸透镜的焦距为10.0cm。 （2）如图乙所示，u=35cm﹥2f，所成的像是倒立、缩小的实像。照相机就是利用物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，像距在1倍焦距到2倍焦距之间这一原理工作的。 （3）将蜡烛向右移动15.0cm，即物距变小，则像距变大，故要在光屏上得到清晰的像，光屏应向右移动一段距离。 8、如图所示是某实验小组合作探究“凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）凸透镜固定在光具座的零刻度线上，小捷将光源移至光具座30cm处后，再移动光屏，光屏上会出现清晰 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； （2）调节三者的位置后在另一侧光屏上得到一个清晰烛焰的像，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向 （选填“上”或“下”）移动； （3）小燕根据实验记录，绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到透镜的距离v之间的关系（乙图），则此凸透镜的焦距为 cm； （4）小明将蜡烛移到光具座最左端，拿来一副近视眼镜放在凸透镜的左侧并靠近凸透镜后，移动光屏成清晰的像，撤去眼镜后将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动适当距离后，光屏上的像又重新清晰了，说明近视眼看远处物体时，像成在了视网膜 （选填“前方”或“后方”）； （5）如图甲，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，将凸透镜换成焦距稍大一些的凸透镜，光屏向 （选填“左”或“右”）移动，直到光屏上呈现清晰的像； （6）实验后，该同学取下自己所带的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间靠近透镜的位置，光屏上原来清晰的像变模糊了，向左移动光屏，原来模糊的像又变清晰了，则说明该同学所带的是 眼镜。（选填“近视”或“远视”） 【答案】（1） 缩小 （2）上 （3）10 （4）靠近 前方 （5）右 （6）远视 【解析】（1）如图所示位置，物距大于像距，因此物体在二倍焦距以外，像在一倍焦距和二倍焦距之间，光屏上成倒立缩小的实像。 （2）实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，根据过光心的光线方向不发生改变可知，光屏上的像向上移动。 （3）分析图像中有关数据可知，当物距等于像距时，物体成等大倒立的实像，因此该透镜的焦距为10cm。 （4）由于近视镜的镜片属于凹透镜，凹透镜对光有发散作用，使光线在进入凸透镜前变得发散，经过凸透镜后成的像原理透镜正好落在光屏上，撤去眼镜，则应将光屏向靠近凸透镜的方向移动，光屏上再次成清晰的像，说明近视眼看远处物体时像落在视网膜的前方。 （5）保持蜡烛和凸透镜的位置不变，将凸透镜换成焦距稍大一些的凸透镜，此时相当于减小物距，根据物近像远像变大可知，应向右移动光屏，直到光屏上呈现清晰的像。 （6）根据题意可知，该同学取下自己所戴的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，向左移动光屏，原来模糊的像又变清晰了，说明该透镜对光线有会聚作用，加上同学的眼镜后，成的像靠近凸透镜，所以该同学所戴的是凸透镜，是远视镜。 1．今天我学到了哪些探究方法？ 2．我学到了哪些知识？ 3．我还存在的疑惑是什么？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5 科学探究：凸透镜成像 导学案 1.能正确区分凸透镜和凹透镜；能在图中标出凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距；能说出凸透镜对光起会聚作用、凹透镜对光起发散作用。 2.理解凸透镜成像的规律。 3.了解凸透镜在照相机、摄像头、幻灯机和投影仪中的应用；学会运用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。 一、教学重点 1.了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凸透镜的发散作用。（重点） 2.探究并掌握凸透镜成像的规律。（重点） 3.探究并掌握凸透镜成像的规律。（难点） 4.了解透镜在放大镜、照相机、电影放映机等光学仪器中的应用。（难点） 【自主预习】 1.透镜：至少有一个外表面是球面的一部分，用 材料制成的镜片。 2.透镜的种类： (1)凸透镜：中间 、边缘 的透镜叫凸透镜。 (2)凹透镜：中间 、边缘 的透镜叫凹透镜。 (3)薄透镜：若透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫 。 3.主光轴：透镜上通过两个 的直线叫做主光轴，简称主轴。 4.光心：每个透镜上主光轴上都有一个特殊的点，凡是通过该点的光，其传播方向 ，这个点叫做光心。 5.凸透镜对光有 作用，凹透镜对光有 作用。 探究点一 认识透镜 1. 透镜的概念 透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧以及从透镜的另一侧射出时各发生一次折射，并由此产生会聚或发散的效果。 2. 透镜的种类 种类 概念 图示 实例 凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜 凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜 3.透镜的主光轴和光心 名称 概念 图示 主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 凸透镜 凹透镜 光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心，用字母O表示，可以认为薄透镜就在透镜的中心 【特别提示】厚度远小于球面半径的透镜叫作薄透镜。中学阶段研究的透镜均为薄透镜。 【典例1】凸透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜头。凹透镜的中央较 、两边较 ；例如： 的镜片。下列镜子中，属于凸透镜的有 ；属于凹透镜的有 。 探究点二 透镜对光的作用 1.实验演示：透镜对光的作用→也是判断透镜种类的依据 (1)凸透镜对光的作用 如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上一点。 (2)凹透镜对光的作用 如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后偏离主光轴，但其反向延长线交于主光轴上一点。 【归纳总结】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫作会聚透镜，凹透镜又叫作发散透镜。 2.真正理解“会聚作用”和“发散作用” (1)凸透镜对光有会聚作用，指的是通过凸透镜的光相对原来入射光偏向主光轴，如图所示。 注意：凸透镜不仅对平行光线有会聚作用，它对任何光线都有会聚作用，但光线不一定会会聚到一点。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是入射光经凹透镜折射后，折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，如下图所示。 注意：凹透镜不仅对平行光线有发散作用，它对任何光线都有发散作用。 3. 类比三棱镜理解透镜对光的作用 （1）凸透镜对光的会聚作用 凸透镜可以理解成无数个三棱镜的组合。由光的折射规律可知，当一束光平行于棱镜底边射入棱镜会发生两次折射，两次折射时光都由棱镜薄的位置向棱镜厚的位置偏折，从而使凸透镜对光有了会聚作用。 （2）凹透镜对光的发散作用 凹透镜可以近似分解成无数个三棱镜，一束平行于棱镜底边的光射入棱镜，经过两次折射将向棱镜厚的位置偏折，从而使凹透镜对光有了发散作用。 【典例2】如图所示，某玻璃砖内有一个凸形气泡，该玻璃砖可以看作 （选填“一块凸透镜”、“两块凹透镜”），一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会 （选填“平行”“会聚”或“发散”）。 探究点三 透镜成像规律 一、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 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。 ②可能与凸透镜的 有关。 支持事例：同一物体通过照相机成像，当照相机镜头的焦距改变时（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 侧；通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的 侧。 【设计实验】 （1）相关概念 ①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为 cm； ②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为 cm； ③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。 （2）实验思路 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凸透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时，物体成像的情况。 （3）实验器材：凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座。 （4）数据记录表格（见下）。 【进行实验与收集证据】 （1）在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，透镜放在光具座标尺中央。 （2）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 。目的是为了使烛焰的像成在光屏的 。 （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。 （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。 （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。 （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。 （7）数据记录汇总 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） u﹥2f 、 的实像 f<v<2f 倒立、等大的实像 v=2f f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 u=f 0﹤u﹤f 、 的虚像 【分析与论证】 分析上表记录，思考下列问题，找出凸透镜成像的规律。 （1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？ （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？有没有缩小的虚像？ （3）像的倒正：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？ （4）物距、像距与像的大小关系：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？ （5）像和像距随物距的变化规律：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？ 归纳： （1） 是成实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成 像，焦点以内成 像。即一倍焦距分虚实。 （2） 是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成 的像，在二倍焦距以内成 的像。没有缩小的虚像。 （3）实像必异侧 ，虚像必同侧 （选填“倒立”或“正立”）。 （4）物距u＞像距v，像是 的；u＜v，像是 的（选填“放大”或“缩小”）。 （5）成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越 ，像越 ；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越 ，物体距离透镜越远，像越 。 【探究结论】 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。 【记忆口诀】 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，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。 