三、凸透镜成像的规律（培优教学课件）物理新教材苏科版八年级上册

该初中物理课件聚焦凸透镜成像规律，通过放大镜看远近物体成像差异的现象导入，引导学生从实验探究入手，结合物距、像距与焦距的关系，利用光具座完成实验操作、数据记录与分析，总结五种典型成像情况，构建知识学习支架，过程中穿插视频辅助理解。 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，如设计“三心同高”操作、数据表格分析及“一焦分虚实，二焦分大小”口诀总结。融入科学态度教育，强调实验严谨性与协作，提升学生探究能力和逻辑推理能力，为教师提供结构化教学资源，助力高效教学实施。

苏科版八年级上册 第三章 光的折射 透镜 远在古代，人类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…… 透镜使人类的夙愿成为现实。 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。 透镜为什么会成像？ 透镜成像有什么特点？ 苏科版八年级上册 导入新课 用放大镜看近处物体，看到正立放大的像，看远处物体却看到倒立缩小的像。 同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？ 三、凸透镜成像的规律 播放视频 学习目标 物理观念 知道凸透镜成像规律，知道凸透镜成像的三种典型的像的成像条件及其应用场景。知道物距（u）、像距（v）、焦距（f）的关系。 科学思维 通过实验分析归纳凸透镜成像规律，培养逻辑推理能力。运用动态思维理解物距变化对像的性质影响。 科学探究 能独立设计并完成“探究凸透镜成像规律”实验，正确操作光具座、光源、透镜、光屏，完成数据记录；分析数据，总结成像规律。提升对证据的分析和论证能力。 科学态度 与责任 在实验中养成严谨、协作的科学态度。体验由现象到规律、由规律到应用的完整科学认知过程，保持对光学技术的好奇与探索热情；认识凸透镜成像规律对科技发展的意义。 重点难点 重点 1．探究凸透镜成像规律的实验操作过程； 2．凸透镜成像的五种典型像情况及其实验归纳。 难点 1．凸透镜成像的动态规律理解：物距连续变化时像的大小/虚实/正倒的动态变化关系； 2．正确区分实像与虚像的本质特征。 学习内容 1. 探究凸透镜成像的规律 2. 成像规律及实验分析 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【提出问题】我们知道，凸透镜可以成“倒立、缩小""倒立、放大"和“正立、放大”等不同的像，而且成像的情况与物体到凸透镜的距离有关，那么凸透镜成像有着什么样的规律呢? 物距u 像距v 焦距f 焦距f 【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，如图所示，焦距为_______cm。 15 30 10 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 学生实验 探究平面镜成像的特点 【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。 光屏 物体 2f 像距v 物距u F f F O 凸透镜 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【实验器材】①光具座、凸透镜（焦距 f =10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。 学生实验 探究平面镜成像的特点 光具座是可以把凸透镜、光屏、蜡烛等器材放置在上面并可以沿轨道左右移动的底座。它下部有刻度尺可以测量各器材之间的距离，帮助我们读出焦距和物距、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 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【探究1】实验前，调整蜡烛（烛焰的中心）、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。 目的是：____________________________。 【进行实验与收集证据】 使像成在光屏的中央 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 探究新知 实验 序号 物距与焦距 的关系 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 正倒 大小 虚实 ① 凸透镜焦距 f=10 cm u＞2f 50 倒立 12.5 【探究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 缩小 实像 （可以分别设定 u=50cm、40cm、30cm等） 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正倒 大小 虚实 ① ② ③ 50 倒立 缩小 实像 12.5 u > 2f 40 倒立 缩小 实像 13.3 30 倒立 缩小 实像 15 规律1： f<v<2f 倒立 缩小 实像 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 凸透镜焦距 f=10 cm 【实验记录】 【探究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。 u = 2f 规律2： v=2f 倒立 等大 实像 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正倒 大小 虚实 ④ 20 20 倒立 等大 实像 凸透镜焦距 f=10 cm 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【探究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 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正倒 大小 虚实 ⑤ ⑥ ⑦ 18 倒立 放大 实像 22.5 15 倒立 放大 实像 30 v > 2f 规律3： f<u<2f 倒立 放大 实像 13 倒立 放大 实像 43 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 凸透镜焦距 f=10 cm 【探究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。 u = f 规律4： 不成像 实验 序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正倒 大小 虚实 ⑧ 10 不成像 凸透镜焦距 f=10 cm 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【探究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 u/cm 像距 v/cm 像的性质 正倒 大小 虚实 ⑨ ⑩ 6 正立 放大 虚像 规律5： u<f 正立 放大 虚像 5 正立 放大 虚像 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 凸透镜焦距 f=10 cm v>u 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 物 距 减 小 像距 增大 【实验记录】 【总结】分析表中数据，你有什么发现？凸透镜成像有哪些规律？ 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 物距u 像的性质 像的位置 像距v 正倒 大小 虚实 与物同（异）侧 u > 2f u = 2f 2f >u >f u =f u <f 【探究结论】 倒立 缩小 实像 2f >v >f v = 2f v>2f 异侧 倒立 等大 实像 异侧 倒立 放大 实像 异侧 正立 放大 虚像 同侧 不成像 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 播放视频 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 1. 当物距 u>2f 时，在凸透镜另一侧 f < v <2f 处成倒立、缩小的实像； 2. 当物距 u=2f 时，在凸透镜另一侧 v =2f 处成倒立、等大的实像； 3. 当物距 f < u <2f 时，在凸透镜另一侧 v>2f 处成倒立、放大的实像； 4. 当物距 u= f 时，不成像； 5. 当物距 u < f 时，在凸透镜同一侧 v > u 处成正立、放大的实像。 【交流与小结】 1. 成像规律：分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【例题1】在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（　 　） A．光屏上所成的是正立、缩小的实像 B．光屏上所成的是倒立、放大的实像 C．光屏一定位于50~60cm刻度之间 D．光屏一定位于60~70cm刻度之间 【详解】已知凸透镜的焦距f=10cm，图中刻度尺的分度值是1cm，物距 u=50.0cm-20.0cm=30.0cm>2f， 由凸透镜成像规律可知，在光屏上所成的是倒立、缩小的实像，此时像距应满足 f < v < 2f， 即光屏一定位于60~70cm刻度之间，故D正确，ABC错误。 故选D。 D 探究新知 一、探究凸透镜成像的规律 【例题2】在在探究“凸透镜成像规律”实验中如图所示： （1）如图甲所示，凸透镜位置固定，蜡烛放在40.0cm刻 度线位置时，移动光屏发现光屏上始终能呈现一个面积 大小不变的光斑，则透镜焦距 f =_________cm。 （2）在图甲中将蜡烛移动至45cm刻度线处，则观察到的像是图乙中的_________（选填“1”、“2”、“3”或“4”），此时将蜡烛向_________（选填“左”、“右”）移动，观察到的像会变大。 【详解】（1）过焦点的光线经过凸透镜折射后变为平行于主光轴的光线，蜡烛放在40.0cm刻度线位置时，凸透镜在50.0cm刻度线位置，故凸透镜的焦距为 f =50.0cm-40.0cm=10.0cm （2）[1][2]在图甲中将蜡烛移动至45cm刻度线处，物距 u =50.0cm-45.0cm=5.0cm < f 物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，故观察到的像是图乙中的4； 根据凸透镜成虚像时，物远像远像变大可知，将蜡烛向左移动，像会大； 10.0 4 左 2. 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？ 一倍焦距 分虚实 f 实像 虚像 一倍焦距处（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。 探究新知 【交流与小结】 【分析】物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。 二、成像规律及实验分析 2f 缩小像 放大像 二倍焦距处（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。 探究新知 【交流与小结】 3. 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？ 【分析】物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。 二倍焦距 分大小 二、成像规律及实验分析 （2）像的大小 凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。 探究新知 【交流与小结】 4. 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？ 【分析】物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。 实像皆倒立、虚像皆正立 虚像 实像 二、成像规律及实验分析 （2）像的大小 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。 探究新知 【交流与小结】 5. 拓展1：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？ 物距小于像距 物距大于像距 像的大小和物距、像距的关系 二、成像规律及实验分析 像和像距随物距的变化规律 ①凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大，像与物同方向移动。 ②凸透镜成虚像时，物距减小，像距减小，像变小，像与物同方向移动。 探究新知 【交流与小结】 6. 拓展2：凸透镜实像或虚像时，像的大小如何随物距变化而变化？像和物的轴向移动方向如何？ 成实像时，物近像远像变大 二、成像规律及实验分析 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。 探究新知 【交流与小结】 成像规律口诀 二、成像规律及实验分析 【例题3】如图所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（ ） A．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些 B．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些 C．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些 D．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些 B 探究新知 二、成像规律及实验分析 【详解】放大镜是根据凸透镜成正立放大虚像的原理工作的，当物体在凸透镜的一倍焦距以内时，物距越大，像越大。题中觉得指纹的像太小，想要让像变大一些，就需要增大物距，因此保持眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远一些就可以增大物距，使像变大。因此选项B正确。 【例题4】如图所示，烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。可以观察到烛焰清晰像的操作是（　 　） A．向左移动透镜同时调节光屏的位置 B．光屏移到透镜左侧调节光屏的位置 C．从透镜左侧透过透镜向右观察 D．从透镜右侧透过透镜向左观察 D 探究新知 二、成像规律及实验分析 【详解】根据题意可知，实验时凸透镜与光屏的高度已调好，所以，无论怎样移动光屏都得不到清晰的像的原因是u＜f或u=f。 AB．为了在光屏上观察到烛焰清晰像，可以的操作是：凸透镜位置不变，蜡烛向左移动，物距增大，像距减小，同时光屏向左移动可以接到清晰的像，故AB不符合题意； CD．若光屏上没有像，可能是因为物距小于焦距，成了虚像，为了观察到烛焰清晰像，也可以从透镜右侧透过透镜向左观察，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 【例题5】如在探究凸透镜成像的规律时，实验室应保持较__________的环境（填“亮”或“暗”），为了判断光屏上的像是否最清晰，需要________________移动光屏，观察像是否变模糊。如图所示位置光屏上成清晰的像，则像的大小比烛焰__________。 暗 探究新知 二、成像规律及实验分析 【详解】[1]实验时为了使实验效果更明显，最好在光线较暗的环境中进行，便于观察成像。 [2]为了判断光屏上的像是否最清晰，需要将光屏左右小范围内移动，以改变光屏到凸透镜的距离，进行观察像是否变模糊。 [3]图示位置，物距小于像距，根据凸透镜成像特点可知，此时成倒立、放大的实像，所以像的大小比烛焰大。 左右小范围 大 课堂小结 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 - 课堂练习 1. 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（如右图所示），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． 【详解】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。 因此选C。 C 课堂练习 2. 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 【详解】已知该传感器的焦距f=5cm，障碍物距离传感器8cm，可知此时物距f<u=8cm<2f=10cm，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，像距v>2f=10cm，对应选项B正确。 B 课堂练习 3. 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”）。 【详解】博物馆用来观察小巧物品的透镜是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用；此时我们需要通过透镜看到物品正立、放大的虚像，根据凸透镜成像规律，只有当物品与透镜的距离小于焦距f时，才能成正立放大的虚像，方便我们观察。 会聚 小于f 课堂练习 4. 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 【详解】已知凸透镜焦距f=10cm，发光体到凸透镜的距离即物距u=16cm，此时f<u<2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像；凸透镜成实像时，发光体和光屏分别在透镜的两侧，实验操作要求烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，这样才能让像成在光屏中央便于观察。 同一高度 倒立放大 课堂练习 5. 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。 【详解】[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这个最小、最亮的光斑就是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离就是凸透镜的焦距。 [2]为了让像能够成在光屏的中央，便于观察，实验前需要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，也就是都在凸透镜的主光轴上。 最小、最亮 主光轴 课堂练习 5. 在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 （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。 【详解】（3）[1][2][3]由凸透镜成像规律可知，当物距变小时，像距会变大，像也跟着变大，蜡烛向右移动物距减小，因此光屏需要向右移动才能再次承接到清晰的像。 （4）[1][2]此时物距小于焦距，成正立放大的虚像，虚像与发光体在凸透镜同侧，因此人眼需要在光屏一侧，也就是B处透过透镜才能观察到这个虚像。 清晰 缩小 右 放大 B 谢谢大家！ Lavf57.83.100 $