【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？ 【分析】可能原因有： ①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在 上； ②蜡烛的位置在透镜的 以内； ③蜡烛的位置在透镜的 上。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，观察光屏上得到烛焰的像是否完整？像的亮度有什么变化？ 【分析】光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变 些。 （3）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为使像仍成在光屏的中央，应怎样进行调节？ 【分析】像将会向上移动。调节方法：①将光屏向 移动；②将蜡烛向 移动；③将透镜和光屏向 调节。 【典例3】某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是16cm B．当u＝12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像 C．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小 D．当u＝20cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的 探究四：凸透镜成像的规律的应用 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f<v<2f u=2f 倒立、等大的实像 v=2f f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v>2f u=f 不成像 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 课堂小结： 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 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 放大镜 1、手拿一块透镜正对太阳光，地上的阴影如图所示，由此可判断此透镜是 透镜，它的中间 （填“薄”或“厚”），对光有 作用。    2、凸透镜的中间厚度 边缘厚度（填“大”、于”或“于”），对光线有 作用。如图所示各种透镜， 凸透镜，而 透镜对线有发散作用。（后空均填字母）      3、关于透镜，下列说法正确的是（　　） A.凸透镜可以做成近视眼镜 B.凸透镜有两个焦点 C.经过凸透镜的光一定相交于一点 D.凹透镜没有焦点，它不能使光相交于一点 4、如图所示，请完成图中两条光线的折射光路（保留作图痕迹）。    5.小高探究“凸透镜成像规律”，当蜡烛到透镜的距离是26cm时，调节透镜另一侧的光屏，屏上得到清晰放大的像。下列判断正确的是（　　） A.该透镜的焦距是13cm B.此时的像是正立放大的虚像 C.当蜡烛到透镜的距离是52cm时，调节光屏，屏上可得缩小的像 D.当蜡烛到透镜的距离是13cm时，调节光屏，屏上可得放大的像 6、摄影师在照相时，发现有些人没有进入镜头，为了使全体人员都进入镜头，应采取（　　） A.人不动，照相机离人远一些，镜头往里缩一些 B.人不动，照相机离人近一些，镜头往里缩一些 C.人不动，照相机离人近一些，镜头往前伸一些 D.人不动，照相机离人远一些，镜头往前伸一些 7、小明用如图所示的装置“探究凸透镜成像规律”。      （1）实验前应调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，使三者的中心在 ，如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，此时在光屏上得到了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm。 （2）如图乙所示摆放蜡烛、凸透镜和光屏，烛焰所成的像是 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的，生活中的 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用该原理工作的。 （3）保持图乙所示的凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动15.0cm，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 移动一段距离。 8、如图所示是某实验小组合作探究“凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）凸透镜固定在光具座的零刻度线上，小捷将光源移至光具座30cm处后，再移动光屏，光屏上会出现清晰 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； （2）调节三者的位置后在另一侧光屏上得到一个清晰烛焰的像，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向 （选填“上”或“下”）移动； （3）小燕根据实验记录，绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到透镜的距离v之间的关系（乙图），则此凸透镜的焦距为 cm； （4）小明将蜡烛移到光具座最左端，拿来一副近视眼镜放在凸透镜的左侧并靠近凸透镜后，移动光屏成清晰的像，撤去眼镜后将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动适当距离后，光屏上的像又重新清晰了，说明近视眼看远处物体时，像成在了视网膜 （选填“前方”或“后方”）； （5）如图甲，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，将凸透镜换成焦距稍大一些的凸透镜，光屏向 （选填“左”或“右”）移动，直到光屏上呈现清晰的像； （6）实验后，该同学取下自己所带的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间靠近透镜的位置，光屏上原来清晰的像变模糊了，向左移动光屏，原来模糊的像又变清晰了，则说明该同学所带的是 眼镜。（选填“近视”或“远视”） 1．今天我学到了哪些探究方法？ 2．我学到了哪些知识？ 3．我还存在的疑惑是什么？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $